FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO: Metabolismo energético: como o músculo obtém energia?

Metabolismo energético: como o músculo obtém energia?

Os músculos são compostos por longas células denominadas fibras musculares (ver Tecido Muscular), MAS não existe apenas um único tipo dessa célula! Nossos músculos na verdade podem ser formados por diferentes tipos de fibras musculares cujas capacidades contráteis e de metabolismo influenciam a função do músculo em relação à força, rapidez e resistência à fadiga em cada movimento. Ou seja, diferentes características do movimento são determinadas pelas diferentes propriedades das fibras musculares.

Os tipos de células musculares diferem entre si em relação ao mecanismo de obtenção de energia, ou seja, ao seu metabolismo energético. Ora, o músculo precisa de energia para funcionar (como todos os órgãos do nosso corpo!), então a forma como é gerada energia nas células musculares vai influenciar a função do músculo e o tipo de movimento gerado!

Existem três maneiras para obtenção de energia pelas células musculares: o metabolismo aeróbico e anaeróbico, que usam como principal substrato a glicose proveniente da dieta, que chega até as fibras musculares pela corrente sanguínea e, devido sua importância, é armazenada nos músculos (e no fígado) na forma de glicogênio; e, um sistema alternativo que utiliza compostos ricos em fosfato (necessário para as moléculas de ATP – trifosfato de adenosina).

As fibras musculares podem ter um metabolismo energético predominante, ou seja, estar adaptada a seguir mais uma via que outra na obtenção de energia. Com isso, formam-se grupos diferentes de fibras musculares que são classificadas de acordo com seu funcionamento e estão relacionadas aos tipos de exercício.

Alguns conceitos:  Força muscular: está diretamente relacionada ao tamanho transversal do músculo e a força máxima que o músculo pode desenvolver; quanto maior o diâmetro do músculo, maior número de fibras musculares que contraem e produzem força. Potência de contração muscular: é o quão rápido que o músculo pode desenvolver sua força máxima; depende da força e da velocidade. Resistência muscular: capacidade do músculo gerar e manter a força máxima repetidamente, o quanto o músculo aguenta manter sua atividade.

Você sabia? O condicionamento físico é o treinamento para aumentar a força, potência e resistência do desempenho muscular. Utilizam-se pesos, pulos (saltos) e exercício isométrico (Ver Contração Muscular). Esse treinamento faz com que as fibras musculares aumentem de tamanho (hipertrofia muscular) devido aumento da quantidade de proteínas que participam da contração e enzimas das várias reações metabólicas, e diminuição de sua degradação ou decomposição (metabolismo proteico). Aumentando-se a força dos músculos (hipertrofia), pode-se aumentar também sua potência. Melhoras na força, na dieta e no desempenho cardiovascular podem aumentar a resistência muscular. Esse é um preparo físico que serve tanto para atletas profissionais como para quem quer se exercitar no fim de semana.

Tipos de fibras musculares

Os diferentes tipos de fibras musculares podem ser agrupados em três grandes grupos: fibras musculares lentas, fibras musculares intermediárias e fibras musculares rápidas.  Cada músculo tem uma proporção desses três tipos de células: a quantidade de fibras de contração rápida ou lenta presente vai depender da atividade e da função que esse músculo desempenha no corpo. Porém, com treinamentos específicos esse perfil de fibras musculares pode ser alterado de acordo com as necessidades energéticas exigidas pelo tipo de exercício.

Por exemplo, a maioria das pessoas apresenta um equilíbrio entre os tipos principais de fibras musculares (50-60%), porém, maratonistas possuem aproximadamente 75% fibras musculares lentas enquanto que em velocistas há mais fibras musculares rápidas, chegando a 80%.

De fato, tanto o treino como a inatividade podem alterar o perfil de distribuição das fibras musculares no corpo, adaptando o indivíduo a um ou outro exercício, ou mesmo a falta dele.

Essa mudança ocorre gradualmente e a transformação das células musculares depende de um processo contínuo de adaptações fisiológicas e metabólicas em resposta ao tipo de treinamento e/ou atividade que são praticados.

Miscrosopia: corte longitudinal de músculo esquelético. Usando técnica para marcação dos tipos de fibras musculares. As fibras escuras são do tipo rápida e as claras do tipo lenta.

Fibras musculares lentas e resistência

As fibras musculares lentas também são chamadas de fibras musculares do tipo I, fibras musculares vermelhas, aeróbicas ou ainda oxidativas, denominações referentes ao seu metabolismo, morfologia e funcionamento. Seu metabolismo energético é caracterizado pela respiração celular (ou aeróbica), principalmente, e isso é o que vai determinar suas características diferenciais.

Morfologia:

·    por serem dependentes da disponibilidade oxigênio para geração de energia

o  possuem maior vascularização (maior presença de capilares sanguíneos)

o  maior quantidade de mitocôndrias (organelas da respiração celular)

o  maior quantidade de proteínas globulares denominadas mioglobinas

A função das mioglobinas, semelhante a das hemoglobinas no sangue, é transportar e estocar oxigênio aumentando a disponibilidade de oxigênio para as mitocôndrias durante o processo de respiração.  As mioglobinas possuem ferro em sua estrutura conferindo às fibras musculares lentas aspecto mais avermelhado (por isso também são chamadas de fibras musculares vermelhas).

·    apresentam pequeno diâmetro e são menores se comparadas às fibras musculares rápidas

·    os neurônios (ou motoneurônios) que inervam essas fibras, também caracterizam-se pelo menor calibre. Isso quer dizer que: conduzem "menos" estímulos por unidade de tempo, ou seja, a velocidade do impulso nervoso que chega e estimula essas células musculares é menor.  São denominados motoneurônios alfa-2 ou α-2.

As propriedades das fibras tipo I, como já foi dito, são consequência do seu metabolismo aeróbico (obtenção de energia – ATP – através do processo lento de respiração celular).  Essas células apresentam:

·    geração de energia aeróbica;

·    grande número de enzimas oxidativas;

·    alta capacidade de oxidar (queimar, consumir) gordura, carboidratos e até mesmo ácido lático;

·    baixa capacidade de manipular íon cálcio (Ca²⁺) e baixa atividade da enzima miosina ATPase (ver Contração Muscular), que são responsáveis basicamente pela velocidade de contração e relaxamento dos músculos: as fibras tipo I têm velocidade  de contração menor;

·    menor potência máxima de contração;

·    baixa capacidade de gerar força e

·    baixa fatigabilidade (maior resistência à fadiga).

Em relação ao exercício, uma das principais características das fibras musculares lentas é que, por seu metabolismo não ser o de fermentação anaeróbica, não há formação de metabólitos tóxicos para a célula como o ácido lático, e melhor ainda, as fibras tipo I têm a capacidade de metaboliza-los. Dessa maneira, essas células apresentam grande RESISTÊNCIA à fadiga possibilitando maior duração da ação muscular. São, então, adaptadas para a resistência de contração, vantagem para atividades prolongadas e contínuas, esforços duradouros de minutos a horas.

Assim, estão presentes em grande quantidade nos músculos responsáveis por sustentação e resistência, cuja resposta aos estímulos ocorre lentamente, o que fornece maior quantidade de energia, e por mais tempo. Atividades como a Maratona (corrida), natação, caminhada, ciclismo e ginástica (exercício de intensidade moderada ou baixa e geralmente de longa duração) são predominantemente aeróbias.   Além dessas, a própria sustentação do corpo contra a gravidade, a manutenção e correção da postura (pelos chamados músculos posturais), evitando-se posições desconfortáveis, deve ser de ação de fibras resistentes como as do tipo I, senão, não ficaríamos de pé por muito tempo!

Músculos posturais

Fibras musculares rápidas, força e velocidade

As fibras musculares rápidas são denominadas fisiologicamente como fibras musculares do tipo II. Esse grupo de células se subdivide em dois principais tipos: fibras musculares do tipo IIa e do tipo IIb. As fibras musculares rápidas propriamente ditas são as do tipo IIb; as do tipo IIa são as consideradas fibras musculares intermediárias. As fibras musculares rápidas são também conhecidas como fibras musculares brancas, anaeróbicas ou glicolíticas.

As fibras musculares do tipo IIb caracterizam-se por um metabolismo não dependente de oxigênio denominado fermentação lática que segue a via glicolítica. Basicamente, as moléculas de glicose são metabolizadas rapidamente, porém de forma incompleta gerando além de ATP, moléculas orgânicas como o ácido lático cujo acúmulo é uma das razões que levam o músculo à fadiga. Assim, a produção de energia por essas fibras é rápida por ser um processo mais simples, porém é também limitada porque não há resistência à fadiga e produz ATP em menor quantidade.

Morfologia:

·    são maiores em diâmetro

·    apresentam menor vascularização (menor número de capilares sanguíneos)

·    por não depender tanto do oxigênio para seu metabolismo energético

o  apresentam pequena quantidade de mitocôndrias e mioglobinas, e consequentemente têm aspecto mais pálido, de cor vermelho mais claro ou esbranquiçado.

o  por outro lado,  sua reserva de glicose (substrato principal metabolizado para produção de energia) é maior  com grande quantidade de grânulos de glicogênio (reservatório) que permite acesso rápido de glicose para fermentação.

Propriedades:

·    alta atividade da miosina ATPase e alta liberação e captação de Ca²⁺, ou seja, alta velocidade de contração;

·    maior capacidade de gerar força;

·    fatigabiliade alta ou moderada;

·    maior potência máxima de contração;

·    mais enzimas glicolíticas (glicólise e fermentação), que intensificam metabolismo de carboidratos e

·    inervação por motoneurônios do tipo alfa-1 ou α-1

o  diâmetro é maior o que possibilita maior velocidade de condução de impulsos nervosos para as fibras musculares; mais impulsos nervosos por unidade de tempo.

   

Em relação ao funcionamento dessas fibras musculares no exercício, sua principal característica é a VELOCIDADE e FORÇA. Exercício com alta intensidade e pouca duração é o cenário no qual as fibras do tipo IIb estão atuando como protagonistas. Essas são capazes de fornecer grande quantidade de potência, mas suportam apenas alguns segundos  ou poucos minutos de trabalho, porque não são resistentes à fadiga. São usadas, por exemplo, em corridas curtas (100m) e saltos (em altura ou distância), levantamento de peso, e qualquer outro exercício intenso e curto. Compõem músculos com prioridade de contração muito rápida e forte!

Fibras musculares intermediárias

As fibras musculares intermediárias (tipo IIa) são também conhecidas como fibras musculares rápidas resistentes à fadiga e possuem característica intermediárias entres fibras do tipo I e IIb, características transicionais. Apresentam além de metabolismo glicolítico, capacidade oxidativa desenvolvida e resistência à fadiga. Apresentam morfologia e propriedades semelhante às fibras musculares IIb com acréscimo de que possuem compostos fosfagênios, como a fosfocreatina, e enzima creatina fosfoquinase (CPK), que participam do sistema do fosfato e garante, de modo limitado, rápida ressíntese de moléculas de ATP.

Em exercício de segundos, o sistema fosfato é o principal fornecedor de energia à célula muscular, porque é imediato. Quando a duração da atividade física aumenta para alguns minutos, o sistema fosfato já está esgotado e o sistema de fermentação lática ganha importância. Nesse estado, não só fibras musculares rápidas mas também as intermediárias estão atuando no músculo, por exemplo na musculação e também natação. 

 Recrutamento de fibras musculares

O recrutamento de fibras musculares em qualquer exercício acontece da seguinte forma:

1° As fibras musculares lentas são as primeiras a serem recrutadas, independente da intensidade requerida pela atividade física;

2° Se houver necessidade de fornecimento rápido de energia e grande potência de contração, as fibras rápidas (IIa e IIb) entram em ação;

3° Se o movimento continuar, as fibras de contração rápida entram logo em fadiga (acabam os estoques de fosfocreatina e acumula ácido lático). As de contração lenta então é que ficam responsáveis por fornecer energia para manter a atividade muscular. As fibras musculares tipo I persistem fornecendo energia a partir da oxidação de gorduras e ácido lático (produzido pelas fibras musculares rápidas); as reservas de glicogênio não é o substrato preferencial. 

Fadiga muscular é a fraqueza progressiva e perda da capacidade de contração do músculo devido uso prolongado. Esse estado pode ser causado por vários fatores. Um deles já foi comentado que é o acúmulo de ácido lático na célula o que resulta na inibição de enzimas da via glicolítica (acidez do pH); esse é o responsável por produzir a câimbra. Outro fatore é a baixa ou queda de disponibilidade de ATP: sem energia não há contração!

Principais ideias: Resumidamente, temos três tipos de fibras musculares que se diferem na sua morfologia, metabolismo energético prodominante e atuação na contração muscular, influenciando assim a fisiologia do EXERCÍCIO. As principais características das fibras musculares seguem esquematizadas na tabela seguinte:

Por Nelson Personal Fitness Treinamento Customizado

Profissional de Educação Física CREF 000733 G/TO

Especialista em Treinamento credenciado na empresa Gallo Personal Sytems-Brasil.

Esp. Em Fisiologia do Exercício,Biomecânica e Personal na Laboro/Estácio

Professor capacitado em Treinamento Funcional Core 3360º

Fonte

http://www.museuescola.ibb.unesp.br/subtopico.php?id=2&pag=2&num=3&sub=40 

Conhecer a fisilogia do exercício não serve apenas para entender e melhorar o desempenho esportivo.

Exercício também é saúde!!!