Prévia do material em texto
W BA 07 06 _v 1. 0 FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO 2 Aline Coelho Macedo Bráulio Nascimento Lima Londrina Editora e Distribuidora Educacional S.A. 2019 Fisiologia do Exercício 1ª edição 3 2019 Editora e Distribuidora Educacional S.A. Avenida Paris, 675 – Parque Residencial João Piza CEP: 86041-100 — Londrina — PR e-mail: editora.educacional@kroton.com.br Homepage: http://www.kroton.com.br/ Presidente Rodrigo Galindo Vice-Presidente de Pós-Graduação e Educação Continuada Paulo de Tarso Pires de Moraes Conselho Acadêmico Carlos Roberto Pagani Junior Camila Braga de Oliveira Higa Carolina Yaly Giani Vendramel de Oliveira Juliana Caramigo Gennarini Nirse Ruscheinsky Breternitz Priscila Pereira Silva Tayra Carolina Nascimento Aleixo Coordenador Camila Braga de Oliveira Higa Revisor Naylla Morais de Souza Editorial Alessandra Cristina Fahl Beatriz Meloni Montefusco Daniella Fernandes Haruze Manta Hâmila Samai Franco dos Santos Mariana de Campos Barroso Paola Andressa Machado Leal Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) __________________________________________________________________________________________ Lima, Bráulio Nascimento L732f Fisiologia do exercício/ Bráulio Nascimento Lima,Aline Coelho Macedo – Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A. 2019. 119 p. ISBN 978-85-522-1578-3 1. Educação Física,. 2. Fisiologia do exércicio. I. Lima, Bráulio Nascimento. II. Macedo, Aline Coelho. Título. CDD 612 ____________________________________________________________________________________________ Thamiris Mantovani CRB: 8/9491 © 2019 por Editora e Distribuidora Educacional S.A. Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida ou transmitida de qualquer modo ou por qualquer outro meio, eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia, gravação ou qualquer outro tipo de sistema de armazenamento e transmissão de informação, sem prévia autorização, por escrito, da Editora e Distribuidora Educacional S.A. SUMÁRIO Apresentação da disciplina __________________________________________________05 Bioenergética _______________________________________________________________06 Metabolismo do exercício ___________________________________________________25 Respostas Hormonais ao Exercício _________________________________________42 Cálculo metabólico _________________________________________________________67 Neurofisiologia e Exercício ______________________________________________ 88 Fisiologia Cardiovascular, Endócrina e Respiratória _________________________111 Treinamento Físico e Prescrição _____________________________________________132 Fisiologia do Exercício 5 Apresentação da disciplina Olá caros alunos, sejam bem-vindos! A disciplina Fisiologia do Exercício é fundamental para a formação do profissional que estuda o movimento humano. Quanto mais aprofundados forem os seus conhecimentos, maior será o seu diferencial para o mercado de trabalho. Aqui abordaremos o funcionamento de diversos sistemas do organismo humano, como eles interagem, quais respostas eles geram para cada estímulo e quais os mecanismos de respostas à atividade física e ao exercício físico. Espero que gostem da disciplina, desejo bons estudos para você! Bioenergética Autora: Aline Coelho Objetivos • Entender como ocorre a produção aeróbia e anaeróbia de ATP; • Esclarecer o metabolismo do ácido láctico e de proteínas; • Estudar os mecanismos de recuperação pós-exercício. 7 1. ATP, a energia para a célula Imagine que você acabou de se matricular em uma academia e que nesta situação seus músculos vão precisar de muito mais energia do que normalmente utiliza em suas atividades rotineiras, pois precisam gerar muito mais força com mais frequência. Em qualquer atividade há um gasto energético, até mesmo quando estamos dormindo. Estudos apontam que durante um esforço físico o gasto calórico pode aumentar mais do que quinze vezes em relação à condição de repouso. Leve em consideração que no exercício físico há uma intensa atividade muscular com ciclos de contração e relaxamento, em um processo que requer grande demanda energética para mantermos nosso metabolismo. O termo metabolismo está relacionado aos processos químico-físicos que ocorrem em nossos sistemas e que garantem nossa homeostase em processos, que vão desde os mais básicos, como respirar, até os mais complexos, como correr uma maratona. A energia que tanto precisamos e que é liberada em grande quantidade quando nos exercitamos gerando calor é obtida através da alimentação, sendo assim, não comemos apenas para nos satisfazer e obtermos prazer, mas também, e, em grande parte, porque a energia adquirida através dos alimentos precisa ser transformada em um composto denominado trifosfato de adenosina (ATP), para que consiga ser aproveitada pelo organismo, ou mais precisamente pelas nossas células. O cérebro é fundamental para o planejamento dos movimentos, para a realização da maioria das nossas reações químicas e em grande parte responsável por manter a disponibilidade da energia obtida na alimentação no organismo como um todo. Para que seja garantido um bom funcionamento do sistema nervoso central, a glicose não pode faltar como principal combustível. Trata-se de um combustível obtido principalmente a partir da ingestão de carboidratos e que promoverá a integridade do sistema nervoso. 8 Quando a ingestão de carboidratos não supre a demanda, ou quando o gasto calórico é maior do que o ganho, o organismo começa a mobilizar o tecido adiposo para garantir o suprimento energético. Após a utilização dessa reserva, o organismo passa a utilizar proteínas como fonte energética, alterando o pH sanguíneo, tornando-o mais ácido pela formação de corpos cetônicos. Essa situação não pode manter-se por um período prolongado, pois à medida que as reservas proteicas se esgotarem, as células perderão seu suprimento, levando o ser vivo a falências e morte. A seguir, você estudará a respeito dos mecanismos e reações químicas envolvidas na produção do ATP em situações de atividades aeróbias (na presença de oxigênio) e anaeróbias (na ausência de oxigênio) para que as células o possam aproveitar em suas atividades. Também estudará acerca dos mecanismos de recuperação pós-exercício e restabelecimento da situação de repouso. Vamos começar? 1.1 ATP e sua responsabilidade no armazenamento de energia Todos os seres vivos são constituídos de células e estas são suas unidades biológicas e funcionais. As células formam os diversos tecidos constituintes de seus órgãos, que por sua vez formam sistemas que funcionam em conjunto para manter a homeostasia do organismo. Para que consigam realizar a manutenção do metabolismo, as células passam por inúmeras reações químicas, muitas dependentes de energia. Dentro desse contexto, o ATP é fundamental para qualquer organismo vivo, tendo em vista que ele é o principal responsável pelo armazenamento da energia necessária à atividade celular. O ATP é presente no citoplasma e nucleoplasma de todas as suas células, de forma que toda a energia necessária para sua atividade é derivada 9 desse composto, considerado energia circulante, porque é adquirido e consumido de maneira constante. PARA SABER MAIS ATP é a sigla que indica a molécula de Adenosina trifosfato ou Trifosfato de adenosina, considerada a principal fonte de energia química existente. Essa molécula sofre hidrólise, ou seja, é decomposta pela ação da água e com isso libera grande quantidade de energia livre. Sob o ponto de vista estrutural, o ATP é composto por três grupos fosfato, cada um consistindo em átomos de fósforo e oxigênio (PO 43-) e uma molécula de adenosina gerada por adenina e ribose. Estecomposto é derivado de nucleotídeo, no qual a adenina representa a base e a ribose representa o açúcar. Existem ligações energéticas que mantêm os segundos e terceiros radicais de fosfato presos ao ATP (Figura 1). Grande quantidade de energia é liberada pelo ATP quando há adição de uma molécula de água, ou seja, quando ele sofre hidrólise. À medida que ocorre o desligamento do terceiro radical fosfato do ATP por meio da hidrólise, existe uma liberação daquela energia contida na ligação que o mantinha interligado. Quando o fosfato terminal é removido, a molécula modificada resultante é o ADP (difosfato de adenosina) e 7.3 Cal (kcal) de energia livre, essa reação é catalisada pela enzima adenosina trifosfatase. A energia liberada nesse processo é a mesma utilizada nas atividades celulares para qualquer atividade que esteja fazendo, por exemplo a atividade que você está realizando agora, que é ler este capítulo. 10 O ADP é formado através da catálise pela enzima ATPase, liberando um íon fosfato (Pi) e aproximadamente 7,3 kCal de energia livre por mol de ATP hidrolisado para ADP. Se associarmos diretamente a utilização do ATP pelas células musculares, concluímos que a energia liberada é utilizada na ativação de proteínas contráteis, resultando no processo de contração muscular. Figura 1 – ATP, a moeda energética Fonte: ttsz/ istock.com Após a liberação da energia do processo em que o ATP foi reduzido a ADP, é necessário mais energia para ser liberada e consumida pela célula. Deste modo é possível imaginar que talvez o ATP fornecido poderia não ser suficiente, nesse caso, há um mecanismo de reabastecimento do ATP através da adição de um grupo fosfato ao ADP. Produzir ATP é necessário para as atividades celulares, mas é um processo que requer energia para ocorrer. A energia que será utilizada 11 para a síntese de ATP é obtida através da respiração celular. Quando estamos realizando algum tipo de exercício, os movimentos são resultado de uma constante atividade muscular em um processo que requer grande quantidade de energia. A cisão do ATP ocorre na ausência do oxigênio e libera energia para que seja utilizada de maneira imediata, isso ocorre porque nosso metabolismo energético não necessita de oxigênio o tempo inteiro. Em suma, o ATP pode ser gerado na presença e na ausência do oxigênio e libera a energia necessária a atividades de intensidade e duração distintas, pois cada tipo de exercício requer um sistema específico de transferência de energia. De maneira geral, pensando em um nível molecular, os exercícios podem ser divididos em duas categorias gerais: aeróbicos e anaeróbicos. A diferença entre as duas categorias reside no fato de que em exercícios aeróbios, o esforço empregado na atividade é sustentado, assim o corpo deve ter oxigênio o suficiente para oxidar as moléculas e obter energia, um exemplo dessa atividade é uma agradável caminhada no parque. Já em exercícios anaeróbios, a energia deve ser gerada na ausência de oxigênio, envolve exercícios de explosão e curta duração, por exemplo, o levantamento de peso. Nos dois tipos de exercícios citados o combustível utilizado para a geração do ATP irá diferir conforme veremos em detalhes adiante. 2. Sistemas de produção do ATP Na musculatura, os sistemas metabólicos presentes são exatamente os mesmos encontrados em outras células do organismo. Em geral, os sistemas trabalham em conjunto e em etapas. No exercício físico, existe um consumo intenso de ATP com um incremento de mais de dez vezes, dependendo da atividade. A 12 contribuição de cada substrato específico para a síntese de ATP tem variação de acordo com a intensidade e a duração de cada exercício. O entendimento de cada um desses sistemas de geração de energia é fundamental para a compreensão do limite existente em cada tipo de exercício. ASSIMILE Exercícios considerados como aeróbios utilizam o oxigênio como fonte de queima dos substratos que irão gerar energia para a atividade muscular. Esses exercícios apresentam uma longa duração e exigem muito da capacidade cardiovascular do indivíduo. Os exercícios anaeróbios, por sua vez, não utilizam o oxigênio como fonte de queima dos substratos, apresentam uma curta duração, porém uma elevada intensidade. De forma mais específica, na musculatura esquelética existem sistemas eficazes para constante ressíntese do ATP, esses sistemas são o da fosfocreatina, glicólise e fosforilação oxidativa. Vamos estudar adiante os três sistemas. 2.1 Produção anaeróbia de ATP 2.1.1 Sistema do fosfagênio Conforme explanado, o ATP pode ser sintetizado na ausência de oxigênio, gerando a quantidade de energia suficiente para utilização imediata. Desse modo, quando há a necessidade de uma quantidade energética mais elevada que aquela que pode ser gerada aerobicamente, a liberação da energia aeróbia pode aparecer como 13 uma potência auxiliar. As células não são capazes de armazenar grandes quantidades de ATP e este precisa ser constantemente ressintetizado à medida que é utilizado pelo trabalho celular. A partir do momento que a célula tem um aumento em sua demanda energética há uma alteração no equilíbrio da quantidade de ATP e ADP que estimula a ressíntese de ATP. Há um aumento na velocidade de transferência energética de até 120 vezes quando a pessoa passa de uma posição sentada para um pique explosivo. Conforme eleva- se a necessidade energética proporcionalmente à intensidade do exercício, o aporte de ATP também deve acompanhar a demanda e ser ressintetizado de uma forma mais veloz. Uma parte da energia a ser utilizada na ressíntese do ATP é proveniente da hidrólise da fosfocreatina (PCr). A PCr libera muita energia quando são rompidas as ligações entre as moléculas de creatina e fosfato. A seguir está representada a utilização energética das ligações na PCr. A hidrólise da PCr utiliza ADP e Pi para gerar o ATP. A hidrólise da PCr é catalisada pela enzima creatinoquinase. Tendo em vista que essa enzima tem uma velocidade de atividade muito alta, o ADP é fosforilado muito mais rápido do que quando comparado à transferência de energia sem a presença de oxigênio, através da glicose armazenada na musculatura em forma de glicogênio muscular. A reação acima não necessita da presença de oxigênio e a produção máxima de energia é alcançada em aproximadamente dez segundos. Nesse momento você deve estar imaginando, “E se o esforço máximo ultrapassar a duração de dez segundos?” Nesse caso, a ressíntese 14 do ATP será realizada a partir da energia proveniente da catálise de macronutrientes armazenados. Existe uma outra reação que ressintetiza o ATP, denominada reação de adenilatoquinase, nesse caso a enzima adenilatoquinase catalisa a reação em que duas moléculas de ADP dão origem a uma molécula de ATP e uma molécula de AMP (monofosfato de adenosina), exemplificada abaixo: Tanto a creatinoquinase quanto a adenilatoquinase apresentam a capacidade de aumentar de forma rápida a produção energética com disponibilização do ATP e produzir o ADP, Pi e AMP que ativam as vias da mitocôndria e os estágios iniciais do catabolismo. 2.1.2 Sistema do Glicogênio – Ácido Láctico A glicose é armazenada na musculatura sob a forma de glicogênio muscular, e esta pode ser utilizada para a obtenção de energia com a síntese de ATP. Nesse sentido, o primeiro passo é denominado glicólise, cujos resultados levam à degradação da glicose. Esse processo ocorre totalmente na ausência de oxigênio e a energia liberada resultante é de quatro moléculas de ATP para cada molécula de glicose. Na mitocôndria, organela responsável pela respiração celular, há a penetração do ácido pirúvico e a reação deste com o oxigênio é capaz de gerar ainda mais moléculas de ATP. Entretanto, imagine que não haja oxigênio para essa segunda etapa, chamada oxidativa, acontecer, o que ocorre com o ácido pirúvico? Não é tão difícil responder a esta pergunta, o ácido pirúvico, resultanteda glicólise, sofre conversão em ácido láctico e é difundido das células musculares para o sangue e interstício. 15 Se levarmos em consideração a velocidade de formação de moléculas de ATP, é válido afirmar que o sistema do glicogênio – ácido láctico é duas vezes e meia mais rápido que o mecanismo oxidativo mitocondrial. No momento da realização do exercício uma parte do lactato sintetizado na musculatura esquelética alcança o fígado via corrente sanguínea e é convertido em glicose pela gliconeogenese. Assim, a glicose recentemente sintetizada pode retornar à circulação e ser armazenada novamente na musculatura esquelética para ser utilizada como fonte energética em outras circunstâncias que envolvam a realização de atividade física. Esse ciclo entre musculatura e fígado é denominado Ciclo de Cori (Figura 2). Figura 2 – Ciclo de Cori Fonte: SCOTT e HOWLEY, 2000. 2.2 Produção aeróbia de ATP O ATP também pode ser obtido através do metabolismo aeróbio que se relaciona com a oxidação de substrato nas mitocôndrias para 16 que a energia possa ser obtida. Imagine que você estava sentado e agora resolveu levantar-se e fazer atividade física, nesse momento a atividade já está durando três minutos. A partir de agora o seu músculo já consegue se suprir de oxigênio e na atividade ocorre uma predominância da obtenção de energia pela via oxidativa. Em comparação com os outros sistemas geradores de ATP, o oxidativo é mais complexo, mais lento que os sistemas anaeróbios e apresenta uma baixa produção de energia, entretanto, sua capacidade é quase ilimitada, permitindo que a atividade se mantenha até por horas, estando apto a fornecer energia para ressíntese do ATP constantemente. Em situações de esforços de longa duração com intensidade leve ou moderada, o glicogênio é preservado para haver uma maior utilização dos ácidos graxos como substrato. Na fosforilação oxidativa há a síntese do ATP através de uma corrente de transporte de elétrons, de modo a formar um gradiente de prótons através da membrana mitocondrial interna. Mais precisamente, nesse tipo de metabolismo, a molécula de ATP é formada na mitocôndria com a presença de oxigênio a partir da oxidação de carboidratos, lipídios e proteínas oriundas da musculatura e da corrente sanguínea. Os produtos finais de todo esse processo são constituídos por ATP, CO2, H2O, radicais livres e calor. Os macronutrientes como carboidratos, lipídeos e proteínas são obtidos através da alimentação e da sua oxidação, tal processo oferta continuamente átomos de hidrogênio proporcionados através do catabolismo destes. Nas mitocôndrias existem algumas moléculas que retiram elétrons do hidrogênio (oxidação) e transferem para o oxigênio (redução), e exatamente a partir dessas reações é sintetizado o ATP. A coenzima nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD +) aceita os pares de elétrons oriundos do hidrogênio. O substrato é oxidado e cede 17 hidrogênios, no entanto, o NAD+ ganha hidrogênio e dois elétrons e é reduzido para NADH. A flavina adenina dinucleotideo (FAD) também é aceitadora de elétrons, recebe os hidrogênios e se transforma em FADH2. Essas reações geram moléculas altamente energéticas. A glicólise é o primeiro estágio do metabolismo da glicose e esta quebra da glicose gera ATP, nesse caso, cada molécula de glicose com seis carbonos passa por algumas transformações por diversas enzimas distintas. No final a glicose é clivada em duas partes em que cada uma gera duas moléculas de piruvato com três carbonos. O piruvato gerado a partir de glicose e glicogênio é transportado para o interior da mitocôndria e convertido em oxalacetato. Isso porque o piruvato perde dióxido de carbono gerando a acetil-CoA, esta consiste em uma molécula de 2 carbonos ligada a um portador (coenzima A). Quando a acetil-CoA é oxidada em dióxido de carbono no ciclo de Krebs, a energia química é liberada e capturada sob a forma de 3 moléculas de NADH, 1 molécula de FADH2 e 1 molécula de ATP. O ciclo começa e termina com o oxaloacetato. O acetil-CoA também é oriundo da beta oxidação ou oxidação β de ácidos graxos. O acetil-CoA e o oxaloacetato geram citrato através da enzima Citrato sintetase (CS). O citrato gerado a partir do ciclo de Krebs é parcialmente transportado para o citoplasma. O oxoglutarato é convertido em glutamato e este em glutamina. Assim, nesses dois mecanismos, há perda contínua de esqueletos de carbono do ciclo de Krebs. Em consequência, a geração de oxaloacetato é uma etapa importante para manter a atividade deste ciclo. Se considerarmos o ciclo de Krebs unicamente, não há a geração de ATP, mas, GTP, NADH e FADH2, utilizados na geração de ATP. 18 No esquema a seguir estão representados os sistemas de transferência de energia vistos até agora: Figura 3 – Sistemas de transferência de energia Fonte: Elaborado pela autora 2.3 Metabolismo de proteínas Ao contrário da glicose e dos ácidos graxos, os aminoácidos não são constantemente utilizados para a obtenção de energia, na verdade, a utilização desse substrato é mais preponderante em situações de jejum prolongado e exercício físico de longa duração. Em geral não possuímos estoques de proteínas, porém estas estão presentes na maioria dos alimentos. Quando as proteínas são clivadas em seus aminoácidos constituintes podem ser utilizados pelos músculos e pelo fígado. Os aminoácidos são quebrados em intermediários do ciclo de Krebs ou Acetil-CoA e então entram no ciclo de Krebs. Os aminoácidos preferencialmente oxidados pela musculatura são leucina, isoleucina e valina. 19 Os aminoácidos dependem do ciclo do ácido cítrico para serem oxidados completamente e podem ser metabolizados de forma aeróbia. Entretanto, para que qualquer aminoácido possa entrar no ciclo do ácido cítrico e possa exercer seu papel de combustível, o grupo amina precisa ser removido (-NH3), pois o acúmulo de nitrogênio é altamente tóxico para tecidos e células. Esse processo ocorre no fígado em que a molécula -NH3 é convertida em ureia e é excretada. A oxidação das proteínas é mais eficiente que a de carboidratos sob o ponto de vista energético, entretanto a eliminação do nitrogênio de sua estrutura necessita muito gasto de energia. Sendo assim, a quantidade de energia proporcionada pela utilização de proteínas torna-se semelhante ao de carboidratos (4,1 kCal/g). Para recapitular acerca das fontes energéticas, lembramos que o ATP e a fosfocreatina são as fontes de combustível iniciais a qualquer atividade física e seus estoques esgotam rapidamente, assim a glicose precisa ser degradada através da glicólise e então através do metabolismo anaeróbio pela fermentação, ou através do metabolismo aeróbio pelo ciclo de Krebs, gerar condições para uma atividade aeróbia por um período maior, no qual uma quantidade elevada de ácidos graxos é mobilizada. Os aminoácidos não são fonte combustível preferencial e colaboram de forma modesta com o metabolismo aeróbio, mas são utilizados em situações específicas de jejum prolongado e alta demanda energética. 2.4 Recuperação pós–exercício Dentro de qualquer programa de condicionamento físico, a recuperação pós-exercício é de fundamental importância,, tanto para os atletas quanto para os profissionais envolvidos no treinamento 20 físico e na manutenção da saúde, uma vez que visa reestabelecer o equilíbrio dos sistemas orgânicos. As sessões de treinamento podem prejudicar o desempenho dos praticantes de atividade física por minutos, horas ou por dias. A recuperação envolve a reposição do glicogênio muscular (em até 24 horas após a atividade exaustiva), e também envolve a reparação das lesões musculares inflamatórias. Alguns protocolos de recuperação pós-exercícios melhoram a resposta de substâncias que possuem papel crítico no processo inflamatório, nos danos musculares e no processo de reparação pós- exercício como, por exemplo, o fator de necrose tumoral-α (TNF-α) ou a interleucina 6 (IL-6). Emrelação ao componente nutricional, muitos estudos focam na ingestão de proteína pós-exercício para melhorar as adaptações de treinamento, porém existem muitos fatores nutricionais que interferem no equilíbrio entre anabolismo e catabolismo muscular, sendo assim mais estudos focando na ingestão específica de proteínas ainda necessitam ser realizados. TEORIA EM PRÁTICA Sabemos que o oxigênio é essencial à vida e necessário para a produção de ATP, sendo a principal fonte de energia para o trabalho celular, no entanto, as atividades físicas podem ser executadas na ausência de oxigênio. Se você quiser, nesse momento pode prender a respiração e subir um lance de escada, por exemplo. Como é possível que isso ocorra, dada a necessidade constante de oxigênio pelas nossas células? 21 VERIFICAÇÃO DE LEITURA: 1. No exercício anaeróbio o oxigênio não é a fonte de queima do substrato para a geração de energia necessária à atividade muscular. Trata-se de exercícios de curta duração e grande intensidade. Trazem grandes benefícios cardiovasculares e envolvem grande esforço físico. Dentre os exercícios citadas abaixo, qual apresenta metabolismo anaeróbio? a. Caminhar b. Pedalar c. Correr d. Musculação e. Nadar 2. O ATP é fundamental para qualquer organismo vivo, tendo em vista que ele é o principal responsável pelo armazenamento da energia necessária à atividade celular. Estruturalmente, o ATP é composto por: a. Três grupos fosfato e uma unidade de adenosina gerada por adenina e ribose. b. Dois grupos fosfato e uma unidade de adenosina gerada por adenina. c. Um grupo fosfato e uma ribose. d. Quatro grupos fosfato e três riboses. e. Dois grupos fosfato e uma unidade de adenosina gerada por adenina e ribose. 22 3. O ATP apresenta uma limitação em seu armazenamento, sendo necessária sua ressíntese para suprir a energia necessária aos sistemas biológicos. A cisão anaeróbia de qual composto pode gerar energia para essa ressíntese? a. fosfocitocina b. nicotinamida c. fosfocreatina d. adenina e. flavina Referências Bibliográficas BANGSBO, Jens et al. ATP production and efficiency of human skeletal muscle during intense exercise: effect of previous exercise. American Journal of Physiology- Endocrinology And Metabolism, v. 280, n. 6, p. E956-E964, 2001. BROOKS, G. A.; FAHEY, T. D.; BALDWIN, K. M. Fisiologia do exercício. Bioenergética Humana e suas Aplicações. Phorte, p. 766, 2013. CANALI, Enrico Streliaev; KRUEL, Luiz Fernando M. Respostas hormonais ao exercício. Rev. Paul. Educ. Fís., v. 15, n. 2, p. 141-53, 2001. CAPUTO, Fabrizio et al. Exercício aeróbio: aspectos bioenergéticos, ajustes fisiológicos, fadiga e índices de desempenho. Rev. Bras. Cineantropom Desempenho Hum., v. 11, n. 1, p. 94-102, 2009. CIOLAC, Emmanuel Gomes; GUIMARÃES, Guilherme Veiga. Exercício físico e síndrome metabólica. Rev. Bras. Med. Esporte, v. 10, n. 4, p. 319-24, 2004. CURI, Rui et al. Ciclo de Krebs como fator limitante na utilização de ácidos graxos durante o exercício aeróbico. Arq. Bras. Endocrinol. Metab., v. 47, n. 2, p. 135-143, 2003. D’SILVA, Andrew; SHARMA, Sanjay. Cardiovascular response induced by exercise. The ESC Textbook of Sports Cardiology, p. 1, 2019. DA SILVA, Luan Pinho Ortiz; DE OLIVEIRA, Mariana Fernandes Mendes; CAPUTO, Fabrizio. Métodos de recuperação pós-exercícios. Journal of Physical Education, v. 24, n. 3, p. 489-508, 2013. DAVIES, Kelvin J. A. et al. Free radicals and tissue damage produced by exercise. Biochemical and biophysical research communications, v. 107, n. 4, p. 1198-1205, 1982. 23 FARIAS III, Martin et al. Plasma ATP during exercise: possible role in regulation of coronary blood flow. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology, v. 288, n. 4, p. H1586-H1590, 2005. GUIMARÃES-FERREIRA, Lucas. Papel do sistema da fosfocreatina na homeostase energética das musculaturas esquelética e cardíaca. Einstein;12(1):126-31, 2014. GUYTON, Arthur Clifton; HALL, John E.; GUYTON, Arthur C. Tratado de fisiologia médica. Elsevier Brasil, 2006. MCARDLE, William D.; KATCH, Frank I.; KATCH, Victor L. Fisiologia do exercício. Wolters Kluwer Health, 2015. OSTOJIC, Sergej M. Post-exercise recovery: fundamental and interventional physiology. Frontiers in physiology, v. 7, p. 3, 2016. PEREIRA, Benedito; DE SOUZA JUNIOR, Tácito Pessoa. Fadiga e exercício físico: aspectos metabólicos, bioenergéticos e moleculares. Phorte Editora, 2019. POWERS, Scott K.; HOWLEY, Edward T. Fisiologia do exercício: teoria e aplicação ao condicionamento e ao desempenho. Manole, 2000. SILVERTHORN, Dee Unglaub. Fisiologia humana: uma abordagem integrada. Artmed editora, 2010. TORTORA, Gerard J.; DERRICKSON, Bryan. Corpo Humano: fundamentos de Anatomia e Fisiologia. Artmed Editora, 2016. Gabarito Questão 1 – Resposta: D Resolução: Dentre os exercícios citados, o que utiliza o metabolismo anaeróbio é a musculação, no qual os exercícios apresentam curta duração, grande intensidade e geração de força. Questão 2 – Resposta: A Resolução: Estruturalmente, o ATP é composto por três grupos fosfato (PO 43) e uma unidade de adenosina gerada por adenina e ribose. Questão 3 – Resposta: C Resolução: O ATP apresenta uma limitação em seu armazenamento, sendo necessária sua ressíntese para suprir a 24 energia necessária aos sistemas biológicos. A cisão anaeróbia da fosfocreatina pode gerar energia para essa ressíntese. Metabolismo do exercício Autora: Aline Coelho Objetivos • Esclarecer as respostas metabólicas das transições do repouso, exercício e recuperação; • Entender as implicações metabólicas da duração e intensidade do exercício; • Estudar os fatores envolvidos na seleção dos substratos. 26 1. Do repouso à recuperação Conhecer os sistemas metabólicos que produzem o ATP tão necessário para a realização de qualquer atividade celular em nosso organismo é primordial, entretanto não é o suficiente para quem quer se dedicar ao entendimento da fisiologia do exercício detalhadamente. Sempre é preciso ir além e aprender também acerca da relação dos exercícios físicos e os sistemas de energia específicos empreendidos na realização de cada um deles. Nosso organismo precisa ser capaz de absorver os nutrientes obtidos através da alimentação, como carboidratos, lipídios e proteínas e, desta forma, gerar energia química utilizável em todas as nossas células. A energia gerada é utilizada em diversas atividades como cognição, reprodução e movimento. Nesse sentido, existem diversas alternativas de vias de oxidação dos substratos gerando energia para ser utilizada como trabalho. Quando pensamos diretamente no organismo em situações de exercício físico, quando há uma elevação do desprendimento energético, ocorre uma condição chamada estado estável, e seu conceito é o contrário de homeostasia. O estado estável é o estado de manutenção do equilíbrio da produção de substratos energéticos e da frequência cardíaca no momento do exercício, e é atingido de acordo com a intensidade e a duração do exercício, portanto é altamente dependente da modalidade quando nosso organismo tem a capacidade de ajustar-se a cada dificuldade imposta pela atividade física, mantendo a estabilidade e continuidade do exercício. Para qualquer atividade que nosso corpo realize, desde as funções corporais básicas à manutenção da atividade física, há a necessidade de substratos energéticos que precisam ser consumidos diariamente. Assim, as reservas dos substratos energéticos armazenados em nosso 27 corpo também colaboram para a obtenção de energia. Se a quantidade de alimentos ingeridos for superior à quantidade de energia gasta, o indivíduo pode ganhar peso. Para atender a demanda metabólica necessária para a realização de uma atividade física, podem ocorrer dois sistemas metabólicos distintos, de acordo com a intensidade e duração do exercício físico: o sistema anaeróbio, que é ativado na ausência de oxigênio, e o sistema aeróbio, que acontece na presençado oxigênio, utilizando os carboidratos, lipídios e gorduras como substrato. Os sistemas aeróbio e anaeróbio são ativados de modo a proporcionar energia para cada necessidade metabólica dos exercícios físicos, sendo que cada um deles pode contribuir gerando energia de modo sequencial, superposto e integrado, ou seja, os dois sistemas não apresentam necessariamente a necessidade de agir individualmente. A seguir você aprenderá sobre as necessidades e adaptações metabólicas do nosso organismo, do repouso até o exercício, entenderá como as alterações na intensidade e duração do exercício interferem no sistema metabólico a ser utilizado para a produção do ATP, e ainda como os substratos são escolhidos para a geração de energia. Vamos lá? 1.1 Adaptações fisiológicas: do repouso ao exercício físico Antes de entendermos a adaptação fisiológica ao exercício físico é necessário entender o conceito de maneira mais ampla. Adaptações fisiológicas são aquelas que o indivíduo sofre ao longo da vida, relacionadas ao funcionamento do organismo em resposta aos fatores genéticos e variações ambientais. 28 A capacidade de reagir a diferentes estímulos, sejam estes internos ou externos ao organismo, é inerente ao ser humano. Os estímulos, quando presentes, desencadeiam respostas específicas, de forma que possam atingir o sistema como um todo. PARA SABER MAIS O fisiologista francês Claude Bernard (1813-1878) postulou, em 1859, a necessidade que os organismos possuem de manter a estabilidade do meio interno dentro de limites estreitos, para que sejam mantidas as funções vitais de maneira harmônica. Independente das reações nervosas, metabólicas, endócrinas ou outras que o estímulo possa provocar, o organismo precisa ser capaz de manter a homeostasia, garantindo a constância do meio interno. Se você imaginar o indivíduo em uma situação de repouso, pode pensar que seja mais fácil para o organismo se adaptar a essa condição. Em um estado de repouso, a taxa mínima de energia consumida para manter as funções vitais do organismo é denominada taxa metabólica de repouso (TMR). A TMR é medida em condições de jejum, repouso físico e ambiente calmo com controle de temperatura, iluminação e ruído. O profissional que atua com a prática esportiva deve conhecer a TMR, posto que ela ajuda na definição das necessidades calóricas para o balanço energético. A TMR baseia-se na mensuração do consumo de oxigênio total do organismo e seu equivalente calórico. Existe fórmula padronizada que mensura o gasto energético em repouso, e alguns fatores que influenciam são a idade genética, sexo, peso, nível de atividade física, dentre outros. 29 A TMR corresponde ao componente principal do gasto energético diário, cerca de 60% a 75% do gasto total, o que representa uma porcentagem bastante elevada. O restante do gasto energético diário é preenchido pelo período em que os macronutrientes estão sendo absorvidos e pela atividade física, que representa cerca de 10% a 30% (Figura 1). Figura 1 – Gasto metabólico diário Fonte: A autora Conforme mencionado, para que exista uma adaptação fisiológica é necessário a presença de um estímulo natural, artificial, espontâneo ou planejado, mas que tenha a capacidade de desencadear uma adaptação. Se você transpor esse conceito para a prática de atividade física, perceberá que o estímulo, nesse caso, é a prescrição do exercício que em seu objetivo final visará a melhora do desempenho esportivo na categoria específica, sendo assim, é recomendado que a atividade física seja programada de forma individualizada. Se você pensar em sair de uma condição de repouso para a realização de uma atividade física, deve ter em mente que a harmonia de seus processos vitais e a constância do meio interno, denominada homeostase, serão desafiados, e seu organismo deverá ser capaz de adaptar-se à essa nova 30 situação. A seguir veremos as adaptações metabólicas e fisiológicas pelas quais nosso organismo precisa passar em uma situação de esforço físico. 1.2 Adaptações agudas e crônicas ao exercício Quando se pensa em qualidade de vida, imediatamente nos vem à mente os cuidados com a alimentação e também a prática de atividade física. O conceito de atividade física é traduzido pela realização de movimentos corporais que demandem um gasto energético maior que os níveis de repouso. De acordo com a Associação Americana de Medicina Esportiva (ACMS), o exercício é um tipo de atividade física, definido como movimento corporal planejado, estruturado e repetitivo, realizado com o intuito de melhorar ou manter um ou mais componentes da aptidão física. Ele deve ser realizado de forma que atenda rigorosamente aos princípios de especificidade, sobrecarga, progressão, valores iniciais, reversibilidade, adaptação, individualidade, dentre outros. O conceito de exercício físico difere da atividade física, pois nesse caso precisa ser planejado e praticado regularmente. O ideal é que a prescrição dos exercícios físicos seja realizada por um profissional habilitado e que tenha conhecimento acerca da individualidade do praticante e de todos os fatores que possam interferir na prática da modalidade. Em um processo de preparação desportiva, o principal objetivo deve ser o desenvolvimento de aptidão física, que é um conceito multidimensional que se refere à capacidade de realizar atividade física ou exercício, trata-se de adaptações metabólicas e fisiológicas para gerar a performance adequada a cada modalidade desportiva. A realização de exercício físico gera efeitos em muitos parâmetros orgânicos, dentre eles, na concentração de lipídeos na corrente sanguínea, na quantidade de lipoproteínas, no metabolismo da glicose, na pressão arterial, etc. Todas essas alterações metabólicas e fisiológicas geradas pelo 31 aumento da demanda desencadeiam ajustes do seu organismo na busca da manutenção da homeostase. A atividade física depende da ação muscular, sendo assim, toda vez que você realizar uma atividade física, a energia química precisa ser transformada em energia mecânica em seu músculo, para gerar movimento, e em cada momento que isso acontecer, o seu estado de homeostasia tende a ser modificado. No caso de atletas, mesmo na presença de estímulos extremamente intensos como modalidades desportivas que exigem um alto grau de desprendimento energético, há uma estabilidade das funções metabólicas e fisiológicas visando a constância do meio interno. Muitos processos estão relacionados às adaptações que nosso organismo sofrerá frente à execução do exercício físico. Nos instantes iniciais o organismo passará por uma fase catabólica, não haverão muitas adaptações bioquímicas, hormonais e imunológicas. Posteriormente, haverá a fase anabólica, que objetiva a recuperação do esforço e até mesmo uma supercompensação com uma maior tolerância aos novos estímulos. Os principais sistemas que sofrem as adaptações fisiológicas relacionadas aos exercícios físicos são o cardiovascular e o muscular. As adaptações fisiológicas em resposta aos exercícios podem ser classificadas como agudas ou crônicas. ASSIMILE Nossos músculos sempre dependem de energia para realizar trabalho, e durante a atividade física essa demanda energética aumenta. Utilizamos a energia química dos nutrientes para produzir energia mecânica por processos bioquímicos altamente complexos e regulados por muitas enzimas e hormônios. 32 No caso das adaptações agudas aos exercícios, as adaptações fisiológicas precisam acontecer de forma imediata ao exercício e em pouco tempo após são cessadas. Um exemplo de quando esse fato pode ocorrer é quando analisamos a frequência cardíaca de um individuo na realização de um exercício dinâmico, nesse caso, a frequência cardíaca aumenta conforme o exercício vai sendo realizado e volta aos valores de repouso quando o exercício é finalizado. Quando o indivíduo sai de uma condição de repouso para a prática de uma atividade física, há a necessidadede um maior aporte de fluxo sanguíneo para os grupos musculares, já que necessitarão de uma quantidade maior de oxigênio e nutrientes. Para satisfazer essas necessidades, as adaptações agudas ao exercício físico são primordiais, com o envolvimento de todos os sistemas, em particular os sistemas cardiovascular e respiratório. Essas alterações permitem que a recuperação pós-exercício aconteça de forma mais rápida. Em geral, há um aumento do consumo de oxigênio até que se atinja um valor mais estável, em torno de 1 a 4 minutos do início da atividade. No início do exercício há um atraso no consumo de O2 (déficit de oxigênio), sugerindo que as vias anaeróbias são as que contribuem com a produção de ATP exatamente nessa fase. Em relação às adaptações crônicas ao exercício, são aquelas que não possuem um efeito imediato ao exercício, mas que perduram por mais tempo após o exercício ter sido finalizado. Por exemplo, imagine que você tenha começado um treino de musculação em uma academia e quer resultados rápidos em relação ao ganho de massa muscular, nesse caso você precisa entender que a hipertrofia muscular é uma adaptação crônica, portanto não ocorrerá imediatamente após o exercício ter cessado. Em relação à recuperação na fase posterior à realização da atividade física é importante o profissional saber que após a finalização do 33 exercício, o metabolismo ainda continua alterado por diversos minutos, os exercícios induzem também um aumento da duração do consumo de O2, ao débito de O2, no qual há após o exercício um aumento do consumo de O2, transpondo até mesmo os valores de repouso, leva também ao EPOC, que é o excesso do consumo de O2 após a realização do exercício físico. O débito de O2 (Teoria de Hill) é importante para gerar a energia necessária para levar novamente o organismo para as condições de repouso, para realizar a reposição dos substratos energéticos que foram usados na realização da atividade física e, por fim, para realizar a remoção do ácido láctico que está em excesso na musculatura. As adaptações crônicas ao exercício são tão importantes quanto as agudas, pois determinam a recuperação do organismo frente às alterações estruturais, metabólicas, fisiológicas e funcionais sofridas. Geralmemente as adaptações crônicas são resultantes de uma prática frequente e regular de exercícios. A Figura 2 sintetiza os conceitos relacionados às adaptações crônicas e agudas em resposta ao exercício de maneira mais didática. Figura 2 – Adaptações fisiológicas no exercício Fonte: A autora 34 1.3 Adaptações metabólicas: implicações sobre a duração e a intensidade do exercício O exercício físico estimula uma série de adaptações metabólicas para suprir a esta nova demanda energética a qual nossos tecidos são expostos. Nosso organismo só consegue gerar movimentos porque os músculos são capazes de converter a energia química em energia mecânica necessária para a contração muscular. De maneira geral, muitos estudos apontam que os exercícios físicos aumentam a capacidade do sistema oxidativo das fibras musculares, aumentam a atividade metabólica e a sensibilidade à insulina, reduzem a produção de lactato (depende da intensidade) e os níveis de lipoproteínas de baixa densidade (LDL), também chamado de “colesterol ruim”, e poupam o glicogênio muscular por permitir uma melhor utilização dos ácidos graxos livres. Lembramos aqui o importante fato que a energia química muscular é o trifosfato de adenosina (ATP), moeda energética de todas as nossas células, que quando clivado em difosfato de adenosina (ADP), gera a energia necessária para as reações químicas. Na contração muscular, existem três mecanismos envolvidos na ressíntese do ATP: 1. ATP- CP; 2. Glicólise; 3. Fosforilação Oxidativa. Os dois primeiros mecanismos ocorrem na ausência do oxigênio e o terceiro ocorre nas mitocôndrias, na presença do oxigênio. 35 A intensidade e a duração do exercício apresentam grande influência na capacidade aeróbica e no tipo de metabolismo. Sendo assim, estudos indicam que exercícios anaeróbios como exercícios de força ou que estimulam a hipertrofia, não parecem melhorar a capacidade aeróbica do indivíduo, mas apresentam benefícios como melhora da força muscular, da quantidade de ATP-PCr na musculatura, além de uma melhora da ação enzimática na glicólise. Exercícios aeróbicos, por sua vez, como corrida de longa duração e ciclismo, melhoram a atividade enzimática no ciclo de Krebs e aumentam a densidade de mitocôndrias e capilares. Muitas dessas adaptações que ocorrem mediante a prática de exercícios físicos podem ser aferidas em comparação com parâmetros fisiológicos. Um dos exemplos é o consumo máximo de oxigênio (VO2max), que tem sido utilizado na avaliação da aptidão aeróbia. É importante lembrar que nem todos os indivíduos adaptam-se aos exercícios físicos exatamente da mesma maneira, e esse fato está simplesmente relacionado a nossa diversidade genética. Lapin et al. (2007), em suas revisões, apresentam evidências de estudos que compararam o VO2máx através de um mesmo programa de exercícios e treinamento aplicado em homens jovens e saudáveis, e encontraram diferenças resultantes em um aumento no VO2máx, que foi de até um litro por minuto. 36 Figura 3 – Principais adaptações metabólicas em exercícios aeróbios e anaeróbios Fonte: A autora 1.4 Fatores que influenciam a seleção de substratos Durante a realização dos exercícios físicos, os ciclos constantes de contração e relaxamento a fim de gerar movimento demandam uma grande quantidade de energia, esta energia deve ser oriunda da dieta, pela qual os substratos serão adequadamente armazenados para posteriormente serem absorvidos pelo organismo. Para obtenção de energia são utilizados como substratos os carboidratos, ácidos graxos e proteínas, eles são metabolizados na presença de oxigênio (ciclo do ácido tricarboxilico) e na ausência do oxigênio (glicólise). As vias aeróbia e anaeróbia visam a geração do trifosfato de adenosina (ATP), o qual libera energia química de suas ligações (7.500 Kcal.) Primeiramente vamos pensar nos carboidratos que podem ser armazenados na musculatura sob a forma de glicogênio muscular e no fígado sob a forma de glicogênio hepático. As gorduras, também 37 oriundas da dieta, são degradadas em ácidos graxos e glicerol, e também são armazenadas sob o formato de triglicérides, já as proteínas são armazenadas através dos aminioácidos. Nesse momento você precisa começar a pensar que os fatores que controlam a seleção do substrato energético a ser utilizado no exercício físico são a duração e a intensidade do exercício. No início da realização da atividade física, há a necessidade de uma energia que precisa ser liberada de maneira imediata, essa energia é gerada pelos fosfatos de alta energia armazenados na musculatura e com liberação imediata. Agora imagine que o exercício continue avançando, a partir daí a glicólise é ativada e há a formação de ácidos graxos. Por fim, se o indivíduo mantém a intensidade do exercício de baixa a moderada ou com baixa frequência cardíaca, a gordura também é pensada como substrato que contribuirá para as necessidades energéticas do músculo. Possuimos o glicogênio muscular e o glicogênio hepático, porém não fornecem quantidades elevadas de energia, entretanto, as gorduras podem gerar de 70.000 a 75.000 Kcal. Lembre-se sempre que os carboidratos e gorduras são os substratos primários na realização de uma atividade física, entretanto, proteínas também são capazes de fornecer energia, mas de maneira limitada. Finalizando, a prática regular de exercícios físicos gera adaptações nas vias de sinalização e nas moléculas regulatórias que coordenam as respostas adaptativas ao exercício físico. Nesse sentido, a prática esportiva e o desempenho são altamente dependentes de uma estratégia nutricional adequada. 38 TEORIA EM PRÁTICA Todos nós, seres humanos, precisamos de uma quantidadede energia mínima para executarmos nossas funções vitais no momento em que estamos acordados e no repouso, esta taxa reflete a produção de calor pelo corpo. Como é chamada esta taxa durante o repouso? Como podemos identificar em nosso cliente, durante a prática de atividade física? VERIFICAÇÃO DE LEITURA: 1. O estado de manutenção do equilíbrio da produção de substratos energéticos e da frequência cardíaca no momento do exercício, é chamado: a. Estado alterado; b. Estado homeostático; c. Estado hemostático; d. Estado estável; e. Homeostase metabólica. 2. NA Taxa Metabolica de Repousocorresponde a qual porcentagem do gasto energético diário? a. 30% a 50% do gasto total b. 60% a 75% do gasto total c. 10% a 20% do gasto total d. 100% do gasto total e. 40% a 60% do gasto total 39 3. Assinale a alternativa que completa corretamente as lacunas abaixo: De maneira geral, muitos estudos apontam que os exercícios físicos aumentam a capacidade do sistema oxidativo das __________, aumentam a atividade metabólica e a ____________ à insulina, reduzem a produção de lactato (depende da intensidade) e os níveis de lipoproteínas de baixa densidade (LDL), também chamado de “colesterol ruim”, e poupam o glicogênio muscular por permitir uma melhor utilização dos ácidos graxos livres a. Fibras musculares-insensibilidade b. Fibras cardíacas-insensibilidade c. Fibras musculare-sensibilidade. d. Fibras musculares-aumento da resistência. e. Fibras cárdicas- aumento da resistencia Referências Bibliográficas ABREU, Phablo; LEAL-CARDOSO, José Henrique; CECCATTO, Vânia Marilande. Adaptação do músculo esquelético ao exercício físico: considerações moleculares e energéticas. Revista Brasileira de Medicina do Esporte, v. 23, n. 1, p. 60-65, 2017. AFONSO, Márcia et al. Respostas metabólicas agudas ao exercício físico moderado em ratos wistar. Motriz, v. 9, n. 2, p. 87-92, 2003. ANTUNES, Hanna KM et al. Análise de taxa metabólica basal e composição corporal de idosos do sexo masculino antes e seis meses após exercícios de resistência. Rev. Bras. Med. Esporte, v. 11, n. 1, p. 71-5, 2005. BANGSBO, Jens et al. ATP production and efficiency of human skeletal muscle during intense exercise: effect of previous exercise. American Journal of Physiology- Endocrinology And Metabolism, v. 280, n. 6, p. E956-E964, 2001. BOUCHARD, Claude et al. Familial aggregation ofV o 2 max response to exercise training: results from the HERITAGE Family Study. Journal of applied physiology, v. 87, n. 3, p. 1003-1008, 1999. 40 BROOKS, G. A.; FAHEY, T. D.; BALDWIN, K. M. Fisiologia do exercício. Bioenergética humana e suas aplicações. Phorte, p. 766, 2013. CANALI, Enrico Streliaev; KRUEL, Luiz Fernando M. Respostas hormonais ao exercício. Rev. Paul. Educ. Fís., v. 15, n. 2, p. 141-53, 2001. D’SILVA, Andrew; SHARMA, Sanjay. Cardiovascular response induced by exercise. The ESC Textbook of Sports Cardiology, p. 1, 2019. DA SILVA, Luan Pinho Ortiz; DE OLIVEIRA, Mariana Fernandes Mendes; CAPUTO, Fabrizio. Métodos de recuperação pós-exercícios. Journal of Physical Education, v. 24, n. 3, p. 489-508, 2013. EKBLOM, Björn. Energy expenditure at rest and during exercise. International textbook of obesity, p. 145-154, 2001. FUNDAÇÃO VALE. Fisiologia do exercício. Cadernos de referência de esporte: UNESCO, Brasília ,2013. GUIMARÃES-FERREIRA, Lucas. Papel do sistema da fosfocreatina na homeostase energética das musculaturas esquelética e cardíaca. 2014. GUYTON, Arthur Clifton; HALL, John E.; GUYTON, Arthur C. Tratado de fisiologia médica. Elsevier Brasil, 2006. LAPIN, Lívia Pascoti et al. Respostas metabólicas e hormonais ao treinamento físico. Rev. Bras. Educ. Física, Esporte, Lazer e Dança, v. 2, n. 4, p. 115-24, 2007. MCARDLE, William D.; KATCH, Frank I.; KATCH, Victor L. Fisiologia do exercício. Wolters Kluwer Health, 2015. OSTOJIC, Sergej M. Post-exercise recovery: fundamental and interventional physiology. Frontiers in physiology, v. 7, p. 3, 2016. PEREIRA, Benedito; DE SOUZA JUNIOR, Tácito Pessoa. Fadiga e exercício físico: aspectos metabólicos, bioenergéticos e moleculares. Phorte Editora, 2019. PINTO, Thaís Stephanie Santos; MACHADO, Carla Jorge. Novas evidências: a relação entre a perda de peso e a atividade física. Revista da Faculdade de Ciências Médicas de Sorocaba, v. 18, n. 4, p. 237-238, 2016. POWERS, Scott K.; HOWLEY, Edward T. Fisiologia do exercício: teoria e aplicação ao condicionamento e ao desempenho. Manole, 2000. SCOTT, P.; HOWLEY, E. Fisiologia do exercício. 2000. SILVERTHORN, Dee Unglaub. Fisiologia humana: uma abordagem integrada. Artmed editora, 2010. SMITH, Colleen M.; MARKS, Allan D.; LIEBERMAN, Michael. Bioquímica médica básica de Marks: uma abordagem clínica. Artmed, 2007. SZENT-GYÖRGYI, Andrew G. The early history of the biochemistry of muscle contraction. The Journal of General Physiology, v. 123, n. 6, p. 631-641, 2004. 41 TORTORA, Gerard J.; DERRICKSON, Bryan. Corpo Humano: fundamentos de Anatomia e Fisiologia. Artmed Editora, 2016. WAHRLICH, Vivian; ANJOS, Luiz Antonio dos. Aspectos históricos e metodológicos da medição e estimativa da taxa metabólica basal: uma revisão da literatura. Cadernos de Saúde Pública, v. 17, p. 801-817, 2001. WIDEGREN U.; RYDER J. W.; ZIERATH JR. Mitogen-activated protein kinase signal transduction in skeletal muscle: effects of exercise and muscle contraction. Acta Physiol Scand 2001; 172(3):227-38. Gabarito Questão 1 – Resposta: D Resolução: O estado estável é o estado de manutenção do equilíbrio da produção de substratos energéticos e da frequência cardíaca no momento do exercício. Questão 2 – Resposta: B Resolução: Em um estado de repouso, a taxa mínima de energia consumida para manter as funções vitais é denominada taxa metabólica de repouso (TMR). A TMR corresponde ao componente principal do gasto energético diário, cerca de 60% a 75% do gasto total, o que representa uma porcentagem bastante elevada. Questão 3 – Resposta: C Resolução: De maneira geral, muitos estudos apontam que os exercícios físicos aumentam a capacidade do sistema oxidativo das fibras musculares, aumentam a atividade metabólica e a sensibilidade à insulina, reduzem a produção de lactato (depende da intensidade) e os níveis de lipoproteínas de baixa densidade (LDL), também chamado de “colesterol ruim”, e poupam o glicogênio muscular por permitir uma melhor utilização dos ácidos graxos livres Respostas Hormonais ao Exercício Autor: Bráulio Nascimento Lima Objetivos • Identificar as principais glândulas do corpo humano; • Identificar os principais hormônios e suas respostas fisiológicas; • Identificar as principais respostas hormonais à atividade física e ao exercício físico. 43 1. Respostas hormonais ao exercício Para introduzir o tema Endocrinologia, devemos compreender que o referido sistema contribui com a comunicação entre os tecidos do corpo, nesse sentido, podemos considerar que a Neuroendocrinologia é o estudo que compreende dois sistemas importantíssimos para conduzir informações e comandos para todas as partes do corpo humano. Para diferenciar a forma de participação dos sistemas, devemos considerar que as informações e comandos enviados através do sistema nervoso se utilizam de neurotransmissores em sinapses entre nervos ou entre nervo e tecido, enquanto o sistema endócrino utiliza hormônios (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). Os hormônios são produzidos e liberados no tecido sanguíneo por glândulas e, dessa forma, podem chegar a todos os tecidos do corpo, porém, para que possam atuar sobre um determinado tecido as células deles devem possuir receptores proteicos adequados e específicos. Após a liberação do hormônio no sangue, ele passa a circular por todo o corpo, disponibilizando-se para se comunicar com todas as células, porém só surtirá efeitos sobre as que possuem receptores específicos (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). PARA SABER MAIS A atividade física impõe desafios parao organismo humano, que precisa de ferramentas para desenvolver respostas capazes de criar um ambiente de segurança fisiológica. Nesse sentido, as respostas se direcionam para um estado de tentativa de estabilidade durante a atividade física que, dependendo da intensidade, pode estimular adaptações. O referido processo demanda uma complexa coordenação entre células e tecidos, em que o sistema de comunicação é vital. O sistema endócrino atua 44 em paralelo ao sistema nervoso, levando informação e induzindo o comportamento dos tecidos. A concentração de hormônios no sangue depende da velocidade de produção da glândula, da velocidade do metabolismo, da quantidade de proteína transportadora (proteínas que ajudam a transportar hormônios específicos) e das alterações no volume plasmático, mesmo assim, os hormônios se encontram em pequenas concentrações plasmáticas representadas em microgramas (10–6 g), nanogramas (10–9 g) e picogramas (10–12 g) (Powers e Howley, 2017). ASSIMILE O sistema nervoso é composto por neurônios que, entre si, formam complexas redes de comunicação baseadas em estruturas sinápticas. As sinapses ocorrem entre neurônios, entre nervos e entre nervo e tecido (como ocorre na sinapse neuromuscular). O sistema endócrino se utiliza da secreção de hormônios, que são substâncias químicas comunicadoras que se propagam pelo corpo através da corrente sanguínea para influenciar na atividade de diversos tecidos. Ambos os sistemas (nervoso e endócrino) ligam e sincronizam as atividades teciduais e celulares, porém de formas diferentes. Para que a concentração de hormônio se altere deve ser considerada a velocidade de produção, assim como a demanda de receptores disponíveis para captar a informação disponível. A produção está diretamente ligada à magnitude do efeito produzido, mas dependente do número de receptores específicos disponíveis para cada hormônio. 45 Toda concentração de hormônio está dependente das variáveis em torno da produção das glândulas, do número de receptores celulares, da disponibilidade de transportadores sanguíneos e do volume plasmático. Um exemplo é a regulação de produção de insulina descrita em fluxograma na Figura 01 (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). Figura 01 – Controle de secreção hormonal influenciada por diversos fatores Fonte: O autor Os números de receptores proteicos de cada célula podem variar de acordo com as demandas dela, portanto seu comportamento não é estático e pode estar sujeito a mudar dependendo da relação que possui na presença dos hormônios. O número de receptores pode diminuir, por exemplo, em detrimento de elevada carga contínua de exposição aos hormônios e, assim, diminuir sua potencial atividade e respostas a uma mesma concentração hormonal. Da mesma forma, o número de receptores proteicos celulares pode aumentar de acordo com o efeito de diminuição de exposição hormonal, tornando as células do tecido mais reativas. Considerando que os receptores proteicos celulares podem ser limitados em número, após a ativação de todos disponíveis, gerando excedente hormonal, temos um efeito chamado de saturação (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). 46 1.1 Atuação do hormônio na célula Os hormônios lipofílicos possuem facilitação de entrada através da membrana celular, desvinculando-se de um transportador do plasma sanguíneo, no meio extracelular, e vinculando-se em um receptor que pode estar no citoplasma ou no núcleo celular. Tais hormônios, ao formarem o complexo hormônio-receptor (esteroide-receptor), passam a influenciar determinadas áreas do DNA que produzem mRNA com a respectiva informação. A síntese de proteínas passa a ser direcionada por esse novo ambiente celular a partir da entrada do hormônio lipofílico (esteroide), onde o esquema está representado na Figura 02 (Powers e Howley, 2017). Figura 02 – Comportamento de hormônios lipofílicos difundidos pela membrana plasmática Fonte: O autor Outros tipos de hormônios, por possuírem uma estrutura molecular maior ou diferente, passam a caracterizar um tipo de demanda diferenciada para atravessar para o meio intracelular e, por esse motivo, necessitam de transportadores de informação que são os receptores na superfície de membrana, como é o caso do segundo mensageiro. A referida proteína é responsável pela interação entre o hormônio e 47 o receptor a partir da membrana até os eventos no meio intracelular. O mecanismo do segundo mensageiro está descrito na figura a seguir (Figura 03) (Powers e Howley, 2017). Figura 03 – Mecanismo do segundo mensageiro Fonte: O autor A proteína G também pode ativar a enzima fosfolipase C da mesma forma. Trata-se de um fosfolipídio localizado na membrana (fosfatidilinositol bifosfato [PIP2]) que está hidrolisado em duas moléculas, o trifosfato de inositol (IP3) (provoca a liberação de Ca++ dos estoques intracelulares) e o diacilglicerol (DAG). O cálcio liberado ativa a proteína calmodulina que, por sua vez, altera a atividade celular da mesma forma que o AMP cíclico faz. Esses referidos “segundos mensageiros” não devem ser vistos como independentes um do outro porque as mudanças em um afetam a ação do outro. O esquema a seguir demonstra a ação desse modelo de segundo mensageiro (Figura 04) (Powers e Howley, 2017). 48 Figura 04 – Mecanismo do segundo mensageiro Fonte: O autor Outro importante efeito de alguns hormônios é o transporte de membrana, no qual temos um hormônio que se liga à membrana da célula para aumentar a movimentação de substratos ou moléculas de fora para dentro da célula. Um exemplo importante dessa atividade é a ação do hormônio insulina que liga receptores da superfície da membrana passando a viabilizar a entrada de glicose para o meio intracelular através de mobilização de transportadores de membrana. Sem uma quantidade adequada de insulina passamos a ter um quadro de diabetes. O referido modelo de transporte está demonstrado na Figura 05 (Powers e Howley, 2017). Figura 05 – Receptores específicos de insulina Fonte: O autor 49 1.2 Glândulas e hormônios Cada hormônio possui uma glândula responsável pela sua produção. É de fundamental importância compreender a necessidade fisiológica, a glândula de origem e resposta de cada hormônio na atividade física. A hipófise é uma glândula localizada na região medial inferior do cérebro, no centro da base. Possui dois lobos, em que o anterior é uma glândula endócrina e o posterior tecido nervoso. Os dois lobos estão logo abaixo (inferior) e são controlados pelo hipotálamo (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). A hipófise anterior, majoritariamente, responde a comandos vindos de forma hormonal através de terminações nervosas vindas do hipotálamo. Tal proximidade com o cérebro demonstra o caráter integrado entre os dois sistemas responsáveis pela comunicação do corpo. Na hipófise anterior temos a produção de hormônios que carregam estímulos para adaptações celulares de diversos tecidos e para estimular a produção de outros hormônios. Os principais hormônios produzidos na hipófise anterior estão descritos na Tabela 01 (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). Tabela 01 – Principais hormônios sintetizados e liberados pela hipófise anterior Principais Hormônios Sintetizados e Liberados pela Hipófise Anterior. Hormônio Atuação Adrenocorticotrófico (ACTH) Estimula as células da camada cortical da glândula adrenal a sintetizar e liberar seus hormônios, dentre eles o cortisol. Luteinizante (LH) Estimula a produção de testosterona nos testículos e de estrogênio nos ovários. 50 Estimulante de Melanócitos (MSH) Estimula as células melanócitos para produzir melanina. Estimulador da Tireoide (TSH) Controla a velocidade de formação dos hormônios tireoidianos e a secreção de cortisol no córtex suprarrenal. Crescimento (GH) Estimula a liberação de fatores de crescimento semelhantes à insulina (IGF) pelo fígado e por outros tecidos.Prolactina Estimula a mama para produzir leite. Fonte: O autor O GH é um hormônio cujo conhecimento de sua atuação é fundamental para estudos envolvendo movimento humano e exercício, pois ele influencia diretamente sobre o desenvolvimento muscular e, com isso, na performance da atividade proposta. Apesar do fator de Crescimento Insulínico (IGF) poder ser produzido por diversos meios além do estímulo causado pelo GH, o fator de Crescimento Insulínico (IGF-1) sintetizado no músculo está associado à hipertrofia muscular. Outro efeito do GH influenciando o exercício físico está no metabolismo. Os principais estímulos de produção do GH estão descritos no esquema de fluxograma na Figura 06 (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). Figura 06 – Fluxograma com principais estímulos de produção de GH Fonte: O autor 51 Atualmente a utilização de hormônios com a finalidade de melhorar a performance e estética corporal entre usuários de exercício recreacional tem chamado a atenção. Os estudos atuais envolvendo a utilização de GH com essa finalidade, inclusive em associação à utilização de outros hormônios, têm demonstrado dados alarmantes, sem mencionar o fato de não existirem estudos suficientes que comprovem a eficácia esperada da referida utilização. É importante ressaltar que os estudos atuais apontam para uma maior eventualidade de efeitos adversos em relação a efeitos benéficos da utilização de GH (Liu et al., 2008; Hoffman et al., 2009; Widdowson et al., 2009; Rogol, 2014; Powers e Howley, 2017). A hipófise posterior é o local onde se encontram dois hormônios, a ocitocina e o hormônio antidiurético (ADH ou Vasopressina arginina) (Tabela 02). Os hormônios encontrados na hipófise posterior são produzidos no hipotálamo, portanto trata-se de um local de armazenamento. A ocitocina estimula a musculatura lisa como no caso do parto e no início da produção do leite necessário para a amamentação. O ADH regula a produção de urina (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). Tabela 02 – Principais hormônios armazenados e liberados pela hipófise posterior Principais Hormônios Sintetizados e Liberados pela Hipófise Posterior. Hormônio Atuação Hormônio antidiurético (ADH) Estimula a reabsorção de água dos túbulos renais para os capilares, controlando, também, a produção de urina. Ocitocina Estimula a musculatura lisa, em especial do parto. Estimula a saída do leite para a amamentação. Fonte: O autor 52 A tireoide é uma glândula que tem como principal finalidade a síntese e liberação de dois hormônios que são a tri-iodotironina (T3) e a tiroxina (T4). O TSH é o principal sinalizador da liberação de hormônios tireoidianos que, após secretados, se ligam a proteínas do plasma sanguíneo. Os hormônios tireoidianos são importantes reguladores metabólicos, nesse sentido, possíveis distúrbios em sua produção podem levar a quadros de aumento ou perda de peso excessivo, caracterizando quadros de hipotireoidismo (baixa produção de hormônios tireoidianos) ou hipertireoidismo (excesso de produção de hormônios tireoidianos) (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). A tireoide também sintetiza e secreta a Calcitonina, que é um hormônio secundário responsável pela regulação de cálcio (Ca++) no plasma sanguíneo. O referido controle é feito por feedback negativo, em que baixas concentrações de Cálcio (Ca++) plasmático sinalizam aumento da produção de Calcitonina (Figura 07) (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). O controle da síntese de hormônios tireoidianos se dá a partir de feedback negativo envolvendo o TSH, ou seja, altas concentrações de T4 e T3 inibem a liberação de TSH, enquanto baixas concentrações de T4 e T3 promovem maior liberação de TSH. Durante a prática de exercícios a concentração de T4 e T3 tende a diminuir, aumentando a liberação de TSH e, consequentemente aumentando a atividade da tireoide (Figura 07) (Powers e Howley, 2017). 53 Figura 07 – Fluxograma de atividade de Feedback Negativo envolvendo a síntese e secreção de hormônios tireoidianos Fonte: O autor A principal regulação de cálcio (Ca++) é feita pelo hormônio paratireóideo (ou paratormônio) que é sintetizado e secretado pela glândula paratireoide (localizada posteriormente à glândula tireoide em quatro glândulas). O referido hormônio estimula a liberação de Ca++ dos ossos no mesmo passo que estimula a captação desse íon pelo rim. Outro efeito da atuação do hormônio paratireóideo é o estímulo para o rim converter vitamina “D” em mais absorção de cálcio (Ca++) através do trato gastrointestinal (Figura 08). Durante o exercício, a absorção de Cálcio diminui enquanto aumentam as catecolaminas e o íon H+, efeito que ocorre com o aumento típico de hormônio paratireóideo nessas circunstâncias (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). A glândula suprarrenal está dividida em medula suprarrenal e córtex suprarrenal. A medula suprarrenal secreta catecolaminas (adrenalina e noradrenalina) e o córtex suprarrenal secreta hormônios esteroides (Figura 09) (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). A medula suprarrenal secreta, majoritariamente, a adrenalina que afeta diretamente o funcionamento dos sistemas cardiorrespiratório, digestório, endócrino (outras glândulas) e muscular; afeta também o tecido adiposo, a pressão arterial e a concentração de glicose no 54 plasma sanguíneo (Figura 09). A adrenalina é um hormônio de ação rápida que está relacionado à sobrevivência do contexto de “luta ou fuga” (Trumper, 1930). A adrenalina possui receptores divididos em “α (α1 e α2)” e “β (β1 e β2)”; os efeitos ocorrem por segundo mensageiro e, dependendo do receptor, pode inibir ou excitar, direcionando a relevância de reação para o receptor (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). O córtex suprarrenal sintetiza hormônios esteroides. Os esteroides têm como base química o colesterol e, embora existam uma determinada variedade com diferenças estruturais muito pequenas, suas ações podem ser muito diferentes. Os esteroides podem ser divididos em mineralocorticoides (aldosterona – regula concentrações de Na+ e K+ no plasma sanguíneo), glicocorticoides (cortisol – regula glicose no plasma sanguíneo) e esteroides sexuais (andrógenos e estrógenos) (Figura 09) (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). Como consequência da diminuição da pressão no rim ou do volume plasmático, as células renais podem secretar uma enzima chamada de renina, que atua no plasma sanguíneo para a produção de angiotensina I, que é convertida nos pulmões em angiotensina II (efeito causado pela ação da enzima conversora de angiotensina [ACE}–tornando a angiotensina em um vaso compressor / Trata-se de um agente inibido, de forma medicamentosa, em hipertensos). A angiotensina II estimula a aldosterona (produzida no córtex suprarrenal), que aumenta a absorção de Na+ (Figura 09) (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). Durante a atividade física, as concentrações de renina, angiotensina e aldosterona se alteram significativamente a partir de aproximadamente 50% do VO2máx. Nesse contexto temos um aumento de hormônio natriurético atrial (ANH) que se opõe às ações da aldosterona, diminuindo o volume do sangue (Figura 09) (Powers e Howley, 2017). 55 Figura 09 – Fluxograma de divisões e hormônios secretados pela Glândula Suprarrenal Fonte: O autor O Cortisol é o principal glicocorticoide secretado pelo córtex suprarrenal e contribui para a manutenção da glicose plasmática durante períodos sem ingestão de alimentos ou durante a prática de exercícios. O cortisol é responsável por sinalizar a degradação de proteínas (também inibe a síntese proteica), liberando os aminoácidos para serem transformados em glicogênio no fígado, movimenta os ácidos graxos do tecido adiposo e estimula a síntese de glicose. Nesse contexto, a utilização de ácidos graxos é estimulada. O controle de síntese de cortisol funciona de forma semelhante aos hormônios tireoidianos,no qual o corticotrofina (CRH) sintetizado no hipotálamo faz com que a hipófise anterior secrete mais ACTH que, por sua vez, estimula a produção de cortisol (Figura 10) (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). O fato do cortisol ser agente de degradação de proteínas, libera os aminoácidos para nova utilização em reparos e cicatrização de possíveis danos. A principal fonte de aminoácidos a partir da ação do cortisol é o tecido muscular, porém a atrofia excessiva é evitada pela ação dos glicocorticoides estimulados, principalmente, por exercícios (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). 56 Figura 10 – Fluxograma de estímulo e atividade do hormônio Cortisol Fonte: O autor O pâncreas é uma glândula mista, pois possui porção endócrina e exócrina, tendo como principais hormônios glucagon, somatostatina e insulina. O glucagon é secretado pelas células alfa (α) das ilhotas de Langerhans e tem como principal finalidade o estímulo à produção e disponibilização de glicose em reserva hepática (glicogenólise) e de ácidos graxos. A insulina é secretada pelas células beta (β) das ilhotas de Langerhans e estimula os tecidos a absorverem glicose e aminoácidos, reservando glicogênio, ou seja, serve de facilitador de transporte pelas membranas celulares. A somatostatina é um hormônio secretado nas células delta das ilhotas de Langerhans e é um importante regulador do comportamento de absorção de nutrientes no trato gastrointestinal, e está associada, também, à regulação de insulina (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). O glucagon e a insulina são fundamentais para o controle energético durante a atividade física, principalmente por serem “hormônios de ação rápida”. Baixas taxas de insulina podem levar a um grande acúmulo de glicose no plasma sanguíneo. A esse quadro é dado o nome de Diabetes Mellitus (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). 57 A testosterona e o estrogênio são os principais hormônios secretados pelas glândulas dos sistemas reprodutores masculino e feminino. A testosterona é sintetizada nos testículos, enquanto o estrogênio no ovário (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). A testosterona tem sua produção estimulada a partir do hormônio estimulador das células intersticiais (ICSH ou LH) que é produzido na hipófise anterior e controlada pelo hipotálamo. A produção de espermatozoide depende da testosterona e do hormônio foliculoestimulante (Figura 11) (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). Figura 11 – Produção de testosterona e espermatozoide a partir da ação do hipotálamo Fonte: O autor A testosterona é um hormônio anabólico (aumento de tecido) e androgênico (características masculinas). A concentração de testosterona no plasma sanguíneo aumenta de forma significante durante exercícios de média e alta intensidades. O referido evento pode estar associado à diminuição do conteúdo plasmático (decorrente da atividade física de média e alta intensidade), assim como ao processo de adaptações necessárias na supercompensação de adaptação ao exercício, incluindo a hipertrofia muscular (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). 58 O Estrogênio é o principal conjunto de hormônios responsável pelas características femininas secundárias, como o desenvolvimento das mamas e localização da reserva de gordura; sua produção ocorre nos ovários. Durante a fase folicular do ciclo menstrual o LH estimula a produção de andrógenos no folículo que passam a ser convertidos em estrógenos sob efeito do FSH (Figura 12). Após o início de outro ciclo menstrual, partindo da ovulação, tanto o estrógeno quanto a progesterona voltam a ser produzidos no corpo lúteo. Durante o exercício, o estrógeno apresenta um pequeno aumento atribuído à diminuição do conteúdo do plasma sanguíneo (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). Figura 12 – Localização das principais glândulas do corpo humano Fonte: iStock – newannyart https://www.istockphoto.com/br/portfolio/newannyart?mediatype=illustration 59 Tabela 03 – Resumo: principais glândulas e seus hormônios RESUMO Glândulas Hormônios Ação Fatores que controlam sua secreção Estímulos que provocam uma resposta Efeito do exercício Hipófise anterior Hormônio do crescimento (GH) Promove o aumento, mobilização de AGL e gliconeogênese; abranda a absorção de glicose Hormônio liberador de GH hipotalâmico; Somatostatina Exercício: “estresse”; baixa glicose sanguínea Aumento Hormônio estimulador da tireoide Acrescenta a produção e secreção de T3 e T4 Hormônio liberador de TSH hipotalâmico (TSH) T3 e T4 plasmáticos baixos Aumento Hormônio adreno- corticotrófico (ACTH) Aumenta a síntese de cortisol Hormônio liberador de ACTH hipotalâmico “Estresse”; fraturas ósseas; exercício intenso; queimaduras, etc. ? Gonadotrofinas: hormônio foliculoesti- mulante (FSH); hormônio luteinizante (LH) Mulher: produção de estrogênio e progesterona e incremento dos óvulos Homem: produção de testosterona e incremento dos espermatozoides Hormônio liberador gonadotrófico hipotalâmico Mulheres: estrogênio e progesterona plasmáticos Homens: testosterona plasmática Gatilho cíclico ou intermitente de neurônios no hipotálamo Alteração pequena ou sem mudança Endorfinas Impedem a dor pela atuação nos receptores de opiatos no cérebro Hormônio liberador de ACTH “Estresse” Aumento para exercício ≥70% do VO2máx 60 Hipófise posterior Hormônio antidiurético (ADH) (vasopressina) Diminui a perda de água renal; aumenta a resistência periférica Neurônios hipotalâmicos Volume plasmático; osmolaridade plasmática Aumento Tireoide Tri-iodotironina (T3); tiroxina (T4) Aumenta a alíquota metabólica, mobilização dos combustíveis, crescimento TSH; T3 e T4 plasmáticos T3 e T4 baixos Aumento de T3 e T4 “livres” Calcitonina Diminui o cálcio plasmático Cálcio plasmático Cálcio plasmático alto ? Paratireoide Hormônio paratireoide Acrescenta o cálcio plasmático Cálcio plasmático Cálcio plasmático baixo Aumento Córtex suprarrenal Cortisol Adiciona a gliconeogênese, a mobilização dos AGL e a síntese de proteína; abranda a utilização da glicose ACTH Ver ACTH nesta tabela Aumento no Exercício intenso; Diminuição no exercício leve Aldosterona Aumenta a excreção de potássio e a reabsorção de sódio nos rins Concentração plasmática de potássio e sistema renina- angiotensina Pressão arterial e volume plasmático baixos; potássio plasmático elevado e atividade simpática elevada nos rins Aumento Medula suprarrenal Adrenalina (80%); noradrenalina (20%) Acrescenta a glicogenólise, mobilização dos AGL, frequência cardíaca, volume sistólico e resistência periférica Informação dos baroceptores; receptor de glicose no hipotálamo; centros cerebral e espinal Pressão arterial e glicose sanguínea baixas; excesso de “estresse”; emoção Aumento 61 Pâncreas Insulina Aumenta a absorção de glicose, aminoácidos e AGL nos tecidos Concentrações plasmáticas de glicose e aminoácidos; sistema nervoso autônomo Concentrações plasmáticas de glicose e aminoácidos altas; diminuição da adrenalina e da noradrenalina Aumento Glucagon Aumenta a mobilização da glicose e dos AGL; gliconeogênese Concentrações plasmáticas de glicose e aminoácidos; sistema nervoso autônomo Baixas concentrações plasmáticas de glicose e aminoácidos; elevação da adrenalina e da noradrenalina Aumento Testículos Testosterona Síntese de proteína; características sexuais secundárias; impulso sexual; produção de espermatozoides FSH e LH (ICSH) Acréscimodo FSH e LH Pequeno Aumento Ovários Estrogênio Deposição de gordura; características sexuais secundárias; desenvolvimento do óvulo FSH e LH Acréscimo do FSH e LH Pequeno Aumento Fonte: Adaptado de Powers e Howley, 2017. Cada glândula que possui responsividade ao estímulo da atividade física pode aumentar ou diminuir sua atividade. Ao aumentar a atividade, a glândula aumenta a produção do hormônio e, dessa forma, aumenta a atividade de respostas no sistema. Ao diminuir a atividade, a glândula diminui a produção de hormônios, diminuindo as respostas no sistema. TEORIA EM PRÁTICA Um cliente do sexo masculino, com 58 anos de idade, com sobrepeso e sem necessidades de adaptações motoras, pretende iniciar um programa de exercícios por 62 recomendação médica devido a um quadro diagnosticado de diabetes mellitus. O referido cliente já iniciou o tratamento medicamentoso e está ministrando doses regulares de insulina de acordo com a instrução do médico. Ao ouvir o médico descrever os danos que a diabetes sem o devido controle pode causar, o cliente resolveu perguntar para o profissional de Educação Física: “Como o exercício físico pode contribuir para a minha saúde, levando em consideração meu contexto geral (quadro de diabetes mellitus e ministrando doses de insulina)?” VERIFICAÇÃO DE LEITURA 1. Leia as afirmações abaixo: I. O sistema Neuroendócrino é composto por dois sistemas (Nervoso e Endócrino) responsáveis pela comunicação de diversos tecidos do corpo. II. O sistema Endócrino se utiliza de hormônios, secretados por glândulas, para levar informações que vão influenciar a atividade de outros tecidos. Marque a alternativa correta: a. A afirmativa “I” não apresenta corretamente o sistema endócrino, pois ele não possui características de comunicar tecidos do corpo humano. b. A afirmativa “II” não possui ligação com a afirmativa “I”, pois o sistema endócrino produz hormônios de forma estável, sem influências de outros tecidos. 63 c. As afirmativas “I” e “II” estão corretas, porém o sistema neuroendócrino não interfere na atividade de outros tecidos. d. As afirmativas “I” e “II” estão corretas. O sistema nervoso comunica através de sinapses, enquanto o sistema endócrino utiliza a secreção de hormônios. e. As afirmativas estão incorretas, pois os sistemas citados não comunicam e não influenciam outros sistemas. 2. A glândula Hipófise produz hormônios que atuam diretamente em outros tecidos e também estimulando a síntese secreção de outros. Marque a alternativa que contenha APENAS hormônios produzidos na Glândula Hipófise Anterior. a. Hormônio do Crescimento (GH) e Hormônio Estimulador da Tireoide (TSH). b. b) Hormônio Estimulador da Tireoide (TSH) e Insulina. c. Hormônio do Crescimento (GH) e Testosterona. d. Estrogênio e Hormônio Estimulador da Tireoide (TSH). e. Tiroxina e Hormônio do Crescimento (GH). 3. Leia as afirmativas abaixo, preencha as lacunas com V (verdadeiro) ou F (falso) e marque a alternativa correta: ( ) A tiroxina é um importante regulador metabólico. ( ) A insulina não participa do controle de glicose no plasma sanguíneo. ( ) A adrenalina corresponde a menor produção da medula suprarrenal. ( ) O estrogênio sinaliza características secundárias masculinas. 64 ( ) A testosterona também está associada ao aumento de massa muscular. a. V, V, V, V e V b. F, F, F, F e F c. V, F, V, F e V d. F, V, V, V e F e. V, F, F, F e V Referências Bibliográficas HOFFMAN, J. R. et al. Position stand on androgen and human growth hormone use. J. Strength Cond. Res., v. 23, n. 5 Suppl, p. S1-s59, aug. 2009. ISSN 1064-8011. KRAEMER, W. J.; FLECK, S. J.; DESCHENES, M. Fisiologia do exercício: teoria e prática. 2. ed. Rio de Janeiro: Grupo Gen-LTC, 2016. ISBN 978-85-277-3033-4. LIU, H. et al. Systematic review: the effects of growth hormone on athletic performance. Ann. Intern. Med., v. 148, n. 10, p. 747-58, May 20 2008. ISSN 0003-4819. MCARDLE, W. D.; KATCH, F. I.; KATCH, V. L. Fisiologia do Exercício: nutrição, energia e desempenho humano. 8. ed. Rio Janeiro: Guanabara Koogan, 2018. ISBN 978-85-277-3015-0. POWERS, S. K.; HOWLEY, E. T. Fisiologia do Exercício: teoria e aplicação ao condicionamento e ao desempenho. Barueri: 2017. ISBN 9788520455104. ROGOL, A. D. Can anabolic steroids or human growth hormone affect the growth and maturation of adolescent athletes? Pediatr. Exerc. Sci., v. 26, n. 4, p. 423-7, Nov 2014. ISSN 0899-8493. TRUMPER, M. Bodily changes in pain, hunger, fear and rage: an account of recent researches into the function of emotional excitement. The Psychological Clinic, v. 19, n. 3, p. 100-101, 1930. Disponível em: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/ articles/PMC5138305/. Acesso em: 08 out. 2019. WIDDOWSON, W. M. et al. The physiology of growth hormone and sport. Growth Horm. IGF Res., v. 19, n. 4, p. 308-19, aug. 2009. ISSN 1096-6374. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5138305/ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5138305/ 65 Gabarito Questão 1 – Resposta: D Resolução: As duas principais formas de comunicação entre tecidos do corpo humano estão baseadas na atividade dos sistemas Nervoso e Endócrino, através de sinapses entre nervos ou através de hormônios, respectivamente, portanto a afirmativa “I” está correta. Os hormônios são sintetizados e secretados por glândulas do sistema endócrino e influenciam as atividades celulares de outros tecidos, portanto a afirmativa “II” está correta. Feedback de reforço: As afirmativas “I” e “II” estão corretas, pois o sistema nervoso comunica diversas partes do corpo através de sinapses entre nervos e entre nervos e outro tecido, enquanto o sistema endócrino é baseado em glândulas que sintetizam hormônios para influenciar a atividade de outros tecidos. Apenas a alternativa “D” apresenta concordância com o exposto, portanto apenas esta está correta. Questão 2 – Resposta: A Resolução: Os principais hormônios produzidos na glândula hipófise anterior são adrenocorticotrófico (ACTH), luteinizante (LH), estimulante de Melanócitos (MSH), estimulador da eireoide (TSH), crescimento (GH) e prolactina. Feedback de reforço: Os principais hormônios produzidos na glândula hipófise anterior são adrenocorticotrófico (ACTH), luteinizante (LH), estimulante de Melanócitos (MSH), estimulador da tireoide (TSH), crescimento (GH) e prolactina. A insulina é sintetizada no pâncreas, a testosterona é sintetizada principalmente no testículo, o estrogênio é sintetizado principalmente nos ovários e a tiroxina é sintetizada na tireoide. A única alternativa possível de estar correta por apresentar apenas hormônios sintetizados na glândula hipófise anterior, é a alternativa “A”. 66 Questão 3 – Resposta: E Resolução: O hormônio tiroxina é um importante regulador metabólico (V), insulina é o principal regulador de glicose do plasma sanguíneo (F), a medula suprarrenal chega a ter mais de 80% da sua produção de adrenalina (F), o estrogênio é um sinalizador de características secundárias femininas (F) e a testosterona possui um vetor anabólico que sinaliza construção de tecido (V). Feedback de reforço: O hormônio tiroxina é um importante regulador metabólico (V), insulina é o principal regulador de glicose do plasma sanguíneo (F), a medula suprarrenal chega a ter mais de 80% da sua produção de adrenalina (F), o estrogênio é um sinalizador de características secundárias femininas (F) e a testosterona possui um vetor anabólico que sinaliza construção de tecido (V). A única alternativa que representa a marcação correta está presente na alternativa “E”. Cálculo metabólico Autor: Bráulio Nascimento Lima Objetivos • Identificar os principais metabolismos vinculados à atividade física; • Diferenciar valor metabólico e seu comportamento durante a atividade física, o exercício físico e o repouso; • Compreender diferentes fatores que possam influenciar no gasto energético. 68 1. Cálculometabólico A atividade física e o exercício físico estão associados ao corpo humano a uma relação de maior necessidade de gasto energético em detrimento dos movimentos produzidos. O movimento dos músculos possui um preço baseado na relação entre a entrada de alimento para a produção de ATP e o desencadear de contrações, criando uma relação com o repouso, no qual o ambiente de atividade muscular gasta mais de 120 vezes mais energia. A níveis sistêmicos, o corpo humano como um todo gasta 20 vezes mais energia durante uma atividade física em relação ao estado de repouso (Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). O nível de treinamento do atleta é uma referência importante para que possamos compreender melhor a lógica do consumo energético do corpo humano, pois, vale ressaltar que, o comportamento fisiológico do indivíduo sedentário ou fisicamente inativo está representando um estado de constante adaptação às demandas impostas durante a execução de qualquer atividade a qual não esteja adaptado. Nesse contexto, vamos basear o entendimento bioenergético em indivíduos fisicamente ativos durante a proposição de três diferentes sistemas de transferência de energia, que são: sistema ATP-PCr, sistema glicolítico e sistema aeróbico (Andrade e Lira, 2016; Kraemer et al., 2016; Pithon-Curi, 2017; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). PARA SABER MAIS O corpo humano produz calor e esse calor é uma derivação de atividades fundamentais para o funcionamento do organismo humano. O calor produzido é aferido através da quantificação de calorias em um mecanismo chamado de calorimetria. A atividade física e o exercício físico necessitam de mais energia que o momento de repouso, aumentando de forma significante a temperatura corporal. É importante 69 identificar que em repouso ou com atividades de baixa intensidade temos um valor de gasto energético menor e consequentemente uma temperatura menor em relação às atividades físicas de média e alta intensidades, nas quais gastamos mais energia e aumentamos a temperatura corporal em até 2 graus celsius. Considerando indivíduos fisicamente ativos, o tempo de atividade em esforço máximo gera uma referência baseada na distribuição da energia durante a atividade, assim como no sistema de transferência de energia utilizado. Por esse motivo, a primeira subdivisão a ser considerada está baseada em energia imediata (baseada em sistema ATP-PCr), energia a curto prazo (baseada em sistema glicolítico) e energia de longo prazo (baseada em sistema aeróbico) (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). ASSIMILE Considerando indivíduos fisicamente ativos, cada metabolismo envolvido na atividade física máxima desenvolve uma performance típica por um tempo delimitado a suas características. Atividades mais curtas, baseadas em ATP-PCr (no máximo 30 segundos), podem desenvolver a mais alta performance de velocidade, potência e força. Na sequência, a produção de lactato, baseada no sistema de degradação de glicose (até 3 minutos), consegue manter a atividade acima da possibilidade de estabilidade fisiológica. Por fim, a atividade aeróbica consegue manter o corpo em estado estável durante a atividade física. 70 O consumo de ATP-PCr é o primeiro a ser solicitado pela atividade física e pelo exercício físico, por esse motivo, trata-se de uma energia de consumo imediato. Junto a esse fato, o sistema ATP-PCr também é considerado o que possui maior potencial de transferência energética, podendo ultrapassar mais de 4 vezes o potencial do sistema aeróbico. O consumo de ATP- PCr pode durar de 5 a 8 segundos em atividades máximas, porém em atividades de nível aeróbico seu consumo pode chegar a durar 30 segundos (Andrade e Lira, 2016; Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). O sistema ATP-PCr é composto de trifosfato de adenosina (ATP) e fosfocreatina (PCr) em uma concentração de 3 a 8 mmol de ATP e quatro vezes esse valor de PCr por quilograma muscular (Kraemer et al., 2016; Pithon-Curi, 2017; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). Considerando a concentração e o tempo, podemos identificar que possui curta duração em alta intensidade, possibilitando identificar o sistema ATP- PCr como um tipo de energia fundamental para atletas velocistas de 100 m, de levantamento de peso, de lançamento, de arremesso, dentre outros (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). Após o curto período de consumo de sistema ATP-PCr passamos a ter a predominância do sistema glicolítico. A energia utilizada para fosforilação do ADP, formado nas atividades de alta intensidade e curta duração, utiliza o glicogênio armazenado na célula muscular em um processo chamado de glicólise anaeróbica, que é uma forma rápida de produção de energia, e gerando, de forma imediata, o lactato (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). Com a glicólise anaeróbica temos a ressíntese de ATP, também considerada uma fonte de energia reserva para altas intensidades de atividade física. Atividades em esforço máximo com duração aproximada entre 60 e 180 segundos têm características de grande acúmulo de lactado, principalmente 71 no músculo agonista do movimento (Andrade e Lira, 2016; Kraemer et al., 2016; Pithon-Curi, 2017; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). Em atletas, podemos identificar uma fundamental importância do sistema glicolítico para inúmeras modalidades esportivas, um exemplo é a prova de corrida de 800 m do atletismo, na qual o atleta precisa suportar a sensação do lactato e ter grande tolerância à dor dessa condição. Outra modalidade é a prova de fundo, pois o maratonista se utiliza da energia reserva produzida na ressíntese de ATP para voltar a uma intensidade maior em determinadas partes da prova (Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). O sistema aeróbico é direcionado para a sustentação da atividade física, ou seja, devido à pequena produção de ATP durante a atividade glicolítica o consumo de oxigênio passa a aumentar em uma tentativa de criar um estado estável com uma produção contínua de energia capaz de suportar as demandas. Vale ressaltar que o sistema aeróbico não possui suporte energético para intensidades elevadas como ocorre no sistema ATP-PCr e no sistema glicolítico, porém, durante atividades de intensidade menor pode manter a estabilidade fisiológica renovando continuamente a quantidade necessária de ATP (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). Durante o período em que a atividade do sistema aeróbico está, aos poucos, sendo ativada, os sistemas ATP-PCr e glicolítico são utilizados gerando um efeito chamado de déficit de oxigênio. Durante uma atividade de intensidade possível de ser executada em estado estável e durante a utilização do sistema aeróbico, não existe produção de lactato ao ponto de gerar sensibilidade a níveis de dor (Andrade e Lira, 2016; Kraemer et al., 2016; Mcardle et al., 2018). O estado estável da atividade física representa o tempo em que o consumo de oxigênio é suficiente para manter a atividade física constante. Esse estado estável de manutenção da atividade física tem um limite baseado no máximo de consumo de oxigênio, dessa forma, podemos definir tal 72 platô limítrofe como consumo máximo de oxigênio (VO2max ou velocidade máxima de consumo de oxigênio) (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). O VO2max, ao representar o limite máximo de consumo de oxigênio, também pode representar o limite de atividade física possível de ser executada, pois a produção de ATP está atrelada a esse sistema aeróbico. O VO2max depende da interação de vários sistemas que possam captar (sistema respiratório), distribuir (sistema cardiovascular) e consumir (músculos adaptados à atividade) o oxigênio (Andrade e Lira, 2016; Kraemer et al., 2016; Pithon-Curi, 2017; Mcardle et al., 2018). A adaptação muscular também se faz importante,pois as fibras de contração rápida têm como característica possuir mais unidades de miofibrilas (sarcômeros), que são responsáveis pela utilização do ATP na promoção da contração muscular, enquanto fibras de contração lenta, por possuírem menor quantidade de miofibrilas, podem se manter em atividade por mais tempo devido ao menor consumo de ATP. Por esse motivo, as fibras de contração rápida (IIa e IIx) possuem características anaeróbicas; especializando-se em contrações mais fortes, rápidas e potentes; pertencentes aos sistemas ATP-PCr e glicolítico. As fibras musculares de contração lenta (I) possuem características aeróbicas; especializando-se em contrações lentas, precisas e com baixa fadigabilidade; pertencentes ao sistema aeróbico (Andrade e Lira, 2016; Mcardle et al., 2018; Mansour, 2019). Tabela 01–Participação relativa do metabolismo em percentual Duração do exercício em esforço máximo Segundos Minutos 10 30 60 2 4 10 30 60 120 % Anaeróbico 90 80 70 50 35 15 5 2 1 % Aeróbico 10 20 30 50 65 85 95 98 99 Fonte: Mcardle et al., 2018. 73 De acordo com a predominância do tipo de fibra muscular (tipo I, IIa ou IIx) pode-se observar uma influência direta sobre a performance da atividade desenvolvida pelo atleta. Provas de longa duração exigem mais resistência, portanto as fibras tipo “I” são fundamentais, sendo estas as mais recrutadas e, quanto maior o desenvolvimento dela, mais suas características serão mais exigidas. Provas de curta duração, que envolvam força, velocidade ou potência, necessitam de atividade com o máximo de fibras musculares, chegando a recrutar as “IIx”, que possuem seu desenvolvimento direcionado para esse tipo de atividade física, ou seja, são as principais fibras responsáveis pelo desenvolvimento de performance em curtas durações e altas intensidades (Andrade e Lira, 2016; Kraemer et al., 2016; Pithon-Curi, 2017; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018; Mansour, 2019). Figura 01– Tipos de fibra muscular Fonte: O autor Legenda: Fibras tipo “I” possuem menor espessura e mais resistência e precisão. Fibras tIpo “II” possuem maior espessura e são mais força, velocidade e potência. 74 Os processos metabólicos possuem como importante resultante a produção de calor e a velocidade do referido evento é um importante marcador. Nesse contexto a unidade de calor é a caloria e a aferição da produção de calorias é chamada de calorimetria (Pithon-Curi, 2017; Mcardle et al., 2018). A aferição direta do calor está no campo da teoria e suas implicações ainda possuem inviabilidades de aplicabilidade, pois sua mensuração ainda sofre com altos valores em protocolos demorados com alta exigência da engenharia. Tais dificuldades não tornam a calorimetria direta viável para mensurar o cotidiano de atletas em atividade cotidiana (Mcardle et al., 2018). As reações responsáveis pela liberação de energia no corpo humano têm relação direta com consumo de oxigênio, sendo esta a forma mais viável de utilização para as atividades esportivas cotidianas e rotinas de avaliação do treinamento. A aferição indireta possui aplicabilidade para o cotidiano através da identificação do consumo de oxigênio ou da produção de gás carbônico (Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). Figura 02–A produção de calor durante o processo metabólico pode ser aferida de forma direta ou indireta Fonte: O autor 75 A relação diretamente proporcional entre análise de consumo de oxigênio e produção de gás carbônico em relação à mensuração da produção de calor torna a espirometria um método eficiente e indireto para estudar calorimetria. As aplicações da espirometria podem ser em circuito fechado ou em circuito aberto, sendo ambas representações de calorimetria indireta (Mcardle et al., 2018). A espirometria em circuito fechado utiliza apenas o oxigênio disponível no equipamento, enquanto o gás carbônico produzido é removido por um absorvedor e fica retido para aferição. A espirometria em circuito aberto avalia a diferença de concentração de gases (oxigênio e gás carbônico) entre a inspiração e expiração. Nesse contexto, as formas aplicáveis mais comuns são a espirometria portátil, técnica com bolsa e instrumentação computadorizada (Mcardle et al., 2018). O quociente respiratório relaciona o consumo de carboidratos, proteínas e gorduras ao consumo de oxigênio e sua reação para a produção de gás carbônico e água. Para cada macronutriente utilizado temos diferenças na quantidade de oxigênio necessária, decorrentes da reação relacionada à oxidação do carbono e do hidrogênio de cada molécula. A Tabela 02 apresenta a reação química de oxidação em cada macronutriente (Mcardle et al., 2018). Tabela 02–Fórmulas representando o cálculo do quociente respiratório. Quociente respiratório para os macronutrientes carboidrato, gordura e proteína. Quociente respiratório QR = CO2 produzido ÷ O2 consumido Quociente respiratório para carboidrato C6 H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O QR = 6 CO2 ÷ 6 O2 = 1,00 76 Quociente respiratório para gordura C16 H32O2 + 23 O2 → 16 CO2 + 16 H2O QR = 16 CO2 ÷ 23 O2 = 0,696 Quociente respiratório para proteína C72 H112N2O22S + 77 O2 → 63 CO2 + 38 H2O + SO3 + 9 CO(NH2)2 QR = 63 CO2 ÷ 77 O2= 0,818 Fonte: adaptado Mcardle et al., 2018. Vale ressaltar que as suposições envolvendo o consumo de oxigênio só podem tornar-se avaliáveis a partir do momento em que o indivíduo está em repouso ou em estado estável da atividade física (Pithon-Curi, 2017; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). O consumo energético do corpo humano depende de muitas variáveis dentro de uma complexa relação com o ambiente, com a alimentação, com a intensidade da atividade física executada, com a frequência da prática de atividade física e com a estrutura corporal. Muitos outros fatores podem influenciar no consumo de energia, mas é importante considerar as diferenças entre a manutenção das funções vitais durante o repouso (gasto basal) e durante a atividade física de média e alta intensidades (Andrade e Lira, 2016; Kraemer et al., 2016; Pithon-Curi, 2017; Mcardle et al., 2018). O valor metabólico de base é o valor aproximado do consumo energético, considerando a ausência de atividade física de média e alta intensidades ou apenas o repouso. A taxa metabólica é uma referência baseada na produção de calorias por metro quadrado de superfície 77 dividido pelo tempo de atividade (Kcal/m2/h) (Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). Vários fatores podem gerar diferenças na taxa metabólica entre indivíduos, dentre eles o gênero, a idade, a composição corporal, etc. Tais diferenças podem ser observadas no fato da mulher possuir uma taxa metabólica média de 5% a 10% menor que a do homem, mas esses valores podem estar sofrendo efeito de outros, como o maior percentual de tecido adiposo (tecido adiposo possui menor consumo metabólico por quilograma em relação ao tecido muscular). A idade também influencia na taxa metabólica, pois com o aumento da idade os valores de consumo energéticos diminuem (Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). Os valores que envolvem taxa metabólica de base representam os valores de consumo imediatamente em estado de repouso ou com atividade de baixa intensidade. Na Tabela 03 estão expressos os valores de taxas metabólicas padronizadas para homens e mulheres em diferentes idades em unidade de KCal/m2/h (quilo calorias / metro quadrado de superfície / hora) e Kj/m2/h (quilo joules / metro quadrado de superfície / hora). Os referidos valores podem estar sujeitos a um desvio padrão que ainda representa normalidade para qualquer indivíduo, esse valor corresponde a 10%, ou seja, de acordo com a Tabela 03, uma mulher de aproximadamente 25 anos de idade (±2,5) com 31,68 Kcal/m2/h está dentro da normalidade, pois o seu valor metabólico de base está 10% abaixo do valor de referência que é de 35,2 Kcal/m2/h (Mcardle et al., 2018). Tabela 03–Valores para taxa metabólica basalpara homens e mulheres de diferentes idades (podendo ter um desvio de 10%) Idade (anos) kcal/m2/h kJ/m2/h Homens Mulheres Homens Mulheres 1 53 53 222 222 2 52,4 52,4 219 219 78 3 51,3 51,2 215 214 4 50,3 49,8 211 208 5 49,3 48,4 206 203 6 48,3 47 202 197 7 47,3 45,4 198 190 8 46,3 43,8 194 183 9 45,2 42,8 189 179 10 44 42,5 184 178 11 43 42 180 176 12 42,5 41,3 178 173 13 42,3 40,3 177 169 14 42,1 39,2 176 164 15 41,8 37,9 175 159 16 41,4 36,9 173 154 17 40,8 36,3 171 152 18 40 35,9 167 150 19 39,2 35,5 164 149 20 38,6 35,3 162 148 25 37,5 35,2 157 147 30 36,8 35,1 154 147 35 36,5 35 153 146 40 36,3 34,9 152 146 45 36,2 34,5 152 144 50 35,8 33,9 150 142 55 35,4 33,3 148 139 60 34,9 32,7 146 137 65 34,4 32,2 144 135 79 70 33,8 31,7 141 133 75+ 33,2 31,3 139 131 Fonte: Adaptado de Fleisch, 1951. A padronização dos valores de consumo energético diário pode ser influenciada por diversos fatores, dentre eles a atividade física, termogênese causada pela dieta, efeito calorigênico causado pelos alimentos durante atividade física de intensidade média ou alta, clima e gestação. A Tabela 04 representa o consumo diário de energia em repouso, comparando a massa corporal em Kg com seu consumo em Kcal sem considerar o tecido adiposo (Kraemer et al., 2016; Mcardle et al., 2018). Tabela 04–Valores padronizados de consumo energético diário por Kg corporal sem considerar o tecido adiposo Massa corporal sem gordura Gasto energético diário em repouso Massa corporal sem gordura Gasto energético diário em repouso Massa corporal sem gordura Gasto energético diário em repouso (kg) (kcal) (kg) (kcal) (kg) (kcal) 30 1.018 58 1.623 86 2.228 31 1.040 59 1.644 87 2.249 32 1.061 60 1.666 88 2.271 33 1.083 61 1.688 89 2.292 34 1.104 62 1.709 90 2.314 35 1.126 63 1.731 91 2.336 36 1.148 64 1.752 92 2.357 37 1.169 65 1.774 93 2.379 38 1.191 66 1.796 94 2.400 39 1.212 67 1.817 95 2.422 40 1.234 68 1.839 96 2.444 80 41 1.256 69 1.860 97 2.465 42 1.277 70 1.882 98 2.487 43 1.299 71 1.904 99 2.508 44 1.320 72 1.925 100 2.530 45 1.342 73 1.947 101 2.552 46 1.364 74 1.968 102 2.573 47 1.385 75 1.990 103 2.595 48 1.407 76 2.012 104 2.616 49 1.428 77 2.033 105 2.638 50 1.450 78 2.055 106 2.660 51 1.472 79 2.076 107 2.681 52 1.493 80 2.098 108 2.703 53 1.515 81 2.120 109 2.724 54 1.536 82 2.141 110 2.746 55 1.558 83 2.163 111 2.768 56 1.580 84 2.184 112 2.789 57 1.601 85 2.206 113 2.811 Fonte: Mcardle et al., 2018. O consumo de energia durante a atividade física depende da intensidade imposta em sua prática, ou seja, se utilizar o VO2max como referência em uma atividade de corrida, em 60% durante 10 minutos o gasto energético é menor que 80% durante os mesmos 10 minutos independente da distância, inclinação ou velocidade para pessoas fisicamente ativas. Pessoas sedentárias, inativas ou iniciando a prática regular de atividade física podem ter alterações nesse padrão (Mcardle et al., 2018). Para melhorar o cálculo usando valores de referência envolvendo os valores metabólicos de base, utilizamos a nomenclatura MET. Um MET representa o valor metabólico de base por um determinado tempo e a referência dos seus múltiplos para momentos de atividade física ou 81 exercício físico, ou seja, se o consumo de oxigênio em repouso estiver representando pelo valor de 3 ml/kg/min (1MET), quando o indivíduo estiver praticando atividade física com consumo de 6 ml/kg/min ele está em 2MET’s, de 9 ml/kg/min está em 3MET’s, e assim por diante (Mcardle et al., 2018). Tabela 05–Valores de referência de gasto energético em MET’s baseados em níveis de esforço Nível Gasto energético kCal/min ℓ/min mℓ/kg/ min MET’s Homens Leve (excitação) 2,0 a 4,9 0,40 a 0,99 6,1 a 15,2 1,6 a 3,9 Moderado (manutenção) 5,0 a 7,4 1,00 a 1,49 15,3 a 22,9 4,0 a 5,9 Pesado (adaptação) 7,5 a 9,9 1,50 a 1,99 23,0 a 30,6 6,0 a 7,9 Muito pesado (dano) 10,0 a 12,4 2,00 a 2,49 30,7 a 38,3 8,0 a 9,9 Extremamente pesado (máximo) ≥ 12,5 ≥ 2,50 ≥ 38,4 ≥ 10,0 Mulheres Leve (excitação) 1,5 a 3,4 0,30 a 0,69 5,4 a 12,5 1,2 a 2,7 Moderado (manutenção) 3,5 a 5,4 0,70 a 1,09 12,6 a 19,8 2,8 a 4,3 82 Pesado (adaptação) 5,5 a 7,4 1,10 a 1,49 19,9 a 27,1 4,4 a 5,9 Muito pesado (dano) 7,5 a 9,4 1,50 a 1,89 27,2 a 34,4 6,0 a 7,5 Extremamente pesado (máximo) ≥ 9,5 ≥ 1,90 ≥ 34,5 ≥ 7,6 Fonte: Adaptado de Mcardle et al., 2018. Tabela 06–Relação da intensidade pela idade em MET’s Classificação Intensidade absoluta (METs) Intensidade relativa (% do VO2max) Jovem Meia-idade Idoso > 80 anos Repouso < 10 1 1 1 1 Leve (excitação) < 35 < 4,5 < 3,5 < 2,5 < 1,5 Razoavelmente leve (manutenção) < 50 < 6,5 < 5,0 < 3,5 < 2,0 Moderada (adaptação) < 70 < 9,0 < 7,0 < 5,0 < 2,8 Pesada (dano) < 70 > 9,0 > 7,0 > 5,0 > 2,8 Máxima (máximo) 100 13 10 7 4 Fonte: Adaptado de Mcardle et al., 2018. 83 TEORIA EM PRÁTICA Um atleta recreacional de corrida de rua, saudável, do sexo masculino, adulto jovem e sem necessidade de adaptações, vai participar de uma prova de 10 km e possui um tempo total de 3 meses para treinar. Com o intuito de desenvolver o máximo possível do sprint final da prova, esse atleta procura um profissional de Educação Física. Qual sistema energético o atleta está esperando melhorar e como fazer para desenvolvê-lo? VERIFICAÇÃO DE LEITURA 1. A prática da atividade física está relacionada a um consumo maior de substratos energéticos, porém, dependendo da atividade esportiva, temos um sistema predominante. Nesse contexto, marque a alternativa que esteja relacionando de forma correta a modalidade esportiva ao sistema energético. a. A corrida de 100 m rasos, para o atleta profissional, dura 10 segundos, portanto trata-se de sistema ATP-PCr. b. A corrida de maratona dura mais de duas horas, portanto sua característica de esforço máximo utiliza sistema ATP-PCr. c. O arremesso de peso dura menos de cinco segundos em esforço máximo, ou seja, o curto tempo elimina a necessidade de gasto energético. d. As provas de ginástica artística estão direcionadas para maior precisão nos movimentos, portanto trata- 84 se de uma modalidade com movimentos vigorosos que não aumentam o gasto energético basal. e. Independente da modalidade esportiva, todos os sistemas são utilizados de forma homogênea sem predominância e agindo exatamente da mesma forma. 2. Leia e complete com “V” (Verdadeiro) ou “F” (Falso) as lacunas ( ) das afirmativas abaixo e marque a alternativa que corresponda à ordem correta. ( ) As fibras tipo I possuem maior capacidade de resistência (sistema aeróbico). ( ) As fibras tipo II possuem maior força, potência e velocidade, por isso duram menor tempo de performance em atividade máxima nessas capacidades. ( ) As fibras tipo I possuem maior capacidade de força, potência e velocidade (sistema ATP-PCr). ( ) As fibras tipo II possuem maior resistência, por isso duram menor tempo de performance em atividade submáxima nessas capacidades. a. F – F – V - V. b. F – V – F - V. c. V – V – F - F. d. V – F – V - F. e. F – F – F - F. 3. Leia as afirmativas abaixo: I. O valor metabólico basal diário é o valor referente ao valor aproximado do consumo de energia diário em que 85 o indivíduo tenha executado tarefas de atividade física em esforço médio ou maior. II. A atividade física de média e alta intensidades aumentam de forma significante a quantidade de energia, por esse motivo precisamos de maior vigor nos exercícios para alcançar sistemas energéticos ATP-PCr e glicolítico. a. Apenas a afirmativa II está correta. b. Apenas a afirmativa I está correta. c. Ambas as afirmativas estão erradas. d. As afirmativas estão se contradizendo. e. As afirmativas I e II estão corretas. Referências Bibliográficas ANDRADE, M. D. S.; LIRA, A. B. D. Fisiologia do Exercício. Barueri: Manole, 2016. ISBN 978-85-204-4100-8. FLEISCH, A. Le metabolisme basal standard et sadetermination au moyen du “Metabocalculator”. Helv Med Acta, 1951. KRAEMER, W. J.; FLECK, S. J.; DESCHENES, M. Fisiologia do exercício: teoria e prática. 2. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2016. ISBN 978-85-277-3033-4. MANSOUR, N. R. Cinesiologia e fisiologia do exercício. Porto Alegre: SAGAH, 2019. ISBN 978-85-9502-854-8. MCARDLE, W. D.; KATCH, F. I.; KATCH, V. L. Fisiologia do Exercício: nutrição, energia e desempenho humano. 7. ed. Rio Janeiro: Guanabara Koogan, 2018. ISBN 978-85- 277-3015-0. PITHON-CURI, T. C. Fisiologia do Exercício. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2017. POWERS, S. K.; HOWLEY, E. T. Fisiologia do exercício: teoria e aplicação ao condicionamento e ao desempenho. 9. ed. Barueri: Manole, 2017. ISBN 978-85- 204-5510-4. 86 Gabarito Questão 1 – Resposta: A Resolução: O sistema ATP-PCr, utilizado em atividade de esforço máximo, possui uma duração máxima de 30 segundos. A modalidade de 100 m rasos do atletismo para o atleta profissional dura um tempo aproximado de 10 segundos (descrito na alternativa). Feedback de reforço: A alternativa “B” não corresponde ao sistema ATP-PCr, pois atividades de longa duração são caracterizadas pelo sistema Aeróbico. A alternativa “C” descreve uma atividade de menos de 5 segundos em esforço máximo, característica do sistema ATP-PCr, portanto existe aumento de gasto energético independente do tempo. A alternativa “D” está incorreta pelo fato de afirmar que uma modalidade em que temos aumento de atividade não aumenta o consumo de energia. A alternativa “E” está incorreta por afirmar que os sistemas energéticos funcionam pelo mesmo tempo e da mesma forma. Questão 2 – Resposta: C Resolução: Fibras tipo I possuem maior resistência (capacidade vinculada ao sistema aeróbico) e fibras tipo II possuem maior força, potência e velocidade (características de atividades de maior intensidade e menor duração – características dos sistemas ATP-PCr e glicolítico). Feedback de reforço: As duas primeiras afirmações estão corretas enquanto as duas seguintes invertem o verdadeiro sistema que caracteriza a dominância do tipo de fibra na atividade física. Questão 3 – Resposta: E Resolução: A afirmação I realmente descreve o conceito de valor metabólico de base, e a afirmativa II, de forma correta, descreve 87 a necessidade de mais vigor para chegar aos sistemas ATP-PCr e glicolítico. Feedback de reforço: As alternativas (A, B e C) discordam das afirmativas I e II que estão corretas. A Afirmativa D está incorreta, pois não existe discordância entre afirmativas, apenas estão em contextos diferente ao tratar de valor metabólico de base e atividade de alta intensidade. Neurofisiologia e Exercício Autor: Bráulio Nascimento Lima Objetivos • Identificar estruturas do neurônio e do sistema nervoso; • Identificar as funções das estruturas do neurônio e do sistema nervoso; • Compreender a participação do sistema nervoso na coordenação de diversos tecidos do corpo, influenciando na fisiologia humana durante a atividade física e o exercício físico; • Compreender a participação do sistema nervoso na produção do movimento humano e sua forma de exercer o controle motor sobre os músculos e sobre o reflexo. 89 1. Neurofisiologia e Exercício O sistema nervoso é responsável pela maior parte da comunicação entre segmentos e sistemas do corpo humano, conduzindo informações até o sistema nervoso central e devolvendo respostas após o processamento. Além do processamento de informações, gerando respostas, outra função fundamental do sistema nervoso é a integração entre diversos sistemas. Ao observar suas funções, podemos dizer que o sistema nervoso é fundamental para o controle da homeostase, assim como para todas as respostas decorrentes da atividade física e do exercício físico. A própria atividade física necessita de controle baseado no sistema nervoso através do controle neuromuscular, pois está vinculada a uma complexa relação de ativação dos músculos envolvendo feedback sensorial e níveis de controle no sistema nervoso central (Andrade e Lira, 2016; Kraemer et al., 2016; Pithon-Curi, 2017; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). A proximidade com outros sistemas, devido à característica de levar e trazer informações, assim como de integrá-las, criaram nomenclaturas usuais para a atuação do sistema “neuroendócrino”, “neurovascular” e “neuromuscular”. Tal organização está ligada a toda organização envolvendo atividade física e exercício físico, gerando inúmeras respostas sistêmicas, assim como respostas pontuais, como a coordenação dos músculos em suas atividades. Sendo assim, o sistema neuromuscular está ligado ao controle individual de cada unidade motora em uma complexa relação com seu papel na produção de força da contração muscular. Vale ressaltar que a estrutura desenvolvida pelo sistema neuromuscular no controle de unidades motoras chega ao ponto de coordenar vários músculos simultaneamente, através de suas unidades motoras, chegando aos movimentos complexos (Andrade e Lira, 2016; Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). 90 PARA SABER MAIS Usualmente, nas academias de ginástica e musculação, por exemplo, utilizamos as nomenclaturas iniciante, intermediário e avançado para caracterizar os clientes de acordo com o grau de familiarização com a modalidade. O sistema nervoso está intimamente ligado às respostas de controle motor durante a atividade física e o exercício físico, coordenando cada músculo envolvido no gesto motor. As adaptações do sistema nervoso às modalidades propostas geram maior viabilidade na coordenação entre músculos participantes e entre órgãos de diversos sistemas. Portanto, como consequência das adaptações do sistema nervoso, temos mais eficiência da atividade motora e na coordenação entre sistemas. Assim, como pode ser observado, a grosso modo, em todos os órgãos do corpo, o sistema nervoso também está vinculado a uma necessidade de sobrevivência do sistema biológico, e suas funções podem distinguir vertebrados “superiores” de outros grupos de animais mais “primitivos”. No caso específico do ser humano, o encéfalo se demonstra desenvolvido ao ponto de gerar raciocínio lógico a níveis acima dos demais animais do planeta, além de compreender memórias, sentimentos, consciência, sensações, percepções, reflexos subconscientes e movimentos corporais. Tudo o que o sistema nervoso humano pode desenvolver está ligado ao movimento humano (Andrade e Lira, 2016; Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). 91 ASSIMILE O sistema nervoso é o principal mecanismo de comunicação entre diversos tecidos do corpo humano. Sua principal finalidade também está direcionada para a sobrevivência, ou seja, é responsável por gerar respostas ao estresse e a outras situações que necessitem de coordenação entre órgãos. Além disso, o sistema nervoso, de forma integradora, controla os músculos do aparelho locomotor, coordenando as contrações para produzir movimentos complexos. Nesse contexto, podemos identificar que a compreensão da fisiologia do sistema nervoso é fundamental para compreender o movimento humano e suas implicações na atividade física e no exercício físico. O exercício físico produz alterações fisiológicas que incluem perda excessiva de água, mudanças no equilíbrio acidobásico, aumento na temperatura, alteração na glicose sanguínea e mudanças na pressão arterial. Tantas alterações necessitam da atuação do sistema nervoso para controlar e normalizar o ambiente interno do corpo, ou seja, durante o exercício físico o sistema nervoso controla, em forma de resposta, as funções necessárias para suportar tais demandas e, após o exercício, controla a recuperação, incluindo a supercompensação necessária para o retorno da homeostase e preparando para um possível estresse maior. Sendo assim pode-se observar a fundamental importância do sistema nervoso para a homeostase epara o resultado do treinamento físico (Andrade e Lira, 2016; Kraemer et al., 2016; Pithon-Curi, 2017; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). 92 A maioria das respostas utilizam sistema de retroalimentação, envolvendo o sistema nervoso, direcionada para o melhor comportamento fisiológico para as demandas impostas em determinadas situações, como ocorre, por exemplo, no exercício físico. Tais respostas podem ser chamadas, dependendo do tipo, de alças de retroalimentação positiva ou negativa. A alça de retroalimentação positiva tem a intenção de iniciar ou intensificar um processo, como ocorre na intensificação do fluxo sanguíneo local na medida em que a acidose aumenta. A alça de retroalimentação negativa é a mais comum e tem a finalidade de iniciar ou aumentar uma atividade em sentido contrário ao estímulo, como ocorre no aumento da temperatura corporal durante o exercício estimulando a liberação de suor para controlar o superaquecimento (Andrade e Lira, 2016; Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). Para executar tantas funções o sistema nervoso possui estruturas especializadas que vão desde a célula até uma complexa estrutura neuronal. Iniciaremos com as estruturas do neurônio, que é a célula típica desse sistema. 2. Neurônios Os neurônios, anatomicamente, são compostos por três estruturas características que são o corpo celular (soma), o axônio e os dendritos (Figura 01). As referidas estruturas dão suporte para as características especializadas do neurônio de transmitir e receber informações, contribuindo com as capacidades eletroestimuláveis dessa célula (Kraemer et al., 2016; Pithon-Curi, 2017; Mansour, 2019). 93 Figura 01–Principais estruturas anatômicas do neurônio. colematt/istock.com.br Legenda: 1. Dendritos 2. Núcleo 3. Corpo Celular (soma) 4. Axônio 5. Neurolemócitos Células de Schwann) 6. Nódulo de Ranvier 7. Bainha de Mielina 8. Terminações Axonais. Os dendritos são estruturas especializadas em receber informações. As informações recebidas seguem para o corpo celular, que é a central de processamento da célula. Toda célula possui um limiar de estímulo e, ao ser estimulada, envia a informação através do axônio, culminando a transmissão nas terminações axonais, gerando o estímulo para a célula seguinte (Kraemer et al., 2016). O verdadeiro número de tipos de neurônios ainda é desconhecido e, na atualidade, ainda estamos descobrindo tipos diferentes de neurônios. Mesmo nesse ambiente de descoberta de tipos de neurônios, utilizamos três tipos para caracterizar os formatos principais, que são os pseudounipolares (ou unipolar), bipolares e multipolares. Os neurônios pseudounipolares são sensitivos e seus corpos celulares compõem regiões de gânglios espinais e cranianos, possuindo como característica ter os axônios e os dendritos fundidos em um processo único ligado ao corpo celular. Os neurônios bipolares possuem apenas um dendrito e um axônio partindo do corpo celular e são considerados raros, podendo 94 ser encontrados em locais específicos como na retina dos olhos. Os neurônios multipolares são predominantes no cérebro e também caracterizam os neurônios motores (eferentes) localizados na medula espinal; possuem como característica ter vários dendritos e um único axônio, todos partindo do corpo celular (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). Alguns exemplos de neurônios podem ser visualizados na Figura 02. Figura 02–Características principais dos neurônios. Fonte: TefiM/istock.com.br Legenda: 1. Pseudounipolar (ou unipolar – predominantemente sensitiva) 2. Bipolar (raras e predominantemente sensitiva. Ex.: Retina dos olhos) 3. Multipolar (predominante no cérebro e compõem os neurônios motores). O tamanho do axônio depende de sua finalidade, podendo chegar a mais de um metro de comprimento como ocorre nos neurônios motores que ligam a medula espinal ao músculo (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). 95 Neurônios aferentes ou sensitivos são os responsáveis por conduzir a informação dos receptores sensoriais na pele ou órgãos internos em direção ou para dentro do SNC, enquanto os neurônios motores ou eferentes levam a informação no sentido inverso (do sistema nervoso central para a periferia). Os interneurônios formam a grande maioria dos neurônios do corpo, compondo principalmente o próprio sistema nervoso central e ligam os neurônios sensitivos nos motores (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). Figura 03– Tipos de neurônios Fonte: Graphic_BKK1979/ istock.com.br Legenda: O neurônio motor (1) tem seu corpo celular localizado na medula espinal e seu axônio se estende até a sinapse neuromuscular. O neurônio sensitivo (2) tem seu axônio seguindo da terminação nervosa até a medula espinal; seu corpo celular fica localizado em gânglios. O sistema nervoso tem cerca de 10% de sua estrutura formada por neurônios sensitivos (aferentes), motores (eferentes) e interneurônios. As demais células são neuróglias (células glias) e são responsáveis por 96 dar o suporte para os neurônios. As células glias são responsáveis por dar suporte na nutrição (Astrócitos) dos neurônios, formar e dar manutenção à bainha de mielina (Oligodendrócitos) e defender (Micróglia) os neurônios (Kraemer et al., 2016). Figura 04. Astrócitos: nutrição e controle do ambiente Fonte: ttsz/istock.com.br 3. Sinapses A sinapse é a ligação entre duas células excitáveis, formada por uma célula pré-sináptica e uma pós-sináptica. Apenas neurônios e células musculares são excitáveis (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). 97 A membrana da célula pré-sináptica secreta neurotransmissores que ativam receptores específicos na célula pós-sináptica. O neurotransmissor pode ser uma substância química (sinapse química) ou um pulso elétrico (sinapse elétrica). As sinapses elétricas permitem que partículas carregadas passem por elas em áreas especializadas chamadas de junções comunicantes (Kraemer et al., 2016; Pithon- Curi, 2017). Figura 05. Fenda Sináptica. Fonte: ttsz/istock.com.br O neurotransmissor da sinapse química também é responsável por pulsos elétricos direcionados à despolarização da membrana pós- sináptica. O referido pulso elétrico pode excitar a membrana de outro neurônio, assim como de uma célula muscular, sendo essa membrana pós-sináptica de uma célula alvo. Existem muitos neurotransmissores, dentre eles acetilcolina, histamina, norepinefrina, dopamina, serotonina, Pré-sináptico Pré-sináptico 98 glutamato, ácido gama-aminobutírico (GABA), glicina, substância P, encefalinas e endorfinas (Kraemer et al., 2016; Mcardle et al., 2018). 4. Sistema nervoso central Anatomicamente o sistema nervoso é dividido em sistema nervoso central e sistema nervoso periférico. O sistema nervoso central é composto pelo encéfalo, medula espinal e interneurônios, enquanto o sistema nervoso periférico por nervos sensitivos, nervos motores e gânglios (Kraemer et al., 2016). Funcionalmente o sistema nervoso central é responsável pela integração de diversos sistemas. O sistema nervoso periférico coleta informações para levar até o sistema nervoso central por vias sensitivas (aferentes) e devolver respostas por vias motoras (eferentes) (Kraemer et al., 2016; Mcardle et al., 2018). A Figura 06 descreve em fluxograma a organização do sistema nervoso, onde pode ser identificado, também, o sistema nervoso somático, que é responsável pelas respostas conscientes e desejadas, e o sistema nervoso autônomo, que se trata de atividades de controle e respostas que ocorrem fora de um ambiente consciente. O sistema nervoso autônomo pode ser dividido em simpático, que são vias de ativação de processos, e parassimpático, que são vias de desativação dos processos (Kraemer et al., 2016; Pithon-Curi, 2017; Powers e Howley, 2017). 99 Figura 06–Fluxograma com resumo das divisões anatômicas e funcionais do Sistema NervosoFonte: Adaptado de Kraemer et al., 2016. O cérebro, que é uma parte do encéfalo, é conhecido por ser a parte “consciente” do sistema nervoso central. Na superfície do cérebro existe uma fina camada de substância cinza chamada de córtex cerebral. No córtex fica localizado uma importante área de comando motor voluntário chamado de córtex motor, que pode ser identificado na Figura 07 (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). Figura 07–Localização do Córtex Motor Voluntário Fonte:kowalska-art/Istock.com.br 100 As regiões do encéfalo chamadas de bulbo e ponte são fundamentais para regulação da frequência da atividade do coração, da pressão arterial, da respiração e de alguns reflexos como os de engolir, soluçar, espirrar e vomitar (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). Sua localização pode ser visualizada na Figura 08. A segunda maior área do encéfalo é o cerebelo, que é uma estrutura fundamental para a coordenação de movimentos. O cerebelo também está envolvido na manutenção do equilíbrio, assim como da postura (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). A localização do cerebelo está representada na Figura 08. Figura 08–Localização da Ponte, Bulbo e Cerebelo no Encéfalo Fonte: rendixalextian/iStock.com.br A medula espinal compõe o sistema nervoso central e fica localizada inferiormente ao encéfalo seguindo internamente através dos forames vertebrais até o início das vértebras lombares. A partir da medula espinal temos a origem de muitos nervos que se ramificam por todo o corpo, recebendo informações e gerando respostas eferentes. Tal 101 envolvimento com o sistema locomotor torna este órgão fundamental para o controle do movimento, executando tarefas complexas como o reflexo (Figura 09) (Pithon-Curi, 2017; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). Figura 09–Participação da medula espinal no controle motor humano Fonte: AlexeyBlogoodf/iStock.com. O reflexo é uma atividade motora involuntária e automática em resposta ao estímulo. Normalmente o reflexo é uma conexão da via sensitiva gerando uma resposta imediata na via motora. O reflexo mais simples é o monossináptico, como o que ocorre no tendão patelar. Em geral os reflexos ocorrem na medula espinal através de interneurônios que ligam a via sensitiva à via motora (Figura 10). A compreensão desse mecanismo é fundamental para o treinamento, pois a repetição diminui a participação de níveis corticais e aumenta a velocidade de reflexo a níveis medulares (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). 102 Figura 10–O reflexo é um mecanismo de resposta a nível medular Fonte: VectorMine/iStock.com. Formas de controle mais primitivos podem ser bloqueados por níveis mais altos de controle, ou seja, quanto mais específico o movimento, maior a participação de níveis corticais, enquanto movimentos que necessitam de velocidade de reação, necessitam estar a níveis mais medulares (Fileni et al., 2019). 5. Unidade Motora A unidade motora é a base do controle muscular pelo fato de ser a unidade fundamental da contração. É formada por um neurônio motor e suas sinapses neuromusculares. A quantidade de fibras musculares em uma unidade motora pode variar, podendo ter apenas 5 fibras (músculos que controlam a lente dos olhos) e chegando a 1.000 fibras em alguns músculos, como ocorre no gastrocnêmico (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018; Mansour, 2019). 103 Figura 11–Esquema exemplificando o funcionamento das unidades motoras. A ativação do neurônio motor contrai todas as fibras por ele inervadas. Fonte: O autor. A despolarização é baseada principalmente em íons de sódio (Na+), localizados do lado de fora da membrana, e Potássio (K+), localizados internamente à membrana. Quando um pulso é conduzido a membrana se torna permeável, trocando de polaridade com o meio externo, permitindo a entrada de sódio (Na+) em um processo de despolarização. Com apenas um pequeno atraso a membrana troca íons novamente com o meio externo, devolvendo potássio (Na+) para o meio extracelular em uma repolarização (Figura 12) (Mcardle et al., 2018). 104 Figura 12–Despolarização: canal de entrada de sódio aberto. Repolarização: canal de potássio aberto. Fonte: O autor. Vale ressaltear que os nervos utilizam impulsos saltatórios, através da bainha de mielina, para condução local. Entre bainhas de mielina estão pequenos espaços chamados de nó de Ranvier. Os íons têm dificuldades de atravessar a membrana da bainha de mielina, porém podem atravessar facilmente a membrana nos nós de Ranvier (Kraemer et al., 2016). O tamanho do neurônio influencia suas características de contribuição para a contração muscular, pois neurônios motores menores, além de inervar quantidade menor de fibras, também possuem um sinal de abalo elétrico menor e mais lento, atribuindo às fibras inervadas características semelhantes (fibras tipo “I”). Os neurônios motores maiores, devido ao tamanho, conseguem inervar uma maior quantidade de fibras musculares e conduzir sinais de abalo elétrico maiores e de propagação mais rápida, atribuindo essa característica às fibras inervadas (fibras tipo “II”) (Figuras 13 e14) (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). 105 Figura 13–Representação do sinal de abalo. Fonte: Baseado em Kraemer et al., 2016. Legenda: 1. Repouso da membrana; 2. estímulo; 3. Limiar é alcançado–canais de Na+ se abrem e Na+ entra; 4. Entrada de Na+ por causa da despolarização; 5. Canais de Na+ começam a fechar na medida em que canais de K+ se abrem; 6. K+ move do interior para o exterior da célula; 7. Canais de K+ permanecem abertos, causando hiperpolarização; 8. Canais de K+ se fecham, então menos K+ deixa a célula; 9. Célula retorna ao potencial de membrana de repouso. Figura 14 - Sinal de abalo conforme tipo de unidade motora. Fonte: O autor. Legenda: Neurônio motor menor despolariza sem a necessidade de sinal de abalo grande e, consequentemente, também segue um sinal de abalo menor e mais lento para suas fibras musculares inervadas (tipo “I”). Neurônio motor maior necessita de um sinal de abalo maior para despolarizar, e segue com um sinal maior e mais rápido para as fibras inervadas (tipo “II”). 106 Toda fibra muscular desencadeia força máxima possível em sua contração ao ser despolarizada, ou seja, trata-se de uma atividade intimamente ligada à quantidade possível de fibras despolarizadas, e quanto maior esse valor, maior a intensidade da contração, conceito conhecido como “Lei do tudo ou nada”. Sinais de abalo maiores geram maior intensidade na contração de fibras, têm mais força, velocidade e potência (Kraemer et al., 2016; Pithon-Curi, 2017; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018; Mansour, 2019). Além de considerar o tipo de fibra, o abalo maior também recruta uma quantidade maior de fibras, pois sinais maiores também despolarizam neurônios menores. Esse mecanismo de despolarização é a ferramenta de controle utilizada pelo sistema nervoso para coordenar os movimentos (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018; Mansour, 2019). TEORIA EM PRÁTICA Ao iniciar um adolescente saudável, sem restrições, para prática de atividade física, sedentário e sem experiência na modalidade de esporte coletivo basquetebol, é possível perceber que o gesto de quicar a bola não é semelhante ao gesto de um atleta treinado. Com o tempo, praticando o basquetebol, o gesto vai se tornando mais semelhante ao utilizado pelos atletas treinados. Depois de muito tempo praticando basquetebol, não é necessário, para o agora atleta, concentração no gesto de quicar a bola. Qual a importância da repetição para o desenvolvimento de gestos motores? O que o reflexo tem a ver com o desenvolvimento do gesto motor citado? 107 VERIFICAÇÃO DE LEITURA 1. O sistema nervoso necessita de células especializadas chamadas de neurônios. Utilizando neurotransmissores,a principal função do neurônio é transmitir informação. Marque a alternativa correta a. O corpo da célula do sistema nervoso (neurônio) não possui estruturas específicas de transmissão de informações para a célula seguinte. b. O axônio é uma estrutura do neurônio responsável pela transmissão da informação, utilizando o pulso elétrico. c. Com a finalidade exclusiva de transmitir informações para a célula seguinte, o dendrito é uma estrutura especializada para essa função no neurônio. d. A bainha de mielina é uma organela única dentro da célula nervosa e sua finalidade é captar informações externas à célula. e. Os neurônios não podem ser eletroestimuláveis, pois não podem conduzir eletricidade. 2. Complete os parênteses com “V” (Verdadeiro) ou “F” (Falso) e marque a alternativa que corresponda à ordem correta. ( ) A principal divisão anatômica do sistema nervoso é em central e periférico. ( ) Os nervos compõem vias sensitivas (aferente) e vias motoras (eferentes). ( ) O reflexo é baseado na atividade do sistema nervoso central, que busca aumentar as respostas entre o sistema sensitivo (aferente) e motor (eferente). 108 ( ) O gesto motor responde mais rápido ao estímulo quando a coordenação ocorre a nível medular. Níveis corticais podem se sobrepor, porém são mais lentos. a. F – F – F - V. b. F – V – F - V. c. V – V – V - F. d. V – V – V - V. e. F-V-V-V. 3. Leia os parágrafos “I” e “II”: I. A “lei do tudo ou nada” ocorre quando uma única fibra muscular, ao ser estimulada, contrai com o máximo de intensidade possível. II. Os neurônios motores necessitam de estímulo elétrico para serem ativados, ou seja, quanto maior o sinal de abalo gerado pelo sistema nervoso central, maior o número de fibras recrutadas e maior a intensidade da contração muscular. a. Os parágrafos “I” e “II” estão corretos. b. Ambos os parágrafos estão errados. c. Apenas o parágrafo “I” está correto. d. Apenas o parágrafo “II” está correto. e. Os parágrafos “I” e “II” estão parcialmente corretos. Pois cada fibra muscular leva em consideração graduações de contração e o controle motor não precisa do sistema nervoso para gerar contração coordenada. 109 Referências Bibliográficas ANDRADE, M. D. S.; LIRA, A. B. D. Fisiologia do Exercício. Barueri: Manole, 2016. ISBN 978-85-204-4100-8. FILENI, C. H. P.; OLIVEIRA, R. D. C.; VILELA JUNIOR, G. D. B. Educação Física: na ciência, na escola e na prática. Campinas: CPAQV, 2019. ISBN 978-65-900730-0-6. KRAEMER, W. J.; FLECK, S. J.; DESCHENES, M. Fisiologia do exercício: teoria e prática. 2. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2016. ISBN 978-85-277-3033-4. MANSOUR, N. R. Cinesiologia e Fisiologia do Exercício. Porto Alegre: SAGAH, 2019. ISBN 978-85-9502-854-8. MCARDLE, W. D.; KATCH, F. I.; KATCH, V. L. Fisiologia do Exercício: nutrição, energia e desempenho humano. 7. ed. Rio Janeiro: Guanabara Koogan, 2018. ISBN 978-85- 277-3015-0. PITHON-CURI, T. C. Fisiologia do Exercício. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2017. POWERS, S. K.; HOWLEY, E. T. Fisiologia do exercício: teoria e aplicação ao condicionamento e ao desempenho. 9. ed. Barueri: Manole, 2017. ISBN 978-85- 204-5510-4. Gabarito Questão 1 – Resposta: B Resolução: O axônio é uma estrutura especializada em conduzir pulsos elétricos até a terminação axonal. Dessa forma libera neurotransmissores para a membrana pós-sináptica. A alternativa correta é a “O axônio é uma estrutura do neurônio responsável pela transmissão da informação, utilizando o pulso elétrico”. Feedback de reforço: A alternativa “A” está incorreta, pois o neurônio possui uma estrutura especializada em transmitir informações que é o axônio. A alternativa “C” está incorreta, pois o detrito é especializado em captar informação da membrana pré-sináptica. A alternativa “D” está incorreta, a bainha de mielina é responsável pelo 110 pulso saltatórios conduzido no axônio, ou seja, ajuda no aumento da velocidade de condução da informação. A alternativa “E” está incorreta, os neurônios são células eletro-estimuláveis e conduzem pulsos elétricos. Questão 2 – Resposta: D Resolução: Todas as afirmações expostas para terem preenchimento de lacuna em “V” ou “F” estão corretas, portanto, a alternativa a ser marcada é a letra que contém “V-V-V-V”. Feedback de reforço: A primeira afirmativa tem sua resposta demonstrada na Figura 06. A segunda afirmativa deve considerar que anatomicamente o sistema nervoso periférico é dividido anatomicamente em nervos e gânglios, onde a finalidade é a via aferente e eferente. A terceira afirmativa descreve o funcionamento do reflexo dentro do conceito descrito em esquema na figura 10. A quarta afirmativa se refere aos níveis de resposta do sistema nervoso, onde níveis medulares são mais rápidos que níveis corticais. Questão 3 – Resposta: A Resolução: Os parágrafos “I” e “II” estão corretos em suas descrições da “lei do tudo ou nada” e da base do controle motor baseado no sinal de abalo. A única alternativa correta é a letra que diz “Os parágrafos “I” e “II” estão corretos.” Feedback de reforço: Como os dois parágrafos (“I” e “II”) descrevem corretamente a “Lei do tudo ou nada” e a forma de controle motor, as alternativas “B”, “C”, e “D” estão erradas. Quanto a alternativa “E”, é incorreto afirmar que uma fibra muscular possui graduações de contração e que a contração pode ocorrer sem o comando do sistema nervoso. Fisiologia Cardiovascular, Endócrina e Respiratória Autor: Bráulio Nascimento Lima Objetivos • Identificar estruturas e funções do sistema cardiovascular. • Descrever a ação dos hormônios das principais glândulas do corpo humano. • Identificar estruturas e funções do sistema respiratório. 112 1. Sistema cardiovascular O sistema cardiovascular desempenha inúmeras funções ligadas à circulação do tecido sanguíneo pelo corpo e pelo pulmão. Nesse sentido, podemos considerar que está funcionalmente dividido em uma bomba (coração), responsável pela diferença de pressão entre o sangue que sai e que retorna; vias de alta pressão (artérias), que são responsáveis pela distribuição do sangue; canais de ligação ou comunicação (capilares), para a troca de vias; vias de baixa pressão (veias), que são responsáveis pela coleta de sangue (Andrade e Lira, 2016; Kraemer et al., 2016; Pithon- Curi, 2017; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). O sangue segue o caminho, saindo do coração, através de artérias para as arteríolas e, por fim, chegando aos capilares. Nos capilares ocorre uma maior proximidade do sangue com as células dos tecidos, ou seja, nesse momento temos trocas entre o tecido sanguíneo e os demais tecidos. O sangue retorna, sendo coletado dos capilares por vênulas e chegando ao coração através das veias (Andrade e Lira, 2016; Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). PARA SABER MAIS A normotensão do ser humano corresponde a 120 mmHg (120 milímetros de mercúrio) sistólico e 80 mmHg (80 milímetros de mercúrio) diastólico. Trata-se de valores de pressão sanguínea que ocorrem nas artérias durante a contração dos ventrículos (sístole) e recuperação do ciclo cardíaco (diástole). Os valores da pressão arterial podem variar dependendo de muitos fatores, dentre eles a alimentação e atividade física. Quando os referidos valores cotidianamente estão muito abaixo da referência normotensa, temos uma situação de hipotensão. Quando 113 os valores estão cotidianamente muito acima da referência normotensa, temos uma situação de hipertensão. O volume total de tecido sanguíneo encontra-se distribuído aproximadamente da seguinte forma: 75% encontra-se nos vasos sanguíneos, 7% no coração e 18% dentro de órgãos. Os pequenos vasos sanguíneos do corpo humano podem conter próximo de 46% de todo o conteúdo sanguíneo. Os valores percentuais sugerem que a maior parte do tecido sanguíneo se encontra distribuído pelo corpo humano enquanto o coração trabalha para que ele se mantenhaem movimentação (Mcardle et al., 2018). ASSIMILE O sistema cardiovascular é responsável por acessar todas as partes do corpo através dos vasos sanguíneos (artérias, capilares e veias) com a finalidade de levar o tecido sanguíneo. O tecido sanguíneo possui um dos principais sistemas de defesa do organismo (leucócitos) e é responsável pela pela condução, por exemplo, de nutrientes, gases e hormônios, portanto possui uma íntima ligação com outros sistemas do corpo humano, como ocorre com os sistemas respiratório e o endócrino. Também podemos identificar que a circulação do tecido sanguíneo pode passar por dois caminhos diferentes, também conhecidos como grande (sistêmica) e pequena (pulmonar) circulação. A grande circulação (circulação sistêmica) é quando o tecido sanguíneo sai do ventrículo esquerdo em direção ao corpo e volta para o átrio direito. A pequena 114 circulação (circulação pulmonar) ocorre quando o tecido sanguíneo sai do ventrículo direito para o pulmão e retorna para o átrio esquerdo. Vale lembrar que o tecido sanguíneo sai do átrio esquerdo para o ventrículo esquerdo e sai do átrio direito para o ventrículo direito. A movimentação descrita encontra-se representada esquematicamente na Figura 1. Figura 1 – Sistema cardiovascular humano Fonte: ttsz/iStock.com 115 1.1 Coração O coração é formado por músculo estriado cardíaco (Miocárdio) que possui estrutura peculiar, baseado em um tecido muscular altamente capilarizado e com células mononucleadas que possuem altas concentrações de mitocôndrias, semelhante a fibras tipo “I”. Seu comportamento coordenado também se dá pelo fato de as células excitarem umas às outras, propagando o potencial de ação que só depende do estímulo de uma única célula para que todas entrem em ação (Mcardle et al., 2018; Kraemer et al., 2016; Pithon-Curi, 2017). A contração do miocárdio é responsável por gerar o impulso que o tecido sanguíneo necessita para se movimentar pelo corpo, deslocando próximo de 70 mℓ em cada contração. As diferenças de quantidade de tecido sanguíneo deslocado por contração dependem do tamanho das cavidades que, por sua vez, diferem em cada indivíduo (Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). O sistema cardiovascular possui várias válvulas que impedem o retorno do tecido sanguíneo para o sentido contrário da circulação. No coração, entre átrios e ventrículos existem válvulas átrio ventriculares esquerda (bicúspide ou mitral) e direita (tricúspide), e entre ventrículos e vasos temos a válvula aórtica (saída do ventrículo esquerdo) e válvula pulmonar (saída do ventrículo direito). Durante o relaxamento do ciclo cardíaco (diástole) as válvulas atrioventriculares se abrem e as válvulas aórtica e pulmonar se fecham. Durante a contração dos ventrículos (Sístole) as válvulas atrioventriculares se fecham e as válvulas aórtica e pulmonar se abrem (Figura 02) (Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). 116 Figura 2 – Válvulas do coração durante a sístole e diástole Fonte: go-um-lee/iStock.com. O evento da distribuição do tecido sanguíneo que ocorre para o próprio coração é chamado de circulação coronariana pela semelhança do formato dos vasos sanguíneos coronarianos com uma coroa. Os vasos coronarianos se iniciam e retornam para a parte superior do coração, saindo imediatamente da artéria e voltando para a veia (Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). 1.2 Vasos sanguíneos As artérias constituem-se de vasos sanguíneos capazes de suportar altas pressões e, para isso, contam com uma grossa camada de musculatura lisa. A condução para os capilares diminui o calibre dos vasos, sendo esta uma demanda que gera resistência. Devido a tal resistência, a artéria conta com maior capacidade de elasticidade que a mantém 117 pressurizada mesmo durante o relaxamento do ciclo cardíaco, ou seja, durante a contração ventricular (sístole) a pressão é maior (120 mmHg), enquanto no relaxamento (diástole) a pressão é menor (80 mmHg) (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). Fígura 3 – Características dos vasos sanguíneos Fonte: VectorMine/iStock.com. Os capilares são, basicamente, as terminações microscópicas do sistema vascular que aumentam a proximidade de contato com as células de cada tecido para que haja trocas. Os capilares possuem sistemas de regulação de circulação através de estruturas chamadas de “esfíncter pré-capilar”. Essas estruturas estão envolvidas no processo de autorregulação dos tecidos para suas demandas metabólicas, podendo, dessa forma, aumentar ou diminuir a circulação periférica (Kraemer et al., 2016; Pithon-Curi, 2017; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). 118 As veias não possuem altas pressões ou outro tipo de sistema vigoroso que facilite o retorno venoso para o coração, já que os capilares, praticamente, gotejam o tecido sanguíneo nas vênulas, porém as veias possuem válvulas que facilitam o processo de retorno venoso, pois, sem permitir que o sangue retorne, impedem uma circulação em sentido contrário. Sem as válvulas das veias o sangue poderia ficar estagnado (Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). O retorno venoso é facilmente influenciado, chegando ao ponto de sofrer alterações decorrentes até da própria pressão gerada na caixa torácica durante a respiração e consegue influenciar no fluxo sanguíneo das veias. O retorno venoso também pode ser influenciado pela contração muscular, pois a contração muscular gera um efeito mecânico de aumento de pressão nas veias locais, consequentemente aumentando a pressão nas vênulas e veias, gerando, por fim, a remoção do tecido sanguíneo local (Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). 2. Sistema endócrino O sistema endócrino é composto por órgãos (glândulas) especializados em secretar hormônios na corrente sanguínea e assim influenciar o comportamento de outros órgãos. As quantidades de hormônios secretados são extremamente pequenas e dependem de receptores celulares, nas células-alvo, capazes de interpretar a informação (Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). As principais glândulas do corpo humano estão representadas na Figura 04. Os órgãos do sistema endócrino (glândulas) representam uma parte muito pequena do corpo humano e em suas estruturas não existem canais de acesso direto a dutos sanguíneos, ou seja, os hormônios são secretados imediatamente no meio extracelular das glândulas e seguem até o tecido 119 sanguíneo através de difusão entre os tecidos (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). Figura 4 – Principais glândulas do corpo humano Fonte: ttsz/iStock.com. Dois grupos de hormônios recebem maior notoriedade, os “hormônios derivados de esteroides” e os “hormônios representados por aminas e polipeptídios” (sintetizados de aminoácidos) (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). Segue na Tabela 01 um resumo das principais glândulas, seus hormônios e seus efeitos principais. 120 Tabela 1–Principais glândulas, seus hormônios, características dos hormônios e principais efeitos Localização Glândula ou células Tipo químico Hormônio Alvo Efeito principal Hipófise Anterior Glândula Peptídios Hormônio do crescimento (GH) Diversos tecidos Estímulo para o crescimento do osso e dos tecidos moles; regulação do metabolismo das proteínas, dos lipídios e dos carboidratos Hormônio adreno- corticotrófico (ACTH) Córtex suprarrenal Estímulo para a secreção de glicocorticoides Hormônio tireo- estimulante (TSH) Tireoide Estímulo para secreção de hormônios tireóideos Prolactina Mama Estímulo para Secreção do leite Hormônio foliculo- estimulante (FSH) Gônadas Mulheres: Estímulo para o crescimento e o desenvolvimento dos folículos ovarianos e a secreção de estrogênios; Homens: Estímulo para a produção de espermatozoides pelo testículo Hormônio luteinizante(LH) Gônadas Mulheres: Estímulo para a ovulação, a secreção de estrogênio e de progesterona; Homens: secreção de testosterona pelo testículo 121 Hipófise posterior Expansão dos neurônios hipotalâmicos Peptídio Ocitocina (OT) Mama e útero Mulheres: Estímulo para as contrações uterinas e a ejeção de leite pelas glândulas mamárias; Homens: função desconhecida Hormônio antidiurético (ADH ou vasopressina) Rim Estímulo para reduzir o débito urinário; promove a constrição dos vasos sanguíneos (arteríolas) Coração Células Peptídio Peptídio natriurético atrial (PNA) Túbulos renais Estímulo para inibir a reabsorção de sódio Córtex suprarrenal Glândula Esteroide Mineralocorticoides (aldosterona) Rim Estímulo para a reabsorção de Na+ e a secreção de K+ Glicocorticoides (cortisol; c orticosterona) Diversos tecidos Estímulo para promover o catabolismo das proteínas e das gorduras; eleva os níveis sanguíneos de glicose; adapta o organismo ao estresse Androgênios (androstenediona; desidroepiandrosterona [DHEA]; estrona) Diversos tecidos Estímulo para promover o impulso sexual Fígado Células Peptídio Angiotensinogênio Córtex suprarrenal, vasos sanguíneos, encéfalo Estímulo para a secreção de aldosterona; eleva a pressão arterial Fatores do crescimento semelhantes à insulina (IGF-1) Muitos tecidos Estímulo para o crescimento Glândula pineal Glândula Amina Melatonina Desconhecido Estímulo para controle dos ritmos circadianos 122 Hipotálamo Aglomerados de neurônios Peptídio Hormônios tróficos (hormônios liberadores e inibidores da liberação: hormônio liberador de corticotropina [CRH]; hormônio liberador de tireotropina [TRH]; hormônio liberador do hormônio do crescimento [GHRH]; hormônio liberador de gonadotropina [GnRH]) Adeno-hipófise Estímulo para liberar ou inibir os hormônios da adeno-hipófise Medula suprarrenal Glândula Amina Epinefrina, norepinefrina Diversos tecidos Estímulo para facilitar a atividade simpática; aumenta o débito cardíaco; regula os vasos sanguíneos; acelera o catabolismo do glicogênio e a liberação de ácidos graxos Músculo Células Peptídio Fatores do crescimento semelhantes à insulina (IGF-1, IGF-2); fatores reguladores miogênicos (FRM) Diversos tecidos Estímulo para o crescimento Ovários (mulher) Glândulas Esteroide Estrogênios (estradiol) Diversos tecidos Estímulo para a produção de oócitos; características sexuais secundárias Progestinas (progesterona) Útero Estímulo para promover o crescimento endometrial e prepara o útero para a gestação Peptídio Inibição ovariana Adeno-hipófise Estímulo para inibir a secreção de FSH 123 Pâncreas Glândula Peptídio Insulina Diversos tecidos Estímulo para a redução dos níveis sanguíneos de glicose; promove a síntese de proteínas, lipídios e glicogênio Glucagon Diversos tecidos Estímulo para elevar os níveis sanguíneos de glicose; promove a glicogenólise e a gliconeogênese Somatostatina (SS) Diversos tecidos Estímulo para inibir a secreção dos hormônios pancreáticos; regula a digestão e a absorção dos nutrientes pelo sistema digestório Paratireoide Glândula Peptídio Paratormônio (PTH) Osso, rim Estímulo para a promoção da liberação de Ca2+ pelo osso, a absorção de Ca2+ Estímulo para o intestino e para a reabsorção de Ca2+ pelo rim; elevando os níveis sanguíneos de Ca2+; estimulando a síntese de vitamina D3 Pele Células Esteroide Vitamina D3 Forma hormonal intermediária Precursor de 1,25 di- hidroxivitamina D3 Placenta (mulher grávida) Glândula Esteroide Estrogênios e progesterona Diversos tecidos Estímulo para o desenvolvimento fetal e materno Peptídio Somatomamotropina coriônica (SC) Estímulo para regulação do Metabolismo Gonadotropina coriônica (GC) Estímulo para a secreção hormonal 124 Rim Células Peptídio Esteroide Eritropoetina (EPO) Medula óssea Estímulo para produção de hemácias 1,25 di-hidroxivitamina D3 (calciferol) Intestino Estímulo para aumentar a absorção de cálcio Tecido adiposo Células Peptídio Leptina; adiponectina (resistina) Hipotálamo, outros tecidos Estímulo para a ingestão alimentar, metabolismo, reprodução Testículos (homem) Glândulas Esteroide Androgênio Muitos tecidos Estímulo para a produção de espermatozoides; características sexuais secundárias Peptídio Inibina Adeno-hipófise Estímulo para inibir a secreção de FSH Timo Glândula Peptídio Timosina, timopoetina Linfócitos Estímulo para a proliferação e a função dos linfócitos T Tireoide Glândula Aminas iodadas Tri-iodotironina (T3); Muitos tecidos Estímulo para aumento da taxa metabólica; desenvolvimento físico normaltiroxina (T4) Peptídio Calcitonina (CT) Osso Estímulo para promover a deposição de cálcio no osso; reduz os níveis sanguíneos de cálcio Sistema digestório (estômago e intestino delgado) Células Peptídio Gastrina; colecistocinina (CCK); secretina; peptídeo insulinotrópico (PIT) glicose-dependente Sistema digestório e pâncreas Estímulo de ajuda à digestão e à absorção dos nutrientes; regula a motilidade gastrintestinal Fonte: adaptada de Mcardle et al. (2018). 125 3. Sistema respiratório A ventilação pulmonar é o nome dado à movimentação nas trocas entre o ar que está interno ao pulmão e o ar ambiente. Para que a ventilação ocorra, o ar deve entrar pelas cavidades nasal ou bucal, onde serão filtrados para poder percorrer a traqueia, brônquios e bronquíolos, respectivamente. Na terminação dos bronquíolos temos os alvéolos pulmonares, que são estruturas microscópicas que aproximam o ar dos capilares da circulação pulmonar e, é nesse momento, que ocorrem as trocas gasosas. Para ser expelido, o ar segue o sentido inverso, seguindo pelos bronquíolos, traqueia e cavidades nasal e bucal (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). Verificar anatomia do sistema respiratório (ventilatório) na Figura 05. Figura 5 – Sistema Respiratório. Troca gasosa nos alvéolos Fonte: ttsz/iStock.com. Diafragma 126 Para ocorrer a ventilação é necessário um conjunto de ações musculares envolvendo o músculo diafragma, músculos intercostais e músculos do abdome. Durante a inspiração o diafragma contrai aumentando o espaço torácico em forma de dilatação, fazendo com que a diminuição de pressão interna promova a migração do ar externo para o meio interno. Durante a expiração o diafragma relaxa, podendo ter seu efeito potencializado com a contração dos músculos do abdome, que aumentam a pressão na região e, dessa forma, forçam o diafragma a retornar à posição inicial com mais força. Somado ao retorno da posição inicial do diafragma, os músculos intercostais contribuem com a retração do tórax (Figura 06) (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018; Mansour, 2019). Figura 6 – Ação de contração do diafragma durante a inspiração (esquerda); Ação de relaxamento do diafragma durante a expiração (direita) Fonte: wetcake/iStock.com. 127 TEORIA EM PRÁTICA Um cliente do sexo masculino, jovem, saudável, sem necessidades de adaptação e treinado em corrida, iniciou uma atividade na esteira. Durante a atividade utilizou intensidades diferentes variando a velocidade e a inclinação de esteira. Durante a atividade percebeu que nos momentos de maior intensidade o coração mantinha uma maior frequência de batimentos simultaneamente a uma maior frequência de ventilação pulmonar. Como justificar o referido evento para o cliente, levando em consideração as características da atividade aeróbica? VERIFICAÇÃO DE LEITURA 1. Leia o Parágrafo “I” e “II”: I. O sistema cardiovascular transporta gases para as células do corpo. A captura de mais oxigênio e eliminação do gás carbônico ocorre nos alvéolos pulmonares. II. O sistema cardiovascular também transporta hormônios. As glândulas sintetizam e secretam hormônios que podem influenciar qualquer célulaque tenha receptores específicos. De acordo com os parágrafos “I” e “II”, marque a alternativa correta: a. O parágrafo “I” não apresenta corretamente uma função do sistema cardiovascular. b. O parágrafo “II” não tem relação com o parágrafo “I”, pois o sistema endócrino possui suas próprias vias de distribuição. 128 c. Os parágrafos “I” e “II” estão incorretos, pois o sistema cardiovascular não faz transporte pelo corpo. d. Os parágrafos “I” e “II” estão corretos e ambos relatam apenas o mesmo tipo de transporte de gases. e. Os parágrafos “I”” e “II” estão corretos, sendo que “I” trata de transporte de gases e “II” trata de transporte de hormônios. 2. As artérias e veias possuem musculatura lisa em sua estrutura. As artérias têm maior espessura em seu músculo em relação às veias. Essa estrutura dá o suporte às altas pressões que ocorrem nessa estrutura. Marque a alternativa correta: a. A pressão sistólica tem valores iguais à pressão diastólica. b. A pressão sistólica ocorre durante a contração ventricular do coração. c. A pressão sistólica e diastólica ocorre simultaneamente. d. A pressão diastólica é maior, em valores, que a pressão sistólica. e. Os vasos sanguíneos, em especial as artérias, não possuem diferenças de pressão. 3. Preencha os espaços abaixo: O sistema __________ transporta gases para o organismo. A absorção de oxigênio e eliminação do gás carbônico ocorre nos __________ pulmonares. Os __________ influenciam o comportamento de diversos tecidos de forma coordenada, para isso dependem do 129 __________, que é conduzido pelo corpo inteiro dentro de artérias, capilares e veias. a. Cardiovascular / neurônios / Hormônios / nefro b. Endócrino / alvéolos / Leucócitos / sangue c. Cardiovascular / alvéolos / Hormônios / sangue d. Metabólico / ventrículos / Hormônios / sangue e. Endócrino / gandulos / Gases / neurônio Referências Bibliográficas ANDRADE, M. D. S.; LIRA, A. B. D. Fisiologia do Exercício. Barueri: Manole, 2016. ISBN 978-85-204-4100-8. KRAEMER, W. J.; FLECK, S. J.; DESCHENES, M. Fisiologia do exercício: teoria e prática. 2. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2016. ISBN 978-85-277-3033-4. MANSOUR, N. R. Cinesiologia e fisiologia do exercício. Porto Alegre: SAGAH, 2019. ISBN 978-85-9502-854-8. MCARDLE, W. D.; KATCH, F. I.; KATCH, V. L. Fisiologia do Exercício: nutrição, energia e desempenho humano. 7. ed. Rio Janeiro: Guanabara Koogan, 2018. ISBN 978-85- 277-3015-0. PITHON-CURI, T. C. Fisiologia do exercício. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2017. POWERS, S. K.; HOWLEY, E. T. Fisiologia do exercício: teoria e aplicação ao condicionamento e ao desempenho. 9. ed. Barueri: Manole, 2017. ISBN 978-85- 204-5510-4. Gabarito Questão 1 – Resposta: E Resolução: Os dois parágrafos estão corretos. O parágrafo “I” relata a ligação do sistema cardiovascular com o respiratório em sua necessidade de troca de gases no alvéolo. O parágrafo “II” relata a ligação do sistema cardiovascular com o endócrino em 130 sua necessidade de chegar a todas as células que possam ter receptores. A única alternativa correta é a letra “E”. Feedback de reforço: A alternativa “A” está incorreta, pois o sistema cardiovascular leva o tecido sanguíneo para todo o corpo. A alternativa “B” está incorreta, pois o sistema endócrino depende do sistema cardiovascular para alcançar todas as células que possuem receptores. A alternativa “C” está incorreta, pois, além dos leucócitos, o tecido sanguíneo também conduz gases e hormônios. A alternativa “D” está incorreta, pois hormônios não são gases. Única alternativa correta é a letra “E”. Questão 2 – Resposta: B Resolução: A pressão sistólica ocorre durante a contração dos ventrículos, ao expulsar o tecido sanguíneo do coração aumentando a pressão nas artérias que possuem características de elasticidade; durante a recuperação do ciclo cardíaco os ventrículos voltam a se encher enquanto a pressão das artérias vai diminuindo, sendo assim temos uma diferença de pressão sistólica, que ocorre durante a sístole, e diastólica, que ocorre durante a recuperação do ciclo cardíaco. Resposta correta letra “B”. Feedback de reforço: Os capilares somados representam um menor calibre em relação às artérias, gerando resistência à pressão arterial, por esse motivo, o coração, ao bombear o tecido sanguíneo, aumenta a pressão nas artérias que mantêm uma pressão elevada, porém diminuindo gradativamente, para impulsionar seu conteúdo para os capilares. Essa diferença de pressão na artéria se dá pelo alívio que ocorre durante a entrada do tecido sanguíneo nos capilares. A maior pressão arterial ocorre durante a sístole dos ventrículos e segue diminuindo durante a recuperação do ciclo cardíaco. A alternativa correta é a letra “B”, as demais estão incorretas. 131 Questão 3 – Resposta: C Resolução: O sistema cardiovascular é responsável pelo transporte de gases que ocorre nos alvéolos do sistema respiratório. Os hormônios influenciam o comportamento das células que possuem receptores específicos, para isso dependem do sangue, que é conduzido pelo corpo inteiro dentro de artérias, capilares e veias. Feedback de reforço: O sistema cardiovascular elimina o gás carbônico e capta oxigênio nos alvéolos pulmonares. O tecido sanguíneo é o responsável pela distribuição de hormônios, para isso é impulsionado pela rede vascular lasseada em artérias, capilares e veias. A única alternativa correta é a letra “C”. Treinamento Físico e Prescrição Autor: Bráulio Nascimento Lima Objetivos • Identificar a interação de dieta, exercício e balanço energético; • Compreender a aplicabilidade das recomendações do treinamento aeróbio e resistido para a promoção da saúde; • Compreender a aplicabilidade dos tipos de treinamento de flexibilidade 133 1. Treinamento físico e prescrição Dentre os principais pontos a serem abordados, no que tange ao tema atividade física e exercício físico, devemos compreender a necessidade de conscientizar que o sedentarismo está descrito como uma patologia no código internacional de doenças pelo CID10-Z72.3. Na atualidade, é considerado um desafio para os profissionais da saúde trabalhar com o paciente a necessidade de uma vida fisicamente ativa (Ainsworth e Buchholz, 2017; Buchholz e Edmunds, 2017; Olmstead, 2017; Pettitt e Joy, 2019). PARA SABER MAIS O valor metabólico de base depende, principalmente, da composição corporal e, mais especificamente, dos tecidos metabolicamente ativos. No processo de emagrecimento, esses valores são fundamentais, pois o referido processo depende, em maior parte, do déficit calórico (relação do gasto energético com a ingestão). Por esse motivo, a manutenção da massa muscular é fundamental para o processo de emagrecimento saudável. Vale ressaltar que a compreensão do emagrecimento não é fundamental somente para fins estéticos, pois atletas de vários níveis também dependem de uma composição corporal típica da modalidade praticada. A conscientização leva a um estado de contemplação do cliente, que passa a compreender a necessidade de praticar atividades físicas regulares, porém apenas um trabalho motivacional pode levá-lo ao prazer da prática. 134 ASSIMILE Da década de 70 até os dias atuais tivemos evoluções significativas da medicina nos países desenvolvidos. Uma forma de identificar essa evolução é a diminuição dos óbitos por doenças cardiovasculares nos Estados Unidos (EUA), onde, na década de 70, representava 50%, e atualmente representa menos de 36,3%. Mesmo as doenças cardiovasculares ainda sendo a principal causa de morte, a referida redução é significante. O motivo principal dessa redução é a evolução dos tratamentos e estímulos modificadores no estilo de vida. Nos países desenvolvidos, o incentivo à prática de atividade física regular é considerado um dos passos mais importantes para a melhoria da saúde da população, e também um importante desafio para os profissionais da saúde na atualidade.1.1 Exercício e a composição corporal A preocupação com a falta de atividade física é considerada um problema de saúde pública a nível mundial e, junto ao sedentarismo, inúmeras outras doenças tornam-se eminentes, como a obesidade, hipertensão, diabetes, dentre outras. A obesidade, em especial, ganha notoriedade por se associar facilmente ao sedentarismo, e ambos podem estar intimamente ligados a um estilo de vida cada vez mais comum, principalmente em países desenvolvidos (Kraemer et al., 2016; Buchholz e Edmunds, 2017; Powers e Howley, 2017). A composição corporal é um importante objeto de estudo para todos os profissionais da saúde, estejam ligados ao movimento humano ou não, pois, além do quadro propício a inúmeras doenças, ainda 135 deve ser considerada a grande probabilidade de falta do mínimo de atividade física cotidiana (Pettitt e Joy, 2019). Altos valores de gordura corporal podem estar associados a condições limitantes para a prática de atividade como, por exemplo, piores desempenhos em testes de velocidade, endurance, equilíbrio e agilidade, demostrando a necessidade de aprofundar no contexto da perda e controle da gordura através de exercícios físicos (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017; Pettitt e Joy, 2019). A estrutura corporal também afeta a performance em atletas, sejam recreacionais, amadores ou profissionais. Dessa forma, em vários ambientes da prática da atividade física a estrutura corporal, em especial a massa gorda, é um importante indicador a ser considerado para a prescrição da rotina de atividades físicas (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). De forma geral, a gordura corporal é identificada como “Massa Gorda”, que é a massa total de tecido adiposo do corpo que também representa um “percentual de massa gorda” em relação à “massa corporal total”. Sem a massa gorda o que sobrou da “massa corporal total” representa a “massa corporal sem gordura” (Kraemer et al., 2016; Mcardle et al., 2018). Facilmente pode ser observada a necessidade de implantar programas de atividade física regular, por ser uma questão de saúde pública. Programas envolvendo alterações na composição corporal se fazem necessários, não apenas para reduzir a quantidade de massa gorda, mas também para diminuir o percentual de massa gorda através do aumento da massa muscular (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). A antropometria é o estudo envolvendo as medidas corporais, como estatura, circunferências, largura de ossos, comprimento de membros e dobras cutâneas, importantes para avaliar e caracterizar 136 individualidades. O sucesso de atletas que competem também considera características individuais antropométricas, pois para cada tipo de esporte existem características comuns e características que podem gerar vantagens individuais (Kraemer et al., 2016; Mcardle et al., 2018). A composição corporal é a referência de tecidos na massa corporal total. Existem alguns tipos de avaliação da composição corporal, como demonstrado na Tabela 01. Tabela 01–Métodos para a determinação da composição corporal Densitometria Densidade do corpo Massa corporal total dividida pelo volume do corpo Dobras cutâneas Mensuração da espessura da pele e da gordura subcutânea. Cálculos envolvendo valores extraídos do adipômetro. Pletismografia Baseada no deslocamento de ar. Cálculo da composição corporal por meio do deslocamento de ar. Bioimpedância Elétrica Relação da passagem de corrente elétrica pelos tecidos. Colocação de eletrodos em 2 ou mais locais no corpo. Densitometria Computadorizada por DEXA Feixes de raios X de baixa energia e software de computador para produzir imagens. Absortometria Radiológica de dupla energia. Ressonância magnética Utiliza ondas eletromagnéticas e tecnologia de computador. Reproduz cortes transversais do corpo. Ultrassonografia Ondas sonoras de alta frequência. Determina o volume e a espessura tecidual. Fonte: O autor. 137 Outra forma de avaliar o tamanho corporal é o “índice de massa corporal”, também conhecido como IMC, e está relacionado ao cálculo da massa corporal em quilogramas dividida pela estatura em metros, o valor do resultado deve ser comparado com a classificação na Tabela 02. O IMC não representa valores confiáveis para individualidades, mas sim para populações (Kraemer et al., 2016; Mcardle et al., 2018). Tabela 02–IMC–Classificação Classificação IMC (kg/m2) Abaixo do peso < 18,5 Normal 18,5–24,9 Sobrepeso 25,0–29,9 Obesidade, classe I 30,0–34,9 Obesidade, classe II 35,0–39,9 Obesidade, classe III > 40,0 Fonte: Adaptado de Kraemer et al., 2016. O exercício físico pode influenciar a composição corporal dentro de determinados parâmentos. Devemos considerar que a complexidade de um processo de ganho ou perda de massa muscular ou de massa gorda não depende exclusivamente do exercício, mas é dependente dele para viabilizar o referido processo, ainda mais quando se almeja um ambiente saudável durante o processo (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). Conjunto de exercícios envolvendo altas intensidades em tempo mais curtos estão associados ao ganho, mais acentuado, de massa muscular, em especial através do treinamento tradicional de hipertrofia. O processo de hipertrofia muscular está intimamente ligado à diminuição percentual de massa gorda (Kraemer et al., 2016). 138 O emagrecimento ocorre somente em ambiente de déficit calórico, ou seja, o gasto calórico deve ser maior que a ingestão. Nesse ambiente de menor ingestão em relação ao gasto o emagrecimento ocorrerá com o decorrer do tempo (Kraemer et al., 2016; Mcardle et al., 2018). A prática da atividade física e do exercício físico aumentam o gasto calórico, ou seja, usando como referência a ingestão e gastos de calorias, a possibilidade de emagrecer passa a ser maior no decorrer do tempo. Quanto maior o gasto energético durante a atividade física maior a possibilidade de produzir déficit calórico, consequentemente aumenta a chance de ocorrer o emagrecimento no decorrer do tempo (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). O aumento da hipertrofia muscular também pode influenciar no processo de emagrecimento, pois a massa corporal sem gordura aumenta significantemente o valor metabólico basal, como consequência temos a possibilidade de aumento no déficit calórico. Vale ressaltar que o treino para gerar hipertrofia possui alta intensidade e valores significantes de gasto calórico durante a atividade (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). Em resumo, o emagrecimento, ao envolver atividade física e exercício físico, possui três desafios básicos que devem ser considerados. 1. A atividade física e o exercício físico contribuem com o emagrecimento aumentando o gasto calórico. 2. A hipertrofia muscular ou a manutenção da massa muscular durante o emagrecimento mantém o valor metabólico de base mais elevado, dessa forma aumentando o gasto calórico do corpo. 3. Todo processo de emagrecimento depende do déficit calórico em relação ao tempo (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018). 139 1.2 Atividade física e exercício físico para a promoção da saúde 1.2.1. Conceitos de treinamento na promoção da saúde A melhoria do condicionamento físico é decorrente de adaptações fisiológicas que ocorrem pela necessidade de aumentar a resistência à sobrecarga imposta cotidianamente. É dessa forma que ocorre o evento de supercompensação à sobrecarga, com a preparação do corpo para tarefas mais intensas nos sistemas mais solicitados (Kraemer et al., 2016). A melhoria do condicionamento físico envolvendo capacidades físicas como força, velocidade, flexibilidade, resistência, dentre outras, também estão associadas a uma melhoria na qualidade de vida (Kraemer et al., 2016; Mcardle et al., 2018). A prescrição de exercícios deve levar em consideração a relação de interdependênciaexistente entre o volume e a intensidade. A intensidade do treinamento físico ou do exercício físico tem relação com a dificuldade imposta para a execução. O volume do treinamento físico ou do exercício está relacionado à quantidade de atividade proposta. Nesse contexto é importante separar os objetivos de treinamento ligados à saúde, pois estes têm intensidade e volume bem menores que dos objetivos ligados à performance (Kraemer et al., 2016; Mcardle et al., 2018). A individualidade biológica também pode influenciar nas dosagens de atividade possíveis de serem ministradas durante um determinado período. O equilíbrio entre o estresse criado pelo treinamento físico e o descanso necessário para a recuperação, deve ser respeitado para evitar o efeito de Overtraining. O Overtraining ocorre quando dosagens de treinamento superam as respostas fisiológicas ocorridas durante a recuperação, gerando um efeito deletério e, consequentemente, diminuindo a performance e a resistência corporal (Kraemer et al., 2016; Mcardle et al., 2018). 140 Para que o efeito benéfico do treinamento ocorra, e assim tenha melhorias nas capacidades físicas e habilidades motoras, é necessário a aplicação do princípio da sobrecarga, que relaciona o desenvolvimento físico a um esforço capaz de gerar estresse continuamente. Nesse sentido, podemos observar que indivíduos sedentários podem estar praticando exercícios com sobrecarga, bastando que o esforço seja maior que o utilizado em seu cotidiano, ou seja, os níveis de treinamento são fundamentais para a aplicação da sobrecarga. As atividades que não utilizam sobrecarga tendem a se estabilizar dentro do processo de desenvolvimento físico (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). 1.2.2. Atividade aeróbica na promoção da saúde Os ganhos do treinamento aeróbico são semelhantes aos obtidos com o desenvolvimento do metabolismo aeróbico, portanto estão vinculados à capacidade física resistência. Normalmente envolve grande quantidade de músculos, sendo recrutados, principalmente, os maiores grupos musculares do corpo em atividades repetidas várias vezes. Exemplos de atividades aeróbicas são: a corrida, o ciclismo, a natação, a dança, o remo e muitas outras (Kraemer et al., 2016). O desenvolvimento de atividades aeróbicas precisa seguir as recomendações mínimas para promover benefícios. É importante ressaltar que atividades de maior duração (volume) não permitem altas intensidades, já atividades de curta duração podem compensar o tempo com intensidades maiores (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). A recomendação de tempo mínimo por sessão de treino aeróbico é de 20 minutos. A recomendação para a duração da sessão do treino aeróbico é entre 30 e 60 minutos. Nesse contexto, é uma questão de opção a utilização de uma série de 39 minutos ou 4 séries de 9 141 minutos com 1 minuto de intervalo entre elas, sendo que ambas podem gerar estresse e adaptações, desde que haja sobrecarga utilizando a velocidade (Kraemer et al., 2016; Mcardle et al., 2018). O treinamento aeróbico contínuo é muito recomendado, pois evita sobrecargas elevadas, consequentemente, diminuindo a chance de possíveis lesões (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). A frequência de treinamento aeróbico recomendada é de 3 a 5 vezes por semana, pois são valores que comprovadamente promovem desenvolvimento significativo para o praticante. A diferença é que 3 vezes possui um pico de consumo de oxigênio, porém 5 vezes, por possuir uma sobrecarga menor, diminui também os riscos de lesão (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). A frequência cardíaca gera um importante referencial de intensidade do exercício aeróbico, pois está relacionada à carga total de consumo de oxigênio durante o repouso e a atividade. As medidas envolvendo a utilização da frequência cardíaca utilizam dois pontos de referência que são a frequência cardíaca de repouso (FCrep) e a frequência cardíaca máxima (FCmáx). A frequência cardíaca de repouso (FCrep) é representada pela menor frequência de ciclos cardíacos possível para manutenção das funções em repouso. A frequência cardíaca máxima (FCmáx) é a representação do maior esforço possível produzido pelo miocárdio (Kraemer et al., 2016; Mcardle et al., 2018). A frequência cardíaca de repouso (FCrep) deve ser aferida durante o mínimo de atividade possível. A frequência cardíaca máxima (FCmáx) é relativa e, por questão de segurança, comumente é avaliada através de cálculos gerais. Valores percentuais da frequência cardíaca máxima (FCmáx) podem ser calculados dentro da frequência cardíaca de reserva (FCres). que é a margem entre a frequência cardíaca de repouso (FCrep) e a frequência cardíaca máxima (FCmáx) (Andrade e 142 Lira, 2016; Kraemer et al., 2016; Pithon-Curi, 2017; Powers e Howley, 2017; Mcardle et al., 2018; Mansour, 2019). A seguir, um exemplo de como calcular o percentual de frequência cardíaca máxima em um indivíduo com idade de 20 anos e frequência cardíaca de repouso de 60 bpm. Ex.: I. Idade = 20 anos II. FCrep = 60 bpm III. FCmax = 207 – (0,7 x Idade) FCmax = 193 bpm IV. FCres = FCmáx – FCrep FCres = 193 bpm – 60 bpm FCres = 133 bpm V. FC(%) = FCrep + % x FCres (100%=1, 50%=0,5, 20%=0,2, etc.) FC(%) = 60 bpm + % x 133 bpm FC(40%) = 60 bpm + 0,4 x 133 bpm = 113,2 bpm FC(50%) = 60 bpm + 0,5 x 133 bpm = 126,5 bpm FC(60%) = 60 bpm + 0,6 x 133 bpm = 139,8 bpm FC(70%) = 60 bpm + 0,7 x 133 bpm = 153,1 bpm FC(80%) = 60 bpm + 0,8 x 133 bpm = 166,4 bpm FC(90%) = 60 bpm + 0,9 x 133 bpm = 179,7 bpm 143 Tabela 03–Referência da zona alvo em relação ao percentual da frequência cardíaca máxima. Exemplo de um indivíduo jovem saudável com idade de 20 anos e frequência cardíaca de repouso de 60 bpm. Zona alvo Percentual da FCmáx FC do exemplo Excitação <50% <126,5 bpm Manutenção Entre 50%–60% Entre 126,5 bpm – 139, 8 bpm Aeróbia lipolítica Entre 60%–70% Entre 139,8 bpm – 153,1 bpm Limiar aeróbica Entre 70%–80% Entre 153,1 bpm – 166,4 bpm Mista Entre 80%–90% Entre 166,4 bpm – 179,7 bpm Esforço máximo Entre 90%–100% Entre 179,7 bpm – 193 bpm Fonte: O autor. A intensidade de treinamento aeróbico está ligada à frequência cardíaca. A recomendação expõe como suficiente a utilização entre 40% e 60% da frequência cardíaca máxima, podendo sedentários terem resultados com valores menores. O nível de treinamento pode permitir a utilização de valores maiores, chegando ao nível de atletas que treinam próximo do máximo (Kraemer et al., 2016; Mcardle et al., 2018). 1.2.3. Treinamento resistido na promoção da saúde O treinamento resistido é caracterizado por exercícios baseados em atividades contra a resistência. As características dessas modalidades permitem um maior recrutamento de fibras musculares, chegando as 144 tipo “IIx”. Nesse sentido, podemos observar que as atividades passam a ter maior direcionamento para capacidades físicas de força e potência (Kraemer et al., 2016; Mcardle et al., 2018). Outra característica comum de resposta fisiológica, típica do treinamento resistido, é a hipertrofia muscular, pois as adaptações das células também têm como resultado o aumento do número de sarcômeros. A musculação é a modalidade que abordaremos nesse item como referência de treinamento resistido (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). As recomendações para o desenvolvimento de sessões do treinamento resistido possui margens que permitem maior personalização do treinamento, mas os cuidados com o desenvolvimento envolvendo a sobrecarga devem ser constantes. Os indivíduos sedentários podem desenvolver seus potenciais mesmo com sobrecargas baixas, pois deve- se levar em consideração as sobrecargas cotidianamente utilizadas por ele (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). O exercício a ser prescrito no treinamento resistido deve considerar, principalmente, o nível de complexidade para o praticante, por exemplo a utilização de máquinas ou pesos livrese exercícios de múltiplos grupos musculares ou exercícios de grupo muscular único. As máquinas oferecem mais estabilidade e segurança, mas os pesos livres, em geral, possuem mais suporte de carga. Exercícios de múltiplos grupos musculares trabalham simultaneamente vários grupamentos musculares, enquanto exercícios de grupo muscular único treinam apenas um grupo por vez (Kraemer et al., 2016; Mcardle et al., 2018). O número de repetições e séries de cada exercício estão ligados ao volume do treino. A recomendação para desenvolvimento de força, hipertrofia e resistência (em parte) dentro de um programa para melhorar a saúde de indivíduos é de 2 a 4 séries de 8 a 12 repetições por grupo muscular. Vale ressaltar que indivíduos mais treinados podem 145 desenvolver o treinamento com volumes maiores (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). Como o treinamento resistido é baseado em séries e repetições, o intervalo entre as séries é fundamental para o desenvolvimento da sessão. É notório que quanto maior o intervalo, maior a recuperação dos substratos energéticos anaeróbicos, portanto a recomendação de intervalo para o treinamento de força e potência é de 2 a 3 minutos, enquanto o treinamento muscular de resistência local e hipertrofia utilizam intervalos de 1 a 2 minutos (Kraemer et al., 2016; Mcardle et al., 2018). A frequência é o intervalo entre os treinos de um mesmo grupo muscular e, por esse motivo, faz parte do planejamento do treinamento resistido. É comum dividir os dias de treino consecutivos por grupos musculares, aproveitando o intervalo de recuperação de um grupamento para treinar outro. A recomendação para um programa de saúde e condicionamento é 2 sessões de cada grupo muscular por semana (Kraemer et al., 2016; Mcardle et al., 2018). A intensidade é a utilização da sobrecarga. Em programas de treinamento direcionado para saúde e condicionamento físico, a falha concêntrica não se faz necessária, porém é recomendado que os estímulos de intensidade estejam sempre em zona de desconforto em relação ao volume adotado. Cargas capazes de provocar falha concêntrica estão associadas a um maior índice de lesão (Kraemer et al., 2016). 1.2.4. Prescrição do Alongamento O alongamento é uma modalidade de exercício que possui a finalidade de desenvolver a capacidade física flexibilidade. Durante uma sessão de alongamento, as propriedades visco-elásticas e plásticas da unidade 146 musculotendínea junto com outros tecidos moles sofrem estiramento, possibilitando o aumento de amplitude articular (Kraemer et al., 2016). Durante a execução do alongamento, podemos chamar de “alongamento ativo” a contração até gerar uma amplitude máxima articular, ou seja, os músculos agonistas do movimento, posicionam a articulação no máximo de amplitude, alongando os músculos antagonistas. O “alongamento passivo” ocorre quando nenhum músculo da articulação, que está sendo alongada, executa contração. A diferença de amplitude entre o alongamento passivo e ativo representa a “amplitude de reserva” (Kraemer et al., 2016; Powers e Howley, 2017). Quando o alongamento está sendo executado em isometria (sem movimento), passa a receber o nome de “alongamento estático”. Quando o movimento é constante, de forma rítmica ou simplesmente mantendo o movimento nos picos de amplitude, recebe o nome de “alongamento dinâmico” (Kraemer et al., 2016). Basicamente temos quatro topos de alongamento ao cruzar as formas de execução, formando alongamentos “ativo-dinâmico” (balístico), “ativo- estático”, “passivo-dinâmico” e “passivo-estático” (Figura 01). Figura 01–Tipos de alongamento Fonte: O autor. 147 A facilitação neuromuscular proprioceptiva (FNP) é uma técnica que utiliza a contração do músculo seguido de estiramento dele. Dessa forma, ao utilizar a contração muscular, a resposta passa a ser uma indução ao relaxamento reflexo (Kraemer et al., 2016). TEORIA EM PRÁTICA A hipertensão aumenta as necessidades de oxigênio do coração em repouso e durante o exercício, eleva a pressão arterial. Também está associada à uma série de outras doenças. O hipertenso pode controlar o quadro hipertensivo de forma medicamentosa, porém essa medida precisa estar associada a uma mudança significativa no estilo de vida, com a inclusão de alimentação adequada e atividade física. Nas academias os hipertensos podem encontrar uma ampla gama de atividades possíveis de serem inclusas em sua rotina. Levando em consideração que um hipertenso está controlando sua hipertensão através de medicamentos, quais opções de atividade física poderiam ser prescritas no ambiente de uma academia e quais mecanismos de cada atividade podem ajudar no controle da doença? VERIFICAÇÃO DE LEITURA 1. O emagrecimento consiste na diminuição da massa corporal. Com relação ao emagrecimento no contexto da atividade física e do exercício físico, marque a alternativa correta: 148 a. O exercício físico não possui mecanismos que ajudem no processo de emagrecimento. b. O treinamento resistido não contribui com o emagrecimento. c. Apenas o exercício físico é suficiente para o emagrecimento. d. A atividade física não ajuda no emagrecimento, pois essa é uma questão unicamente genética. e. A atividade física contribui com o emagrecimento através do aumento do gasto calórico. 2. Complete com “V” (Verdadeiro) ou “F” (Falso) as afirmações. ( ) A sobrecarga não é um marcador importante para o treinamento. ( ) A sobrecarga é fundamental até nos níveis mais iniciais para o desenvolvimento de alguma capacidade física ou habilidade motora. O que caracteriza o iniciante em relação ao treinado é a intensidade da sobrecarga. ( ) A flexibilidade é treinada com alongamentos. É uma capacidade física vinculada à amplitude articular. a. F – V - V. b. F – V - F. c. V – V - F. d. V – F - V. e. F – F - F. 3. Leia as afirmativas abaixo: I. A frequência cardíaca é uma importante referência de sobrecarga em estado estável. 149 II. O exercício resistido, mais especificamente a musculação, desenvolve capacidades como força e potência. a. Apenas a afirmativa II está correta. b. Apenas a afirmativa I está correta. c. A afirmativas I e II estão corretas. d. As afirmativas estão se contradizendo. e. Ambas as afirmativas estão erradas. Referências Bibliográficas AINSWORTH, B.; BUCHHOLZ, S. W. How to assess physical activity in clinical practice and for scholarly work. The Journal for Nurse Practitioners, v. 13, n. 1, p. 14-20.e2, 01/01/ 2017. ISSN 1555-4155. Disponível em: http://www. sciencedirect.com/science/article/pii/S1555415516303440. Acesso em: 08 out. 2019. BUCHHOLZ, S. W.; EDMUNDS, M. W. Patients on the Move! The Journal for Nurse Practitioners, v. 13, n. 1, p. 1-8, 01/01/ 2017. ISSN 1555-4155. Disponível em: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1555415516302975. Acesso em: 08 out. 2019. KRAEMER, W. J.; FLECK, S. J.; DESCHENES, M. Fisiologia do exercício: teoria e prática. 2. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2016. ISBN 978-85-277-3033-4. MCARDLE, W. D.; KATCH, F. I.; KATCH, V. L. Fisiologia do exercício: nutrição, energia e desempenho humano. 7. ed. Rio Janeiro: Guanabara Koogan, 2018. ISBN 978-85-277-3015-0. OLMSTEAD, J. Counseling adults on physical activity: how to capture your work? The Journal for Nurse Practitioners, v. 13, n. 1, p. 79-81, 01/01/ 2017. ISSN 1555-4155. Disponível em: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/ S1555415516304925. Acesso em: 08 out. 2019. PETTITT, C. D.; JOY, E. Connecting health care and health and fitness professionals: part I – current challenges and barriers. ACSM’s Health & Fitness Journal, v. 23, n. 2, p. 9-13, 2019. ISSN 1091-5397. Disponível em: https:// journals.lww.com/acsm-healthfitness/Fulltext/2019/03000/CONNECTING_ HEALTH_CARE_AND_HEALTH_AND_FITNESS.6.aspx. Acesso em: 08 out. 2019. 150 POWERS, S. K.; HOWLEY, E. T. Fisiologia do exercício: teoria e aplicação ao condicionamento e ao desempenho.9. ed. Barueri: Manole, 2017. ISBN 978-85- 204-5510-4. Gabarito Questão 1 – Resposta: E Resolução: Para ocorrer o processo de emagrecimento é necessário, principalmente, o déficit calórico. Essa é a principal função do exercício físico durante o emagrecimento que deve ocorrer no decorrer do tempo. Feedback de reforço: A alternativa “A” está errada pois o exercício possui mecanismos fundamentais para o emagrecimento, como o aumento do gasto calórico e a manutenção dos valores metabólicos basais. A alternativa “B” está errada, pois o treinamento resistido tem alto valor de gasto calórico durante a atividade e após, durante a recuperação, além de ter características de ajudar no aumento de massa muscular, que por sua vez aumenta o valor metabólico basal. A alternativa “C” está errada, pois é necessário controlar a ingestão para ter déficit calórico. A alternativa “D” está errada, pois a genética direciona apenas para uma tendência, sendo necessário o estilo de vida para o ganho ou perda de peso. Portanto a resposta correta é a alternativa “E”. Questão 2 – Resposta: A Resolução: A única afirmação errada é a primeira, porque a sobrecarga é sim um marcador importante para o treinamento. Feedback de reforço: A sobrecarga é importantíssima para o treinamento, quando se tem um objetivo de desenvolvimento de capacidade física ou habilidade motora. Vale ressaltar que, para o treinamento, a sobrecarga só precisa estar acima dos valores cotidianos, ou seja, podemos concluir que a primeira afirmação é 151 falsa e a segunda é verdadeira. A flexibilidade é uma capacidade física dependente da plasticidade dos tecidos moles da articulação, portanto essa afirmativa também é verdadeira. Resposta correta é F-V-V, ou seja, alternativa “A”. Questão 3 – Resposta: C Resolução: A frequência cardíaca é uma importante referência de sobrecarga em estado estável, e o exercício resistido, mais especificamente a musculação, desenvolve capacidades como força e potência. Ambas as afirmativas são verdadeiras. Feedback de reforço: A afirmação “I” está correta, pois existe uma relação direta da frequência cardíaca com a necessidade de troca de gases. A afirmação “II” está correta, pois o treinamento resistido está associado a maiores intensidades durante o exercício, propiciando maiores ganho s de força, potência e hipertrofia. Resposta correta é a letra “C” 152 Apresentação da disciplina Bioenergética Objetivos 1. ATP, a energia para a célula 2. Sistemas de produção do ATP Verificação de leitura: Referências Bibliográficas Gabarito Metabolismo do exercício Objetivos 1. Do repouso à recuperação Verificação de leitura: Referências Bibliográficas Gabarito Respostas Hormonais ao Exercício Objetivos 1. Respostas hormonais ao exercício Verificação de leitura Referências Bibliográficas Gabarito Cálculo metabólico Objetivos 1. Cálculo metabólico Verificação de leitura Referências Bibliográficas Gabarito Neurofisiologia e Exercício Objetivos 1. Neurofisiologia e Exercício 2. Neurônios 3. Sinapses 4. Sistema nervoso central 5. Unidade Motora Verificação de leitura Referências Bibliográficas Gabarito Fisiologia Cardiovascular, Endócrina e Respiratória Objetivos 1. Sistema cardiovascular 2. Sistema endócrino 3. Sistema respiratório Verificação de leitura Referências Bibliográficas Gabarito Treinamento Físico e Prescrição Objetivos 1. Treinamento físico e prescrição Verificação de leitura Referências Bibliográficas Gabarito