Efeito da suplementação oral com creatina no músculo esquelético

A RT I G O
ORIGINAL
Efeito da suplementação oral com creatina no músculo esquelético de membro
imobilizado de ratos
Effect of oral creatine supplementation in skeletal muscle of rat immobilized hindlimb
El efecto del suplementación con creatine oral en el músculo de esqueleto de miembro inmovilizado de ratones
Carlos Alberto da Silva1, Karina Maria Cancelliero2
Resumo
Abstract
Objetivo: avaliar as condições energéticas, representadas pelo
conteúdo de glicogênio na musculatura esquelética imobilizada
suplementada com creatina. Casuística e métodos: ratos machos foram divididos nos grupos: controle (C), imobilizado (I),
C+Creatina (CRE), C+Maltodextrina (M), I+CRE e I+M
durante 7 dias. Foram avaliadas a glicemia, lactatemia e
creatinina, as reservas de glicogênio (RG) do sóleo (S) e
gastrocnêmio branco (GB), além do índice de hidratação e peso
do S. A análise estatística foi realizada pela ANOVA e teste de
Tukey (p<0,05). Resultados: o grupo I apresentou redução nas
RG (S: 31,6%; GB: 56,5%) e no peso muscular (S: 34%). A
CRE não promoveu alteração nas RG do grupo C, porém aumentou a hidratação do S (51,7%). No grupo I, ela promoveu
aumento significativo nas reservas tanto no S (26,9%) quanto
no GB (50%), além do aumento do peso muscular (S: 17,8%).
A M não modificou as RG e peso muscular e as suplementações
não alteraram o perfil bioquímico. Conclusões: a suplementação
com CRE durante a imobilização melhorou as condições
energéticas musculares, além de minimizar a perda de peso. (Rev
Bras Nutr Clin 2006; 21(1):17-22)
Unitermos: imobilização, glicogênio muscular, creatina
Objective: to evaluate energetic conditions presented by glycogen
in immobilized muscle with creatine supplementation. Methods:
male rats were divided into the groups: control (C), immobilized
(I), C+Creatine (CRE), C+Maltodextrina (M), I+CRE and
I+M for 7 days. The glycaemia, lactate and creatinine, glycogen
reserves (GR) of the soleus (S) and white gastrocnemius (WG)
were analyzed, besides the S hydration index and weight. The
statistical analysis was accomplished by ANOVA and Tukey test
(p<0,05). Results: the group I presented reduction in GR (S:
31,6%; WG: 56,5%) and in the muscular weight (S: 34%).
The CRE didn’t promote alteration in GR of the C group,
however it increased the S hydration (51,7%). In the I group,
CRE promoted significant increase as well in the S reserves
(26,9%) as in WG (50%), besides the increase of the muscular weight (S: 17,8%). M didn’t modify GR and muscular weight
and the supplementation didn’t alter the biochemical profile.
Conclusions: the supplementation with CRE during the
immobilization improved the muscular energy conditions, besides
minimizing the weight loss. (Rev Bras Nutr Clin 2006; 21(1):1722)
Keywords: immobilization, muscular glycogen, creatine
Resumen
Objetivo: evaluar las condiciones energéticas, representadas por el contenido de glicogenio en la musculatura esquelética inmovilizada
y suplementada con creatina. Métodos: los ratones machos eran divididos en los grupos: control (C), inmovilizado (I), C+Creatine
(CRE), C+Maltodextrina (M), I+CRE e I+M durante 7 días. El glucosa sanguíneo, el ácido láctico y creatinina, el glicogenio reserva
(GR) del sóleo (S) y el gastrocnemius blanco (GB) fueran analisados, además del indice de hidratación de S y peso. El análisis estadístico
fué cumplido por la prueba de ANOVA y Tukey (p<0,05). Resultados: el grupo I presentó la reducción en GR (S: 31,6%; GB:
56,5%) y en el peso muscular (S: 34%). El CRE no promovió la alteración en GR del grupo C, sin embargo aumentó la hidratación
de S (51,7%). En el grupo I, CRE promovió el aumento significativo tanto en las reservas de S (26,9%) como en GB (50%), además
del aumento del peso muscular (S: 17,8%). M no modificó GR y peso muscular y las suplementaciones no alteraron el perfil bioquímico.
Conclusiones: la suplementación con CRE durante la inmovilización há mejorado la condición de la energía muscular, además de
minimizar la pérdida de peso. (Rev Bras Nutr Clin 2006; 21(1):17-22)
Unitérminos: inmovilización, glicogenio muscular, creatina
1.Docente do Programa de Pós-graduação em Fisioterapia – UNIMEP; 2.Mestre em Fisioterapia (UNIMEP) e Doutoranda em Fisioterapia - UFSCar
Endereço para correspondência: Carlos Alberto da Silva - Universidade Metodista de Piracicaba - Faculdade de Ciências da Saúde - Rodovia do Açúcar, Km 156 - CEP 13400901 - Piracicaba – SP - E-mail: [email protected]
Submissão: 8 de outubro de 2005
Aceito para publicação: 16 de março de 2006
17
Rev Bras Nutr Clin 2006; 21(1):17-22
Introdução
A plasticidade metabólica da musculatura esquelética
reside na capacidade de se adaptar a extremas flutuações
tanto na disponibilidade quanto na captação e metabolismo de substratos energéticos1. Neste sentido, a homeostasia
metabólica das fibras musculares depende da integridade de
seus sistemas de controle podendo ser comprometida por
fatores, como por exemplo, na desnervação, tratamento
farmacológico com glicocorticóides ou em decorrência de
imobilização, fatores desencadeantes de atrofia 2,3.
Muitos estudos foram direcionados à avaliação das respostas quimio-metabólicas desenvolvidas pelo músculo
esquelético imobilizado, porém, ainda há contradição no
que tange ao tipo de fibras mais susceptível à atrofia. Alguns
autores descreveram que as fibras brancas (tipo II) são mais
susceptíveis à atrofia 4,5. Outros, porém, relataram que as
fibras vermelhas (tipo I) são as que apresentam atrofia mais
evidente 6,7. Outros ainda, não evidenciaram qualquer diferença no comportamento dos diferentes tipos de fibras à
atrofia 8.
Outro fator importante a se considerar está vinculado
ao período de imobilização. Cancelliero 9 estudou três períodos (3, 7 e 15 dias) de imobilização de membro posterior de ratos utilizando órtese de resina acrílica que mantinha
a posição neutra do tornozelo e verificou que as maiores
alterações metabólicas se encontram nos períodos de 7 e 15
dias, onde as reservas de glicogênio estavam depletadas,
acompanhando uma redução no peso muscular, principalmente do sóleo no período de 7 dias. Apesar da órtese permitir a descarga de peso do membro, as fibras tipo I, representadas pelo sóleo apresentaram reduções mais significativas. Merece destaque, ressaltar que o desuso reduz as condições funcionais do sistema muscular esquelético, resultando em redução na atividade da enzima creatina quinase,
redução da força, desenvolvimento de fraqueza, fadiga e
atrofia 10.
Dentre as inúmeras estratégias farmacológicas estudadas na musculatura imobilizada, o agonista b-adrenérgico
clembuterol mostrou eficácia em manter a homeostasia
metabólica na musculatura desnervada 11 e imobilizada 9
mostrando que existe uma interface entre a manutenção das
reservas energéticas e o desenvolvimento das alterações que
levam à atrofia. Nesse mesmo trabalho, os autores reiteram
a necessidade de outros estudos que apontem estratégias que
favoreçam um suporte energético adicional à musculatura
sob a condição de desuso.
A creatina, conhecida como um agente ergogênico
nutricional, tem se mostrado eficaz em aumentar a
performance, sendo uma fonte de energia importante para
o tecido muscular, pois propicia a re-síntese imediata do
ATP 12. Creatina é, originalmente, sintetizada no fígado e
no pâncreas, a partir dos aminoácidos arginina, glicina e
metionina e 95% desta encontram-se armazenada no tecido muscular, onde sua função é auxiliar na geração de energia e na síntese de proteínas. A utilização de creatina na
forma de suplemento propicia um aumento na concentração intramuscular de fosfocreatina, além de elevar a
18
hidratação celular criando um meio propício para a síntese
protéica e ao mesmo tempo desfavorecendo a proteólise,
como constatado em humanos suplementados que apresentaram aumento da massa muscular13,14,15.
Outro contexto importante relacionado à suplementação com creatina reside em suas possíveis ações neurotróficas no córtex cerebral promovendo melhora na atividade psíquica, como antiastênico ou na prevenção de fadiga muscular trazendo benefícios na medicina esportiva16.
Frente às alterações metabólicas induzidas pela imobilização da musculatura esquelética e conhecendo os benefícios inerentes à suplementação com creatina, o objetivo deste estudo foi avaliar as condições energéticas, representadas pelo conteúdo de glicogênio na musculatura
esquelética imobilizada suplementada com creatina.
Casuística e Métodos
Foram utilizados ratos adultos machos da linhagem
Wistar, os quais foram alimentados com ração e água ad
libitum sendo mantidos em ambiente com temperatura constante (23oC ± 2oC), ciclo claro/escuro controlado de 12h e
tratados sob os princípios éticos de experimentação animal
segundo o COBEA (Colégio Brasileiro de Experimentação
Animal). Os animais foram divididos em 6 grupos experimentais, conforme mostra a tabela 1.
Tabela 1 - Distribuição dos ratos em grupos experimentais (n=6).
Grupos
Controle
Imobilizado 7 dias
Suplementado com creatina 7 dias
Suplementado com maltodextrina 7 dias
Imobilizado 7 dias suplementado com creatina
Imobilizado 7 dias suplementado com maltodextrina
n
6
6
6
6
6
6
Para a imobilização, os ratos foram anestesiados com
pentobarbital sódico (40 mg/Kg de peso) e imobilizados com
órtese de resina acrílica, mantendo a posição neutra do
tornozelo (90º) acompanhando o modelo utilizado por
Cancelliero 9.
A suplementação consistiu na administração de
creatina ou maltodextrina (placebo) nas concentrações de
1,6g·kg–1·d –1, disponível na água para beber 17. A maltodextrina foi escolhida como placebo acompanhando a proposta de Rooney et al. 18. Após o período experimental, os
animais foram sacrificados, sendo que as amostras dos músculos sóleo e gastrocnêmio branco foram coletadas para
avaliação do glicogênio muscular e o primeiro músculo
também passou pela avaliação do peso e índice de
hidratação. Foram coletadas também amostras do sangue
para avaliação da glicemia, lactatemia e concentração
plasmática de creatinina através de métodos de aplicação
laboratorial. Estes parâmetros foram escolhidos por representar a integridade dos principais sistemas que coordenam
a atividade metabólica tecidual.
Para determinação do conteúdo muscular de glicogênio
foi utilizado o método descrito por Siu et al. 19, que consis-
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te da extração em KOH 30% a quente seguido pela passagem por etanol. A coloração foi feita pelo método do fenol
sulfúrico com leitura em espectofotômetro a 490 nm. Os
valores foram expressos em mg/100 mg de tecido úmido.
Para a avaliação do índice de hidratação do músculo
sóleo, este foi pesado (peso úmido) e logo após colocado na
estufa a 60 oC. Em intervalos de 1 hora, o músculo foi pesado até obter um peso constante (peso seco). Do peso inicial ao final, se obteve o índice de hidratação muscular em
porcentagem.
A avaliação estatística dos dados foi feita através da
análise de variância seguido do teste de Tukey. Em todos os
cálculos foi fixado o nível crítico de 5% (p<0,05).
Resultados
Inicialmente avaliou-se o índice de hidratação muscular a partir de determinação de peso constante dando ênfase no músculo sóleo e foi constatado que a creatina promoveu elevação de 51,7% (p<0,05) no conteúdo de água se
comparado ao controle (figura 1). Esta elevação não foi
observada no grupo suplementado com maltodextrina.
Figura 2 - Concentração muscular de glicogênio (mg/100mg) dos músculos sóleo (S) e gastrocnêmio branco (GB) dos grupos controle (C) e imobilizado (I) 7 dias. Os valores representam à média ± epm, n=6. *p<0,05
comparado ao controle.
lizado (figura 3), havendo aumento significativo (p<0,05)
nas reservas em 26,9% no sóleo (0,33±0,01 mg/100mg) e
50% no gastrocnêmio branco (0,30±0,004 mg/100mg).
Figura 1 - Porcentagem de hidratação do músculo sóleo dos grupos controle e suplementado com creatina (1,6g·kg-1·d-1, V.O.). Os valores foram
obtidos pelo teste de peso constante e representam a média ± epm, n=6.
*p<0,05 comparado ao controle.
Figura 3 - Concentração muscular de glicogênio (mg/100mg) do músculo
sóleo (S), gastrocnêmio branco (GB) dos grupos imobilizado (I) e imobilizado suplementado com creatina durante 7 dias (ICRE). Os valores representam à média ± epm, n=6. *p<0,05 comparado ao imobilizado.
A seguir, foi avaliado o conteúdo de glicogênio dos
músculos sóleo e gastrocnêmio porção branca e observouse que o grupo controle apresentou 0,38±0,03mg/100mg no
músculo sóleo e 0,46±0,02 mg/100mg no gastrocnêmio
porção branca. Ao avaliar o grupo imobilizado foi observado
que o músculo sóleo apresentou uma redução de 31,6%
(p<0,05) no conteúdo de glicogênio (0,26±0,02) e de
56,5% no músculo gastrocnêmio branco (0,20±0,02) como
mostra a figura 2.
Em seguida, um grupo de ratos normais foi suplementado com creatina e não foi observada diferença significativa (p>0,05) nas reservas dos músculos sóleo (0,40±0,01
mg/100mg) e gastrocnêmio branco (0,46±0,01 mg/100mg)
se comparado ao grupo controle. Porém, o efeito da
suplementação com creatina foi observado no grupo imobi-
Na seqüência experimental optou-se por testar a
suplementação com maltodextrina enquanto agente
placebo da creatina, e como pode se observar na figura 4 não
houve modificação nas reservas glicogênicas, reiterando que
o efeito sobre a formação das reservas está ligado às características da molécula de creatina.
Pelo desuso, o peso muscular do sóleo também foi comprometido, observado pela redução de 34% (p<0,05). Apesar da creatina não alterar significativamente o peso do
músculo sóleo do grupo controle, a suplementação promoveu aumento significativo (p<0,05) no peso do grupo em
17,8%. Por outro lado, a maltodextrina não promoveu alteração em nenhum dos grupos (tabela 2).
Para demonstrar o perfil de toxicidade, optou-se por
generalizar a apresentação dos dados, uma vez que não
19
Rev Bras Nutr Clin 2006; 21(1):17-22
Figura 4 - Concentração muscular de glicogênio (mg/100mg) dos músculos sóleo (S) e gastrocnêmio branco (GB) dos grupos controle (C),
suplementado com maltodextrina (M), imobilizado (I) e imobilizado
suplementado com maltodextrina (IM) durante 7 dias. Os valores representam a média ± epm, n=6. *p<0,05 comparado ao controle e # comparado ao imobilizado.
Tabela 2 - Peso muscular do sóleo dos grupos controle (C), imobilizado
(I), controle suplementado com creatina (C+CRE), imobilizado suplementado
com creatina (I+CRE), controle suplementado com maltodextrina e imobilizado suplementado com maltodextrina. Os valores representam à média
± epm, n=6. p<0,05, * comparado ao controle e # comparado ao imobilizado.
Grupos
C
I
C+CRE
I+CRE
C+M
I+M
Peso (mg)
123,5±2,15
81,3±1,89 *
128,5±5,91
95,8±0,94 #
125,6±2,97
86±2,85
houve diferença inter ou intra-tratamento. Neste sentido,
não foi observada variação nos índices de toxicidade em
detrimento da suplementação, como pode ser observado na
tabela 3.
Tabela 3 - Perfil bioquímico plasmático dos grupos controle, suplementado
com creatina e suplementado com maltodextrina. Os valores representam
à média ± epm, n=6. *p<0,05 comparado ao controle.
Glicose (mg/dL)
Lactato (mmol/L)
Creatinina (mmol/L)
Controle
105,24 ± 4,9
1,72 ± 0,1
36 ± 1,0
Creatina
108,75 ± 4,0
1,83 ± 0,1
38,6± 0,8
Maltodextrina
105,24 ± 4,9
1,17 ± 0,1
37 ± 0,8
Discussão
Os suplementos alimentares foram desenvolvidos para
fornecer energia visando aumentar a resistência de média,
curta e longa duração, fornecer substratos, construir tecido
muscular e aumentar a força, buscando a otimização metabólica e a maximização celular 20.
Recentes estudos demonstraram, em músculo esquelético de ratos, que concomitante à suplementação com
20
creatina, há elevação na concentração citosólica de creatina
fosfato resultando na melhora no desempenho e eficácia do
trabalho muscular e elevação na sensibilidade à insulina 14,21.
Inicialmente, foi observado que durante o tratamento
com creatina houve elevação na hidratação celular. Este
fato é extremamente importante, uma vez que ambientes
hiper hidratados, conhecidamente propiciam uma significativa melhora em diferentes funções celulares como, por
exemplo, nos coeficientes de absorção, na atividade/ação
enzimática, na ativação de vias metabólicas, especialmente aquelas responsáveis pela glicogênese e síntese protéica22.
Neste sentido, recentes estudos sugerem uma possível ação
anti-catabólica concomitante à suplementação com
creatina 23,14.
Fundamentado nos mecanismos ligados à interface atividade contrátil/regulação metabólica o estudo decidiu
investigar os eventos decorrentes da imobilização. Inicialmente, foi avaliado o conteúdo muscular de glicogênio após
7 dias de imobilização e verificou-se uma significativa redução nas reservas, demonstrando relações funcionais entre a
atividade contrátil muscular e o aporte e metabolismo de
glicose, corroborando com a proposta de Cancelliero 9. Estes
resultados acompanham estudos que identificaram redução
na atividade das vias sinalizadoras da insulina induzida pelo
desuso 24. Cabe ressaltar que, além das alterações metabólicas, também foi observado redução no peso muscular, fato
indicativo da redução no número, diâmetro e/ou tamanho
das fibras, expressão ímpar indicativa de balanço protéico
negativo25,26.
Os resultados mostram que, apesar da generalizada redução nas reservas energéticas musculares, o músculo
gastrocnêmio porção branca foi o mais afetado pela imobilização, visto as menores reservas energéticas 5,9,27. No que
tange ao peso muscular, foi observado que houve uma significativa redução, mesmo considerando a maior hidratação, o que nos leva a acompanhar os estudos que indicam
que a atrofia é causada pelo balanço negativo protéico cuja
taxa de catabolismo supera o anabolismo, sendo este fato o
principal efeito responsável pela perda de peso26.
A concentração citosólica de creatina é determinada
pela captação do substrato uma vez que as fibras musculares
não conseguem sintetizá-la 28. Ao se avaliar o conteúdo de
glicogênio do músculo normal suplementado não foi observada alteração nas reservas de glicogênio. Este fato pode estar diretamente relacionado ao período de tratamento que
nesta proposta foi de 7 dias, uma vez que, tem sido demonstrado que o aumento na hidratação celular propicia elevação
na atividade das vias responsáveis pela glicogênese, que são
potencializadas na presença de creatina29,30,31.
Dentro da proposta experimental, foi avaliado o
comportamento das reservas glicogênicas dos músculos
imobilizados suplementados com creatina e observou-se que
nesta condição de desuso o sóleo e o gastrocnêmio porção
branca apresentaram elevação nas suas reservas, se comparado ao grupo não tratado, destacando uma melhor resposta nas fibras tipo II. A ação glicogênica da creatina na
musculatura imobilizada pode estar relacionado com a capacidade das guanidinas, onde se inclui a creatina, de atu-
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arem como secretagogo e sensibilizador da insulina, assim,
facilitando a captação muscular de glicose e creatina32,33.
As melhores condições energéticas observadas no músculo imobilizado corrobora com a proposta de Eijnde et al.
34
que observaram em músculos imobilizados que a creatina
previne a redução na população de GLUT 4 e ainda induz
elevação na sensibilidade à insulina. É interessante ressaltar que, o músculo sóleo normal suplementado não apresentou alteração no peso. Por outro lado, o músculo imobilizado
suplementado apresentou maior peso se comparado ao grupo
somente imobilizado. Esta redução na perda de peso se relaciona a estudos que demonstraram que o aumento na
concentração citosólica de creatina associado à conseqüente
elevação na hidratação celular, promovem elevação na
expressão de fatores de transcrição gênica que amplificam
os sinais anabólicos ligados à cascata sinalizadora da proteína quinase ativada por fatores mitogênicos (MAPK) que é
o principal regulador da síntese protéica, conferindo a
creatina, a propriedade anti-catabólica 23,35,36.
Diferentes trabalhos que avaliaram aspectos orgânicos
multifuncionais desencadeados pela suplementação sugerem que as avaliações bioquímicas sejam acompanhadas de
administração de maltodextrina, enquanto placebo da
creatina 20,34. Neste sentido, esse estudo avaliou o efeito da
suplementação com maltodextrina sobre o conteúdo mus-
cular de glicogênio de ratos normais e imobilizados e foi
verificado que os grupos tratados não diferiram dos não tratados, mostrando que a suplementação com maltodextrina
não alterou a dinâmica glicogênica muscular, reforçando
que o efeito glicogênico está diretamente ligado às ações da
molécula de creatina. É interessante ressaltar que, na presença de maltodextrina, não houve alteração no peso e nem
na hidratação muscular.
Por fim, não foram observadas modificações na
glicemia, lactatemia e concentração plasmática de creatinina, sugerindo que não houve toxicidade frente à
suplementação como sugere o estudo de Persky & Brazeau20.
Conclusões
A suplementação com creatina durante a fase aguda da
imobilização muscular, mostrou-se eficaz no restabelecimento das condições energéticas do músculo imobilizado,
além de expressar ação anti-catabólica ao minimizar a perda de massa muscular. Estes resultados mostram que a
creatina é um suplemento ergogênico com grande potencial
enquanto estratégia nutricional a ser utilizada durante o
período de imobilização, propiciando melhores condições
energéticas na fase pós-imobilização, locus de ação da fisioterapia.
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