Lactacidemia

Concentração de lactato durante um teste de carga progressiva

O gráfico acima apresenta as curvas de concentração, produção e metabolização de lactato: 

A concentração se mantém constante no início do teste, com baixa carga de trabalho, pois as taxas de produção e de metabolização aumentam na mesma proporção. A partir de certa carga, correspondente ao primeiro limiar de lactato, a concentração começa a subir e, em uma carga mais alta, relativa ao segundo limiar, a concentração aumenta mais rapidamente. 

A produção aumenta desde o início do teste e, a partir do primeiro limiar, passa a aumentar em maior proporção, pois os MCTs – que transportam piruvato para dentro da mitocôndria – estão saturados. Assim, a concentração de lactato aumenta no citoplasma. 

A metabolização aumenta até o segundo limiar; depois a capacidade de remoção de lactato do sistema atinge seu máximo, assim como o VO₂ e, consequentemente, a capacidade de oxidação de lactato – sua principal forma de metabolização (70%).

Zonas de treinamento

•  Intensidade sub-aeróbia: antes do primeiro limiar, a intensidade é insuficiente para induzir adaptação. Para gerar fenômeno adaptativo, é preciso estressar o sistema, trabalhando-se acima do primeiro limiar de lactato. 

• Estresse aeróbio extensivo: corresponde a intensidades acima do primeiro limiar, constituindo um exercício aeróbio de baixa intensidade e longa duração. Induz adaptações musculares, como aumento da densidade mitocondrial, da atividade enzimática oxidativa e da capilarização, melhorando o metabolismo do músculo esquelético. 

•  Estresse aeróbio intensivo: corresponde a intensidades próximas ao segundo limiar. Provoca adaptações cardiovasculares, diminuindo a frequência cardíaca e aumentando a capacidade vasodilatadora. 

•  Treinamento anaeróbio: são intensidades maiores do que o segundo limiar. Induz aumento da massa muscular, tolerância à acidose, resistência à intensidade e aumento das reservas tamponantes musculares. 

Deslocamento da curva de lactato x condição física 

Quanto melhor a condição física do indivíduo, mais a curva é deslocada para a direita. Intensidades diferentes representam condições distintas entre os sujeitos, de acordo com a zona de treinamento em que se encontram. 

Para um indivíduo com boa condição física - representado pelo atleta, no gráfico acima -, o VO₂ não é alterado significativamente com o treinamento, já os limiares de lactato poderão ser deslocados para a direita. Ainda assim, é possível que somente um limiar seja deslocado, dependendo do tipo de treinamento realizado.

Consumo de Oxigênio

O consumo de O₂ diz respeito à capacidade aeróbia do indivíduo e é calculado pela seguinte fórmula:

VO₂ = Q. d a-v O₂ 

VO₂: consumo máximo de oxigênio, medido em ml.min-1. 

Q: débito cardíaco, que é o produto da freqüência cardíaca e o volume sistólico. Aumenta durante a prática de exercício. 

Diferença a-v de O₂: diferença arteriovenosa de O₂. O conteúdo arterial é uma variável respiratória e não muda durante o exercício. Já o conteúdo venoso é uma variável metabólica e diminui durante o exercício. 

O consumo de O₂, para um indivíduo em repouso, é igual a 1 MET, que corresponde a 3,5 ml.

• VO₂ pico: consumo máximo de O₂. 
• VO₂ máximo: é o platô, que pode se formar se a carga de trabalho for mantida por certo tempo. 
Se o exercício for interrompido no VO₂ pico, há a possibilidade de que o VO₂ máximo seja atingido no mesmo nível do VO₂ pico, ou acima dele.

Diferenças entre consumo de VO₂ máximo para diferentes indivíduos

O tipo de ação muscular e predisposição genética definem o consumo de O₂ em diferentes atividades esportivas. O treinamento físico tem a capacidade de aumentar o consumo máximo de um indivíduo em, aproximadamente, 20%. Porém, a maior expressão desse consumo vem a partir da carga genética. O maior VO₂ máximo está presente em atletas de ski cross-country, pelo fato de se haver um intenso trabalho de membros inferiores, de membros superiores e de tronco. 

O limiar de independência funcional de consumo de O₂ é 25ml.kg-1.min-1. Abaixo desse valor, o indivíduo torna-se incapaz de realizar atividades cotidianas.

Diminuição de VO₂ com o envelhecimento

Por volta dos 20 anos de idade, atinge-se o VO₂ máximo e, dependendo dos exercícios físicos praticados, pode ser mantido até os 30 anos. A partir daí, há uma diminuição gradativa de VO₂, com uma taxa de, aproximadamente, 7ml.kg-1.min-1 por década, devido ao processo de sarcopenia – perda progressiva de massa muscular. Por isso, recomenda-se que idosos realizem treinamento de força e aeróbio, para recuperação de massa muscular e manutenção do VO₂ máximo, respectivamente. 

VO₂ com carga progressiva, após programa de treinamento

A linha azul representa o VO₂ antes do treinamento. Com o treinamento, o VO₂ máximo pode sofrer duas alterações:

• Linha vermelha: o VO₂ aumenta, o teste é interrompido em uma carga maior e não há alteração significativa no consumo de O₂ submáximo. 
• Linha verde: o consumo de O₂ submáximo diminui, deslocando a curva para a direita, o que possibilita um aumento de carga. 

Modelo de carga retangular

Com a imposição de carga, o VO₂ deveria aumentar instantaneamente, mas não é o que ocorre. Ele aumenta rapidamente com menor consumo do que seria adequado para sustentar a carga pela via aeróbia, caracterizando o déficit de O₂. Isso acontece porque, logo após o aumento da carga, é preciso vasodilatação, aumentar a frequência cardíaca, a ventilação e a atividade enzimática, até atingir o estado de equilíbrio. 

No déficit de O₂, há aumento da atividade anaeróbia – maior consumo de creatina fosfato, de glicogênio e maior formação de lactato. Quando a carga é retirada, o VO₂ diminui lentamente e fica mais alto do que seria necessário, para “pagar” o déficit de O₂ - recompondo as reservas de CP e de glicogênio e metabolizando lactato. Esse período se denomina EPOC (excesso de consumo de O₂ pós-exercício) e é maior que o déficit de O₂. 

O déficit de O₂ e o EPOC variam de acordo com: 

• Variação de carga: aumentam ou diminuem proporcionalmente à variação de carga.
• Carga imposta: são maiores em maiores cargas. 
• Nível de treinamento: diminuem quanto mais treinado for o indivíduo.

Interrelação entre Rotas Metabólicas

Ao longo de exercícios físicos diferentes, a dinâmica de liberação de energia também difere, pois em cada um deles a utilização dos sistemas de creatina-fosfato, glicólise, lipólise e proteólise, para ressíntese de ATP, ocorre em proporções diferentes. 

A intensidade dos exercícios pode ser medida de duas formas: 

•   Absoluta – é expressa em grandezas físicas, como km/h, Watt, N.m e kg. 

• Relativa – expressa, em porcentagem, quanto uma intensidade absoluta representa, fisiologicamente, para o indivíduo em determinada atividade física.

Liberação de energia x tempo

Dependendo do tempo de duração da atividade física, na intensidade relativa máxima, muda-se a rota metabólica principal do organismo. Até aproximadamente 20 segundos, a rota principal é a da creatina fosfato, tendo também contribuição importante da glicólise anaeróbia e, menos substancialmente, das rotas aeróbias. Em atividades mais prolongadas, em torno de 3 minutos, sistema de creatina fosfato perde importância, tendo uma predominância do metabolismo glicolítico, seguido do sistema aeróbio. Em maiores durações de exercício, o metabolismo aeróbio se torna a principal fonte de energia. 
Tal mensuração, normalmente, é utilizada para direcionar o treino de atletas, mas também é importante para identificar a rota metabólica predominante na prática de exercícios por indivíduos normais.

A via aeróbia, presente no gráfico acima, é composta pelo metabolismo glicolítico e o lipolítico:

Até 20 minutos de exercício, a principal via de fornecimento de energia dentro do sistema aeróbio é a glicólise, havendo também uma contribuição da lipólise. E, em tempos mais prolongados de atividade, ainda a 100%, o principal sistema utilizado é a lipólise, com menor contribuição glicolítica. 

Em outras palavras, o corpo possui sistemas mais capazes de gerar energia, e outros mais potentes, que podem disponibilizar energia de forma mais veloz. Há uma relação inversamente proporcional, em que o mais potente é o menos capaz, e o com maior capacidade possui menor potência. A via metabólica capaz de gerar energia de forma mais rápida é a da creatina fosfato, seguida pela glicólise anaeróbia, glicólise aeróbia e lipólise sendo a mais lenta. Porém, a rota capaz de gerar maior quantidade de ATP é a lipólise, utilizada em exercícios de maior duração e menor intensidade. Veja o esquema abaixo:

Essa relação se dá pelos sistemas mais eficientes na produção de energia serem também os mais complexos, dependendo de diversas enzimas, tendo sua rota ocorrida tanto no citosol quanto na mitocôndria, havendo maior necessidade de tempo nesse processo. 

Em duas sessões de exercício, uma com duração de 1 hora e outra de 15 minutos, ambas com gasto de 300kcal, qual proporciona maior emagrecimento?

Ambas emagrecem igualmente. Durante a sessão mais longa, há predomínio de lipólise e, posteriormente, de glicólise. Na sessão mais curta, há predomínio de glicólise durante o exercício, e de lipólise após este, a fim de diminuir a glicólise para reconstituir as reservas de glicogênio muscular.

Proteínas

Proteólise: Ciclo da Alanina-Glicose

Em situações de jejum ou dieta, em que há pouca oferta de glicose, as proteínas são quebradas, gerando alanina, lançada na corrente sanguínea e captada pelo fígado. Lá, é desaminada, liberando o grupamento amina e formando piruvato, o qual pode dar origem à glicose que, por sua vez, pode ser utilizada para manter a glicemia em níveis normais. Além disso, a glicose pode ser utilizada pelo próprio músculo como fonte de energia, formando piruvato novamente e, assim, sofrendo aminação, o que forma alanina e ressintetiza a proteína. 

Quando o organismo está em repouso, a quebra de proteínas não se faz necessária para a produção de glicose, pois ela se encontra em concentrações suficientes para a manutenção das funções vitais. Porém, quando estamos em exercício, há degradação de proteínas por gliconeogênse. Em exercícios com baixa ingestão de carboidratos, a demanda de glicose é ainda maior, e a gliconegênese torna-se mais intensa para a produção de energia. O nível de degradação de proteínas pode ser mensurado a partir das concentrações de N2 e NH2 no suor, conforme o gráfico abaixo: 

Síntese de Proteínas

O DNA possui sequências de bases nitrogenadas que contêm informações para a síntese de proteínas no organismo, e a porção capaz de realizar tal síntese é o gene. Quando um estímulo – de origem mecânica, endócrina, térmica ou elétrica, dependendo do gene, do tecido e da proteína a ser sintetizada – ativa o gene, a dupla fita de DNA sofre a quebra das pontes de H, e uma porção gênica do DNA é exposta. 

O RNA mensageiro, produzido a partir do DNA, o traduz. Desta forma, ele sai do núcleo e vai para o retículo endoplasmático rugoso, onde estão localizados os ribossomos – centros catalíticos de síntese de proteínas. Neles, há RNA transportador, que conduz aminoácido até o RNA mensageiro, num processo de codificação sequencial de códons (trincas de bases nitrogenadas). Cada códon se liga a um aminoácido específico. 

A partir daí, forma-se uma cadeia de aminoácidos, e o RNA mensageiro é destruído pela enzima RNase. A fita de aminoácidos, por causa de suas cargas e de seu tamanho, atrai-se e assume uma configuração espacial e uma função biológica, permanecendo na célula ou sendo exportada. 

O acréscimo de aminoácidos na dieta não aumenta a síntese de proteínas. Se o DNA não estiver sinalizando para tal processo, os aminoácidos em excesso serão excretados na urina e no suor.

Lipídios

A principal forma de reserva de gordura nos tecidos é o triglicerídeo - ou triacilglicerol (TAG) -, composto por uma molécula de glicerol ligada a três ácidos graxos. Suas principais funções são armazenamento energético e isolamento térmico. Os triglicerídeos estão depositados nos adipócitos, mas também podem ser encontrados no fígado e no cérebro. O tecido adiposo, composto por adipócitos, encontra-se na região subcutânea de todo o corpo e, principalmente, na cavidade abdominal, envolvendo as vísceras. A obesidade visceral é a que oferece maior risco de problemas cardiovasculares e pode ser mensurada pela perimetria da cintura. 

Em relação ao tamanho e número de adipócitos, a obesidade pode ser classificada em: 

• Obesidade hipertrófica: apresenta adipócitos maiores, mas em menor número. 
• Obesidade hiperplásica: apresenta maior número de adipócitos, mesmo não havendo um grande volume de triglicerídeos depositado em cada célula. 

Assim, o tratamento de obesidade hipertrófica é mais simples, pois é mais fácil esvaziar um menor número de adipócitos. Já na hiperplásica, há mais chances de recuperação de massa adiposa perdida.

Fases de proliferação de adipócitos 

Até os três meses de vida intrauterina, há uma intensa hiperplasia de adipócitos. A partir daí, até, aproximadamente, três anos de idade, o número de adipócitos fica estabilizado, ocorrendo apenas hipertrofia dessas células. Aos três anos, ocorre uma nova fase de hiperplasia, seguida de hipertrofia até a puberdade, quando ocorre a principal e última fase de hiperplasia dos adipócitos. 

Visto que a hipertrofia é um dos principais estímulos para a hiperplasia, a Educação Física nos colégios tem como um dos fundamentos a prevenção da obesidade hiperplásica, que é de muito mais difícil reversão. Para isso, tenta-se evitar a obesidade hipertrófica antes de se atingir a puberdade - quando ocorre hiperplasia -, diminuindo a reserva de triglicerídeos por meio de exercícios, o que leva a um menor estímulo para a multiplicação de adipócitos. 

Metabolismo de triglicerídeos 

A enzima lipase hormônio-sensitiva (LHS) quebra os triglicerídeos, por meio da clivagem da ligação entre o glicerol e ácidos graxos. Por outro lado, a enzima lipase lipoprotéica sintetiza o triglicerídeo, depositando-o no adipócito. Essas enzimas são reguladas por: 

• Catecolaminas; 
• GH; 
• Cortisol; 
• T3 e T4; 
• Insulina; 
• Glucagon. 

Quando a glicemia está alta, a insulina é ativada, estimulando a LLP e a captação de glicose pelas células. Já quando a glicemia está baixa, o glucagon é ativado, estimulando a glicogenólise e a LHS, a qual quebra triglicerídeos, jogando ácidos graxos livres na corrente sanguínea, para poupar glicose, utilizada pelo sistema nervoso. 

“Exercício localizado não queima gordura localizada” 

Ao contrário do que muitos pensam, exercícios localizados não queimam gordura localizada. Isso ocorre pois a ação hormonal é sistêmica, ativando a LHS de todo o organismo, fazendo com que haja quebra de triglicerídeos em todo o corpo. Os ácidos graxos provenientes da quebra desses triglicerídeos são liberados na corrente sanguínea e utilizados no exercício realizado. 

Por que alguns indivíduos têm acúmulo de gordura em lugares específicos do corpo? 

Porque a distribuição de receptores hormonais no corpo não é uniforme. Onde houver mais receptores de insulina, haverá mais deposição de gordura; e onde houver mais receptores de glucagon, haverá mais quebra de triglicerídeos e menos deposição de gordura, por exemplo. 

Entrada de ácidos graxos nas células 

Após a quebra de triglicerídeos, os ácidos graxos são liberados na forma livre (AGL – ácido graxo livre) na corrente sanguínea. O principal ácido graxo é o ácido palmítico – ou palmitato – que possui 16 carbonos.

Os ácidos graxos são captados por transportadores de membrana nas células: FABP (proteína ligadora de ácidos graxos) ou FAT/CD36 (transferase de ácidos graxos), por difusão facilitada. Quando os ácidos graxos chegam ao citoplasma, são acilados – recebem um grupamento acil -, formando acil-CoA. Esta é transferida para a mitocôndria dependendo de dois carreadores: a CAT I e a CAT II (carnitina acil transferase). 

Esse processo ocorre da seguinte maneira: na passagem do citoplasma para a membrana mitocondrial externa, carnitina é ligada ao grupamento acil pela CAT I, formando acil-carnitina que, ao passar pela CAT II, na membrana mitocondrial interna, perde a carnitina, voltando a ser acil-CoA, na matriz mitocondrial, conforme o desenho abaixo: 

O incremento de L-carnitina não ajuda no processo de emagrecimento, pois não estimula a quebra de triglicerídeos, mantendo o mesmo nível de ácidos graxos livres na corrente sanguínea. 

β-oxidação 

O acil-CoA, que possui 16 carbonos e que está dentro da mitocôndria, sofre β-oxidação. Nesse processo, a molécula é sempre quebrada na sua ligação β (ligação entre o segundo e o terceiro carbono). Dessa forma, a molécula é quebrada de dois em dois carbonos, gerando, a cada espiral, uma acetil-CoA, um NADH e um FADH. E, na última espiral são formados dois acetil-CoA. Ao total, são sete espirais. 

As oito moléculas de acetil-CoA, geradas nesse processo, vão para o Ciclo de Krebs. Observe a figura abaixo: 

Balanço energético da β-oxidação: 

• -2 ATP: gastos na acilação/ativação do ácido graxo, quando entra na célula. 

• 35 ATP: gerados na β-oxidação. 7 x 5 = 35

7 voltas (espirais) x 5 ATP (dos quais 3 são provenientes de NADH e 2, de FADH, na cadeia respiratória) = 35.

• 96 ATP: gerados no Ciclo de Krebs. 8 x 12 = 96

8 Ciclos de Krebs (cada um ocorre com um das acetil-CoA geradas na β-oxidação) x 12 ATP (gerados em cada Ciclo de Krebs: 9 provenientes de NADH, 2 de FADH e 1 ATP reconstituído ao nível de substrato).

Rendimento final: 129 ATP/palmitato 

Ao utilizar a β-oxidação como fonte de energia para a prática de exercício, pode-se mantê-lo por mais tempo, mas em menor intensidade, já que a velocidade de liberação de energia é baixa. 

Por que alguém que esteja utilizando esse sistema entra em fadiga? 

Porque a reserva de glicogênio muscular termina, não sustentando a lipólise. Com essa ausência de glicogênio, falta glicose, que formaria piruvato, o qual geraria oxalacetato. Este reagiria com a acetil-CoA - proveniente da β-oxidação, que continua ocorrendo, limitadamente -, formando citrato e iniciando o Ciclo de Krebs. Como esse ciclo não acontece, o rendimento energético decai, diminuindo a capacidade de ressíntese de ATP, o que leva à fadiga. Além disso, a acetil-CoA é desviada para a produção de corpos cetônicos, provocando cetoacidose.

Glicólise Aeróbia

Na sequência da glicólise anaeróbia, ocorre a aeróbia, que envolve o Ciclo de Krebs. Na matriz mitocondrial, o processo inicia com a reação entre oxalacetato e acetil-CoA – provindo de piruvato após sua entrada na mitocôndria, com geração de NADH pela hexoquinase -, formando citrato. A partir daí, ocorre uma série de reações que resultam em 3 NADH, 1 FADH e 1 ATP, correspondente ao rendimento do Ciclo de Krebs. É importante lembrar que esse processo acontece duas vezes, simultaneamente, pois foram formados dois piruvatos na glicólise anaeróbia e ambos entram na mitocôndria. 

Na membrana interna da mitocôndria estão os citocromos, dispostos em quatro complexos, que oxidam NADH e FADH. O NADH entra pelo complexo I (CI) e o FADH entra pelo complexo II (CII), sofrendo oxidação e liberando energia suficiente para a reconstituição de 3 e 2 ATP, respectivamente. Veja o esquema abaixo: 

Tanto a oxidação do NADH quanto a do FADH libera, ao final, dois H+, utilizados na formação de água na redução tetraeletrônica do oxigênio, catalisada pela citocromo oxidase: 

A falta de oxigênio no sistema – hipóxia tecidual - diminui a capacidade de tamponamento do H+, provocando acidificação do meio, que pode levar à morte do tecido. Essa hipóxia pode ser causada por isquemia - diminuição do fluxo sanguíneo -, provocando, em alguns casos, infarto. 

Rendimento energético da glicólise aeróbia 

• 2 ATP: formados após a entrada de glicose na célula, até a geração de piruvato, na glicólise anaeróbia. 

• 24 ATP: formados a partir do NADH. 4 x 2 x 3 = 24

4 (1 NADH originado na transferência de piruvato para a mitocôndria e 3 gerados no Ciclo de Krebs) x 2 (há 2 Ciclos de Krebs) x 3 (cada NADH gera energia para reconstituir 3 ATP, na cadeia respiratória) = 24.

• 4 ATP: formados a partir do FADH. 1 x 2 x 2 = 4  

1 (1 FADH gerado no Ciclo de Krebs) x 2 (há 2 Ciclos de Krebs) x 2 (cada FADH gera energia para reconstituir 2 ATP, na cadeia respiratória) = 4. 


• 2 ATP: reconstituídos a nível de substrato, 1 em cada Ciclo de Krebs. 

• 6 ATP: provenientes dos 2 NADH – formados na glicólise anaeróbia - arremessados pela lançadeira de elétrons do citoplasma para dentro da mitocôndria. Como cada NADH gera energia para reconstituir 3 ATP, na cadeia respiratória, formam-se 6 ATP. 

Rendimento final: 38 ATP/glicose 

A glicólise aeróbia é mais lenta do que a glicólise anaeróbia, pois é mais complexa, mas seu balanço energético é maior.