Bioenergética: base da fisiologia do esforço
Breve revisão da literatura a respeito, com uma abordagem sobre os sistemas energéticos de produção de energia
Luis Felipe T. Polito, Victor Hugo Moreira Milesi
O estudo da fisiologia do corpo humano e preparação física esportiva é uma das áreas de conhecimento do movimento humano que mais cresceu nas últimas décadas. Muitas dúvidas importantes foram respondidas no assunto, e ainda assim existem muitas controvérsias e teorias que vêm sendo analisadas para uma melhor explicação aos variados processos desse universo em miniatura, o corpo humano. Este artigo tem como objetivo fazer breve revisão da literatura a respeito da fisiologia do esporte abordando os principais aspectos dos sistemas que são responsáveis pela prática de toda e qualquer modalidade esportiva, em toda e qualquer categoria - os sistemas energéticos de produção de energia.
Como se sabe, para o corpo humano realizar suas atividades ele utiliza ATP (adenosina trifosfato), que nada mais é que uma adenosina ligada a três grupos fosfatos. Quando a enzima ATPase liga-se à molécula de ATP, rompe-se desta um fosfato inorgânico (Pi), formando um ADP + Pi (adenosina difosfato + fosfato inorgânico). Essa reação fornece cerca de 7,6 kcal. É a partir daí que o ciclo ATP-CP se inicia. Um mol de fosfocreatina (CP) liga-se à enzima creatina quinase (CK), ocorrendo o rompimento na ligação dos elementos, fornecendo energia (CP => C + Pi + energia). Esta energia fornecida na quebra da fosfocreatina é utilizada para ligar o Pi com o ADP, "recriando" um ATP (ADP + energia + Pi => ATP). Tal sistema tem como função apenas manter as concentrações de ATP (diminuindo a concentração de CP) e não necessita de O2, por isso se diz anaeróbio. Tal mecanismo pode fornecer energia de 3 a 15 segundos em uma atividade física intensa. (WILMORE; COSTILL; 2001).
Em termos práticos, pode-se dizer que o sistema anaeróbio alático (sem produção de ácido lático) ocorre nos jogadores de futebol quando os mesmos realizam sprint máximo ou nos atletas de 100 m rasos do atletismo, atletas de 50 m livres da natação e assim por diante. Esse é o sistema mais simples que o organismo humano possui para síntese de energia e ressíntese de ATP. Quando a creatina fosfato depleta ou quando o tempo de duração da atividade for mais prolongado, o músculo passa por outros sistemas de produção de energia mais complexos: a glicólise e a fosforilação oxidativa.
No sistema glicolítico, ocorre a glicólise ("quebra" de glicose ou glicogênio) no hialoplasma. O carboidrato passa por 12 reações envolvendo enzimas glicolíticas até ser degradado em duas moléculas de ácido pirúvico, tendo como saldo a produção de três ATPs (quando utilizado glicogênio) ou dois ATPs (quando utilizada a glicose). Após a formação dos dois ácidos pirúvicos, podem ocorrer dois processos: primeiramente, o ácido cai no sistema oxidativo (que veremos a seguir) se puder ser reagido com o oxigênio e houver tempo para isso. O outro processo é a combinação das duas moléculas de ácido pirúvico com os íons hidrogênio para formação do ácido lático, sendo este o primeiro processo de tamponamento do hidrogênio.
Quanto maior a quantidade de hidrogênio, menor o pH e mais ácido se torna o meio, fazendo com que algumas enzimas percam suas atividades. Assim, o hidrogênio inibe a glicólise e suas reações, não havendo, portanto, produção de ATP. Além disso, a acidez reduz a capacidade das fibras ligarem-se ao cálcio, impedindo a contração muscular. O segundo processo de tamponamento do hidrogênio é a combinação do bicarbonato de sódio com o ácido lático, formando lactato de sódio e ácido carbônico, que logo se dissocia em água e dióxido de carbono.
Contudo, o excesso de ácido láctico não é o responsável pela fadiga muscular e nem pela cãibra, como o senso popular acredita. A cãibra muscular até hoje é uma dúvida das ciências do esporte, pois não se sabe com certeza qual mecanismo é o mais determinante para que ela ocorra. Porém, a ciência já sabe que a cãibra pode ser causada por quatro fatores diferentes: acúmulo de subprodutos metabólicos (hidrogênio); falha nos mecanismos de contração muscular (sódio ou potássio, principalmente sódio, que aparece em maior quantidade no suor); falta de substratos energéticos, que nada mais é do que a falta de carboidrato ou gordura para a geração de energia (principalmente a falta de carboidrato), sendo este um dos motivos pelo quais os jogadores de futebol não poderem atuar todo dia, fornecendo ao organismo o tempo necessário para a recomposição dos estoques de glicogênio; e o último possível motivo da cãibra é a fadiga do sistema nervoso central, onde o próprio sistema nervoso apresenta maior dificuldade em manter a eficiência dos movimentos ou dos gestos desportivos (POLITO, 2008).
Segue abaixo figura ilustrativa das reações químicas envolvidas na glicólise anaeróbia ou sistema glicolítico.O sistema glicolítico é muito utilizado em modalidade de velocidade, como os 400 m rasos do atletismo, pois é um sistema de rápidas reações. Porém, ao mesmo tempo é um sistema limitado, já que provoca acidose metabólica, gerando a fadiga muscular. O sistema glicolítico possui tempo de ação de aproximadamente um minuto, enquanto isso, o sistema energético mais prolongado que existe até hoje descoberto pelas Ciências do Desporto é o sistema oxidativo.
O sistema oxidativo é composto de várias reações químicas, não sendo o objetivo do presente artigo dar conta de todas elas, mas sim fazer um exposição geral acerca do funcionamento desse sistema. O produto final da glicólise (ácido pirúvico) ingressa na mitocôndria. Cada molécula desse ácido possui três átomos de carbono. O ácido pirúvico perde uma molécula de CO2 (eliminado para o ambiente pelos pulmões), convertendo-se em ácido acético, com dois átomos de carbono. Este se une a uma substância chamada Coenzima A, formando o acetil-CoA. Antes de prosseguir, é importante ressaltar que no ciclo de Krebs, o acetil-CoA (que advém do CHO ou da gordura) precisa formar citrato e, para isso, junta-se ao oxaloacetato (OAA, formado por glicose).
Por isso, chega-se à conclusão de que para a utilização da gordura para síntese de energia, o organismo necessita de qualquer forma de glicose, "desmitificando" a teoria de que uma pessoa pode emagrecer em jejum, por exemplo, pois no estado de restrição alimentar esta pessoa estaria com sua taxa de açúcar depletada no organismo. (COSTA; MARQUEZZI, 2008).
Após esse ciclo, o NADH2 e o FADH2, antes surgidos, entrarão em uma cadeia de transportes de elétrons (a cadeia respiratória), onde uma série de reações promove a liberação de energia dos elétrons. Finalmente essa energia é canalizada para a síntese de ATP (ADP + energia + Pi => ATP) no processo de fosforilação oxidativa. Agora, os prótons e elétrons transportados na cadeia respiratória unem-se ao O2, formando água e evitando assim qualquer acidificação no interior das células. Nesse momento, são formados 38 ou 39 ATP caso seja utilizada a glicose ou o glicogênio, respectivamente, sendo por este motivo que recebe o nome de oxidação de carboidrato.
Contudo, sabe-se que, como o carboidrato, a gordura também contribui para as necessidades energéticas dos músculos. As reservas do glicogênio muscular e hepático são capazes de fornecer 1.200 a 2.000 kcal de energia, mas as gorduras armazenadas no interior das fibras musculares podem fornecer pelo menos 70.000 a 75.000 kcal, mesmo num adulto magro.
Os ácidos graxos provenientes dos triglicerídeos passam pela chamada Beta-Oxidação (ß-oxidação), em que há um catabolismo enzimático feito pelas mitocôndrias, gerando ácido acético. Cada um deste transforma-se em acetil-CoA, passando a partir de então pelo mesmo ciclo antes explicado (ciclo de Krebs).
Não se deve descartar a ideia de que certa quantidade de gordura fornece muito mais energia que uma mesma quantidade de carboidrato, devido à maior formação de acetil-CoA.
A proteína muitas vezes também é utilizada para síntese de energia. Alguns aminoácidos podem ser convertidos em glicose através da gliconeogênese, e a partir disso entrarem no processo oxidativo como acetil-CoA. O uso da proteína muitas vezes pode degradar o músculo de um atleta mal alimentado, pois na falta de carboidrato ou gordura para oxidar, a proteína formadora da massa magra (músculos) também é oxidada, deixando o atleta mais fraco fisicamente.Figura 2: O metabolismo de gordura, de carboidrato e de proteína é reduzido a acetil-CoA e entra no ciclo de Krebs.
Pode-se dizer, com segurança, que o presente artigo alcançou seus objetivos, expondo os principais aspectos da base da Fisiologia do Exercicio: a Bioenergética.
Bibliografia
COSTA, A. S. & MARQUEZI, M. L. Implicações do jejum e restrição de carboidratos sobre a oxidação de substratos. Revista Mackenzie de cãocação Física e Esporte, v. 7, n. 1, 2008. P.119-129.
POLITO, L. F. T. A verdade sobre o potássio, a cãibra e a banana: será o potássio o herói e a banana a vilã? Universidade do Futebol. http://cidadedofutebol.com.br/Universidade/Web/Site/index_area_saude.asp?arq=artigo.asp&id_cont=1615. Acesso em 26/08/2008 às 13:46.
WILMORE, J. H.; COSTILL, D. L. Fisiologia do esporte e do exercício. 2ª ed. São Paulo, Manole, 2001. 709 p.