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NUTRIÇÃO E ATIVIDADE FÍSICA Prezado(a) aluno(a)! Nessa aula veremos que o exercício físico é acompanhado pela produção de radicais livres, que provocam uma alteração das membranas celulares, resultando numa lesão acompanhada de um processo inflamatório ao nível das fibras musculares. Muitas causas têm sido propostas para essas alterações, incluindo altos níveis de estresse causados pelo exercício, alterações na microcirculação, produção de hormônios tóxicos e depleção intramuscular de substratos energéticos. Essas moléculas são produzidas durante o funcionamento celular normal e são geradas como subproduto do metabolismo celular em vários compartimentos celulares, como citoplasma, mitocôndrias ou núcleo celular, pelo metabolismo das lipoproteínas nos peroxissomas, através de alterações químicas em proteínas, lipídeos, carboidratos, e nucleotídeos, e também por outros fatores endógenos. Bons estudos! AULA 6 – RADICAIS LIVRES NO EXERCÍCIO FÍSICO 6 RADICAIS LIVRES (RL) E EXERCÍCIOS FÍSICOS A atividade física regular traz vários benefícios, mas, quando conduzido de forma severa, é responsável pela criação excessiva de radicais livres (RL), que, se não neutralizados o suficiente, podem causar grandes danos ao organismo (MORAES et al., 2018). A palavra Radical Livre (RL) refere-se a um átomo ou molécula altamente reativa que possui muitos elétrons em sua camada final (externa) (eletrônica). É a falta de elétrons na última camada que confere a esses átomos ou emitiu sua alta reatividade e instabilidade. Os RL são formados em um ciclo de transmissão-redução, ou seja, um elétron cede, oxidando, e outro recebe, atenciosamente. Como resultado, o RL causa ou resulta processos de apresentação-redução. Durante a respiração regular, um RL é produzido a partir do consumo de 25 entradas de oxigênio (TEODORO, 2010). Durante o exercício físico, aproximadamente 2 a 5% do oxigênio total utilizado pelas mitocôndrias é convertido em radicais livres. Segundo a literatura, o aumento do consumo de oxigênio, bem como a ativação de vias metabólicas específicas durante ou após o exercício, resulta na formação de RL, também conhecidas como espécies reativas ao oxigênio (EROS ou ROS- reactive oxygen species). Essas moléculas são produzidas durante a função celular normal e geradas como subproduto do metabolismo celular, em diversos compartimentos celulares, a saber: no citoplasma, nas mitocôndrias ou no núcleo das células; pelo metabolismo lipídico nos peroxissomas, através de modificações químicas de proteínas, lipídeos, carboidratos e nucleotídeos, e também por meio de outros fatores endógenos, como detoxificação hepática via citocromo P-450, fagocitose e ainda síntese de prostaglandinas, traumas, infecções e hiperglicemia, resultando em uma variedade de consequências biológicas (TEODORO, 2010). A figura 1 ilustra alguns desses sítios de produção de RL. Figura 1 - Representação simbólica dos principais locais de detecção de ERO durante o exercício físico, e a ação específica de cada antioxidante em diferentes compartimentos celulares. Fonte: PETRY, 2013. A partir dos órgãos e tecidos estimulados pela prática física ocorre uma sobrecarga no consumo de O2, uma vez que estes exigem uma carga energética maior, favorecendo, assim, a formação de RL (SOUZA et al., 2005). O nosso tecido muscular, principalmente durante a prática física e contração muscular, é responsável por gerar compostos secundários como os RL, porém, esta relação é incerta, uma vez que uma série de fatores influenciará como: a quantidade de mitocôndrias funcionantes e da oferta de oxigênio de cada local do tecido e o próprio tipo de tecido em si (TEODORO, 2010). Vale salientar que é de suma importância conhecer a origem de formação dos RL oriundos da prática física, para que assim se possa agir com profilaxia ao estresse oxidativo causado e danos associados com a atividade física intensiva (SCHNEIDER; OLIVEIRA, 2004). Sendo o exercício físico um gerador de estresse oxidativo e de RL ao organismo, cabe a um profissional capacitado sistematizar o treino, uma vez que o mesmo consegue induzir positivamente adaptações aos nossos sistemas antioxidantes de defesas em resposta a produção de RL crescente (ANTUNES NETO et al., 2008). Diferentes treinamentos de contração excêntrica, hipertrofia, força, resistência moderada e até uma única sessão de exercícios de resistência foram comprovados que induzem, no plasma, o estresse oxidativo e aumento da produção de RL, no entanto, os mesmos também colaborarem para o aumento da capacidade antioxidante, tanto do sangue, quanto do músculo esquelético (DEMINCE et al., 2010). Assim, embora o exercício físico favoreça a produção de RL, também desencadeia mecanismos de defesa do organismo dessas moléculas reativas. As células desenvolvem uma complexa rede de barreiras para neutralizar a geração acentuada de RL e proteger o organismo contra a oxidação (ANTUNES NETO, 2008). Mecanismos antioxidantes altamente específicos (ex: Superóxido Dismutase- SOD) e menos específicos (ex.: vitamina C, E e glutationa) são encontrados nas células para defender-se dos efeitos dos RL e/ou agentes oxidantes (PACKER, 2008), conforme ilustrado na tabela 1. Tabela 1 – Localizações e propriedades dos principais antioxidantes celulares Fonte: MORAES, (2018). Durante o exercício de alta intensidade, ocorre uma diminuição natural dos níveis de glicogênio e, consequentemente, uma diminuição dos níveis do composto glicose-6-fosfato, com isso reduzindo consideravelmente a disponibilidade desse composto-substrato para a via das pentoses, levando ao aumento da produção de RL e diminuindo a regeneração da glutationa. Isso tudo acarretaria aumento dos processos de fadiga muscular durante as contrações intensivas (SILVEIRA et al., 2008). Uma das linhas de defesa do organismo é o aumento da utilização de agentes antioxidantes exógenos representados pelas vitaminas e minerais, fornecidos pela alimentação. Assim, a produção de RL, bem como a utilização dos agentes antioxidantes fornecidos pela nossa alimentação, como vitaminas A, C, E e minerais como zinco, selênio e cobre, entre outros, são consequências secundárias da prática de exercício físico. A oferta insuficiente desses nutrientes na dieta do praticante de exercício pode ocasionar o estresse oxidativo (AMORIM, TIRAPEGUI, 2008). 6.1 Efeitos antioxidantes das vitaminas Visando minimizar os efeitos prejudiciais do excesso de RL e melhorar a capacidade antioxidante do esportista/atleta, uma alimentação equilibrada que forneça o aporte adequado de micronutrientes é de extrema importância. A deficiência dietética destes e de outras substâncias essenciais pode resultar em estresse oxidativo (AMORIM; TIRAPEGUI, 2008). Dentre as vitaminas com potencial antioxidantes destacam-se as vitaminas A, C e E. Elas apresentam um importante papel na proteção das membranas celulares contra danos oxidativos, além disso, podem ter efeito positivo no desempenho e prevenção da fadiga. Estas substâncias antioxidantes são responsáveis pela inibição e redução das lesões causadas pelos RL nas células. A vitamina A, também conhecida como retinol, foi a primeira vitamina a ser reconhecida como um poderoso antioxidante, pertencente ao grupo das vitaminas lipossolúveis, encontrada, somente, em alimentos de origem animal, tornando-a essencial para a dieta e hábitos alimentares do ser humano. As provitaminas A ou carotenoides são encontrados nos alimentos fonte vegetal, cujo principal exemplo é o betacaroteno, minuciosamente estudado em função do seu poder antioxidante, porém há aqueles que não são considerados provitamina A e incluem a zeaxantina, a luteína e o licopeno. Doenças degenerativas, comocâncer e doenças cardíacas estão intimamente relacionadas com a oxidação no DNA e lipídios, oxidação esta que pode ser reduzida através da atividade (principal) antioxidante dos carotenoides, capazes de desativar o oxigênio singleto e neutralizar radicais peroxil, prejudicais as células do nosso organismo, uma vez aumentando os linfócitos T das células imunocompetentes e as células natural killers. A partir dessas características fica evidente um possível potencial antienvelhecimento por parte dos betacarotenos. O retinol liga-se com radicais peroxil evitando a peroxidação no componente lipídico e gerando hidroperóxidos (DOLINSKY, 2009). Em relação às vitaminas C e E por captarem de forma extremamente eficaz os RL são apontadas como excelentes antioxidantes. O efeito simbiótico das vitaminas C e E é constantemente relatado na literatura, mostrando que a interação entre essas vitaminas é efetiva na inibição da peroxidação dos lipídios e na proteção do DNA (MURAKAMI, 2006). Dentre suas diversas funções, a vitamina C destaca- se pelo seu papel como excelente antioxidante contra a RL, bem como na reciclagem da vitamina E. Além dessas funções, a vitamina C contribui para o processo de oxirredução do corpo distribuindo elétrons ou reduzindo sua concentração. Ela ao doar um par de elétrons, oxida-se, enquanto a outra substância reduz ao receber os elétrons, fato que impede sua oxidação. Ela também pode diminuir a peroxidação lipídica. Assim, a ingestão adequada de vitamina C é essencial, ao prevenir acúmulo de RL, tornando-se uma das principais linhas de defesa dos causadores do envelhecimento no organismo. Contudo, nos compartimentos lipofílicos sua ação é ineficaz a fim de inibir a peroxidação lipídica. Pode atuar como uma molécula pró-oxidante e gerar RL, em doses elevadas deixa as células suscetíveis a substâncias cancerígenas. E na presença de metais, como ferro, forma novos RL, lesando o DNA. Nesse sentido, a ingestão de quantidades adequadas de vitamina C é importante para que a mesma desempenhe sua função antioxidante e não próoxidante (MORAES, 2018). Outra vitamina significativa neste contexto é a vitamina E, cuja função mais conhecida é a sua forte atividade antioxidante, tanto que hoje é considerada o mais poderoso antioxidante bioquímico. Um sistema de proteção aos danos causados pelos RL e estresse oxidativo, envolve uma série de componentes, dentre eles a vitamina C e enzimas como glutationa peroxidase, glutationa redutase, o superóxido dismutase e a catalase e principalmente a Vitamina E. Também há insinuações quanto a colaboração simultânea entre a vitamina E e selênio na proteção de biomembranas contra o estresse oxidativo (COZZOLINO, 2009). Vários estudos apontam o favorecimento no retardo do envelhecimento precoce e a proteção contra danos ao DNA quando relacionados à atuação e eficácia da vitamina E. Todavia, essa atividade depende de uma complexa rede antioxidante, que mantêm o alfa tocoferol em seu estado não oxidado; estado esse pronto para interceptar e sequestrar radicais. Além disso, por ser lipossolúvel, a vitamina E é transportada em lipoproteínas plasmáticas para o interior das membranas e locais de reserva de gorduras, onde sua primordial função é de proteger os ácidos graxos poli- insaturados da oxidação (SHILS et al., 2009). Na luta contra o envelhecimento da pele, a vitamina E desempenha um papel crítico na proteção das membranas celulares contra a lipoperoxidação causada pela RL. Os PUFAs quando sofrem peroxidação são catalisados pelos RL na ausência da vitamina E, essa quebra causa uma estrutura celular com anomalias levando ao seu comprometimento. 6.2 Efeitos antioxidantes dos minerais A formação de espécies reativas de oxigênio por meio de atividade física intensa, que podem causar rupturas musculares e danos à membrana eritrócito, prejudicando o desempenho dos atletas. Para prevenir os efeitos do estresse oxidativo, o corpo possui vários mecanismos antioxidantes, alguns dos quais dependem da atividade de certos minerais. Considerados antioxidantes, o selênio, o zinco e o magnésio têm papel nos processos que reduzem os efeitos do estresse oxidativo. Impedir a formação de radicais livres ou espécies não radicais (sistemas de prevenção); neutralizando os radicais livres, impedindo assim a ação desses sistemas varredores; ou favorecendo o reparo e reconstituição de estruturas biológicas danificadas (sistemas de reparo) (PETRY, 2013). O selênio (Se) é um micronutriente necessário para o crescimento, desenvolvimento e metabolismo adequado de todos os animais, incluindo os humanos. É um componente de um grupo de proteínas conhecidas como selenoprotenas, que possuem propriedades antioxidantes e estão envolvidas no metabolismo dos hormônios tireoidianos, regulação do crescimento e viabilidade celular, função do sistema imunológico e reprodução (NÓBREGA, 2015). Além dessas funções, o selênio atua como cofator de enzimas como tiorredoxina redutase (FINLEY et al., 2011) e metionina sulfóxido redutase (SCHWEIZER et al., 2004). A falta desse micronutriente, entre outras coisas, pode aumentar a suscetibilidade a lesões oxidativas devido à diminuição do RNA mensageiro (mRNA) e da atividade tecidual dessas enzimas, principalmente GPx (HUANG et al., 2011). A oxidação de grupos tióis pode resultar na redução da atividade das enzimas induzidas pelo ERO, grupos essenciais para a manutenção da atividade e atenuação da síndrome ERO causada pelo exercício físico. Outro elemento que se destaca na defesa antioxidante é o zinco (Zn), que tem papel fundamental, juntamente com o cobre (Cu), como cofator na enzima superóxido dismutase dependente de cobre e zinco (SOD-CuZn) (PRASAD et al., 2009). O Zn também pode desempenhar funções antioxidantes devido à sua capacidade de competir com o ferro (Fe) e o cobre (Cu), ambos conhecidos por serem metais reativos redox que se ligam a certas proteínas nas membranas celulares. A disponibilidade de Zn determina a estabilidade das proteínas, também conhecidas como metalotioneínas, que são capazes de se ligar a metais como o Cu, impedindo a formação de RL. O Zn também é notável por seu papel crucial como cofator na absorção de vitaminas lipossolúveis, como a vitamina E, isso seria um efeito indireto do Zn no sistema antioxidante. Dado que o Zn está ligado a vários interruptores que resistem à formação de ERO, e dado que este mineral possui um nível de saturação, uma diminuição na disponibilidade de Zn aumenta o risco de estresse oxidativo ocorrer de forma crônica. O monitoramento das concentrações de Zn sérico é fundamental, principalmente em idosos, pois a deficiência de Zn está ligada a níveis mais elevados de citocinas pró-inflamatórias e pior capacidade defensiva imunológica, contribuindo para o aumento do estresse oxidativo (PRASAD et al., 2007). Trabalho feito com pessoas saudáveis que receberam 45 mg de Zn por dia resultou em uma diminuição na concentração de produtos de estresse oxidativo, incluindo Malondialdedo (MDA) e 8-hidroxi-2'-desoxiguanosina (8-OHdG), um produto derivado do DNA oxidação. No entanto, a suplementação em quantidades superiores à RDA pode interferir na absorção de outros minerais como o Cu e impactar negativamente no metabolismo deste e de outros minerais, bem como na defesa antioxidante do organismo em geral (PRASAD et al., 2004). Dada a importância do Zn nos sistemas antioxidante e imunológico, bem como a possibilidade de deficiência de Zn na dieta ou alta excreção, são necessárias mais pesquisas sobre a suplementação de Zn, principalmente em atletas. Entre os minerais destaca-se também pelo seu potencial antioxidante o magnésio, que participa ainda do metabolismo energético, da regulação dos transportadores de íons e da contração muscular. A deficiência dietética desse mineral pode levar a sérias consequênciasao organismo, entre elas ao aumento da peroxidação lipídica, tendo em vista a diminuição da atividade antioxidante. Além disso, a deficiência de magnésio aumenta a produção de radicais livres, levando a alterações nas membranas celulares e a aumento na concentração de cálcio intracelular. Este aumento dificulta a contração muscular e ativa enzimas importantes na produção de eicosanóides. A ação combinada desses mecanismos aumenta a suscetibilidade a lesões e, consequentemente, prejudica o desempenho físico. No entanto, a compreensão da relação entre o magnésio e o estresse oxidativo ainda é limitada e controversa (AMORIM; TIRAPEGUI, 2008). O magnésio atua em várias reações celulares, participando de quase todas as ações anabólicas e catabólicas, envolvendo cerca de 300 sistemas enzimáticos, além de atividades ligadas a glicólise e o metabolismo proteico e lipídico. Este nutriente é essencial tanto na geração de energia aeróbia quanto anaeróbia, seja como um cofator enzimático, seja como complexo Mg-ATP (AMORIM; TIRAPEGUI, 2008). De acordo com Lukaski (2004), a privação de magnésio aumenta a exigência de oxigênio a fim de finalizar exercícios submáximos e reduz significativamente a performance em exercícios de endurance. No âmbito da atividade física, estudos sobre a relação entre magnésio e estresse oxidativo ainda são escassos e controversos. Além disso, a função das defesas antioxidantes, na prática, regular de exercícios e na deficiência de magnésio deve ser melhor estudada (AMORIM; TIRAPEGUI, 2008). Entretanto, Nielsen e Lukaski (2006) relatam que a perda de massa muscular seria correspondente ao aumento do magnésio sérico logo após o exercício. Contudo, no exercício prolongado ocorre redução da concentração sérica. Um grupo em particular possui uma tendência alta a apresentar perdas significativas de magnésio pela diurese e sudorese em períodos incensos de treinamento. Por esta razão, especula-se que as necessidades de atletas sejam 10% a 20% maiores do que as recomendações atuais para indivíduos sedentários de mesmo sexo e faixa etária. Segundo Lukaski (2004), a suplementação de magnésio em dietas de atletas competitivos tem sido recomendada para melhorar o desempenho e a função celular, mas não resultou em efeitos benéficos no desempenho físico. Como resultado, a suplementação de magnésio não tem efeitos ergogênicos REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AMORIM, A.G.; TIRAPEGUI, J. Aspectos atuais da relação entre exercício físico, estresse oxidativo e magnésio. Rev. Nutr., Campinas, v. 21, n. 5, p. 563-575, 2008. ANTUNES NETO, J. M. F. et al. Níveis comparativos de estresse oxidativo em camundongos em duas situações do limite orgânico: overreaching induzido por treinamento de natação e câncer. Rev. Bras. Med. Esporte, v. 14, n. 6, p. 548-552, 2008. DEMINCE, R.; SICCHIERI, T.; PAYÃO, P. O.; JORDÃO, A. A. 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