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segunda-feira, 10 de dezembro de 2012

EXERCÍCIO, AMINOÁCIDOS E IDADE AVANÇADA NO CONTROLE DA SÍNTESE PROTEICA MUSCULAR EM HUMANOS


EXERCÍCIO RESISTIDO E REGULAÇÃO DA SÍNTESE PROTEICA

É bem conhecido que o exercício resistido (treinamento de força, musculação, etc) estimula um aumento da taxa de síntese proteica (MPS) na musculatura esquelética. Este aumento na MPS ocorre nas primeiras horas após o exercício, e pode permanecer elevada de 48h de acordo com o nível de treinamento. Concomitantemente com o aumento da síntese proteica, o exercício resistido realizado em estado de jejum também produz um aumento na quebra de proteínas/proteólise (MBP). Contudo, mudanças na MPS parecem ser mais responsivas ao estímulo do exercício. Consequentemente, o "turnover" proteiaco é aumentado, e o equilíbrio proteico (diferença entre síntese proteica e a proteólise) vem a ser menos negativo após um período agudo de exercício, e o acúmulo destas mudanças no metabolismo de proteinas é acreditado prover a fundamentação para a aumentada massa e força muscular após um período de trenamento com exercício resistido.

Os mecanismos moleculares que levam ao aumento agudo na síntese proteica após o exercício resistido parece estar ligado com a aumentada tradução do RNAm. Estudos em modelos animais e celulares tem identificado que a proteina serina/treonina quinase mTOR (mammalian target of rapamycin), como a proteina alvo reguladora da síntese proteica (Fig. 1).

Figura 1 - Representação esquemática simplificada das vias de sinalização envolvidas com a síntese proteica em resposta aos fatores neurais, hormonais, nutricionais e mecânicos.

Em indivíduos treinados, foi verificado que um único período de exercício resistido agudo eleva a síntese proteica, mas não na mesma magnitude como a observada em indivíduos destreinados. Ao levar em consideração os mecanismos envolvidos com a sinalização anabólica induzida pelo exercício resistido, o que se sabe é que associado com a aumentada ativação da proteina quinase alvo da mTOR, a S6K1, existe uma aumentada síntese proteica. No entanto, ainda permanece obscuro é, como a contração muscular estimula a sinalização do mTORC1? Estudos recentes tem focado no papel da fosfolipase D1, com a consequente produção de ácido fosfatídico, o qual pode diretamente ativar mTOR independentemente da sinalização da PI3K/Akt. Associado a estes efeitos induzidos pelo exercício resistido, os aminoácidos também podem sinergicamente aumentar a síntese proteica. Estes efeitos podem estar relacionados com a ativação dos transportadores de aminoácidos (LAT1, SNAT2), sensores de nutrientes (hVps34; human vacuolar protein sorting-34) e talvez, com as proteinas Rag. Em humanos, tem sido demonstrado recentemente que a expressão dos transportadores de aminoácidos é aumentada depois de um período agudo de exercício resistido de alta intensidade.

EXERCÍCIO COM RESTRIÇÃO DO FLUXO SANGUÍNEO E REGULAÇÃO DA SÍNTESE PROTEICA

Diferentes estudos têm demonstrado que o exercício resistido com elevada intensidade (tipicamente > 70% de 1RM), é um potente estímulo da síntese proteica e hipertrofia muscular. Contudo, recentes estudos têm mostrado que a realização de exercício resistido com baixa intensidade (20-50% 1RM) em combinação com a restrição do fluxo sanguíneo (BFR - blood flow restriction) nos músculos ativos, produz similar aumentos no tamanho e força muscular, comparados com o exercício resistido de alta intensidade. Este aumento na síntese proteica também está relacionada com a ativação da sinalização da via do mTORC1. Tem sido verificado também que o BFR reduz a expressão dos genes proteolíticos FoxO3a, atrogin1 e MuRF1 após uma sessão única de exercício com BFR.

EXERCÍCIO AERÓBICO E REGULAÇÃO DA SÍNTESE PROTEICA

O exercício aeróbico agudo, assim como o exercício resistido, estimula a síntese proteica tanto no estado alimentado como no estado de jejum. A realização crônica de um treinamento com exercício aeróbico, parece aumentar a síntese proteica em repouso. O que precisa ser melhor esclarecido é, qual subfração proteica celular o exercício aeróbico aumenta no estado alimentado? Tem sido demonstrado que a realização de uma sessão única de exercício aeróbico no estado alimentado aumenta a síntese de proteínas mitocondriais. Contudo, a síntese de proteínas miofibrilares também é aumentada em resposta ao exercício aeróbico (extensão unilateral de perna) realizado no estado alimentado. O que é interessante, é que o treinamento aeróbico produz uma considerável hipertrofia e força muscular em mulheres idosas. Partes destes efeitos pode ser decorrente de uma aumentada sensibilidade à insulina induzida pelo treinamento crônico.


IDADE AVANÇADA E EXERCÍCIO RESISTIDO

A perda de força e massa muscular associada com a idade é conhecida como sarcopenia. Estudos atuais têm demonstrado que idosos não apresentam a mesma magnitude de resposta a síntese proteica ou da sinalização anabólica quando comparados aos indivíduos jovens em respostas a estímulos anabólicos. Homens idosos, demonstram uma amenizada resposta anabólica sob diferentes faixas de intensidades de treinamento quando comparados aos indivíduos jovens, efeito que tem sido nomeado como resistência anabólica induzida pela idade. A idade está associada com uma prejudicada sinalização do mTORC1 e síntese proteica durante o curso de 24h após a realização de uma sessão de exercício resistido, diferente do que é observado em jovens, onde a síntese proteica encontra-se elevada por até 48h. Similar aos estudos agudos, o treinamento crônico com exercício resistido (3 dias/semana) resulta em amenizada hipertrofia muscular em homens e mulheres idosas quando comparados aos jovens. 

Contudo, recentemente tem sido demonstrado que a síntese proteica está aumentada em 56% após a realização de uma sessão de exercício resistido com BFR, indicando que esta nova modalidade de treinamento, pode ser utilizada para contrapor aos efeitos deletérios da idade sobre a síntese proteica quando comparado ao treinamento tradicional. Porém, diferentemente dos resultados deste estudo, é possível postular que não necessariamente o exercício resistido com BFR seja mais anabólico que o treinamento resistido convencional, mas sim, as respostas induzidas por este treinamento podem ser mais efetivas. Neste sentido, se o treinamento convencional for realizado com estímulos indutores das mesmas alterações metabólicas, hormonais e neurais quando comparados ao treinamento com BFR, possivelmente ambas as modalidades de treinamento resultarão em similares efeitos anabólicos, pois, ambas as modalidades de treinamentos envolve os fatores mecânicos.

IDADE AVANÇADA E AMINOÁCIDOS ESSENCIAIS

Tem sido demonstrado que a síntese proteica encontra-se aumentada em idosos após a ingestão de um suplemento enriquecido com leucina (6.7 g de aminoácidos essenciais + 41% de leucina), porém, esta resposta não é verificada em indivíduos que ingerem 6.7 g de aminoácidos essenciais +  26% de leucina. Contudo, indivíduos jovens, apresentam aumentada síntese proteica em ambas as situações. 

COMBINAR EXERCÍCIO RESISTIDO COM A INGESTÃO DE AMINOÁCIDOS ESSENCIAIS NA IDADE AVANÇADA E SÍNTESE PROTEICA

Sabe-se que o exercício resistido ou a ingestão de aminoácidos essenciais estimulam independentemente o aumento na síntese proteica, no entanto, o equilíbrio nitrogenado permanece negativo quando o exercício resistido é realizado em estado de jejum. Além do mais, tem sido demonstrado que a ingestão de aminoácidos essenciais depois do exercício resistido resulta em maior aumento na síntese proteica  quando comparado com a ingestão no repouso ou quando o exercício é realizado no estado de jejum. 

A máxima resposta sobre a síntese proteica observada com a ingestão de aminoácidos essenciais após o exercício resistido é atribuído aos aumentos na disponibilidade intracelular de leucina, e subsequentemente ativação da sinalização dependente de mTORC1.

CONCLUSÕES

Em resumo, tanto o exercício resistido como o aeróbico aumentam a síntese proteica em humanos, Em adição, quando o exercício resistido é realizado com baixa intensidade e com BFR, a resposta anabólica é similar a observada quando o exercício é realizado com a intensidade elevada. Depois da ingestão de aminoácidos essenciais, a síntese proteica e a sinalização anabólica é aumentada, porém, esta resposta é aumentada para um grau maior quando os aminoácidos essenciais são ingeridos depois da realização do exercício resistido. De maneira geral, a resposta anabólica é dependente da sinalização do mTORC1 em resposta ao exercício resistido ou aminoácidos essenciais, porém, esta resposta é amenizada em idosos. 

Ainda não está claro o porque que idosos tem esta reposta atenuada, mas alguns dados indicam que idosos podem ter esta resposta atenuada quando a ingestão de aminoácidos essenciais é baixa quando comparado aos indivíduos jovens, porém, quando esta ingestão é associada com o exercício resistido, esta diferença em resposta a idade é perdida. Assim, é possível concluir que em humanos, a associação do exercício resistido com a ingestão de aminoácidos essenciais, ou, o exercício resistido associado com a BFR estimula de forma elevada a sinalização do mTORC1 e a síntese proteica. Assim, é possível propor que estas estímulos estressores fisiológicos podem ser utilizados como excelentes ferramentas para contrapor aos efeitos deletérios da sarcopenia. 


Juliano Machado
Doutorando em Fisiologia pela Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto – USP (2011); 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).


Journal Reference:
  1. Walker DK, Dickinson JM, Timmerman KL, Drummond MJ, Reidy PT, Fry CS, Gundermann DM, Rasmussen BB. Exercise, amino acids, and aging in the control of human muscle protein synthesis.  2011 Dec;43(12):2249-58
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