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segunda-feira, 21 de fevereiro de 2011

ESPÉCIES REATIVAS DE OXIGÊNIO E NITROGÊNIO COMO SINAIS INTRACELULARES PARA A ADAPTAÇÃO DA MUSCULATURA ESQUELÉTICA AO EXERCÍCIO DE ENDURANCE


A musculatura esquelética é um tecido altamente plástico, apresentando elevada capacidade de remodelamento, e neste sentido, pode sofrer hipertrofia ou atrofia muscular, pode também alterar sua propriedade fenotípica, bioquímica e metabólica de acordo com os estímulos aplicados sobre ela. O exercício é um estímulo ambiental que apresenta elevada capacidade de alterar várias propriedades físicas e químicas da musculatura esquelética, e isto é verdadeiro para os exercícios de endurance, resistidos, de alongamentos assim como para o desuso, por exemplo, na imobilização de um membro. A nutrição também apresenta elevada capacidade de alterar várias propriedades bioquímicas e metabólicas da musculatura esquelética. A nutrição aliada ao exercício, apresenta elevada capacidade em otimizar os efeitos do exercício sobre um determinado órgão ou tecido, com especial atenção, a musculatura esquelética. A revisão atual apresentará algumas evidências atuais sobre os efeitos do exercício de endurance de longa duração sobre a aumentada biogênese mitocondrial e melhorada capacidade anti-oxidante.

Recentes estudos têm confirmado observações iniciais de que a contração muscular estimula a produção de espécies reativas de oxigênio (ERO) e nitrogênio (ERN) (Powers & Jackson, 2008). Durante as décadas de 1980-1990, muito se acreditava que a produção de ERO induzido pelo exercício era lesivo para as fibras musculares esqueléticas, e, limitada consideração foi dada para a possibilidade de que a produção de ERO/ERN tivesse um importante papel sobre a sinalização intracelular e adaptação da musculatura esquelética ao exercício (Powers et al. 2011). Contudo, as evidências contemporâneas indicam que a aumentada produção de ERO e ERN tem importante papel na adaptação da musculatura esquelética ao exercício (Powers et al. 2011).

As principais espécies reativas nas fibras musculares esqueléticas são o ânion superóxido e o óxido nítrico (NO), e ambos as espécies podem reagir com outras moléculas para formar um amplo espectro de ERO e ERN respectivamente. A produção de ânion superóxido pode ocorrer nas mitocôndrias, retículo sarcoplasmático, túbulos transversos, sarcolema e citosol (Powers et al. 2011).

As mitocôndrias são comumente citadas como fontes primárias de produção de superóxido nas fibras musculares em contração, porque registros iniciais sugeriram que 2-5% do total de oxigênio consumido era reduzido a superóxido (Boveris & Chance, 1973). Baseado nestas informações, alguns autores têm freqüentemente assumido que a aumentada geração de ERO induzida pela contração muscular estava diretamente ligada ao consumo de oxigênio durante o exercício, implicando em um grande aumento (50 a 100 vezes) na geração de superóxido pela musculatura esquelética durante as contrações musculares induzida pelo exercício aeróbico (Urso & Clarkson 2003). Contudo, aumentada evidências argumentam contra esta suposição, revelando que a produção de superóxido pela mitocôndria é muito menor que 2 a 5%, e este valor foi calculado ser menor do que 0.15% do oxigênio consumido pela mitocôndria para formar superóxido (St-Pierre et al. 2002). Diante disto, atuais evidências sugerem que as mitocôndrias não são as únicas fontes de produção de superóxido pelas fibras musculares durante o exercício (Powers et al. 2011).

O NO é sintetizado a partir do aminoácido L-arginina por meio da ação de umas das três isoformas da enzima óxido nítrico sintase (NOS1, NOS2, NOS3), sendo que na musculatura esquelética, as duas primeiras isoformas predominam. É sabido que o NO age em muitas vias de sinalização intracelular, porém, o mesmo também pode reagir com o superóxido e formar o forte agente oxidante conhecido como peróxido nitrito (ONOO-), levando a depleção dos grupos tiois dentro da célula (Moylan & Reid, 2007).

A musculatura esquelética apresenta elevada capacidade de remodelamento, de alteração de sua propriedade fenotípica, bioquímica e metabólica em resposta a repetidos períodos de exercício. É bem conhecido que os repetidos períodos de exercício de endurance resultam em mudanças adaptativas nas fibras musculares esqueléticas resultando em melhoras da capacidade aeróbica e também da capacidade anti-oxidante (Powers et al. 2011). Considerando isto, atuais evidências têm demonstrado que as vias sensíveis ao estado redox utilizam as ERO e ERN para transferir sinais do citoplasma para núcleo e conseqüentemente controlar a expressão gênica (Uphm & Trosko 2009).

Em resumo, as ERO gerada pela contração muscular têm importante papel na ativação de um fator de transcrição conhecido como NF-kB na musculatura esquelética em resposta ao exercício (Figura 1). A ativação do NF-kB induzida pelo exercício parece ser necessária para a aumentada expressão e ativação da enzima superóxido desmutase manganês (enzima anti-oxidante), e talvez, de muitas outras proteínas que são críticas para a adaptação muscular induzida pelo treinamento. Além destes efeitos, recentes evidências também têm demonstrado que as ERO geradas durante o exercício têm importante papel sobre a biogênese mitocondrial induzida pelo exercício. Parece que as ERO ativam algumas proteínas, que em última instância resultarão em ativação de um co-fator de transcrição conhecido como PGC-1α (Figura 1), sendo este, um fator chave na biogênese mitocondrial e fenótipo aeróbico (Powers et al. 2011). Prova disso, é que a utilização de um forte agente anti-oxidante conhecido como N-acetil-cisteína interfere em tal resposta em células musculares em cultura, e isto, também é verdadeiro tanto modelos experimentais utilizando roedores como humanos.

Com base nestas informações, pode-se levantar algumas questões como: 1) Até que ponto é interessante realizar a suplementação com substâncias anti-oxidantes com o objetivo de melhorar a capacidade anti-oxidante da musculatura esquelética exposta ao treinamento de endurance de longa duração?; e, 2) Se a produção de ERO e ERN é essencial para as adaptações musculares ao exercício de endurance, como aumento da capacidade anti-oxidante e da biogênese mitocondrial, será os suplementos anti-oxidantes não iriam interferir em tais respostas? As atuais evidências suportam que sim. No entanto, ainda é muito cedo para seguramente definir uma abordagem ideal para tal situação, pois, ainda não se sabe qual é a verdadeira intensidade de exercício que causa tais adaptações sobre a musculatura esquelética induzida pelas ERO e ERN dependente do exercício aeróbico. Além do mais, não se sabe qual é a duração ótima de exercício aeróbico para se obter as adaptações citadas anteriormente dependente das ERO e ERN. Todas estas informações justificam ainda mais o quanto é importante consultar um profissional qualificado, especialista e atualizado para melhor direcionar qual a melhor abordagem a seguir. É importante deixar claro que a atual revisão não é uma apologia a suplementação, ou, a não suplementação com anti-oxidante, mas sim, é uma revisão com o puro objetivo de esclarecer o que os estudos atuais estão demonstrando sobre este tópico, pois, as substâncias anti-oxidantes apresentam inúmeros efeitos diferentes dos citados na revisão atual.




Juliano Machado
Mestre em Fisiologia da Performance (UFPR - 2010)
Especialista em Fisiologia do Exercício (UFPR - 2009)
Especialista em Fisiologia do Exercício (Gama Filho - 2008)
Licenciatura Plena em Educação Física (UNIVILLE - 2006)
Personal Trainer, jumachado17@yahoo.com.br

Referências

Boveris A & Chance B (1973). The mitochondrial generation of hydrogen peroxide. General properties and effect of hyperbaric oxygen. Biochem J 134, 707-716.

Moylan JS & Reid MB (2007). Oxidative stress, chronic disease, and muscle wasting. Muscle & nerve 35, 411-429.

Powers SK & Jackson MJ (2008). Exercise-induced oxidative stress: cellular mechanisms and impact on muscle force production. Physiol Rev 88, 1243-1276.

Powers SK et al (2011). Reactive oxygen and nitrogen species as intracellular signals in skeletal muscle. J Physiol in press.

St-Pierre J et al (2002). Topology of superoxide production from different sites in the mitochondrial electron transport chain. J Biol Chem 277, 44784-44790.

Upham BL & Trosko JE (2009). Oxidative-dependent integration of signal transduction with intercellular gap junctional communication in the control of gene expression. Antioxid Redox Signal 11, 297-307.

Urso ML & Clarkson PM (2003). Oxidative stress, exercise, and antioxidant supplementation. Toxicology 189, 41-54.

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