Fontes de Energia para o Treinamento e Competição

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Fontes de Energia para o Treinamento e Competição
A discussão das fontes de energia para o trabalho muscular é importante porque possibilita uma referência fisiológica para a prática de treinamento físico (desenvolver métodos de treinamento), da competição e na medicina preventiva (recuperação pós-cirúrgica, envelhecimento, etc.). Além do mais, com o crescente número de pessoas no mundo todo participante em atividades físicas, trás a questão dos benefícios para a saúde que podem ser conseguidos com o conhecimento das mudanças metabólicas que ocorrem durante o exercício físico.
A capacidade de um músculo realizar exercícios durante um tempoprolongado depende, entre outras coisas, do suprimento suficiente de sangue, oxigênio e nutrientes. O tipo de contração muscular e o grau de sobrecarga sobre o músculo também influem significativamente no processo metabólico.
No início de qualquer treinamento físico, a necessidade de energia não pode ser suficientemente satisfeita com oxigênio, por causa da demora inicial na absorção respiratória do mesmo, com isso, o músculo é obrigado a obter energia necessária através de processos "sem" oxigênio. A fonte de energia para a contração e relaxamento muscular é a quebra de um composto de alta energia, o trifosfato de adenosina (ATP), em difosfato de adenosina (ADP) e fosfato inorgânico. O ATP é utilizado para "energizar" o trabalho mecânico da contração muscular. Ele transporta energia para os filamentos contráteis de actina e miosina dos músculos esqueléticos, habilitando-os a deslizar um ao longo do outro, provocando o encurtamento do músculo. Esse desdobramento do ATP em ADP e Pi é facilitado pela ação da enzima ATPase.
Metabolismo Anaeróbio Alático
Em exercícios extremamente rápidos de contrações musculares máximas, de curtíssima duração, como um salto, um lançamento, uma cortada, um chute, este é o metabolismo que fornece energia.
Este metabolismo é suficiente para 2 a 5 segundos, em contrações musculares máximas, a potência do salto em distância parado reflete a máxima atividade da ATPase nos músculos das duas pernas.
Como o provimento intracelular de ATP é muito limitado (5-6 mmol/Kg de massa muscular), a fibra muscular utiliza-se de várias formas de reconstituição do ATP. Basicamente, essas duas formas de obtenção de energia são: a anaeróbia ou anoxidativa ("sem" oxigênio) e aeróbia ou oxidativa (com oxigênio).
Para prosseguir o trabalho muscular, o ATP é abastecido com uma velocidade extremamente alta, através de um outro composto de alta energia, o fosfato de creatina (CP) cuja reserva nos músculos vai de 20-30 mmol/Kg de massa muscular.
A quantidade de CP armazenada (de 3 a 4 vezes mais do que ATP), possibilita um tempo de trabalho muscular de 6 a 8 segundos, excepcionalmente até 15-20 segundos, em contrações musculares máximas. Assim, essa fonte é utilizada em exercícios como levantamento de pesos, corridas curtas rápidas como no Basquetebol, Handebol, Futebol, os saltos no Atletismo.
Como a depleção máxima de ATP observada nos músculos esqueléticos é cerca de 40%, supõe-se a principal função do CP é suplementar o ATP em contrações continuadas. Já foi observado aumento no estoque de CP com treinamento, mas provavelmente de maior importância é o aumento da atividade das enzimas que controlam e regulam sua quebra e ressíntese. Essas DUAS reações envolvendo os fosfagenos e alta energia recebem a denominação de anaeróbia alática.
Antes que haja uma depleção dos fosfagênios (ATP-CP), inicia-se a glicólise. O fato da produção do ácido lático iniciar-se antes da depleção total do ATP e CP, indica que os processos metabólicos operam para assegurar um suprimento contínuo de energia para o trabalho muscular.
Metabolismo Anaeróbio Lático
A glicólise anaeróbia ocorre no sarcoplasma (metabolismo extra-mitocondrial) e é o processo preferido de obtenção de energia em todos os exercícios de sobrecarga intensa, onde o fornecimento de oxigênio é insuficiente.Ela alcança sua máxima expressão por volta de 40-45 segundos. Importante nessa reação é a atividade da enzima fosfofrutocinase (PFK). O sistema de suprimento de energia anaeróbia de lactato é assistido pelo NAD (Nicotinamida adenina dinucleotídeo), que age como um aceitante de hidrogênio.
A produção de lactato no músculo age tanto no local produzido quanto em geral, no metabolismo chama-se reação anaeróbia lática. Sua concentração, durante o repouso e durante a recuperação, depende da quantia produzida, da quantia que passa do músculo para o sangue, da quantia removida do sangue e no nível do trabalho muscular. Em geral, a produção de lactato é um indicativodos processos anaeróbios que acontecem na célula muscular. Depois de cargas intensas, pode-se encontrar nos músculos exigidos concentrações máximas de lactato até 25 mmol por quilo, no sangue, até 20 mmol por litro. Essa acidose só pode ser ligeiramente compensada pelo sistema vascular e pela respiração.
O lactato, que é difundido do músculo para a corrente sanguínea é metabolizado pelo fígado, músculo cardíaco e também pela musculatura esquelética não participante do movimento. Esse processo que depende muito da condição de treino do executante, pode levar de 15 minutos até 2 horas e pode ocorrer mais rapidamente quando na fase de recuperação há um trabalho de intensidade fraca ou moderada, como por exemplo uma corrida "devagar" ou trote.
Metabolismo Aeróbio
Quando o oxigênio se torna disponível na célula, a via do metabolismo energético é direcionada para a utilização oxidativa dos carboidratos e ácidos graxos (AGL). Quanto mais durar o exercício, mais as exigências energéticas são satisfeitas pelas reações oxidativas, ao mesmo tempo que a produção de energia anaeróbia se torna gradualmente menos importante.
O principal local de produção de energia durante as atividades musculares prolongadas é na organela subcelular dentro do músculo esquelético, chamada mitocôndria (metabolismo intramitocondrial). O produto final da quebra de carboidratos e gorduras, junto com a utilização de oxigênio dentro da mitocôndria, resulta na produção de ATP.
Ao contrário do que acontece na reação anaeróbia de produção de energia, aqui pode ser utilizado, além de carboidrato, também a gordura (na forma de ácidos graxos livres - AGL) e em casos de duração extrema, até proteínas (na forma de aminoácidos). Em um complicado processo de reações na mitocôndria (ciclo do ácido cítrico) é formado o ATP de forma mais econômica que outras maneiras de ressíntese.
A proporção de carboidratos e gorduras como substratos energéticos está relacionada com a intensidade e a duração do trabalho muscular. Os ácidos graxos livres são a fonte principal de combustível se o exercício é prolongado e de intensidade moderada. A velocidade de contração é a mais alta com os fosfatos e a mais baixa com os ácidos graxos.
As gorduras representam o maior depósito de energia do organismo e estão disponíveis para serem oxidadas nos tecidos de várias maneiras: ácidos graxos livres (AGL), triglicerídeos e corpos cetônicos. Os ácidos graxos livres transportados pelo sangue estão prontamente disponíveis para serem oxidados pelo músculo esquelético. O tecido adiposo é metabolicamente muito ativo e podem, pela liberação rápida de ácidos graxos livres, se tornar combustível para a contração muscular. Com a diminuição do glicogênio muscular, a quantidade de ácidos graxos livres no sangue aumenta de 5 a 6 vezes sua quantia de repouso, quando o músculo começa a mudar do metabolismo de carboidrato para a gordura. Essa queima de gordura depende do tipo de trabalho, da duração, da intensidade e da massa muscular empregada no exercício. Durante exercícios de várias horas, com grandes massas musculares (correr, nadar, pedalar, andar, etc.) de intensidades baixas ou moderadas predomina a oxidação dos ácidos graxos livres, podendo chegar até 70 a 90% das necessidades de energia.
O ácido lático interfere na mobilização do AGL do tecido adiposo durante o exercício. No exercício intenso, em que há um grande acúmulode ácido lático, o uso de AGL como fonte de energia pode ser inibido. Durante o exercício, um indivíduo treinado tem mais possibilidade de utilizar AGL do que um indivíduo sedentário, porque tem níveis mais baixos de lactato.
Embora do ponto de vista econômico, exista uma grande vantagem na utilização de AGL como fonte energética na produção de ATP, no treinamento e na competição, a intensidade máxima alcançável na unidade de tempo, representa um papel decisivo, por isso a vantagem da utilização dos carboidratos sobre as gorduras. Embora as gorduras, na degradação, forneçam 9,3 Kcal/g, contra apenas 4.1 Kcal/g dos carboidratos e proteínas, o mais decisivo não são estes valores absolutos, mas o valor de combustão conseguido em cada litro de oxigênio. Assim, resultam por grama:
Glicose = 5,1 Kcal = 6,34 ATP
Gordura = 4,5 Kcal = 5,7 ATP
Proteína = 4,7 Kcal = 5,94 ATP
Por essa razão, com uma oferta igual de oxigênio, a glicose leva uma vantagem de 13% (com o glicogênio armazenado dentro da célula, até 16%) em relação a combustão de gordura. Por isso é vantajoso se ter a maior reserva possível de glicogênio muscular. Com o estoque de glicogênio muscular aumentado, um alto nível de exercício pode ser mantido por um maior tempo. Com a produção de energia oxidativa, o músculo se torna mais dependente dos substratos energéticos do sangue. Essa contribuição, no início do exercício é maior dos substratos de energia intramiscular, mas vai diminuindo a medida que o exercício é prolongado, chegando a atingir até 80% dos substratos que garantem o gasto de energia através da circulação. Por isso, a importâcia da glicose sanguínea durante o exercício é muito grande; uma hipoglicemia pode limitar um trabalho de resistência. Enquanto que a glicose originária do fígado não é a principal fonte de energia para o trabalho muscular prolongado, ela mantém os níveis de glicose necessários para o metabolismo do sistema nervoso central. A depleção do glicogênio está associada com a fadiga e a redução da capacidade de trabalho.
Estrutura e Função do Sistema Nervoso
Nada na Terra é mais complexo que o sistema nervoso. É compreensível, pois, que nós, professores de educação física, estudemos apenas as partes mais pertinentes desse campo tão complexo.
Com finalidade de estudos podemos primeiro dividir o sistema nervoso em porções sensoriais e motoras. Os nervos sensoriais (sensitivos) recebem estímulos de áreas como a superfície cutânea (dor, frio, calor e pressão), os olhos, nariz, os ouvidos e a língua.
A medula espinhal, que se estende da base do crânio até a segunda vértebra lombar, e o cérebro formam a parte central do sistema nervoso, que é denominada sistema nervoso central (SNC). 
Existem conexões entre o SNC e a porção motora do sistema nervoso. è aí que os músculos recebem seus sinais aferentes e executam o evento motor desejado, quer se trate de um chute no futebol ou de um arremesso no atletismo.
O sistema nervoso autônomo ( que significa autocontrolado, ou que funciona independentemente) em geral é considerado à parte e representa o setor do sistema nervoso que ajuda a controlar atividades do tipo que envolvem movimento e secreção por parte dos órgãos viscerais, débito urinário, temperatura corporal, frequência cardíaca, secreção hormonal e pressão arterial.
A unidade funcional e anatômica básica de um nervo é o neurônio, ou célula nervosa. O neurônio consiste de (1) um corpo celular, (2) dendritos e (3) axônio.
Nas grandes fibras nervosas, como as que inervam a maioria dos músculos esqueléticos, o axônio é circundado por uma bainha de mielina. A bainha é formada principalmente por lipídios e proteínas.
A informação transmitida e retransmitida pelos nervos sensitivos e motores o é numa forma de energia elétrica denominada impulso nervoso. A verdadeira forma pela qual um impulso nervoso é gerado e propagado em resposta a um estímulo - uma mudança no meio ambiente que modifica a atividade das células - pode ser assim resumida: quando uma fibra nervosa está em repouso, íons sódio (Na+) estão concentrados mais maciçamente por fora da membrana nervosa, tornando-a eletricamente positiva, enquanto que no interior do nervo é eletricamente negativo. Assim sendo, existe uma diferença de potencial entre o interior e o exterior da fibra nervosa, que é denominado potencial de membrana de repouso. Quando se aplica um estímulo ao nervo, a membrana nervosa torna-se altamente permeável aos íons sódio e estes penetram no interior do nervo. Em outras palavras, um estímulo adequado produz inversão da polaridade do nervo. Essa inversão na polaridade é denominada potencial de ação.
Sobre as fibras nervosas as quais existe a bainha de mielina; o impulso nervoso se propaga apenas nos nódulos de Ranvier, aumentando muito a velocidade de condução do impulso nervoso. Por exemplo, a velocidade de condução das grandes fibras mielinizadas, típicas daquelas que inervam os músculos esqueléticos, é de 60 a 100 metros por segundo. Nas fibras não-mielinizadas do mesmo diâmetro, a velocidade de condução é de apenas 6 a 10 metros por segundo.
Substâncias Transmissoras Excitatórias/Inibitórias - Somação Espacial e Temporal
Para que a condução da corrente elétrica possa se propagar de um neurônio a outro ou de um neurônio para a fibra muscular, a informação nervosa é retransmitida através da lacuna ou fenda sináptica, por meio de uma substância transmissora química também conhecida como neurotransmissores (excitatórios ou inibitórios).
Provavelmente um dos transmissores excitatórios é a acetilcolina (ACh) na junção neuromuscular. Outras substâncias transmissoras excitatórias incluem: noradrenalina, dopanina e serotonina. Admite-se que pelo menos duas substâncias químicas são transmissores inibitórios: (1) ácido gama aminobutírico (GABA) e (2) glicina, aminoácido simplesconsiderando como sendo o principal transmissor inibitório na medula espinhal.
Somação Espacial e Temporal: Nem todos os estímulos isolados recebidos na fenda sináptica são suficientemente intensos para afetarem o neurônio pós-sináptico. Entretanto, se for recebido um número mínimo de estímulos provenientes de vários terminais pré-sinápticos (axônios), simultaneamente ou com curtos intervalos de tempo, eles somar-se-ão e produzirão excitação ou inibição do neurônio pós-sináptico. O efeito aditivo desses vários estímulos é denominado  somação espacial. Se ocorrem descargas sucessivas provenientes do mesmo terminal pré-sináptico dentro de aproximadamente 15 milisegundos uns dos outros, também se somarão e, se forem suficientemente intensas, produzirão um efeito neuronal, denominado somação temporal.
Órgãos Sensoriais Proprioceptivos - Fuso Muscular - Órgão Tendinoso de Golgi
Existem vários tipos de ógãos sensoriais nos músculos. A dor resultante de um exercício extremamente vigoroso após um longo período de inatividade (dor muscular) ou a que resulta da ruptura de fibras musculares constituem bons exemplos de ógãos sensoriais musculares em ação. Esses receptores dolorosos, cujo número é pequeno, são encontrados não apenas nas fibras musculares propriamente ditas, mas também nos vasos sanguíneos (artérias, porém não veias) que irrigam as células musculares e nos tecidos conjuntivos que circundam as fibras.
Proprioceptores:
Outros tipos de órgãos sensoriais encontrados dentro dos músculos e das articulações são denominados proprioceptores. A função dos proprioceptores consiste em conduzir informações sensoriais para o SNC à partir de (1) músculos, (2) tendões, (3) ligamentos e (4) articulações. Esses órgãos estão relacionados com a cinestesia ou o sentido cinestésico que, em geral, nos diz inconscientemente onde as partes de nosso corpo estão em relação ao nosso meio ambiente. Suas contribuições nos permitem executar um movimento uniforme e coordenado, quer se trate de golpear uma bola de golfe, de realizar uma corrida em casa ou simplesmente de subri um lance de escada desconhecido sem tropeçar.
Fuso Muscular:
Os fusos nusculares constituem provalmente o tipo maisabundante de proprioceptor encontrado no músculo. Sucintamente, os fusos musculares enviam informação ao SNC acerca do grau de distensão do músculo onde estão alojados. Por exemplo, isso fornece ao músculo informação acerca do número exato de unidades motoras que devem se contrair a fim de vencer determinada resistência; quanto maior a distensão, maior será a carga e igualmente maior será o número de unidades motoras necessárias. A estrutura do fuso muscular trata-se apenas de várias fibras musculares modificadas contidas numa cápsula, com um nervo sensorial espiralado ao redor de seu centro. Essas fibras musculares modificadas são denominadas fibras intrafuselares, para diferenciá-las das fibras extrafuselares.  O fuso é sensível tanto à velocidade da mudança no comprimento quanto ao comprimento final alcançado pelas fibras musculares. O tipo de estiramento aplicado ao músculo em virtude da carga é denominado estiramento tônico e está relacionado com o comprimento final das fibras musculares. Se a carga é pequena, as fibras serão distendidas apenas moderamente, e a frequência de descarga dos impulsos sensoriais provenientes do furso será baixa com algumas unidades motoras sendo solicitadas. Se houver um aumento inesperado na carga que está sendo sustentada, como ocorre ao adicionar-se um peso na barra de supino, o músculo sofrerá novo estiramento. Isso é evidenciado pelo abaixamento da barra induzido pela nova carga. A subsequente contração reflexa desencadeada pelo fuso, recolocará a barra do supino na sua posição original. Entretanto, haverá uma supercompensação; isto é, no início a contração será superior a necessária. Quanto maior e mais brusco for o aumento da carga, maiores serão a frequência de descarga do furso, a contração e a supercompensação. Em outras palavras, com esse tipo de estiramento, denominado estiramento fásico, o fuso responde a rítmo ou à velocidade da mudança no comprimento e não ao comprimento em si.
Órgãos Tendinosos de Golgi:
Órgãos tendinosos de Golgi são proprioceptores encapsulados nas fibras tendinosas e localizados perto da junção das fibras musculares e tendinosas (junção musculotendinosa). São sensíveis ao estiramento, entretanto, são muito menos sensíveis que os fusos e, consequentemente, exigem um estiramento poderoso para serem ativados. Devido a sua localização, os órgãos tendinosos de Golgi são ativados principalmente pelo estiramento exercido sobre os mesmos pela contração dos músculos em cujos tendões estão localizados. Após este estiramento, a informação sensorial é enviada ao sistema nervoso central, causando relaxamento do músculo contraído. Em outras palavras, ao contrário dos fusos, que são facilitatórios (isto é, produzem contração), a estimulação dos órgãos tendinosos resulta em inibição dos músculos onde estão localizados. Isso pode ser interpretado como uma função protetora, pois, durante as tentativas de levantar cargas extremamente pesadas e que poderiam causar uma lesão, os órgãos tendinosos induzem um relaxamento dos músculos.
Equilíbrio Térmico e Exercício Físico
Os principais conceitos a serem aprendidos neste assunto são os seguintes:
O equilíbrio térmico corporal éconseguido quando a perda de calor iguala a produção (ganho) de calor.
O corpo perde calor por convecção, condução, radiação e evaporação do suor. O corpo ganha calor principalmente através do metabolismo, porém pode recebê-lo (ganhá-lo) também à partir do meio ambiente, por radiação, convecção e condução. A maior parte da perda de calor durante o exercício físico se processa por evaporação do suor à partir da superfície da pele. Para cada grama de suor evaporado, o corpo pode perder cerca de 0,580 Kcal de calor.
O calor corporal interno produzido principalmente pelo fígado e pelos músculos esqueléticos é carreado pelo sangue (convecção circulatória) até a superfície, onde se observa condução, convecção, radiação e particularmente evaporação. A seguir o sangue esfriado retorna ao centro mais quente e o ciclo se repete.
A principal função do sistema termorregulador consiste em manter uma temperatura corporal interna relativamente constante (37oC) em repouso assim como ao realizar exercícios.
A gravidade de uma exposição excessiva ao calor durante a realização de exercícios é exemplificada não apenas por uma redução na produção (performance) de trabalho, mas também por uma predisposição para enfermidades sérias e até mesmo pela ocorrência de morte.
As doenças térmicas nos esportes podem ser reduzidas significativamente por uma adequada reposição de água e eletrólitos, aclimatação ao calor e conhecimento das limitações impostas pela combinação de exercício físico, vestuário e temperatura (calor) ambiente.
O exercício físico no frio habitualmente não representa um perigo sério.
A temperatura interna ou retal aumenta e alcança um novo nível durante os 30 primeiros minutos de exercício físico e se mantém nesse nível até o término do mesmo. Ao mesmo tempo, a temperatura cutânea diminui ligeiramente, principalmente como resultado do maior esfriamento induzido por convecção e evaporação do suor. O resultado global dessas alterações consiste num aumento no Gradiente Térmico entre a pele e as áreas centrais (mais internas do corpo), o que facilita a perda de calor do corpo para o meio ambiente.
Num ambiente frio ou fresco, o exercício que pode ser empreendido por uma hora ou mais só raramente é limitado por um aumento excessivo na temperatura interna ou retal. Nessas condições ambientais, quase todo o calor metabólico produzido pode ser dissipado facilmente pelas adaptações circulatórias e sudomotoras (sudorese) já mencionadas acima. Mesmo num trabalho extenuante e de curta duração, quando a produção de calor pode ultrapassar facilmente a capacidade de dissipação de calor permitida por essas adaptações, a exaustão habitualmente resulta de produção de metabólitos anaeróbios (ácido lático) antes de a temperatura retal (interna) conseguir alcançar um nível limitante ou perigoso. É importante observar que a elevação na temperatura interna durante o exercício físico, embora sendo proporcional à intensidade do trabalho (e, portanto, à taxa metabólica), independe das temperaturas ambientais que variam do frio ao moderamente quente.
O calor ambiente reduz o gradiente térmico entre o meio ambiente e a superfície cutânea, assim como entre esta e as áreas corporais centrais, impondo dessa forma uma maior resistência à perda de calor corporal. O aumento na unidade relativa do ar impõe uma barreira à perda de calor através do mecanismo da evaporação, por reduzir o gradiente na pressão do vapor entre a umidade existente no ar e o suor presente sobre a nossa pele. Essa barreira para a perda de calor gera um aumento excessivo na temperatura interna e pode limitar o desempenho físico. Mesmo que a temperatura seja alta, a umidade relativa baixa reduz consideravelmente o estresse imposto pelo calor, pois a evaporação do suor é mais eficiente.
Para uma hidratação, o melhor líquido para reposição é aquele que contém as mesmas quantidades de sal e água que estão sendo perdidas através da sudorese; isto é, cerca de 1 a 2 gramas de sal por litro de água. Uma boa hidratação, para ser conseguida apenas por ingestão voluntária (mecanismo da sede), leva vários dias. Portanto, nas exposições diárias ao calor seria necessário insistir na ingestão de algum líquido, mesmo na ausência de qualquer sede aparente.
A tolerância e a capacidade de exercitar-se confortavelmente no calor aumenta graças à aclimatação ao calor. Esse processo aprimora as respostas circulatórias e da sudorese, que facilitam a dissipação do calor e, dessa forma, minimizam as alterações na temperatura cutânea e retal (interna). A aclimatação se realiza através de um programa de exercícios progressivos empreendidos sob alta temperatura por 5 a 8 dias. A simples permanência no calor produz pouca ou nenhuma tolerância ao mesmo. É bom lembrar que, para uma mesma carga relativa do exercício físico no mesmo ambiente quente, a termorregulaçãona mulher é a mesma observada no homem.