Nutrição e Esporte Uma abordagem bioquímica

Nutrição e Esporte
Uma abordagem bioquímica
QBQ 2003
Departamento de Bioquímica
Instituto de Química
USP
Nutrição e Esporte
Uma abordagem bioquímica
Professores
Alexandre Z. Carvalho
([email protected])
André Amaral G. Bianco
Daniela Beton
([email protected])
([email protected])
Erik Cendel Saenz Tejada
([email protected])
Fernando H. Lojudice da Silva ([email protected])
Karina Fabiana Ribichich ([email protected])
Leonardo de O. Rodrigues
([email protected])
Sayuri Miyamoto
([email protected])
Tie Koide
([email protected])
Supervisor
Bayardo B. Torres
([email protected])
2003
Cronograma das Aulas
Nutrição e Esporte – Uma abordagem bioquímica (QBQ 2003)
Instituto de Química da USP – Bloco 6 inferior
Dia
10/02/2003
11/02/2003
Período
Manhã
Tarde
Adaptação
Tomada de O2
VO2
Manhã
Lactato
Carboidratos
Lipídeos
Intensidade do exercício físico
Proteínas
Tarde
12/02/2003
13/02/2003
14/03/2003
Tema Abordado
Apresentação do curso
Contração muscular e fibras
Revisão de vias metabólicas
Manhã
Estresse Oxidativo
Defesa Anti-Oxidante
Tarde
Manhã
Vitaminas
Sais Minerais
Câimbra
Hidratação
Doping
Tarde
Suplementos
Manhã
Grupos Especiais
Tarde
Palestra
INDICE
1.
Contração Muscular e Fibras ....................................................................... 1
2.
Revisão – Vias metabólicas....................................................................... 16
3.
?-Oxidação .............................................................................................. 23
4.
Síntese de Ácidos Graxos......................................................................... 28
5.
Tomada de Oxigênio ................................................................................ 30
6.
Déficit de O2 ............................................................................................ 31
7.
VO2max - Consumo máximo de oxigênio ................................................... 32
8.
Recuperação após o exercício ................................................................... 35
9.
Limiar de Lactato ..................................................................................... 40
10.
Adaptações na utilização de diferentes substratos durante o treinamento ... 42
11.
Treinamento de longa duração e alta intensidade ..................................... 44
12.
Exercícios de intensidade baixa e moderada.............................................. 46
13.
Proteínas................................................................................................. 48
14.
Carboidratos............................................................................................ 55
15.
Lipídios.................................................................................................... 57
16.
Estresse Oxidativo, Defesa Antioxidante e Atividade Física ......................... 61
17.
Vitaminas e Minerais ................................................................................ 80
18.
Adaptações ao exercício em diferentes populações .................................... 91
19.
Doping ...................................................................................................103
20.
Suplementos ..........................................................................................119
21.
Suplementação de Aminoácidos...............................................................131
22.
Hidratação..............................................................................................135
23.
Mitos e verdades acerca dos suplementos alimentares..............................136
24.
Apêndice ................................................................................................139
C ONTRAÇÃO MUSCULAR E FIBRAS
1. Contração Muscular e Fibras
SISTEMA MUSCULAR
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-1-
C ONTRAÇÃO MUSCULAR E FIBRAS
1.1.
Introdução
Os músculos são órgãos constituídos principalmente por tecido muscular,
especializado em contrair e realizar movimentos, geralmente em resposta a um
estímulo nervoso. Os músculos podem ser formados por três tipos básicos de tecido
muscular (figura 1):
Tecido Muscular Estriado Esquelético
Apresenta, sob observação microscópica, faixas alternadas transversais,
claras e escuras. Essa estriação resulta do arranjo regular de microfilamentos
formados pelas proteínas actina e miosina, responsáveis pela contração
muscular. A célula muscular estriada chamada fibra muscular, possui
inúmeros núcleos e pode atingir comprimentos que vão de 1mm a 60 cm.
Tecido Muscular Liso
Está presente em diversos órgãos internos (tubo digestivo, bexiga, útero etc)
e também na parede dos vasos sanguíneos. As células musculares lisas são
uninucleadas e os filamentos de actina e miosina se dispõem em hélice em
seu interior, sem formar padrão estriado como o tecido muscular esquelético.
A contração dos músculos lisos é geralmente involuntária, ao contrário da
contração dos músculos esqueléticos.
Tecido Muscular Estriado Cardíaco
Está presente no coração. Ao microscópio, apresenta estriação transversal.
Suas células são uninucleadas e têm contração involuntária.
Figura 1: Os três tipos de tecido muscular
Músculo Esquelético
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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C ONTRAÇÃO MUSCULAR E FIBRAS
Antes de prosseguirmos devemos nos recordar que os músculos esqueléticos não podem
executar suas funções sem suas estruturas associadas (figura 2). Os músculos esqueléticos geram a
força que deve ser transmitida a um osso através da junção músculo-tendão. As propriedades destes
elementos estruturais podem afetar a força que um músculo pode desenvolver e o papel que ele tem
em mecânicos comuns.
Figura 2: Estruturas associadas ao
músculo.
O movimento depende da conversão de energia química do ATP em energia
mecânica pela ação dos músculos esqueléticos. O corpo humano possui mais de
660 músculos esqueléticos envolvidos em tecido conjuntivo. As fibras são células
musculares longas e cilíndricas, multinucleadas que se posicionam paralelas umas
às outras. O tamanho de uma fibra pode variar de alguns mm como nos músculos
dos olhos a mais de 100 mm nos músculos das pernas.
Composição Química
Cerca de 75% do músculo esquelético e composto por água e 20%, proteína. Os
5% restantes consistem em sais inorgânicos, uréia, acida lático, fósforo , lipídeos,
carboidratos, etc. As proteínas mais abundantes dos músculos são: miosina (60%),
actina e tropomiosina. Além disso, a mioglobina também esta incorporada no tecido
muscular (700 mg de proteína para 100g tecido).
Aporte Sanguíneo
Durante o exercício , a demanda por oxigênio é de 4.0L/min e a tomada de
oxigênio pelo músculo aumenta 70 vezes, 11mL/110g/min, ou seja, um total de
3400mL por minuto. Para isso, a rede de vasos sanguíneos fornece enormes
quantidades de sangue para o tecido. Aproximadamente 200 a 500 capilares
fornecem sangue para cada mm2 de tecido ativo.
Com treinamentos de resistência, pode haver um aumento na densidade
capilar dos músculos treinados. Além de fornecer oxigênio , nutrientes e hormônios,
a microcirculação remove calor e produtos metabólicos dos tecidos. Há estudos
utilizando microscopia eletrônica que mostram que em atletas treinados, a
densidade de capilares é cerca de 40% maior do que em pessoas não treinadas.
Essa relação era aproximadamente igual à diferença na tomada máxima de
oxigênio observada entre esses dois grupos.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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C ONTRAÇÃO MUSCULAR E FIBRAS
Para entender a fisiologia e o mecanismo da contração muscular, devemos
conhecer a estrutura do músculo esquelético.Os músculos esqueléticos são
compostos de fibras musculares que são organizadas em feixes, (fascículos) (figura
3).
Os miofilamentos compreendem as miofibrilas, que por sua vez são
agrupadas juntas para formar as fibras musculares. Cada fibra possui uma
cobertura ou membrana, o sarcolema, e é composta de uma substância semelhante
à gelatina, sarcoplasma. Centenas de miofibrilas contráteis e outras estruturas
importantes, tais como as mitocôndrias e o retículo sarcoplasmático, estão inclusas
no sarcoplasma.
Figura 3: Estrutura muscular
Ultraestrutura
Cada miofibrila contém muitos miofilamentos. Os miofilamentos são fios finos
de duas moléculas de proteínas, actina (filamentos finos) (figura4) e miosina
(filamentos grossos), que forma um filamento bipolar (figura 5). Há outras
proteínas envolvidas na contração muscular: troponina e tropomiosina, que se
localizam ao longo dos filamentos de actina (figura 4), dentre outras.
Figura 4: Os filamentos
de actina são polímeros de
moléculas
globulares
de
actina
que
se
enrolam
formando uma hélice. A
tropomiosina é um dímero
helicoidal que se une cabeça a
cauda formando um cordão. A
troponina é um trímero que se
liga a um sítio específico em
cada dímero de tropomiosina.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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C ONTRAÇÃO MUSCULAR E FIBRAS
Figura 5: Filamento grosso de miosina. As moléculas
de miosina se associam cauda a cauda para formar o
filamento
Ao longo da fibra muscular é possível observar bandas claras e escuras, o
que dá ao músculo a aparência estriada (figura 6). A área mais clara é denominada
banda I e a mais escura, A. A linha Z bissecciona a banda I e fornece estabilidade à
estrutura. A unidade entre duas linhas Z é denominada de sarcômero, a unidade
funcional da fibra muscular. A posição da actina e miosina no sarcômero resulta em
filamentos com sobreposição. A região A contém a zona H, onde não há filamentos
de actina. Essa zona é bisseccionada pela linha M que delineia o centro do
sarcômero e contém estruturas protéicas para suportar o arranjo dos filamentos de
miosina.
Figura 6: (A) Micrografia eletrônica de baixa magnificação através de corte
longitudinal de músculo esquelético, mostrando o padrão estriado. (B) Detalhe do
músculo esquelético mostrado em (A), mostrando porções adjacentes de duas
miofibrilas e a definição de sarcômero. (C) Diagrama esquemático de um único
sarcômero, mostrando a origem das bandas claras e escuras vistas nas
micrografias eletrônicas. A linha Z, localizada nas extremidades dos sarcômeros,
estão ligadas a sítios dos filamentos finos (filamentos de actina), a linha M, na
metade do sarcômero, é a localização de proteínas específicas que ligam
filamentos grossos adjacentes (filamentos de miosina). As regiões verdes marcam
a localização dos filamentos grossos e são referidas como banda A. As regiões
vermelhas contêm somente filamentos finos e são chamadas de banda I.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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C ONTRAÇÃO MUSCULAR E FIBRAS
Etapas da Contração Muscular
1) Um potencial de ação trafega ao longo de um nervo motor até suas
terminações nas fibras musculares;
2) Em cada terminação, o nervo secreta uma pequena quantidade de substância
neurotransmissora: a acetilcolina;
3) Essa acetilcolina atua sobre uma área localizada na membrana da fibra
muscular, abrindo numerosos canais acetilcolina-dependentes dentro de
moléculas protéicas na membrana da fibra muscular;
4) A abertura destes canais permite que uma grande quantidade de íons sódio
flua para dentro da membrana da fibra muscular no ponto terminal neural.
Isso desencadeia potencial de ação na fibra muscular;
5) O potencial de ação cursa ao longo da membrana da fibra muscular da
mesma forma como o potencial de ação cursa pelas membranas neurais;
6) O potencial de ação despolariza a membrana da fibra muscular e também
passa para profundidade da fibra muscular, onde o faz com que o retículo
sarcoplasmático libere para as miofibrilas grande quantidade de íons cálcio,
que estavam armazenados no interior do retículo sarcoplasmático;
7) Os íons cálcio provocam grandes forças atrativas entre os filamentos de
actina e miosina, fazendo com que eles deslizem entre si, o que constitui o
processo contrátil;
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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C ONTRAÇÃO MUSCULAR E FIBRAS
8) Após fração de segundo, os íons cálcio são bombeados de volta para o
retículo sarcoplasmático, onde permanecem armazenados até que um novo
potencial de ação chegue; essa remoção dos íons cálcio da vizinhança das
miofibrilas põe fim à contração.
Mecanismos da Contração Muscular
A teoria mais aceita para a contração muscular é denominada sliding
filament theory (figura 7), que propõe que um músculo se movimenta devido ao
deslocamento relativos dos filamentos finos e grossos sem a mudança dos seus
comprimentos. O motor molecular para este processo é a ação das pontes de
miosina que ciclicamente se conectam e desconectam dos filamentos de actina com
a energia fornecida pela hidrólise de ATP. Isto causa uma mudança no tamanho
relativo das diferentes zonas e bandas do sarcômero e produz força nas bandas Z.
Figura 7: Sliding filament
theory como modelo de
contração muscular. Os
filamentos de actina e de
miosina
deslizam
uns
sobre
os
outros
sem
diminuição no tamanho
do filamento.
A miosina tem um papel enzimático e estrutural na ação muscular. A cabeça
globular tem atividade de ATPase ativada por actina no sitio de ligação a actina e
fornece a energia necessária para a movimentação das fibras
Seqüência de eventos na contração muscular
1)Com o sítio de ligação de ATP livre, a miosina se liga fortemente a actina (figura
8);
2) Quando uma molécula de ATP se liga a miosina, a conformação da miosina e o
sítio de ligação se tornam instáveis liberando a actina;
3) Quando a miosina libera a actina, o ATP é parcialmente hidrolisado
(transformando -se em ADP) e a cabeça da miosina inclina-se para frente;
4) A religação com a actina provoca a liberação do ADP e a cabeça da miosina se
altera novamente voltando à posição de início, pronta para mais um ciclo.
5) Todo este ciclo leva ao deslocamento dos filamentos e o músculo contrai;
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C ONTRAÇÃO MUSCULAR E FIBRAS
6) A ativação continua até que a concentração de cálcio caia e libere os complexos
inibitórios troponina-tropomiosina, relaxando o músculo.
Figura 8: O ciclo de mudanças
nas quais a molécula de miosina
“caminha” sobre os filamentos
de actina (Baseado em I.
Rayment et al., Science 261:5058, 1993).
Tipos de Fibras Musculares
Há diferentes e controversos critérios para a classificação do músculo
esquelético humano. Baseados nas características de contração e metabolismo
podemos classificar dois tipos de fibras, as de contração rápida e lenta (figura 9).
Figura 9: (A) Células especializadas em produzir contrações
rápidas são marcadas com anticorpos contra miosina “rápida”. (B)
Células especializadas em produzir contrações lentas e longas são
marcadas com anticorpos contra miosina “lenta”.
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C ONTRAÇÃO MUSCULAR E FIBRAS
Uma técnica comum para estabelecer o tipo de fibra é baseada na
sensibilidade diferencial a alteração de pH da miosina ATPase. São as
características dessa enzima que determinam a velocidade de contração do
sarcômero. Nas fibras rápidas (fast-twitch), a miosina ATPase é inativada por pH
ácido mas é estável em pH alcalino, essas fibras coram escuro para esta enzima.
Para fibras lentas (slow-twitch) a atividade da miosina ATPase permanece alta em
pH ácido e fica estável em pH alcalino.
As fibras rápidas são conhecidas como células musculares brancas porque
elas contém relativamente pouco de mioglobina, proteína que se torna vermelha
quando na presença de oxigênio. As fibras lentas são chamadas de células
musculares vermelhas, porque elas contêm muito mais desta proteína. As células
podem ajustar-se à característica rápida ou lenta através de mudanças de
expressão gênica de acordo com o padrão de estimulação nervosa que elas
recebem.
Características dos diferentes tipos de fibra muscular
Figura 10: Percentagem do grupo de fibras lentas nos
músculos de atletas de diferentes categorias.
Cada esporte exige uma demanda de energia, esforço e obviamente uma
velocidade de contração muscular diferente. Sendo assim é mais do que lógico
imaginar que existem tipos diferentes de fibras que compõem a musculatura. Como
observado na figura 10, cada atleta possui uma percentagem específica de fibras de
contração rápida e lenta.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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C ONTRAÇÃO MUSCULAR E FIBRAS
Slow-twitch – tipo I
??
??
??
??
??
??
??
??
??
??
Metabolismo aeróbio
Baixa atividade de miosina ATPase
Baixa velocidade de captação e liberação de cálcio
Capacidade glicolítica menor do que na fast-twitch
Número grande de mitocôndrias, tamanho das organelas é maior
A concentração de mitocôndria e citocromos combinada com alta
pigmentação por mioglobina são responsáveis pela coloração característica.
Alta concentração de enzimas mitocondriais para o metabolismo aeróbio
Usadas para treino de resistência
SO : slow speed of shortening
Adaptadas ao exercício prolongado
Fast-twitch – tipo II
?? Alta capacidade de transmissão eletroquímica dos potenciais de ação
?? Alta atividade de miosina ATPase
?? Alta velocidade de liberação e captação de cálcio (reticulo endoplasmático
desenvolvido)
?? Gera energia rapidamente para ações rápidas e potentes
?? Velocidade de contração é de 3 a 5 vezes maior que na slow-twitch
?? Sistema glicolítico de curta duração bem desenvolvido
?? Metabolismo anaeróbio
Tipo IIA
Intermediaria: contração rápida e capacidade aeróbia moderada (alto nível
SDH) e anaeróbia (PFK) = FOG (fast oxidative glicolytic fiber)
Tipo IIB
Potencial anaeróbio maior – verdadeira fast – twitch FG (fast glicolytic)
Tipo IIC
Rara e não diferenciada; envolvida na inervação motora.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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C ONTRAÇÃO MUSCULAR E FIBRAS
Tipo de fibra pode ser mudado?
Treinamento: pode induzir mudanças, mas há controvérsias.
Pode ser que só haja um aumento na capacidade aeróbia das fast. Ou vice versa.
Altamente determinado pelo código genético .
Idade não é impedimento
Diferenças entre grupos atléticos
45 a 55% de slow-twitch
slow twitch – atletas de resistência
Hipertrofia x Hiperplasia
Hipertrofia é um aumento no tamanho e volume celular enquanto que
Hiperplasia é um aumento no número de células.
Se você olhar para um fisiculturista e para um maratonista, de cara dá para
notar que a especificidade de um treinamento produz efeitos diferentes em cada
atleta. Um treinamento aeróbico resulta em um aumento de volume/densidade
mitocondrial, enzimas oxidativas e densidade capilar (devido a um aumento no
número de hemácias). Atletas de resistência também possuem as fibras de seus
músculos treinados, menores quando comparadas com as de pessoas sedentárias.
Por outro lado, fisiculturistas e outros levantadores de peso, têm músculos muito
maiores. Sabe-se que o aumento de massa é devido primariamente à hipertrofia
das fibras, mas há situações onde a massa muscular também aumenta em resposta
a um crescimento no número de células.
Apesar de hiperplasia ser uma grande controvérsia entre pesquisadores da
área, em modelos animais já foi demonstrado que sob certas condições podem
ocorrer tanto hipertrofia quanto hiperplasia das fibras musculares, com um
aumento de até 334% para massa muscular e 90% para o número de fibras.
Uma das evidências da existência da Hiperplasia em seres humanos, é que
este processo também pode contribuir para o aumento de massa muscular. Por
exemplo, um estudo feito em nadadores, revelou que estes tinham fibras do tipo I
e IIa do músculo deltóide menores que as de não nadadores, entretanto o tamanho
deste músculo era muito maior nos nadadores. Por outro lado, alguns
pesquisadores mais céticos atribuem o fato de fisiculturistas e outros atletas deste
tipo possuírem fibras de tamanho menor ou igual ao de indivíduos não treinados à
genética: estes atletas simplesmente nasceram com maior número de fibras.
Existem dois mecanismos primários pelos quais novas fibras podem ser
formadas. No primeiro, fibras grandes podem se dividir em duas ou mais fibras
menores. No segundo, células satélite podem ser ativadas. Células satélite são
“stem cells” (células-tronco) miogênicas envolvidas na regeneração do músculo
esquelético. Quando você danifica, estira ou exercita as fibras musculares, células
satélite são ativadas. Células satélite proliferam e dão origem a novos mioblastos.
Estes novos mioblastos podem tanto se fundir com fibras já existentes quanto se
fundir com outros mioblastos para formar novas fibras.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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C ONTRAÇÃO MUSCULAR E FIBRAS
Câimbras e Fadiga Muscular
Apesar de existirem muitas causas para câimbras musculares ou tetania,
grandes perdas de sódio e líquidos costumam ser fatores essenciais que
predispõem atletas a câimbras musculares. O sódio é um mineral importante na
iniciação dos sinais dos nervos e ações que levam ao movimento nos músculos. Nós
temos uma baixa nas reservas de sódio no organismo ao transpirarmos quando
praticamos alguma atividade física.
Um estudo realizado com um tenista profissional no EUA apresentava que a perda
de sódio em uma partida de várias horas era muito maior do que o consumo diário
desse mineral pelo atleta e o quadro de câimbras musculares era reincidente. Dada
a popularidade de dietas com pouco sódio, um déficit de sódio não está fora de
questão quando um atleta está suando em taxas altas, particularmente nos meses
quentes do ano.
Mas não devemos apenas associar as câimbras musculares o déficit do sódio
no organismo. Existem outras causas potenciais como diabetes, problemas
vasculares (estes pela baixa de oxigênio na fibra muscular, já que o oxigênio é
elemento fundamental na contração muscular) ou doenças neurológicas. Os atletas
atribuem câimbras à falta de potássio ou outros minerais como cálcio ou magnésio.
A opinião médica atual não dá apoio a esta idéia. Os músculos tendem a acumular
potássio, cálcio e magnésio de forma tal que são perdidos em níveis menores na
transpiração, se comparados com sódio e cloreto. A dieta geralmente fornece
quantidades adequadas para prevenir déficits que iriam contribuir para a ocorrência
de câimbras.
A fadiga pode ser entendida como um declínio gradual da capacidade do
músculo de gerar força, resultante de atividade física (figura 11).
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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C ONTRAÇÃO MUSCULAR E FIBRAS
Figura
11:
Representação
esquemática
da
fadiga
de
contrações
intermitentes
submáximas.
A
capacidade
máxima de geração de força
diminui logo a partir do início da
atividade.
A fadiga muscular resulta de muitos fatores, cada um deles relacionados às
exigências específicas do exercício que a produz. Esses fatores podem interagir de
maneira que acabe afetando sua contração ou excitação, ou ambas. As
concentrações de íons de hidrogênio podem aumentar causando acidose. Os
estoques de glicogênio podem diminuir dependendo das condições de contração. Os
níveis de fosfato inorgânico podem aumentar. As concentrações de ADP podem
aumentar. A sensibilidade de Ca2 + da Troponina pode ser reduzida. A concentração
de íons livres de Ca2 + dentro da célula pode estar reduzida. Pode haver mudanças
na freqüência de potenciais de ação dos neurônios. Uma redução significativa no
glicogênio muscular está relacionada à fadiga observada durante o exercício
submáximo prolongado. A fadiga muscular no exercício máximo de curta duração
está associada à falta de oxigênio e um nível sangüíneo e muscular elevado de
ácido lático, com um subseqüente aumento drástico na concentração de H+ dos
músculos que estão sendo exercitado s. Essa condição anaeróbica pode causar
alterações intracelulares drásticas dentro dos músculos ativos, que poderiam incluir
uma interferência no mecanismo contrátil, uma depleção nas reservas de fosfato de
alta energia, uma deterioração na transferência de energia através da glicólise, em
virtude de menor atividade das enzimas fundamentais, um distúrbio no sistema
tubular para a transmissão do impulso por toda a célula e desequilíbrio iônicos. É
evidente que uma mudança na distribuição de Ca2+ poderia alterar a atividade dos
miofilamento e afetar o desempenho muscular. A fadiga também pode ser
demonstrada na junção neuromuscular, quando um potencial de ação não consegue
ir do motoneurônio para a fibra muscular. O mecanismo exato da fadiga é
desconhecido.
A contração muscular voluntária envolve uma “cadeia de comando” do
cérebro às pontes cruzadas de actina-miosina (figura 12). A fadiga pode ocorrer
como resultado de rompimento de qualquer local da cadeia de comando. A fadiga
pode ser descrita tanto como central como periférica. A fadiga central está
tipicamente associada com a ausência de motivação, transmissão espinhal
danificada ou recrutamento das unidades motoras danificado. Geralmente, fatiga
periférica se refere ao dano na transmissão nervosa periférica, na transmissão
neuromuscular, dano no processo de ativação das fibras ou interações actinamiosina.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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C ONTRAÇÃO MUSCULAR E FIBRAS
Figura 12: Figura esquemática
representando a “cadeia de
comando” da contração muscular.
1. Preencha a tabela abaixo, indicando para cada esporte, qual seria o tipo de fibra
predominante (tipo I - lenta, tipo II - rápida), a fonte de energia mais utilizada e se
o exercício é aeróbio ou anaeróbio
Tipo de Esporte
Corrida 100m
Maratona
Caminhada
Natação
Tipo de fibra
Fonte de energia Aeróbio/anaeróbio
Sedentário
2. Além do ATP, a creatina fosfato também fornece energia e sua reserva é de 3 a 5
vezes maior do que as de ATP. A creatina fosfato é produzida nos períodos de
repouso, por fosforilação à custa de ATP:
Creatina + ATP
Creatina Fosfato + ADP + H+
A reação é reversível catalisada pela creatina quinase. Durante a atividade
muscular, processa-se no sentido da regeneração de ATP, o doador imediato de
energia para a contração. A quantidade de ATP e de Creatina Fosfato (CP)
armazenada no músculo é de aproximadamente 5 mmol e 15 mmol por kg de
músculo, respectivamente. A hidrólise de 1 mol de ATP libera aproximadamente 7
kcal/mol e a de Creatina fosfato, 10kcal/mol. Seja uma pessoa de 70kg com 30kg
de massa muscular que mobiliza 20kg dos músculos durante uma atividade física.
Para cada uma das atividades, calcule por quanto tempo seria possível realiz ar a
atividade, levando em consideração os dados de gasto energético fornecidos na
tabela.
Tipo de Esporte
Ciclismo (rápido)
Gasto energético Tempo
(kcal/min)
12,0
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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C ONTRAÇÃO MUSCULAR E FIBRAS
Judo
Karate
Corrida (rápido)
Natação (intenso)
Competição
pólo
aquático
13,8
13,8
20,5
12,0
13,6
Baseado nos seus cálculos, explique como essas atividades podem ser
mantidas por um período de tempo maior, como ocorre usualmente. Que tipo de
substrato seria utilizado como fonte de energia? Você se lembra das vias de
utilização desses substratos? Para utilizar os substratos que você citou, é
necessário que haja oxigênio?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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REVISÃO – VIAS METABÓLICAS
2. Revisão – Vias metabólicas
(retirados do livro de Bioquímica básica do Bayardo)
Geral
Mapa pg 340 (mapa1)
Ex1
Qual é a finalidade biológica dos processos descritos no mapa 1?
Quais os compostos aceptores de hidrogênio?
Qual é a função das coenzimas e do oxigênio na oxidação dos alimentos?
Ex2
Mapa pg 116
Observe o mapa abaixo. Ele mostra de forma simplificada o metabolismo de
degradação de carboidratos, lipídeos e proteínas, com reações reversíveis e
irreversíveis.
Em que composto há convergência dessas vias?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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REVISÃO – VIAS METABÓLICAS
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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REVISÃO – VIAS METABÓLICAS
Complete o quadro abaixo, indicando se as conversões indicadas são possíveis e
quais etapas seriam percorridas para cada conversão possível
Conversões
a. Proteína ? Glicose
Possível?
b. Proteína
Graxo
?
Ácido
c. Glicose
Graxo
?
Ácido
Etapas
d. Glicose ? Proteína
e. Ácido
Glicose
Graxo
?
f.
Ácido
Proteína
Graxo
?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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REVISÃO – VIAS METABÓLICAS
GLICOSE
hexoquinase
GLICOSE 6 P
FRUTOSE 6 P
fosfofrutoquinase 1
FRUTOSE 1,6
BISFOSFATO
DIIDROXIACETONA
FOSFATO
GLICERALDEÍDO 3 P
FOSFOENOLPIRUVATO
piruvato quinase
PIRUVATO
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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REVISÃO – VIAS METABÓLICAS
2.1.
Glicólise
1. Quais são os substratos iniciais da via?
2. Quais são os seus produtos?
3. O NADH produzido na glicólise pode ser oxidado aerobia ou anaerobiamente?
Que vias ou reações estariam envolvidas? O que ocorre com o piruvato?
4. Fosfofrutoquinase 1: Esta enzima tem como inibidor o ATP e como efetuador
alostérico positivo o AMP. Pense, em um músculo em contração vigorosa, qual é
a conseqüência dessa regulação? Se o aporte de oxigênio for insuficiente para o
músculo, o que deve ocorrer com as coenzimas? Haverá produção de lactato?
2.2.
Conversão de piruvato a acetil-coA
A conversão do piruvato a acetil-coA é catalisada por um complexo
multienzimático chamado complexo piruvato desidrogenase que requer cinco
coenzimas: tiamina pirofosfato (TPP), coenzima A (CoA), nicotinamida adenina
dinucleotídeo (NAD+), flavina adenina dinucleotídeo (FAD) e ácido lipóico. As quatro
primeiras coenzimas são derivadas de vitaminas hidrossolúveis: tiamina, ácido
pantotênico, nicotinamida e riboflavina, respectivamente. O ácido lipóico também é
uma vitamina. A equação da reação é a seguinte:
Piruvato + Coenzima A + NAD+ ? Acetil-CoA + NADH + CO2
a) Qual é a importância dessa reação no metabolismo? De onde vem o piruvato?
b) O que a falta de uma das vitaminas causaria?
c) Em que compartimento celular ocorre esta reação?
d) Se um indivíduo possuir um excesso de vitamina, haverá um aumento na
velocidade de reação?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-20-
REVISÃO – VIAS METABÓLICAS
2.3.
Ciclo de Krebs
ACETIL-CoA
H2O
CoA
NADH + H
+
OXALOACETATO
NAD+
citrato
sintase
CITRATO
MALATO
ISOCITRATO
NAD+
isocitrato
desidrogenase
H2O
NADH + H +
CO2
? -CETOGLUTARATO
FUMARATO
Co-A
FADH2
? -cetoglutarato
desidrogenase
succinato
desidrogenase
SUCCINATO
SUCCINIL-CoA
NAD+
NADH + H+
CO2
FAD
CoA
GTP
GDP + Pi
1. O ciclo de Krebs se inicia com a condensação de acetil-coA e oxaloacetato.
Observe o mapa 1. De onde vem o acetil-CoA? (Na sua opinião, qual é a
contribuição de cada composto para formação de acetil-CoA?)
2. Quantas coenzimas são reduzidas para uma molécula de acetil-coA?
3. Como o ciclo de Krebs pode contribuir para a formação de grande parte do ATP
produzido na célula se ele gera somente 1 ATP e 1 GTP por molécula de acetilcoA? Esta via pode funcionar em condições anaeróbias?
4. Em um programa de treinamento, foram medidas a atividade da succinato
desidrogenase e da citrato sintase. Em que vias essas enzimas participam? Qual
seria o motivo para utilizar essas medidas para avaliação em um programa de
treinamento físico?
2.4.
Cadeia de transporte de elétrons e Fosforilação oxidativa
1. Qual é a função da cadeia de transporte de elétrons? Esta via poderia funcionar
sem oxigênio?
2. As necessidades celulares de ATP variam bastante de acordo com o estado
fisiológico da célula. Uma fibra muscular pode ter suas necessidades
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-21-
REVISÃO – VIAS METABÓLICAS
aumentadas de 100 vezes em poucos segundos quando passa do repouso para
uma atividade física intensa. Para promover o ajuste de produção de ATP e seu
gasto, o transporte de elétrons só ocorre com a síntese de ATP e vice-versa.
Para que essas reações ocorram, os substratos são: coenzimas reduzidas,
oxigênio, ADP e Pi, dentre os quais somente o ADP atinge concentrações
limitantes na célula.
Descreva o que ocorre no ciclo de Krebs, cadeia de transporte de elétrons,
fosforilação oxidativa e glicólise quando
a) a razão ATP/ADP aumenta
b) a razão ATP/ADP diminui
1) a razão NAD+/NADH aumenta
2) a razão NAD+/NADH diminui
2.5.
Glicogênio
1. O glicogênio é sintetizado principalmente pelo fígado e músculos quando a
oferta de glicose supera as necessidades energéticas imediatas destes órgãos. O
glicogênio deve ser sintetizado em uma situação fisiologicade razão ATP/ADP
alta ou baixa? Por que? Essa condição deve ocorrer durante o exercício ou
durante o repouso?
2.6.
Gliconeogênese
1. A gliconeogênese é uma via que se processa no fígado e minoritariamente nos
rins e tem como objetivo a síntese de glicose a partir de compostos que não são
carboidratos, aminoácidos, lactato e glicerol. Essa via utiliza as reações
reversíveis da glicólise e substitui por outras irreversíveis. Há gasto de energia
para efetuar a síntese de glicose? Qual é a necessidade de sintetizar glicose para
um organismo? Essa via é realmente necessária já que temos reservas de
glicogênio?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-22-
(-OXIDAÇÃO
3. ? -Oxidação
A continuação você tem os mapas das vias metabólicas mais importantes tal
e qual elas são conhecidas em mamíferos. Eles estão relativamente simplificados ao
efeito de que você consiga relembrar coisas básicas e não fique perdido no meio da
complexidade que elas possuem. Logo de cada via, se apresentam detalhes dos
pontos importantes por serem pontos de regulação, por envolverem gasto ou
produção de energia ou poder redutor, ou por mostrar moléculas que serão
nomeadas de aqui em diante e cujo destino você conseguirá seguir pelo universo
metabólico. Alguns desses detalhes serão de utilidade não nessa fase de revisão e
sim ao longo do curso.
-Observe a via de degradação de triacilgliceróis e oxidação (?-oxidação) de ácidos
graxos.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-23-
(-OXIDAÇÃO
Revisemos alguns pontos dos caminhos indicados no diagrama anterior:
(1)
- Utilização do glicerol
(2)
- Ativação ao nível da membrana externa da mitocôndria
- Transporte ao nível da membrana interna da mitocôndria
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-24-
(-OXIDAÇÃO
(E) A TRANSFERASE cataliza o processo e é regulada por (-) malonil-CoA (Ver na via
da síntese de ácido graxo)
(3)
- ? - Oxidação
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-25-
(-OXIDAÇÃO
Em determinadas condições fisiológicas, o acetil-CoA gerado na ? - oxidação não
pode ser aproveitado no ciclo de Krebs e se produz a formação de corpos cetônicos
(acetona, acetoacetato, .e ?-hidroxibutirato), como se indica em baixo.
Tente responder:
1- Observando a via geral, de que depende a mobilização dos depósitos de
triacilgliceróis? Considerando que os hormônios catecolaminas (epinefrina ou
adrenalina e norepinefrina ou noradrenalina) são sintetizados em situações de
perigo, hipoglicemia, exercício físico e exposição a baixas temperaturas,
estimulando a produção de glucagon e inibindo a da insulina, em que condições
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-26-
(-OXIDAÇÃO
fisiológicas é ativada a lipase dos adipócitos? Nessas condições, quais serão as
principais fontes de energia do tecido muscular?
2- Os subprodutos das vias que estão realçados (diidroxiacetona fosfato, o acetilCoA e o Succinil-CoA) funcionam como intermediários de outras vias nas quais eles
são processados. Quais são essas vias.
3- A carnitina é um composto amplamente distribuído pelos diferentes tecidos mas
encontrado em concentrações elevadas no músculo. O que sugere este dado?
4- Em quais das seguintes situações haverá estímulo da formação de corpos
cetônicos:
-dieta rica em hidratos de carbono e normal em lipídeos
-jejum
- dieta rica em lipídeos e normal em hidratos de carbono
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-27-
SÍNTESE
DE ÁCIDOS
GRAXOS
4. Síntese de Ácidos Graxos
A primeira etapa da síntese de ácidos graxos é o transporte de Acetil-CoA para o
citossol
Revisemos o ponto da síntese dos caminhos indicados no diagrama anterior:
(1)
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-28-
SÍNTESE
4.1.
DE
ÁCIDOS GRAXOS
Síntese de triacilgliceróis
Discuta a seguinte afirmação:
1) “Os triacilgliceróis constituem a forma de armazenamento de todo o excesso de
nutrientes”
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-29-
TOMADA DE OXIGÊNIO
5. Tomada de Oxigênio
A figura acima mostra a tomada de oxigênio pulmonar durante os minutos
iniciais de uma corrida com velocidade constante por 10 min, ou seja, um exercício
leve. Nos primeiros minutos, há um aumento exponencial da tomada de O2 . A
região do gráfico onde nível de tomada de O2 permanece constante é considerado o
estado estacionário.
1. O que significa o estado estacionário em relação ao balanço energético?
2. A produção de ATP ocorre de forma aeróbia ou anaeróbia?
3. Ocorre acúmulo de lactato?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-30-
DÉFICIT DE O2
6. Déficit de O 2
O déficit de O2 é a diferença entre o oxigênio total consumido durante o exercício e
o total que teria sido consumido se uma taxa estacionária do metabolismo aeróbio
tivesse sido alcançada no início. No gráfico, o déficit está representado pela área
em lilás.
1. Enquanto a tomada de oxigênio é pequena, qual é a fonte de energia
utilizada preferencialmente?
2. Por que há sempre um atraso do aumento na tomada de oxigênio em relação
ao gasto de energia? Responda levando em consideração a produção de
substratos oxidáveis.
3. Por que o déficit de oxigênio é menor nos indiv íduos treinados?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-31-
VO2MAX - CONSUMO
MÁXIMO DE OXIGÊNIO
7. VO 2max - Consumo máximo de oxigênio
Em uma conversa entre atletas profissionais, provavelmente você irá ouvir a
frase: "qual é o seu VO2Max?" Um alto nível de consumo máximo de oxigênio é
uma das características principais de atletas de esportes de alta intensidade como
corrida e ciclismo, portanto, deve ser uma característica importante... Mas o que é
e como ele é medido?
7.1.
Definição de VO 2 Max
VO2Max é o volume máximo de oxigênio consumido pelo corpo por minuto
durante o exercício realizado no nível do mar. Como o consumo de oxigênio está
linearmente relacionado com o gasto de energia, quando medimos o consumo de
oxigênio, estamos medindo indiretamente a capacidade máxima do indivíduo de
realizar um trabalho aeróbico.
7.2.
Por que o dele é maior que o meu???
Devemos começar perguntando: "quais são os determinantes do VO2Max?"
Toda célula consome oxigênio para converter a energia dos alimentos em ATP para
o trabalho celular. As células musculares em contração têm alta demanda por ATP,
o que faz com que o consumo de oxigênio aumente durante o exercício. A soma
total de bilhões de células de todo o corpo consumindo oxigênio e gerando CO2
pode ser medida pela respiração, usando equipamentos que medem o volume e a
presença de oxigênio. Portanto, se medimos um consumo maior de oxigênio
durante o exercício, sabemos que mais células musculares estão contraindo e
consumindo oxigênio. Para receber e usar o oxigênio para gerar ATP para a
contração muscular, as fibras musculares são absolutamente dependentes de dois
fatores:
1) um sistema de delivery para levar o oxigênio da atmosfera para as células
musculares
2) mitocôndrias para realizar o processo de transferência de energia aeróbia
De fato, os atletas de resistência são caracterizados por possuir um ótimo
sistema cardiovascular e uma capacidade oxidativa bem desenvolvida nos
músculos esqueléticos. Precisamos de uma bomba eficiente para enviar o sangue
rico em oxigênio para os músculos e também de músculos ricos em mitocôndria
para usar o oxigênio e sustentar altas taxas de exercício físico. Mas, qual seria o
fator limitante na VO2Max, o delivery ou a utilização de oxigênio? Esta questão
criou muito debate entre os fisiologistas, mas agora já temos uma resposta clara.
7.3.
Os músculos dizem, se você entrega-ló, nós o usaremos.
Muitos experimentos de diferentes tipos sustentam o conceito de que, em
indivíduos treinados, é o delivery e não a utilização de oxigênio que limita o
VO2Max. Realizando exercícios com uma perna e medindo diretamente o consumo
muscular de oxigênio de uma pequena massa muscular, foi mostrado que a
capacidade do músculo utilizar o oxigênio excede a capacidade do coração de
bombeá-lo. Apesar de um homem adulto possuir de 30 a 35 kg de músculo,
somente uma parte desse músculo pode ser perfundido com sangue a qualquer
momento. O coração não pode enviar um grande volume de sangue para todo o
músculo esquelético e ainda manter uma pressão sangüínea adequada. Como mais
uma evidência para uma limitação no delivery, um treino de resistência longo pode
resultar em um aumento de 300% da capacidade oxidativa do músculo mas
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-32-
VO2MAX - CONSUMO
MÁXIMO DE OXIGÊNIO
aumenta somente de 15 a 25% o VO 2Max. O VO2Max pode também ser
alterado artificialmente mudando a concentração de oxigênio no ar. Além dissso, o
VO2Max costuma aumentar em pessoas não-treinadas antes que ocorra uma
mudança na capacidade aeróbica do músculo. Todas essas observações
demonstram que o VO2 Max pode ser dissociado das caracterísiticas do músculo
esquelético.
O volume de sangue que é ejetado do ventrículo esquerdo a cada batimento
cardíaco é chamado de "stroke" e está relacionado linearmente com o VO2max. O
treinamento faz com que haja um aumento do stroke volume e portanto, um
aumento da capacidade caríaca máxima. Isto resulta em uma maior capacidade
para o delivery de
oxigênio. Mais músculos são abastecidos de oxigênio
simultaneamente e ao mesmo tempo, a pressão sanguínea é mantida.
É importante também considerar e compreender o papel da capacidade
oxidativa do músculo. À medida que o sangue rico em oxigênio passa pela rede de
capilares de um músculo esquelético em ação, o oxigênio difunde para fora dos
capilares para a mitocôndria, seguindo o gradiente de concentração. Quanto maior
a taxa do consumo de oxigênio pela mitocôndria, maior é a extração do oxigênio e
maior a diferença entre a concentração de O2 entre o sangue arterial e venoso. O
delivery é o fator limitante pois mesmo nos músculos treinados, não se pode usar o
oxigênio que não é fornecido. Mas, se o sangue chega nos múculos que não são
treindados, VO2max será menor apesar de uma maior capacidade de delivery.
7.4.
Como o VO2Max é medido?
Para determinar a capacidade aeróbica máxima, devemos seguir condições
de exercício que demandam a capacidade máxima de delivery de sangue pelo
coração. Para isso, devemos considerar as seguintes características:
?? Utilizar pelo menos 50% da massa muscular total. Atividades que
cumprem este requisito: corrida, ciclismo, remo. O método mais comum
no laboratório é a corrida em uma esteira, com inclinações e velocidades
diferentes.
?? Ser independente da força, velocidade, tamanho do corpo e habilidades.
?? Ter duração suficiente para que as respostas cardiovasculares sejam
maximizadas. Geralmente, testes para capacidade máxima usando
exercício contínuos são completados em 6 a 12 minutos.
?? Ser feito por pessoas motivadas pois os testes para medir VO2max são
muito pesados mas terminam rapidamente.
Eis um exemplo do que ocorre durante um teste. Sua freqüência cardíaca
será medida e o teste se inicia por uma caminhada em uma esteira a velocidades
baixas e sem inclinação. Se você estiver em forma, o teste pode ser iniciado com
uma corrida leve. Então, a velocidade e/ou a inclinação da esteira é aumentada em
intervalos regulares (30s a 2 min). Enquanto você corre, estará respirando por um
sistema de 2 válvulas. O ar entra do ambiente mas será expirado por sensores que
medem o volume e a concentração de O2 .
Usando estas válvulas, a tomada de O2 pode ser calculada por um
computador em cada estágio do exercício. A cada aumento na velocidade ou
inclinação, uma massa muscular maior será utilizada em maior intensidade. O
consumo de oxigênio ira aumentar linearmente com o aumento de carga. Porém,
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-33-
VO2MAX - CONSUMO
MÁXIMO DE OXIGÊNIO
em algum ponto, o aumento da intensidade não irá resultar em um aumento do
consumo de oxigênio. Esta é a indicação de que você atingiu o VO2 max.
O valor do VO2 max pode ser dado em duas formas: absoluta, ou seja, em
litros/min e o valor é tipicamente entre 3 e 6 para homes e 2,5 e 4,5 para
mulheres. O valor absoluto não leva em conta as diferenças de tamanho do corpo.
Por isso, outra forma de expressar o VO2max é na forma relativa, em ml por min
por kg.
O consumo máximo de oxigênio entre homens não -treinados com
aproximadamente 30 anos é aproximadamente 10-45 ml/min/kg e diminui com a
idade. O indivíduo que faz exercícios regularmente pode aumentar para 50-55
ml/min/kg. Um corredor de ponta com 50 anos pode ter um valor de VO2max
maior do que 60 ml/min/kg. Já um campeão olímpico de 10.000 metros
provavelmente apresenta um valor próximo de 80ml/min/kg. Claramente, o treino
é importante mas a genética favorável também é um fator crítico. Mais uma
informação: antes de você ficar muito impressionado com o corredor na TV,
lembre-se ue os humanos não são nada em comparação com muitos animais
atletas - o VO2 de um cavalo treinado é de 600 litros/min ou 150ml/min/kg!
Como vimos no texto, um dos fatores que afeta o VO2max é a pressão de
oxigênio. Isso ocorre pois a ligação do oxigênio à hemoglobina é regulada pelo 2,3
bisfosfoglicerato (2,3 BPG). O 2,3 BPG está presente em concentrações
relativamente altas nos eritrócitos e faz com que a afinidade da hemoglobina pelo
oxigênio seja bastante reduzida de acordo com a pressão de oxigênio. A
concentração de BPG no sangue de um indivíduo normal é de aproximadamente 5
mM no nível do mar e de aproximadamente 8 mM em grandes altitudes. O gráfico
abaixo mostra uma curva de saturação de oxigênio para a hemoglobina em função
da pressão de oxigênio para diferentes concentrações de BPG.
a) Explique por que o BPG é importante para a adaptação fisiológica em regiões de
grandes altitudes.
b) A afinidade da hemoglobina fetal por BPG é maior ou menor que nos adultos?
Por que?
c) Os indivíduos treinados possuem maior ou menor concentração de 2,3 BPG. Este
fato é coerente com a diferença de déficit de oxigênio observada no gráfico da
tomada de oxigênio?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-34-
RECUPERAÇÃO
APÓS O EXERCÍCIO
8. Recuperação após o exercício
8.1.
Definição de EPOC / relação de EPOC com intensidade do exercício
Após uma atividade física, os processos fisiológicos do corpo não voltam
imediatamente ao estado de repouso. Independente da intensidade do exercício, a
tomada de oxigênio durante a recuperação (pós-exercício) sempre excede o valor
do repouso. Este excesso é chamado de débito de oxigênio ou recovergy oxygen
uptake ou EPOC (“Excess Post Exercise Oxygen Consumption” - excesso de
oxigênio pós-exercício). Ele é calculado como:
(Oxigênio total consumido na recuperação) - (Oxigênio total que teria sido
consumido no repouso durante o período de recuperação se o exercício não tivesse
sido realizado)
Então, se um total de 5.5L de oxigênio foi consumido durante a recuperação
até atingir o valor de repouso de 0.310L/min e o tempo de recuperação foi de 10
min, o débito de oxigênio seria de 5.5L - (0.310L x 10 min) = 2.4L.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-35-
RECUPERAÇÃO
APÓS O EXERCÍCIO
Os gráficos acima mostram a tomada de oxigênio durante e depois do
exercício. Indique para cada um dos gráficos a intensidade do exercício:
a) leve
b) aeróbico moderado a pesado
c) máximo (aeróbico + anaeróbico)
Justifique, tentando explicar o por que de uma componente mais rápida e
outra mais lenta nos dois últimos gráficos, relacionando com a intensidade e
duração do exercício. Que elementos indicados no gráfico levaram a essas
conclusões?
2.
Qual seria a função desse excesso de oxigênio pós-exercício?
3.
Implicações do EPOC na recuperação
O EPOC tem implicações para a recuperação após o exercício que pode ser
feita de forma ativa ou passiva. A forma passiva consiste em repouso, inatividade
completa que reduz o requerimento de energia, liberando o O2 para o processo de
recuperação. A forma ativa ou cooling down é feita com exercício aeróbio submaximal, dessa forma, o movimento aeróbio contínuo evita a fadiga e facilita a
recuperação.
Que tipo de recuperação seria mais adequado para:
a) exercício feito com uptake de O2 abaixo de 50% de VO2 max
b) exercício cuja intensidade ultrapassa 60 a 75% do VO2 max
Justifique, levando em consideração a função do EPOC e a formação de ácido
lático.
Observe o gráfico abaixo e responda:
1. Descreva as diferenças observadas no gráfico entre um indivíduo treinado e não
treinado para as diferentes intensidades de exercício físico.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-36-
RECUPERAÇÃO
APÓS O EXERCÍCIO
2. No exercício leve, como o ATP necessário é gerado? Há aumento na
concentração do lactato? Por que?
3. Assumindo que ocorre hipóxia nos tecidos, como explicar o acúmulo de lactato
no exercício moderado? Explique, utilizando na sua resposta a via glicolítica e a
produção de NADH.
4. Por que durante o repouso há produção de lactato? O que significa o nível basal
de lactato? O lactato pode ser formado continuamente em repouso e durante o
exercício moderado. Em condições aeróbias, há um balanço entre a produção e a
remoção de lactato por outros tecidos, mantendo a concentração estável. Quando a
taxa de remoção não é equilibrada pela produção, ocorre o acúmulo de lactato. Por
que nos indivíduos treinadas o acúmulo de lactato é menor no exercício moderado?
Por que no exercício intenso o acúmulo de lactato no indivíduo treinado é maior??
5. A enzima lactato desidrogenase (LDH) favorece a conversão de piruvato em
lactato nas fibras musculares de contração rápida. Já nas fibras lentas, a LDH
favorece as reações contrárias, transformando preferencialmente lactato em
piruvato. Como isso é possível? Nos exercícios em que há maior mobilização de
fibras do tipo II, o que seria esperado em relação à concentração de lactato? Este
fato dependeria da oxigenação dos tecidos? Como pode uma mesma enzima
favorecer reações no sentido contrário?
6. A enzima lactato desidrogenase é uma enzima oligomérica formada por
diferentes subunidades. Os vertebrados possuem duas subunidades distintas dessa
enzima: M, que predomina nos músculos e H, que predomina no tecido cardíaco.
Para saber quantas subunidades compõem a enzima, as diferentes proteínas
oligoméricas (formadas somente por subunidades M ou H) foram purificadas,
misturadas, dissociadas de suas subunidades componentes em condições suaves de
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-37-
RECUPERAÇÃO
APÓS O EXERCÍCIO
desnaturação (mudança de pH, adição de uréia) e foram então incubadas juntas
para se reassociarem (retirando as condições desnaturantes). Foi feita uma
eletroforese onde na primeira canaleta a amostra aplicada foi a isoenzima composta
somente de subunidades M, na segunda, a mistura após desnaturação leve e
renaturação e na terceira, a isoforma H, como mostra a figura.
O que representam as diferentes bandas na canaleta contendo a mistura?
Quantas subunidades compõem a enzima?
Quantas isoformas da LDH existem? Descreva a composição de subunidades das
isoformas.
M
mistura
H
(+)
Origem
(-)
8.2.
INFORMAÇÕES ADICIONAIS
A Lactato Desidrogenase encontra-se na maioria de todos os tecidos. Quando
há dano nas células em tecidos contendo LDH, há liberação de LDH na corrente
sangüínea. Como a LDH é amplamente distribuída, a análise total de LDH não é útil
para o diagnóstico de uma doença específica. Mas, devido a suas diferentes
isoformas, a análise dos níveis de LDH pode auxiliar no diagnóstico de certas
doenças, mas há controvérsias. As diferentes isoformas são: LDH-1, LDH-2, LDH-3,
LDH-4, LDH-5. Em geral, cada isoforma é usada por um tecido específico. LDH-1 é
encontrada preferencialmente no coração, LDH-2 está associada com sistemas de
defesa contra infecção, LDH-3 está encontrada nos pulmões e em outros tecidos,
LDH-4 no rim, placenta e pâncreas e LDH-5 no fígado e músculo esquelético.
Normalmente, os níveis de LDH-2 são maiores do que o das outras isoenzimas.
Certas doenças têm padrões de níveis elevados de isoenzimas LDH. Por
exemplo, um nível maior de LDH-1 em relação a LDH-2 pode ser indicação de
ataque cardíaco, elevações de LDH-2 e LDH-3 podem indicar danos nos pulmões,
elevações em LDH-4 e LDH-5 podem indicar danos no fígado ou músculo. Um
aumento de todas as isoformas da LDH simultaneamente pode ser diagnóstico de
lesões em múltiplos órgãos.
Um dos testes comumente utilizados é o diagnóstico de infarto do miocárdio.
O nível total de LDH aumenta em 24-48h após o ataque do coração, tem um pico
em 2 ou 3 dias e retorna ao normal em aproximadamente 5 ou 10 dias. Este
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-38-
RECUPERAÇÃO
APÓS O EXERCÍCIO
padrão pode ser útil para um diagnóstico tardio. Já o diagnóstico utilizando a
isoforma LDH-1 é mais sensível e específica do que o LDH total. Normalmente, o
nível de LDH-2 é maior do que o de LDH-1. Um nível de LDH-1 maior do que LDH2 pode ser um indicativo de ataque cardíaco. Essa inversão aparece em 12-24h
após o ataque.
Porém, o uso dos níveis de LDH como diagnóstico de infarto do miocárdio
têm sido considerado obsoleto pois após mais de 10 anos tentando fazer com que
os testes utilizando as isoformas de LDH tivessem mais sensibilidade e
especificiade, continua apresentando muitas falhas quando utilizado na prática.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-39-
LIMIAR DE L ACTATO
9. Limiar de Lactato
Para determinar o limiar de lactato, podemos utilizar dois procedimentos
distintos:
1. O indivíduo em teste faz corridas de 800m e tem o lactato dosado. A primeira
corrida é feita em alta velocidade, a máxima conseguida pelo indivíduo. Após uma
pequena pausa, faz-se um ciclo de corridas em velocidades baixas e crescentes
intercaladas com curtos descansos. Para isso, é necessário ter um controle de
velocidade do atleta e um lactímetro. Para dois indivíduos, obtivemos os seguintes
dados:
Limiar de lactato
concentração de lactato
(mmol/L)
14
12
10
8
1
6
2
4
Limiar de
lactato
2
0
21
18
7
8
9
10
velocidade (Km/h)
O limiar de lactato é a velocidade em que o indivíduo atinge a concentração
mínima de lactato, ou seja, quando a taxa de produção começa a exceder a taxa de
remoção.
2. Pode ser feito um teste em laboratório, utilizando estágios sucessivos de
exercício em bicicleta ergométrica, esteira, etc. Inicialmente, a intensidade do
exercício é de 50 a 60% do VO2max. Cada estágio do exercício tem duração de 5
minutos. Perto do final de cada estágio, a taxa cardíaca e o consumo de oxigênio
são registrados e uma amostra de sangue é coletada para a dosagem de lactato.
Após essas medidas, a carga do exercício é aumentada e as medidas são repetidas.
Após o sexto estágio, obtém-se uma distribuição de intensidades como mostra o
gráfico abaixo. O limiar de lactato é quando a taxa de produção de lactato excede a
taxa de remoção, correspondendo ao consumo de oxigênio de 45ml/min/kg.
Geralmente determina-se o limiar de lactato em % do VO2max. Qual seria o limiar
de lactato do indivíduo abaixo, dado que o VO2max é de 61 mo/min/kg?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-40-
Freqüência Cardíaca
Concentração de lactato (mmol/L)
LIMIAR DE L ACTATO
Consumo de oxigênio (ml/min/kg)
a) Qual a finalidade de se medir o limiar de lactato?
b) Observando os gráficos do item 1, responda: qual indivíduo é o treinado? Por
que? Quais os fatores que devem influenciar o acúmulo de lactato no organismo?
c) Qual seria uma forma de monitorar o limiar de lactato durante o exercício sem
que seja efetuada a sua dosagem?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-41-
ADAPTAÇÕES NA UTILIZAÇÃO
DE DIFERENTES SUBSTRATOS DURANTE O TREINAMENTO
10. Adaptações na utilização de diferentes substratos durante o
treinamento
Sistemas de transferência de energia durante o exercício. Exercício
duração imediata e de curta duração.
de
1. A atividade física demanda a maior quantidade de energia, comparada com todas
as outras funções metabólicas complexas que ocorrem no corpo. Durante uma
corrida de velocidade ou uma competição de nado, por exemplos, o gasto de
energia dos músculos ativos pode ser 100 vezes maior que o gasto em repouso.
Durante um exercício menos intenso mais intenso, como uma maratona, o
requerimento de energia aumenta para 20 ou 30 vezes em ralação com o requerido
na ausência de atividade. Dependendo da intensidade e duração do exercício, os
três grandes sistemas de transferência de energia existentes no corpo são
requisitados em forma diferenciada e a sua contribuição relativa para o exercício é
distinta.
contribuição dos sitemas de energia (%)
-Considere o gráfico abaixo e preencha os espaços em branco com os nomes dos
sistemas de transferência de energia correspondentes com cada curva. Após isso
estabeleça: Que sistemas operam em forma anaeróbia e quais em forma aeróbia?
Que sistemas liberam energia mais rapidamente? Existem atividades que sejam
feitas em foram anaeróbia ou aeróbia exclusivamente?
120
100
80
60
40
20
0
10
s
30
s
2
min
duração do exercício
5
min
2. Segundo a gráfica em baixo, o lactato sangüíneo não se acumula a todas as
intensidades de exercício. Porque o lactato aumenta a medida que aumenta a
intensidade do exercício? Observe as diferenças entre treinados e não treinados e
discuta quais seriam as vantagens dessa diferença no caso de um atleta e possíveis
explicações para essa diferença. Que significam os pontos que estão sendo
indicados pelas setas? Com que tipo de atleta (ou seja, praticando que tipo de
esporte) se corresponde a curva dos “treinados”?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-42-
Concentração de lactato sangüíneo
ADAPTAÇÕES NA UTILIZAÇÃO
DE DIFERENTES SUBSTRATOS DURANTE O TREINAMENTO
exercício
extenuante
exercício
moderado
exercício
fraco
0
25
50
75
100
VO2 max. (%)
Não treinados
Treinados
3) Treino de intervalo: intercalar exercícios de alta intensidade com descanso
permite realizar exercícios de alta intensidade que não seriam possíveis se foram
feitos continuamente. Baseado no metabolismo energético, justifique se há ou não
base para esse treino.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-43-
TREINAMENTO
11.
DE LONGA DURAÇÃO E ALTA INTENSIDADE
Treinamento de longa duração e alta intensidade
Treinamento de longa duração e alta intensidade
1. Os atletas que fazem esportes de alta intensidade, freqüentemente
experimentam uma sensação de fadiga crônica, na qual dias sucessivos de
treinamento extenuante chegam a ser mais difíceis de suportar, progressivamente.
Essa fadiga, pode-se relacionar com uma gradual diminuição das reservas de CHO
corporais. Na Figura 1 mostra-se a mudança na concentração de glicogênio
intramuscular em seis atletas ingerindo uma dieta com as doses recomendadas de
CHO, lipídeos e proteínas, antes e depois de corridas de 16,1 km realizadas em três
dias sucessivos.
Figura 1. Mudanças na concentração de glicogênio intramuscular em seis atletas homens antes
e depois de corridas de 16,1 km realizadas em três dias sucessivos. O glicogênio muscula r também foi
medido 5 dias após a última corrida.
Observe as variações na concentração e na velocidade de degradação e
discuta como está sendo utilizado o glicogênio ao longo dos três dias de
competição. Estão sendo utilizadas outras fontes de energia ao longo dos três dias?
Como varia a utilização dessas outras fontes em relação com a variação nos níveis
de glicogênio? Que pode dizer respeito da recuperação nos níveis de glicogênio (5º
dia pós)?
2. Em uma experiência para avaliar o efeito da dieta sobre as reservas de
glicogênio intramuscular e sobre a duração do exercício, três grupos de pessoas
foram alimentados de forma diferente durante três dias, e após essa dieta
diferenciada, foram submetidos a uma sessão de ciclismo até o limite das suas
forças (tempo de fadiga o de extenuação) (Figura 1). A quantidade de calorias
ingeridas foi a recomendada normalmente nos três casos, mas em uma condição a
maior parte das calorias foi dada como lipídeos, na segunda as porcentagens
diárias recomendadas de CHO, lipídeos, e proteínas foram mantidas, e na terceira,
a dieta foi rica em CHO.
Figura 1. Efeitos da dieta no conteúdo de glicogênio no quadriceps femoris e na duração do
exercício feito sobre uma bicicleta
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-44-
TREINAMENTO
DE LONGA DURAÇÃO E ALTA INTENSIDADE
Discuta:
-O que pode dizer ao respeito da relação entre a dieta, as reservas de glicogênio no
músculo e a resistência ao exercício?
-Para que tipo de competições você recomendaria uma dieta rica em CHO?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-45-
EXERCÍCIOS DE
12.
INTENSIDADE BAIXA E MODERADA
Exercícios de intensidade baixa e moderada
1. Em condições de treinamento moderado, que tipo de substrato você espera que
seja degradado preferencialmente e porque? Como espera que essa degradação
evolua ao longo do tempo do exercício?
2. Observe os gráficos inseridos em baixo e discuta as seguintes afirmações:
a. O consumo de lipídeos aumenta na medida que o tempo do exercício
aumenta.
b. A contribuição relativa de cada substrato (o fonte de carbono) ao exercício
que está sendo feito depende da intensidade do exercício, da duração do
exercício, e da aptidão física.
c. Como resultado do treinamento as reservas de glicogênio são preservadas.
entrada de oxigênio (mM/min)
18
16
14
12
Fontes não sangüíneas
10
FFA
8
glicose
6
4
2
0
tempo do exercicio (min)
Figura 1. Consumo de oxigênio e nutrientes durante o exercício prolongado em
condições moderadas. As Fontes não sangüíneas são glicogênio, triglicerídeos e
proteínas do músculo.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-46-
EXERCÍCIOS DE
INTENSIDADE BAIXA E MODERADA
Gasto de energia (kcal/kg/min)
350
300
250
glicogênio do músculo
200
triglicerídeos dos músculos
150
FFA do plasma
glicose do plasma
100
50
0
25
65
85
porcentagem do VO2max
Figura 2. Utilização do substrato em diferentes intensidades de exercício
Observação: 25% do VO2 max equivale a exercício suave
65% do VO2 max equivale a exercício moderado
85% do VO2 max equivale a exercício intenso
250
ácidos graxos
livres no plasma
triglicerídeos
200
150
glicogênio
100
glicose
sangüínea
50
0
sedentário
treinado
Figura 3. Contribuição estimada de vários substratos ao metabolismo energético em
músculos dos membros treinados e não treinados, considerando exercícios de
intensidade moderada.
3. A glicose é transportada para dentro das células mediante difusão facilitada.
Uma família de transportadores denominados GLUT1-7 é responsável pelo
transporte. Nos músculos esqueléticos dos humanos adultos há três isoformas
presentes. Dessas, GLUT 1 é responsável pelo transporte basal e GLUT 4 é o maior
transportador de glicose. Na presença de insulina ou por efeito da contração
muscular, GLUT 4 é translocado de depósitos intracelulares para a membrana
plasmática.
Discuta quais seriam as diferenças entre o uso da glicose proveniente da
degradação dos depósitos de glicogênio muscular, hepático ou da ingestão de
sacarose, pelo s músculos em atividade.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-47-
PROTEÍNAS
13.
Proteínas
Proteínas na dieta
Alguns aminoácidos devem ser fornecidos através da dieta porque sua
síntese no organismo é inadequada para satisfazer as necessidades metabólicas.
Eles são chamados aminoácidos essenciais. Esses aminoácidos são: treonina,
triptofano, histidina, lisina, leucina, isoleucina, metionina, valina e fenilalanina. A
ausência ou ingestão inadequada de qualquer desses aminoácidos resulta em
balanço nitrogenado negativo, perda de peso, crescimento menor em crianças e
pré-escolares e sintomas clínicos. As necessidades de aminoácidos essenciais estão
na tabela 1.
Tabela 1: Estimativas das exigências nutricionais (mg/kg/dia) de aminoácidos por grupo de idade
Aminoácido
Lactentes, idade
Crianças, idade
Crianças, idade
Adultos
3-4 meses
~2 anos
10-12 anos
Histidina
28
?
?
8-12
Isoleucina
70
31
28
10
Leucina
161
73
44
14
Lisina
103
64
44
12
Metionina
+ 58
27
22
13
Cisteína
Fenilalanina
+ 125
69
22
14
tirosina
Treonina
87
37
28
7
Triptofano
17
12,5
3,3
3,5
Valina
93
38
25
10
Os demais aminoácidos são chamados não essenciais e são igualmente
importantes na estrutura protéica. Se ocorrer deficiência na ingestão desses
aminoácidos, eles podem ser sintetizados em nível celular a partir de aminoácidos
essenciais ou de precursores contendo carbono e nitrogênio.
Aminoácidos conhecidos como condicionalmente essenciais são aqueles que
se tornam indispensáveis sob certas condições clínicas. Acredita-se que a cisteína, e
possivelmente a tirosina, podem ser condicionalmente essenciais em crianças
prematuras. A arginina pode se tornar indispensável em indivíduos mal nutridos,
sépticos ou em recuperação de lesão ou cirurgia.
Fontes de proteína
As proteínas estão amplamente distribuídas na natureza, mas poucos
alimentos contêm proteínas com todos os aminoácidos essenciais, como as
proteínas do ovo e do leite utilizadas como referência.
Alimentos de origem animal, como carnes, aves, peixes, leite, queijo e ovo,
possuem proteínas de boa qualidade, suficiente para serem considerados as
melhores fontes de aminoácidos essenciais.
Os dados sobre consumo de alimentos de 1985 e 1987 do departamento de
Agricultura do Estados Unidos (USDA) revelaram que os alimentos de origem
animal fornecem 65% da proteína consumida. No Brasil esse valor é de
aproximadamente 40% dependendo do poder econômico da população.
As leguminosas (10 a 30% de proteínas) são os alimentos mais ricos em
proteínas, mas são deficientes em metionina. Os cereais (6 a 15% de proteínas)
apresentam um conteúdo protéico menor do que as leguminosas e são deficientes
em lisina, mas contribuem mais para a ingestão protéica da população, pois são
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-48-
PROTEÍNAS
consumidos em grandes quantidades. Frutas e hortaliças fornecem pouca proteína
(1 a 2% do seu peso).
Tabela 2: Composição de aminoácidos em alguns alimentos.
Aminoácidos
essenciais
Metionina
Isoleucina
Leucina
Lisina
Fenilalanina
Treonina
Triptofano
Valina
Queijo,
ovo,
leite e
carne
X
X
X
X
Milho
Cereal
Legumes
Nozes,
óleos de
sementes,
soja
_
Sementes
de
gergelim
e girassol
X
Amendoim Vegetais,
“folhas
verdes”
Gelatina
Levedura
_
Grão
integral
(com
germe)
X
X
_
_
X
_
_
X
X
X
_
_
_
_
_
X
_
_
X
_
_
_
X
_
X
_
X
X = Altas quantidades de aminoácidos presentes no alimento
_
= Baixas quantidades de aminoácidos presentes no alimento
Recomendações nutricionais para proteínas
O aumento da ingestão de proteínas mais que três vezes o nível
recomendado não aumenta o desempenho durante o treinamento intensivo. Para
atletas, a massa muscular não aumenta simplesmente através de uma alimentação
rica em proteína. Por exemplo, o aumento do consumo extra de proteína de 100g
(400 calorias) para 500g diárias não aumenta a massa muscular. Calorias
adicionais na forma de proteínas são depois da desaminação (remoção do
nitrogênio) usadas diretamente como componentes de outras moléculas incluindo
lipídeos que são estocados em depósitos subcutâneos. Assim, se numa dieta com
excesso de proteínas o músculo não tiver condições de utilizar os aminoácidos para
síntese de tecido muscular, as cadeias carbônicas serão usadas na gliconeogênese
e o nitrogênio excedente excretado pela urina. O aumento da excreção de
nitrogênio leva a uma maior necessidade de água, uma vez que ele é incorporado à
uréia e esta à urina. Isto, a longo prazo pode sobrecarregar os rins e causar
desidratação.
A tabela 3 mostra as recomendações nutricionais de proteínas para
adolescente e adultos homens e mulheres. Em média, o consumo diário de proteína
recomendado por kg de massa corpórea é 0,83g (para determinar o requerimento
de homens e mulheres com idade de 18 a 65 multiplicou-se a massa corpórea em
kg por 0,83. Por exemplo, para um homem com 90 kg, a necessidade diária de
proteína é 90 x 83 ou 75 g).
Geralmente, a necessidade e a quantidade de aminoácidos essenciais
diminuem com a idade. A recomendação protéica diária para lactentes e crianças
em crescimento é de 2 a 4g por kg de massa corpórea, enquanto para mulheres
grávidas é 20 g e para mães em fase de amamentação é 10g. Stress e doenças
aumentam a necessidade protéica.
É tema de debate a grande necessidade de proteínas para atletas
adolescentes que estão em crescimento moderado, atletas envolvidos em
programas de desenvolvimento de força e resistência. Em geral, o aumento no
consumo de proteínas desses atletas serve mais para compensar o aumento no
gasto de energia. Homens e mulheres fisiculturistas e halterofilistas e outros atletas
de força costumam ingerir entre 0,5 a 4 vezes o RDA para proteína por dia. Esse
excesso é consumido na forma de líquido, pó ou pílulas de “proteínas” purificadas.
Essas preparações que contém proteínas são “predigeridas” quimicamente em
aminoácidos em laboratórios.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-49-
PROTEÍNAS
Tabela 3: Recomendação nutricional (RDA) de proteínas para adolescentes e adultos homens e mulheres.
Quantidade
Adolescente homem Adulto homem
Adolescente mulher Adulto mulher
recomendada
Gramas de proteína 0,9
0,8
0,9
0,8
por kg de peso
corpóreo
Gramas de proteína 59
56
50
44
por dia (baseada na
média de peso *)
*A média de peso é baseada numa “referência” para homens e mulheres. Para adolescentes (idade 14-18) a
média de peso é aproximadamente 65,8 kg para homens e 55,7kg para mulheres. Para homem adulto essa
média é 70 kg e mulher é 56,8 kg.
Proteína exercício 1
Revisão metabolismo de aminoácidos
Explique como é originado o pool de aminoácidos e o que ocorre com os
aminoácidos excedentes.
No organismo não existe uma grande reserva de aminoácido livres e
qualquer quantidade acima da necessária para a síntese de pro teínas de tecidos e
os vários compostos não protéicos, contendo nitrogênio, é metabolizada. Nas
proteínas celulares existe um “pool” metabólico de aminoácido (figura 1) num
estado de equilíbrio dinâmica que pode ser solicitado em qualquer situação para
satisfazer uma necessidade. O contínuo estado de síntese e degradação de
proteínas, fenômeno denominado “turnover”, é necessário para manter o “pool”
metabólico e a capacidade de satisfazer a demanda de aminoácidos nas várias
células e tecidos do organismo quando esses são estimulados a produzir novas
proteínas. Os tecidos mais ativos responsáveis pelo “turnover” protéico são plasma,
mucosa intestinal, pâncreas, fígado e rins, enquanto tecido muscular, pele e
cérebro são os menos ativos.
Figura 1: pool de aminoácidos originado pela degradação das proteínas endógenas
e pelas da dieta.
Antes da oxidação do esqueleto de carbono da molécula de aminoácido o grupo
amino deve ser removido. Essa remoção é catalizada por enzimas chamadas
aminotransferases ou transaminases. Na maioria dos aminoácidos o grupo ? -amino
é transferido para o átomo de carbono ? do ? -cetoglutarato produzindo o ? -
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-50-
PROTEÍNAS
cetoácido e glutamato. Esse processo ocorre principalmente no fígado. Esse grupo
amino é convertido e, NH4 + e aspartato que são precursores do ciclo da uréia.
Figura 2: Ciclo da uréia
Os esqueletos de carbono são convertidos a algumas das formas intermediárias
(figura 3), formadas durante o catabolismo de glicose e ácidos graxos. Assim,
podem ser transportados para os tecidos periféricos, onde entram no ciclo de Krebs
para produzir adenosina trifosfato (ATP). Esses fragmentos podem ser usados
também nas síntese de glicose ou gorduras.
Figura 3: Destino da cadeia carbônica dos aminoácidos
A maioria dos aminoácidos, particularmente alanina, são potencialmente
glicogênicos. O piruvato, a partir da oxidação da glicose no músculo, é aminado
para formar alanina que é transportada para o fígado, onde sofre desaminação e o
esqueleto de carbono é convertido à glicose. Esse ciclo da alanina (figura 4) é
importante como fonte de glicose durante o período de baixo suprimento exógeno.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-51-
PROTEÍNAS
Figura 4: Ciclo alanina-glicose. A alanina transporta a amônia e o esqueleto
carbônico do piruvato do músculo até o fígado. A amônia é excretada e o piruvato é
utilizado na produção de glicose (gliconeogênese)
Existe um balanço de nitrogênio, quando o consumo de nitrogênio (proteína) é
igual à excreção de nitrogênio. O organismo apresenta um balanço de nitrogênio
positivo se o consumo de nitrogênio for maior do que a sua excreção. Assim, a
proteína é retida como um novo tecido que começa a ser sintetizado. Isso é
freqüentemente observado em crianças, durante a gravidez, em recuperação de
doença e durante exercícios de resistência quando a síntese de proteínas ocorre nas
células do músculo.
O balanço de nitrogênio negativo pode ocorrer quando o organismo cataboliza
proteínas devido a falta de outros nutrientes que forneçam energia. Por exemplo,
um indivíduo que consome quantidades adequadas ou excesso de proteína, mas
pequena quantidade de carboidratos ou lipídeos. Conseqüentemente a proteína é
usada como a principal fonte de energia, o resultado é um balanço negativo de
proteína (nitrogênio). Em períodos de jejum também é observado um balanço
negativo de nitrogênio.
Questões
Qual o principal produto de excreção do metabolismo nitrogenado no homem?
Quais são os outros compostos nitrogenados excretados pelo homem?
Qual é a origem dos dois átomos de nitrogênio presentes na molécula de uréia?
Discuta o balanço energético no ciclo da uréia (balanço de ATP)?
Quais são os destinos das cadeias carbônicas dos aminoácidos?
Discuta a importância do ciclo da alanina-glicose.
Onde ocorre a síntese da uréia?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-52-
PROTEÍNAS
Exercício 2
Para o estudo da dinâmica de proteínas no exercício é utilizado o método clássico
de determinação da quebra de proteínas através da excreção da uréia. No
experimento da figura 1 a excreção do nitrogênio foi medida a partir do suor.
Discuta, a partir do gráfico, as conseqüências de uma dieta com restrições de
carboidratos.
O balanço de nitrogênio é a medida mais utilizada para avaliar o metabolismo
protéico de um indivíduo. Sabendo que o balanço de nitrogênio é a diferença entre
a quantidade de nitrogênio ingerido e a quantidade de nitrogênio excretado
explique como está o balanço de nitrogênio nas situações abaixo.
Figura 1: Excreção de uréia no suor em situações de repouso, durante o exercício
depois de grande ingestão de carboidratos (alto CHO) e diminuição de carboidrato
(baixo CHO).
Exercício 3
Algumas proteínas do organismo não podem ser utilizadas para a obtenção de
energia. As proteínas do músculo são mais lábeis e com o aumento da demanda
com os exercícios ela pode ser utilizada na obtenção de energia. A figura abaixo
mostra a liberação do aminoácido alanina (e possivelmente glutamina) a partir de
músculos da perna em diferentes situações. Por que ocorre um aumento dos níveis
de alanina nas situações apresentadas? Qual o destino dessa alanina
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-53-
PROTEÍNAS
Figura 6: Influência de 40 minutos de exercícios de varias intensidades e liberação
de alanina a partir dos músculos da perna.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-54-
C ARBOIDRATOS
14.
Carboidratos
De onde vem os carboidratos?
Os carboidratos são sintetizados pelos vegetais verdes através da
fotossíntese, processo que utiliza a energia solar para reduzir o dióxido de carbono.
Assim, os carboidratos atuam como reservatório químico principal da energia solar.
Recomendações Nurticionais
Não há uma recomendação de ingestão para carboidratos. A típica dieta
americana inclui de 40 a 50% da calorias totais como carboidratos. Para uma
pessoa sedentária de 70kg é recomendado um consumo diário de cerca de 300g de
carboidratos. Para uma pessoa ativa envolvida em treinamento o consumo sobe
para 60% de calorias diárias (400 a 600g). Esse carboidrato deve ser
predominantemente proveniente de frutas e vegetais. Na dieta americana cerca de
50% do carboidrato consumido como açúcar simples, predominando a sacarose.
Um consumo adequado de carboidratos é fundamental para pessoas ativas.
Quando o suprimento de oxigênio para os músculos ativos é inadequada, o
glicogênio dos músculos e a glicose do sangue são as primeiras fontes de energia.
Ao estocar glicogênio os carboidratos asseguram energia para exercícios aeróbicos
de alta intensidade. Assim, para pessoas ativas é importante uma dieta com 50 a
60% de calorias na forma de carboidratos predominantemente na forma de amido e
fibras. Durante treinamento vigoroso e antes de competição o consumo de
carboidratos pode aumentar para assegurar reservas adequadas de glicogênio. A
recomendação para atletas com treinamento prolongados é de 10g por kg de
massa corpórea. Portanto, o consumo diário para um atleta de 46kg que gasta
cerca de 2.800kcal por dia é de aproximadamente 450g ou 1800kcal. Um atleta
com 68kg deve ingerir cerca de 675g de carboidratos (2.700kcal) como parte de
um requerimento de 4.200kcal. Em ambos os casos os carboidratos representam
cerca de 65% da energia total consumida.
Fontes de carboidratos
A maior parte dos carboidratos da dieta são provenientes de alimentos de
origem vegetal. A única exceção é a lactose, dissacarídeo que ocorre no leite e seus
derivados. A frutose está presente em grandes quantidades em frutas e no mel. Os
três açúcares duplos (dissacarídeos) que são comuns na alimentação: sacarose,
lactose e maltose. A sacarose é o açúcar comum de mesa e o mais disseminado na
natureza sendo encontrado em todos os vegetais que efetuam a fotossíntese e é
obtida industrialmente da cana-de-açúcar da beterraba. Quando o amido é
hidrolisado pela enzima diastase, um produto é a maltose. A maior fonte de
maltose é a de grãos em germinação. O amido em grãos se rompe durante a
germinação formando a maltose. Isso ocorre antes dos grãos serem usados na
fabricação da cerveja. No processo de produção da cerveja ocorre a mudança de
maltose em “malte”, que é mais fácil de ser metabolizado do que o amido original
no grão. São poucas as fontes de maltose em nossa dieta. Assim, a maltose possui
papel significativo como produto intermediário da digestão do amido. O amido
ocorre como grânulos microscópicos nas raízes, nos tubérculos e nas sementes dos
vegetais. As maiores fontes de amido incluem milho, batata, trigo e arroz.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-55-
C ARBOIDRATOS
Fibra dietética
Fibra dietética em alimentos corresponde à soma dos resíduos de paredes
celulares e de tecidos de sustentação dos vegetais consumidos nas dietas,
correspondendo a um conjunto de compostos que resistem à hidrólise pelas
enzimas endógenas do tubo digestivo.
O baixo consumo de fibra dietética está ligada a prevalências de desordens
intestinas nos Estados Unidos comparado com países com alto consumo de
complexos de carboidratos não refinados. Por exemplo, na África e na Índia as
dietas apresentam de 40 a 150 g de fibras enquanto a típica dieta americana
apresenta um consumo diário de somente 12g.
Os principais grupos de componentes integrantes das paredes celulares de
vegetais são: celulose, hemicelulose, polissacarídeos pécticos, proteoglicanas,
glicoproteínas e compostos polifenólicos inclusive a lignina. A proporção desses
polímeros varia e o seu grau de maturidade
A celulose é resistente à degradação e insolúvel em água. Assim, os
integrantes da fração fibra classificam-se em solúveis e insolúveis em água. As
fibras solúveis como a pectina e a goma de guar presentes em farinha, feijão,
ervilhas, cenouras e frutas podem diminuir o colesterol do sangue. Essas fibras
podem inibir a síntese e a absorção do colesterol no intestino e ao mesmo tempo se
ligam ao colesterol existente facilitando a excreção nas fezes. As fibras insolúveis
como hemicelulose, lignina e celulose encontradas em arroz, cereais e farelo de
trigo não têm efeito na diminuição do colesterol.
Embora, a fração insolúvel seja em geral a mais abundante, ela não é a mais
importante. A fração insolúvel da fibra está relacionada co o aumento do bolo fecal
que garante o peristaltismo intestinal e evita a constipação, evitando o
aparecimento de hemorróidas e diverticulites (inflamação da parede do intestino,
resultado de irritação conseqüente a diverticulose) que provocam enfraquecimento
da parede intestinal causada pela pressão de fezes duras.
A relação entre câncer de cólon e fibra dietética tem sido estudada, mas os
resultados são conflitantes. Enquanto alguns pesquisadores afirmam não ter
encontrado qualquer relação, outros descrevem diminuição ou aumento do
aparecimento do câncer. Esse assunto é muito discutido em vista da variabilidade
das condições experimentais.
Parece que a fibra reduz a absorção de minerais reduzindo a sua
biodisponibilidade. Em 1992, Sandstead aconselhou não consumir altas doses de
fibra, enquanto não tivermos pleno conhecimento sobre o equilíbrio mineral,
particularmente em relação ao cálcio e o zinco. É recomendado a ingestão diária de
20 a 35 g de fibra.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-56-
LIPÍDIOS
15.
Lipídios
Os lipídios são fundamentais na alimentação para: transportar as vitaminas
lipossolúveis, fornecer a maior quantidade de calorias por grama, fornecer os ácidos
graxos essenciais etc. Os ácidos graxos essenciais são poliinsaturados e não podem
ser sintetizados pelo organismo humano, sendo obtidos a partir da alimentação. Os
ácidos graxos essenciais são o ácido linoléico e o ácido linolênico, mas há duvidas se o
linolênico é essencial. O ácido linolênico participa da formação do ácido araquidônico
que é precursor dos eicosanóides. Os ácidos graxos essenciais fazem parte da
estrutura dos fosfolipídios que são componentes importantes das membranas e da
matriz estrutural de todas as células. O ácido linoléico é comum na maioria dos óleos
vegetais.
Na dieta típica americana os vegetais contribuem com 34% do consumo
diário de lipídios enquanto 66% é de origem animal. Em média as pessoas nos
Estados Unidos consomem 15% das calorias totais como ácidos graxos saturados. A
relação entre ácidos graxos saturados e o risco de doenças coronárias faz com que
médicos e nutricionistas sugiram a substituição na dieta de ao menos uma parcela
dos ácidos graxos saturados por insaturados. No presente é prudente que não mais
que 10% da energia total seja consumida na forma de ácidos graxos saturados. .
Para uma boa saúde se tornou comum o uso de lipídios provenientes de fontes
vegetais na alimentação como o óleo de milho. Porém, o consumo total de lipídios
(ambos ácidos graxos saturados e insaturados) podem constituir riscos para
doenças cardiovasculares e diabetes. Portanto, o consumo total de lipídios deve ser
reduzido. Existe associação de dietas ricas em gorduras com cânceres de ovário,
mama e cólon, bem como a possibilidade de promover o crescimento de outros
cânceres. A redução de lipídios na dieta também pode reduzir problemas de
controle de peso.
15.1. Ácidos graxos Ômega-3
Os ácidos graxos ômega-3, de interesse nutricional, incluem o ácido
linolênico e seus derivados, ácido eicosapentaenóico e ácido docosahexaenóico.
Óleos de peixe, principalmente peixes de águas geladas como atum, arenque,
sardinha e cavala são ricos em ácidos graxos ômega-3. O consumo regular de peixe
e óleos de peixe tem efeitos benéficos, especialmente em relação a doenças
cardiovasculares. Um mecanismo proposto para prevenção de ataque cardíaco é
que o óleo de peixe ajuda na prevenir a formação de coágulos sanguíneos nas
artérias.
15.2. Colesterol
As lipoproteínas de alta densidade (HDL) são produzidas no fígado e no
intestino. Essas lipoproteínas têm grande porcentagem de proteínas e um baixo teor de
colesterol. As lipoproteínas de baixa densidade (LDL) contêm maior colesterol.
O colesterol, juntamente com outros lipídios, é absorvido a partir do intestino
e transportado para o fígado. No fígado o colesterol e os triacilgliceróis excedentes
são usados na síntese das VLDL que são exportadas. Quando os triacilgliceróis
presentes nas VLDL são hidrolisados pela lípase protéica ocorre a formação das
LDL. As LDL transportam (“mau” colesterol) a maior parte do colesterol sérico e
têm grande afinidade pelas células da parede arterial. As HDL (“bom” colesterol)
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-57-
LIPÍDIOS
removem o colesterol dos tecidos e o transportam para o fígado onde é incorporado
a bile e excretado.
Enquanto os ácidos graxos saturados tendem a elevar tanto o LDL-colesterol
como o HDL-colesterol os insaturados reduzem o LDL-colesterol e os
poliinsaturados reduzem também o HDL-colesterol.
15.3. Manteiga X Margarina: O risco dos ácidos graxos Trans?
A manteiga é composta por cerca de 62% de ácidos graxos saturados e a
margarina com aproximadamente 20%. Durante a produção da margarina através
da hidrogenação ocorre a formação de ácidos graxos na forma natural cis e na não
natural trans. Na margarina a porcentagem de ácidos graxos trans insaturados é
maior que na manteiga, mas como a margarina é de origem de óleo vegetal não
contém colesterol como a manteiga. Suspeita-se de uma possível relação entre
ácidos graxos trans e arteosclerose.
15.4. Recomendações nutricionais
A dieta de lipídios representa cerca de 38% das calorias totais ingeridas nos
Estados Unidos, ou cerca de 50kg de lipídios consumidos por pessoa a cada ano.
Embora as recomendações para a ingestão diária de lipídios não estão
estabelecidas, o consumo de lipídios não deve exceder 30% da energia total da
dieta. Foi proposto que a maior parte dos lipídios seja consumido na forma de
ácidos graxos insaturados, igualmente distribuído entre poliinsaturados e
monoinsaturados. A principal fonte de colesterol são os alimentos de origem animal
ricos em ácidos graxos saturados.
15.5. Lipídios no exercício
O requerimento de energia para atividade de baixa a moderada é largamente
proveniente de ácidos graxos provenientes dos estoques de triacilgliceróis e
liberados do músculo como ácidos graxos livres (FFA). Durante breves períodos de
exercício moderado a energia é derivada aproximadamente em igual quantidade de
lipídios e carboidratos. Depois de uma hora aumenta a utilização de lipídios e os
carboidratos se tornam depletados.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-58-
LIPÍDIOS
Questões carboidratos, lipídios e proteínas
12345678910111213-
O que é o bom e o mau colesterol?
Diante de duas dietas com mesma quantidade de açúcar simples (sacarose) e
amido qual é a mais recomendada?
Quais são as recomendações nutricionais (RDA) de carboidratos, proteínas e
carboidratos, proteínas e lipídios?
Quais são as principais fontes de carboidratos, proteínas e lipídios na
alimentação?
Compare as proteínas de origem animal com as de origem vegetal?
A mistura de cereais e leguminosas substitui as proteínas de origem animal
numa dieta?
Explique a importância de uma dieta de boa qualidade do ponto de vista
protéico para o pool de aminoácidos?
Quais as conseqüências de uma dieta deficiente em proteínas?
È recomendado uma alta ingestão protéica em atletas?
Além do glicogênio qual é a outra maneira do homem armazenar energia?
Qual fornece mais energia? Quem é mais facilmente disponível?
Explique o papel dos carboidratos em exercícios prolongados?
Quais as conseqüências de uma dieta deficiente em carboidratos?
Na tabela abaixo temos a porcentagem de ácidos graxos saturados e
insaturados em gorduras de origem animal, margarinas e óleos vegetais. Com
base na tabela explique que tipo de lipídio é mais recomendado para uma
dieta adequada?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-59-
LIPÍDIOS
Saturados
Monoinsaturados
Poliinsaturados
66
43
26
31
44
49
3
13
25
20
27
15
13
11
14
92
50
22
25
25
21
77
6
30
51
60
62
68
9
2
Gorduras
Manteiga
Toicinho
Margarinas
Óléos
Amendoim
Algodão
Soja
Milho
Girassol
Oliva
Coco
14- Qual o ácido graxo essencial para o organismo humano?
15- Qual a influência dos ácidos graxos no “mau colesterol” (LDL-colesterol) e no
“bom colesterol” (HDL-colesterol)? Quais as vantagens e as desvantagens no
consumo de margarinas?
16- Quais são os ácidos graxos omega-3? Quais são as suas principais fontes e
funções?
17- A figura abaixo mostra a porcentagem de calorias totais consumidas como
carboidratos, proteínas e lipídios, incluindo kcal total por kg de massa
corpórea, em diferentes tipos de atividade física. Explique a diferença de
calorias consumidas na forma de proteínas, lipídios e carboidratos em
diferentes tipos de exercícios.
Porcentagem de calorias totais consumidas na forma de carboidratos, proteínas e
lipídios, incluindo kcal total por kg de massa corpórea, para 8 grupos de atletas
mulheres e homens e 4 grupos de atletas homens.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-60-
ESTRESSE OXIDATIVO , DEFESA ANTIOXIDANTE
16.
E ATIVIDADE
FÍSICA
Estresse Oxidativo, Defesa Antioxidante e Atividade Física
“Paradoxo do Oxigênio”
"One of the paradoxes of life on this planet is
that the molecule that sustains aerobic life, oxygen,
is not only fundamentally essential for energy
metabolism and respiration, but it has been
implicated in many diseases and degenerative
disorders."
O estudo do papel do estresse oxidativo vem atraindo grande interesse por
sua associação com envelhecimento e uma série de outras condições patológicas. A
relação entre atividade física, radicais livres, antioxidantes, ainda não está bem
estabelecida. Os estudos indicam que em atividades físicas de intensidade média o
organismo tem condições de neutralizar os radicais livres produzidos durante o
exercício. Porém outros estudos mostram que, durante os exercícios intensos e
extenuantes, o sistema antioxidante do organismo não é capaz de neutralizar os
efeitos danosos dos radicais livres ao organismo. Nesta seção introduziremos
conceitos básicos sobre radicais livres, danos oxidativos, defesas antioxidantes e
discutiremos tópicos relacionados à adaptação (indução de enzimas de defesa
antioxidante) lesões e suplementos antioxidantes.
16.1. O que são: Radicais Livres, Espécies Reativas de Oxigênio e
Nitrogênio
Antes de começarmos a discussão sobre o estresse oxidativo no exercício
físico é fundamental que entendamos o significado dos termos radicais livres,
espécies reativas de oxigênio e nitrogênio.
De maneira geral, tem-se que o oxigênio molecular (O2) é necessário para a
sobrevivência de todos organismos aeróbicos. Assim, a obtenção de energia por
estes organismos é feita na mitocôndria através da fosforilação oxidativa, onde o O2
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-61-
ESTRESSE OXIDATIVO , DEFESA ANTIOXIDANTE
E
ATIVIDADE FÍSICA
é reduzido por quatro elétrons a H2 O. Quando o oxigênio é parcialmente reduzido,
tanto na fosforilação oxidativa quanto em outras reações, há a formação de radicais
livres, que constituem moléculas com coexistência independente (o que explica o
uso do termo “livre”) e que contém um ou mais elétrons não pareados na camada
de valência. Esta configuração faz dos radicais livres espécies altamente instáveis,
de meia vida relativamente curta e quimicamente muito reativas.
O2
e-
O2??
e2H+
H2O2
eH+
?
OH
eH+
H2O
Esquema 1. Passos intermediários da redução do oxigênio. A redução por 4 elétrons
do oxigênio até a água ocorre em etapas sucessivas de redução por 1 elétron.
Neste processo são formados os intermediários: ânion radical superóxido, peróxido
de hidrogênio e radical hidroxila, que correspondem à redução por um, dois e três
elétrons, respectivamente.
O termo espécies reativas de oxigênio (EROs ou ROS:“reactive oxygen
species”) incluem, além dos radicais livres derivados do oxigênio (como o radical
superóxido e o radical hidroxila), espécies não radicalares como a água oxigenada
(H2O2 , mensageiro secundário na transdução de sinal intra e extra-celular), o ácido
hipocloroso (HOCl, agente oxidante e clorinante produzido por macrófagos), o
oxigênio singlete (uma forma altamente reativa do oxigênio) e o ozônio.
Um dos principais representantes de ROS é o anion radical superóxido (O2? -),
o qual é produzido através de uma redução monoeletrônica do oxigênio. Nas células
o O2? - é rapidamente convertido à peróxido de hidrogênio (H2O2) através de sua
dismutação espontânea ou enzim ática (superóxido dismutase). O H2O2 é menos
reativo que o O2? -, porém na presença de metais como o ferro (Fe2 +) ou o cobre
(Cu+), ele pode gerar radicais hidroxila (? OH). O ? OH é provavelmente um dos
radicais mais reativos dentre os ROS.
H2O2
+ Fe2 +
?
Fe3 + + OH-
+ ? OH (reação de Fenton)
As espécies reativas de nitrogênio (ERNs ou RNS:”reactive nitrogen
species”), como o próprio nome indica, referem-se às espécies reativas derivadas
do nitrogênio. Um representante muito importante desta classe é o radical óxido
nítrico (?NO), um agente vasodilatador e neurotransmissor sintetizado pelas células
do endotélio vascular. Na tabela 1 estão representados os principais exemplos de
radicais livres, ROS e RNS.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-62-
ESTRESSE OXIDATIVO , DEFESA ANTIOXIDANTE
E
ATIVIDADE FÍSICA
Tabela 1: Principais ROS e RNS
Nome
Fórmula
Comentários
Radical superóxido
O2? -
É formado através da redução por 1 elétron do
oxigênio. Produzido por células fagocíticas onde
tem papel importante na inativação de vírus e
bactérias. Também é produzido durante o
metabolismo normal na mitocôndria
Radical Hidroxila
?
É um dos radicais livres mais potentes. É
produzido pela ação de radiações ionizantes e na
decomposição de H2 O2 catalisada por metais
OH
de H2O2
É formado na dismutação de O2 ? - catalisada pela
SOD. Também é produzido por várias oxidases,
entre elas a xantina oxidase
Ácido hipocloroso
HOCl
É produzido a partir de Cl- e H2 O2 pela
mieloperoxidase em neutrófilos ativados. Possui
importante papel na destruição de bactérias.
Reage com H2O2 produzindo 1 O2
Oxigênio singlete
1
O2
É uma forma bastante reativa do oxigênio. É
produzido nas reações de fotosensibilização e em
outras reações envolvendo peróxidos
Óxido nítrico
?
NO
É um radical com importantes papéis fisiológicos.
É formado a partir da L-arginina numa reação
mediada por enzimas do grupo da NO sintase.
Peroxinitrito
ONOO-
Peróxido
hidrogênio
Formado na reação entre O2 ?- e NO?. Sua
protonação torna-a altamente oxidante sendo
capaz de lesar uma série de biomoléculas
16.2. Quais são as fontes de radicais livres durante o exercício físico?
Durante o exercício físico as ROS podem ser produzidas por diversas fontes,
que variam de acordo com o órgão, o tempo de exercício e o tipo de exercício,
sendo que muitas das fontes não são exclusivas e podem ser ativadas
simultaneamente.
A figura abaixo ilustra de maneira geral as vias principais de formação de
radicais livres durante o exercício.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-63-
ESTRESSE OXIDATIVO , DEFESA ANTIOXIDANTE
E
ATIVIDADE FÍSICA
Neutrófilos/Macrófagos
NO
sintase
NO
O2
NADPH
oxidase
O2??
Fe2+
ONOO-
H 2O2
? OH
Mieloperoxidase
NO
sintase
L
L?
O2
LOO?
HOCl
NO
? OH
ONOO -
Fe2 +
O2??
H2O2
Xantina
Oxidase
O2
O2??
NO
NO
sintase Mitocôndria
Célula Endotelial
Célula Muscular
16.2.1. Mitocôndria – Cadeia de Transporte de Elétrons
Uma das principais fontes de radicais livres durante o exercício físico e o
vazamento de elétrons que ocorre na cadeia de transporte de elétrons. Sabe-se que
em torno de 1 a 3 % de todo o oxigênio consumido pela mitocôndria resulta na
formação de radicais superóxido. Sugere-se que a produção de O2 ?- ocorra
principalmente nos complexos I (NADPH-ubiquinona oxidoredutase) e complexo III
(citocromo c redutase). Lo go após a sua produção, o O2 ? - é rapidamente convertido
a H2O2 pela SOD mitocondrial (MnSOD).
Succinato
eNADH
Complexo II
O2
e-
Complexo I
2 H 2O
4H+/4e-
Q
Complexo III
e-
Cit c
Complexo IV
e-
pontos de ”vazamento de eletrons”
O2
O2•-
O2
O consumo de oxigênio pelos tecidos pode aumentar cerca de 100 vezes
durante o exercício intenso o que, teoricamente, levaria a um aumento proporcional
da conversão de O2 a O2 ?- . Entretanto, até o momento poucas evidencias
demonstram esse efeito, ou seja, as suposições existentes sobre esse aumento são
baseadas em observações indiretas como o aumento da peroxidação de lipídios
mitocondriais, perda de grupos tióis em proteínas e inativação de enzimas
oxidativas.
16.2.2.
Xantina Oxidase
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-64-
ESTRESSE OXIDATIVO , DEFESA ANTIOXIDANTE
E
ATIVIDADE FÍSICA
As reações catalisadas pela Xantina Oxidase (XO) têm sido demonstradas
como uma das principais fontes geradoras de radicais livres durante situações de
isquemia e reperfusão no coração. Durante a isquemia, a alta demanda de energia
do miocárdio leva a degradação do ATP a ADP e AMP. Nas células musculares o ATP
é regenerado a partir de 2 ADPs pela ação da enzima adenilato quinase (AK). Caso
o fornecimento de energia ainda não seja suficiente para nova produção de ATP, o
AMP é degradado a hipoxantina. Em condições normais, a degradação de
hipoxantina ocorre via xantina desidrogenase (XDH) utilizando NAD como aceptor
de elétrons, porem durante a isquemia a XDH e convertida a XO. Esta enzima por
sua vez converte hipoxantina (HX) à xantina (X) e ácido úrico (UA) mediante a
redução de O2 , o que leva a formação de O2 ? - .
ATP
AK
2 ADP
AMP
NAD+
NADH
NAD+
NADH
HX
HX
Ca2+
XDH
protease XO
X
O2??
X
Ca2+
XDH
protease XO
UA
Repouso
O2
O2
O2??
UA
Exercício
Situações de isquemia e reperfusão também podem ocorrer nos músculos.
Sabe-se que durante exercícios extenuantes os músculos podem sofrer algum grau
de privação de oxigênio, especialmente quando o trabalho beira ou atinge o nível
de exaustão. Após intensa contração muscular, foi demonstrado que ocorre um
acúmulo de hipoxantina e um aumento da concentração de ácido úrico, tanto nos
músculos quanto no plasma sanguíneo, sugerindo que houve a ativação da XO.
Também é observado um aumento nas concentrações de xantina e hipoxantina
sanguínea.
Embora existam fortes evidências de uma relação ente a ação da XO e a
formação de radicais livres, as situações em que esta relação ocorre ainda não
foram esclarecidas. Em condições aeróbicas, por exemplo, quando músculo é
suprido com quantidades suficientes de oxigênio, a via de formação de ATP é mais
utilizada que a via da xantina/hipoxantina, e como o músculo esquelético possui
pouca atividade de XO, a XO deve possuir maior importância quando o músculo se
encontra em atividade anaeróbica, ou seja, quando há um déficit na produção de
ATP.
16.2.3. Neutrófilos e Reposta Inflamatória (NADPH oxidase)
Neutrófilos Polimorfonucleares (PMN) são células sanguíneas que possuem
como função a defesa de tecidos contra invasões virais e bactericidas. Quando
recrutados para um foco de infecção os PMNs migram até o foco e liberam
primordialmente dois fatores, lisozimas e O2 ?- . Mesmo que esta resposta
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-65-
ESTRESSE OXIDATIVO , DEFESA ANTIOXIDANTE
E
ATIVIDADE FÍSICA
inflamatória seja crítica para a remoção de proteínas danificadas e restos celulares,
ROS e outros oxidantes liberados pelos neutrófilos podem causar danos ao seu
redor como lipoperoxidação.
A produção de O2 ?- por Neutrófilos e células fagocitárias ocorre através da
redução por um elétron do oxigênio na presença de NADPH, numa reação
catalisada pela enzima NAPH oxidase (processo conhecido como “respiratory
burst”). A maior parte do O2 ?- produzido é convertido a H2 O2 e, a partir destes, são
formados vário s outros agentes microbicidas oxidantes, como o HOCl, o ?OH,
ONOO- , e vários outros (Tabela 1).
2 O2
+ NADPH ?
2 O2-
+ NADPH+ + H +
Como um dos fatores de ativação dos neutrófilos constitui a presença de
danos teciduais, quando tais danos são causados por exercício intenso é ativada
uma resposta inflamatória no músculo que está sendo utilizado. Um exemplo deste
fato foi observado por Hack e colaboradores (1992), ao demonstrar que após
exercício exaustivo há um aumento significante nas quantidades de leucócitos,
linfócitos e neutrófilos circulantes.
Devido ao longo tempo necessário para a infiltração dos neutrófilos,
provavelmente esta via de ação não está associada como uma fonte primária de
radicais livres para exercícios curtos, ou seja, deve ser uma fonte secundária de
radicais livres e contribuir para a danificação celular em exercícios pesados e de
longa duração.
16.3. NO sintase
A NO sintase catalisa a formação de óxido nítrico (NO) a partir de L-arginina,
oxigênio e NADPH.
+ NADPH ? NO
L-arginina + O2
+ citrulina + NADP +
O NO e uma molécula de grande interesse biológico por exercer papel
importante no sistema vascular sanguíneo (importante fator de relaxamento dos
vasos), no sistema nervoso (neurotransmissor, importante nos processos de
memória), e em processos inflamatórios. Estudos recentes demonstram que o NO
também influencia vários aspectos da contração muscular. A NO sintase está
presente nas células endoteliais e macrófagos. Sabe-se que as fibras musculares
também expressam a NO sintase e a sua atividade varia entre os tipos de fibras
musculares, sendo em geral mais elevada nas fibras de contração rápida (Tipo II)
do que nas lentas (Tipo I). Estudos imunohistoquímicos mostram a presença de NO
sintase do tipo neuronal no sarcolema de fibras do tipo II e NO sintase do tipo
endotelial associado à mitocôndria.
Qual é o papel do ?NO no músculo?
Além disso acredita-se que o ?NO em baixas concentrações funcione como
antioxidante. No entanto, em situações de hiperatividade muscular, em que a
produção de ?NO é elevada, este pode agir como um agente pro-oxidante, pois o
?
NO produzido em excesso pode reagir com o O2 ?- gerando o peroxinitrito (ONOO- ),
uma espécie altamente reativa capaz de oxidar e nitrar biomoléculas.
?
NO + O2 ?- ?
ONOO-
16.4. Metais
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-66-
ESTRESSE OXIDATIVO , DEFESA ANTIOXIDANTE
E
ATIVIDADE FÍSICA
Metais como o ferro e o cobre podem catalisar reações de formação de
radicais livres. Eles reagem com H2O2 gerando ?OH ou com peróxidos derivados de
lipídeos (LOOH) gerando radicais peroxila (LOO?) ou alcoxila (LO ?). Estes radicais
são bastante reativos e podem danificar biomoléculas importantes do organismo.
Normalmente os metais encontram-se cuidadosamente seqüestrado por
proteínas ligadoras como a ferritina e a transferrina.
Porem, danos teciduais, como as decorrentes de lesões musculares, podem
liberar metais agravando assim a lesão.
16.5. Como agem os radicais livres?
Os radicais livres podem atacar uma série de biomoléculas, iniciando reações
em cascata onde um radical reage com um composto gerando novos radicais.
O alvo celular dos radicais (proteínas, lipídeos e DNA) está relacionado ao
seu sítio de formação. Um alvo clássico são os ácidos graxos poliinsaturados
presentes nas membranas celulares e em lipoproteínas. O processo de oxidação
resultante do ataque de radicais livres sobre a membrana chama-se
lipoperoxidação. A lipoperoxidação é dividida em 3 etapas, iniciação, propagação,
e terminação. Na etapa de iniciação, o radical livre ataca a cadeia do ácido graxo
(LH) abstraindo um hidrogênio, gerando um radical centrado no carbono da cadeia
alifática do lipídeo (L?). Na etapa de propagação, o L? reage rapidamente com o
oxigênio formando radicais peroxila (LOO?), que por sua vez atacam outros ácido
graxos adjacentes gerando mais L?, resultando numa reação em cadeia. A etapa de
terminação é resultante da reação entre os radicais formando compostos não
radicalares. Durante a lipoperoxidação os intermediários radicalares podem sofrer
quebras gerando hidrocarbonetos de cadeia curta (etano, pentano), aldeídos (como
o malonaldeído, 4-hidroxinonenal), epóxidos e outros produtos altamente
citotóxicos. Como resultado da lipoperoxidação as membranas sofrem alterações na
fluidez e na permeabilidade, resultando em perda na homeostase e morte celular.
Membrana Celular
LH
LH
1
L?
O2
LOO?
2
LOOH
L?
Aldeídos: MDA, 4-HNE, etc.
Etano, Pentano
Epóxidos
Etc.
Os passos intermediários da lipoperoxidação
1. Iniciação: LH ? L?
2. Propagação: L? + O2 ? LOO?
LOO? + LH ? LOOH + L ?
3. Terminação: LOO? + LOO? ? produtos
LOO? + L ? ?
não
L? + L? ?
radicalares
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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E
ATIVIDADE FÍSICA
As proteínas também são alvos de ataque dos radicais livres. A oxidação
dos aminoácidos resulta na formação de carbonilas, tióis oxidados, entre outras
modificações que alteram a função normal da proteína.
Outro alvo muito importante dos radicais livres é o DNA. A formação de
radicais livres próximo ao DNA pode resultar na oxidação de bases de pirimidina e
purina, formação de adutos e quebras na fita. Dentre as bases, a guanina é
altamente sensível à oxidação (formação de 8-hidroxiguanina, 8-OHdG) mediado
por radicais livres. Essas alterações no DNA têm sido associadas com processos
mutagênicos e carcinogênicos.
O esquema acima ilustra de maneira geral os principais alvos celulares dos
radicais livres.
16.6. Como o organismo se protege dos radicais livres?
A produção contínua de radicais livres durante os processos metabólicos
levou as células a desenvolverem mecanismos de defesa que controlassem os
níveis de radicais livres e impedissem a indução de danos, os antioxidantes.
O sistema de defesa antioxidante inclui antioxidantes enzimáticos (como a
superóxido dismutase, glutationa peroxidase e catalase), antioxidantes não enzimáticos (como ácido ascórbico, tocoferol, glutationa, e carotenóides), proteínas
extracelulares ligantes de ferro e cobre (como a albumina,transferrina, lactoferrina,
ferritina, haptoglobina e ceruloplasmina) e antioxidantes exógenos polifenólicos
(como os flavonóides, produto presente nas frutas, vegetais e legumes).
Tabela 2 – principais agentes de defesa antioxidante
Antioxidantes enzimáticos
Enzima
Propriedades
Antioxidante
Superóxido
Tipos
Transforma o radical superóxido Cu,
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
Zn-SOD:
localizado
-68-
no
ESTRESSE OXIDATIVO , DEFESA ANTIOXIDANTE
E
ATIVIDADE FÍSICA
dismutase
(SOD)
em H2 O2
2 O2 ? - + 2 H+ ? H2O2 + O2
citoplasma
Mn-SOD: localizado na matriz
mitocondrial
Extracelular SOD: contem Cu e Zn
no sítio catalítico
Glutationa
peroxidase
(GPx)
Remove o H2 O2 e outros
peróxidos orgânicos
H2 O2 + 2 GSH ? 2 H2O + GSSG
LOOH + 2GSH ? LOH + H2O +
GSSH
c-GPX: GPX clássica
PHGPX:
GPX
específica
para
hidroperóxidos de fosfolipídio
p-GPX: GPX plasmática
GI-GPX:
GPX
encontrada
principalmente no trato digestivo.
* todas possuem Selênio no sítio
ativo
Catalase
Remove o H2O2
2 H2 O2 ? 2 H2 O2 + O2
Heme-Catalase:
abundante
no
fígado
e
em
eritrócitos.
Mn-Catalase
Antioxidantes não-enzimáticos
Antioxidante Propriedades
Reações importantes
Vitamina E
Composto lipossolúvel; principal
(? -tocoferol) antioxidante
encontrado
em
membranas celulares; principal
antioxidante contra radicais livres
originados na membrana interna
da mitocôndria
Reage
principalmente
com
?
radicais
peroxila
(LOO )
da
membrana
celular
formando
hidroperóxidos (LOOH). Neste
processo o tocoferol forma radical
tocoferoxil, o qual é relativamente
estável.
Vitamina C
(ácido
ascórbico)
Localizado na fase aquosa das Neutraliza vários radicais gerados
células; intercepta radicais livres na fase aquosa da célula, entre
eles o O2 ? - , HOCl, etc.
e regenera a vitamina E
Carotenóides Antioxidante lipossolúvel presente Neutraliza os radicais formados
em membranas e tecidos
em
membranas.
Ótimo
neutralizador
de
oxigênio
singlete.
Glutationa
(GSH)
Tripepitídeo presente em altas
concentrações nas células; exerce
papel
fundamental
no
funcionamento da GPX.
Reduz peróxidos (H2O2 , LOOH) a
água ou álcool numa reação
catalisada pela GPX. Capaz de
neutralizar radicais O2 ?- e ?OH.
Reduz
dehidroascorbato
à
ascorbato.
Proteína
Propriedades
Transferrina
Glicoproteína sintetizada no fígado responsável pelo transporte de
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-69-
ESTRESSE OXIDATIVO , DEFESA ANTIOXIDANTE
E
ATIVIDADE FÍSICA
ferro na circulação sanguínea
Ferritina
Proteína estocadora de ferro. Liga-se ao ferro intracelular.
Lactoferrina
Secretado por neutrófilos. Liga-se ao ferro.
Ceruloplasmina
Proteína ligadora de cobre
Albumina
Proteína de transporte do sangue, liga-se ao ferro e ao cobre.
Haptoglobina
Liga-se à hemoglobina livre do plasma sanguíneo e diminui sua
ação pro-oxidante.
Metalotioneínas
Proteína encontrada no citosol, rica em grupos de enxofre. Ligase à vários metais como o cobre, o zinco, o cádmio, mercúrio,
etc.
16.7. O que é estresse oxidativo?
“Para a maioria dos animais, o movimento é essencial para a sobrevivência. Em
humanos, o exercício não representa mais uma maneira de sobrevivência, mas sim
um estilo de vida, recreação e, algumas vezes, uma maneira de tratamento
terapêutico. Uma elevada taxa metabólica como resultado de exercício pode
aumentar dramaticamente o consumo de oxigênio nos músculos locomotores,
coração e outros tecidos. Na década passada, têm sido acumuladas evidências de
que o exercício esporádico ou excessivo pode manifestar um desbalanço entre a
quantidade de espécies reativas de oxigênio (ROS) e defesa antioxidante,
resultando em um ambiente de estresse oxidativo para o organismo”
O estresse oxidativo está relacionado a situações onde os mecanismos
celulares pró-oxidantes superam os antioxidantes. É um estado em que há uma
elevada produção de espécies reativas. Este estado está comumente ligado a danos
celulares como por exemplo peroxidação de lipídios, fragmentação de proteínas e
ácidos nucléicos.
Existem vários fatores que podem induzir o estresse oxidativo. Eles podem
ser divididos em dois grupos:
Fatores endógenos: exercício físico, estresse psicológico,
inflamação, câncer, etc.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-70-
ESTRESSE OXIDATIVO , DEFESA ANTIOXIDANTE
-
E
ATIVIDADE FÍSICA
Fatores exógenos: alimentos, álcool, fumo, poluentes ambientais,
radiação, etc.
O exercício físico pode resultar em diferentes níveis de estresse oxidativo de
acordo com a sua intensidade. Exercícios de intensidade baixa ou moderada
normalmente estão associados com estresse oxidativo “ameno”, enquanto que
exercícios intensos ou extenuantes causam estresse oxidativo “severo”. Estudos
mostram que o estresse “severo” resultam em danos oxidativos que podem levar a
morte celular, danos teciduais e inflamação. Por outro lado, o estreasse “ameno”
parece estar relacionado com indução de defesas antioxidantes. Pesquisas mais
recentes demonstram espécies reativas de oxigênio ou nitrogênio podem agir como
moduladoras do metabolismo celular, da expressão gênica e de modificações póstraducionais em proteínas.
Célula Muscular
Estresse Oxidativo
Severo
Lesões
Estresse Oxidativo
Ameno
Respostas Adaptativas:
-Indução de enzimas antioxidantes
-Indução de proteínas de choque térmico
16.8. Como se pode monitorar o estresse oxidativo associado ao exercício?
Uma forma de verificar se o exercício praticado esta sendo danoso ao organismo e
quantificar a produção de radicais livres. Infelizmente devido ao seu tempo de vida
curto a detecção de radicais livres não e fácil. Por isso, o que se faz e medir as
“pegadas” ou resíduos deixados por eles.
16.8.1. Detecção direta da produção de radicais livres
A quantificação direta de radicais livres em tecidos biológicos é um processo
difícil, pois os radicais livres têm uma meia-vida curta (ao redor de micro ou
milisegundos) e são altamente instáveis. A técnica utilizada para a detecção é a
ressonância eletrônica paramagnética (EPR).
16.8.2. Detecção de produtos derivados do ataque de radicais livres
O monitoramento do estresse oxidativo durante o exercício pode ser feita
através da medida de parâmetros relacionados a peroxidação lipídica, danos em
DNA, oxidação de tióis, status antioxidante, etc.
A) Quantificação de marcadores de lipoperoxidação
Os produtos da lipoperoxidação são os marcadores mais utilizados para o
monitoramento do estresse oxidativo associado ao exercício. A peroxidação dos
ácidos graxos poliinsaturados, presentes nas membranas celulares, podem gerar
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-71-
ESTRESSE OXIDATIVO , DEFESA ANTIOXIDANTE
E
ATIVIDADE FÍSICA
uma série de subprodutos como hidrocarbonetos voláteis (etano, pentano),
aldeídos (malonaldeído - MDA), epóxidos, peróxidos entre outros.
Atualmente existem vários ensaios utilizados para o monitoramento da
lipoperoxidação. Entre eles podemos citar:
? Teste do MDA: O MDA é derivado da quebra de ácidos graxos durante a
peroxidação lipídica. A medida de MDA no sangue ou na urina é a técnica mais
utilizada para o monitoramento do dano oxidativo causado pelos radicais livres. O
MDA pode ser quantificado através de uma técnica relativamente simples em que
se utiliza um reagente chamado TBA (ácido tiobarbitúrico), o qual forma um
complexo de cor pink . A quantidade de MDA detectado é normalmente expresso em
forma de TBARS (substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico), e representa um
índice bastante geral do nível de estresse oxidativo no sistema em estudo. A
técnica é bastante criticada pelo fato de sofrer interferências de outros compostos
além do MDA.
Exemplo: Detecção de TBARS em fibras do tipo I antes e após uma corrida de
intensidade moderada e de alta intensidade.
? Níveis de etano e pentano no ar exalado : Estudos mostram que os níveis de
pentano no ar exalado aumenta após o exercício físico intenso ou prolongado. Este
método tem a vantagem de não ser invasivo, sendo que o ar exalado é coletado e
analisado por um sistema de cromatografia a gás.
Exemplo: Níveis de pentano exalado em relação ao nível de exercício realizado em
bicicleta ergométrica.
? Dienos conjugados: Os dienos conjugados são formados como conseqüência do
rearranjo da cadeia poliinsanturada do ácido graxo após a abstração do elétron pelo
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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ESTRESSE OXIDATIVO , DEFESA ANTIOXIDANTE
E
ATIVIDADE FÍSICA
radical livre. Sua medida é feita através de sua absorbância característica em
235?m.
B) Marcadores de danos em DNA
O método freqüentemente para o monitoramento dos danos em DNA é
medida da base de guanina oxidada, a 8-hidroxi-2’-deoxiguanosina (8-OHdG).
Também existem técnicas em que se mede a quebra da dupla fita de DNA,
formação de adutos entre DNA e produtos da peroxidação lipídica, etc.
C) Níveis de tióis oxidados e reduzidos
Normalmente faz -se o monitoramento dos níveis sanguíneos de glutationa
reduzida (GSH) e oxidada (GSSG). Os níveis de tióis oxidados e reduzidos são
indicativos do estado redox (estado oxidoredutivo) da célula. A atividade de várias
enzimas requerem grupamentos tióis na forma reduzida. O principal tiol não
protéico é a glutationa, o qual desempenha papel fundamental na manutenção do
estado redox celular e também na defesa antioxidante. Acredita-se que a razão
normal da GSH em relação à GSSG seja em torno de 10:1 a 50:1. Esta razão se
altera após exercício intenso de longa duração (endurance training), sendo que os
níveis de GSH sanguíneo diminuem enquanto os de GSSG aumentam. Por outro
lado exercícios de curta duração parecem ter pouco efeito sobre os níveis de
GSH/GSSG sanguíneo.
D) Avaliação do status antioxidante
Durante o exercício tem-se verificado alterações na defesa antioxidante do
organismo. A avaliação do status antioxidante é normalmente feita no sangue ou
eritrócitos isolados. Normalmente são monitorados os seguintes parâmetros:
- níveis de GSH e GSSG
- quantidade de vitamina E, vitamina C e outros antioxidantes
- atividade das enzimas antioxidantes: SOD, Catalase e GPX
16.9. Como é monitorado o dano muscular?
Normalmente o dano muscular é monitorado através da medida da atividade de
enzimas como a creatina quinase, aspartato aminotransferase e a lactato
desidrogenase no plasma sanguíneo.
16.9.1. Creatina quinase
A creatina quinase (CK ou CPK) é uma enzima encontrada no músculo e
cérebro. Normalmente o nível de CK na circulação sanguínea é baixo. Níveis
elevados indicam tanto dano muscular ou cerebral.
Existem três tipos de CK:
• CK-I ou BB, produzido principalmente pelo cérebro e pela músculo liso.
• CK-II ou MB, produzido principalmente pelo músculo cardíaco.
• CK-III ou MM, produzido principalmente pelo músculo esquelético.
O monitoramento de danos musculares durante o exercício é feito normalmente
através da medida de CK-III.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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ESTRESSE OXIDATIVO , DEFESA ANTIOXIDANTE
E
ATIVIDADE FÍSICA
16.9.2. Aspartato aminotransferase
A aspartato aminotransferase, AST (transaminase glutâmica-oxaloacética,
GOT) é uma enzima intracelular que catalisa a transferência reversível dos grupos
amino de um aminoácido para o ? -cetoglutarato, formando um cetoácido e ácido
glutâmico. Esta reação de transaminação é importante tanto na síntese como na
degradação de aminoácidos.
As aminotransferases estão amplamente distribuídas nos tecidos humanos,
sendo que atividades mais elevadas de AST (GOT) encontram-se no miocárdio,
fígado e músculo esquelético. Normalmente observa-se uma elevação de 4-8 vezes
na AST (GOT)em casos de distrofias musculares.
16.9.3. Lactato desidrogenase
A lactato desidrogenase (LD) é uma enzima que catalisa a oxidação
reversível do lactato a piruvato. A LD encontra-se no citoplasma de todas as células
do organismo, sendo rica no miocárdio, fígado, músculo esquelético, rim e
eritrócitos.
Existem 5 tipos de LD que são designadas conforme a sua mobilidade
eletroforética em:
??
LD-1 (HHHH): miocárdio e eritrócitos
??
LD-2 (HHHM): miocárdio e eritrócitos
??
LD-3 (HHMM): pulmão, linfócitos, baço e pâncreas
??
LD-4 (HMMM): fígado, músculo esquelético
??
LD-5 (MMMM): fígado, músculo esquelético
O monitoramento de danos musculares durante o exercício é feito
normalmente através da medida de LD-4 ou LD-5. Observa-se uma elevação nos
níveis de LD-5 em casos de distrofia muscular, trauma muscular e exercícios muito
intensos.
16.9.4. Medida da concentração de lactato plasmático.
A medida de lactato é uma das melhores medidas de intensidade do
treinamento. A grande maioria das medidas de lactato são feitas no sangue. O
aumento nos níveis de lactato é uma indicação de que o sistema aeróbio não está
sendo capaz de suportar a demanda de energia necessária para completar a
atividade.
Relação Entre o Sistema Antioxidante e o Exercício
16.9.5.
Sistema não enzimático
Vitamina E – É essencial para o funcionamento normal da célula durante o
exercício. Ratos com deficiência em vitamina E, levados a realizarem exercício
intenso, apresentam excesso de produção de radicais livres no fígado e nos
músculos, alem de elevada taxa de peroxidação lipídica e disfunção mitocondrial
O exercício de curta duração parece não afetar significantemente os níveis
endógenos de vitamina E presente nos tecidos, o que sugere que os níveis
fisiológicos de vitamina E já são adequados para a proteção contra a geração de
ROS, entretanto, mediante o exercício crônico, parece haver uma queda nos níveis
de vitamina E.
Relatos demonstram que a suplementação de vitamina E aumenta a
resistência tecidual a lipoperoxidação, entretanto, essas doses devem ser tomadas
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-74-
ESTRESSE OXIDATIVO , DEFESA ANTIOXIDANTE
E
ATIVIDADE FÍSICA
cuidadosamente, visto que ainda não há estudos em relação aos efeitos provocados
por uma possível overdose de vitamina E.
Ao que parece, exercícios intensos de curta duração não reduzem a
quantidade de vitamina E nos tecidos, entretanto é enco ntrado um grande
decréscimo da sua concentração, tanto em diversos tecidos como na mitocôndria,
após um exercício de longa duração. Colaborando com esses dados, temos que a
suplementação de vitamina E aumenta a resistência a lipoperoxidação provocada
pelo exercícios intenso.
Vitamina C – Suas propriedades químicas permitem que ela interaja
diretamente com O2 ? - e ?OH em meios aquosos, como no plasma onde previne
danos a membrana de eritrócitos. Tem sido demonstrado que sua deficiência pode
afetar a função respiratória de mitocôndrias de células do miocárdio.
Experimentos indicam que a suplementação com altas doses de vitamina C
reduzem a fadiga e os danos musculares, entretanto não foram estudados
marcadores para estresse oxidativo, ou seja, não se sabe até que ponto esse efeito
foi relacionado às funções anti-oxidantes da vitamina C. Entretanto, doses altas de
vitamina C podem causar defeitos metabólicos no coração e fadiga prematura
durante exercícios prolongados, possivelmente devido as suas características prooxidantes ao reagir com íons metálicos gerando ROS.
Glutationa (GSH) – A GSH possui a capacidade de reduzir hidrogênio e
peróxidos orgânicos através de uma reação catalisada pela GPX (Tabela 2),
servindo então como um scavenger de ?OH e 1 O2 . GSH ainda reduz radicais
tocoferol, o que previne drasticamente reações de radicais livres em cadeia e
peroxidação lipídica.
Diversos estudos foram feitos em relação à proteção de GSH contra o
estresse oxidativo induzido por exercício, e as seguintes considerações podem ser
feitas em relação a sua função:
?? apesar de GSH apresentar grandes concentrações em todos os tecidos, essa
concentração varia consideravelmente com o tecido e o tipo de fibra
muscular, sua atividade metabólica e potencialidade para gerar ROS, ou seja,
a resposta via GSH para um determinado exercício e tecido e fibra
dependente
?? em geral, não ocorrem grandes alterações nos níveis de GSH devido a ação
da enzima glutationa redutase, que reduz GSSG a GSH novamente
?? durante exercícios prolongados, a síntese de GSH de novo (a partir de
aminoácidos ingeridos) no fígado é intensificada, suprindo uma possível
deficiência de GSH que possa vir a ocorrer no músculo. Entretanto, os níveis
plasmáticos e musculares de GSH podem ser reduzidos durante a prática de
exercício intenso por tempo prolongado
?? embora alguns estudos tenham demonstrado uma melhora na performance
em exercícios de longa duração após suplementação com GSH, o mesmo não
foi constatado para exercícios de curta duração e alta intensidade
?? suplementação com análogos de cisteína (como N-acetilcistina) reduzem a
concentração de GSSH e peroxidação lipídica em ratos, melhorando a
contração muscular e reduzindo a fadiga nos músculos do diafragma e das
pernas
16.9.6.
Sistema enzimático
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-75-
ESTRESSE OXIDATIVO , DEFESA ANTIOXIDANTE
E
ATIVIDADE FÍSICA
As enzimas antioxidantes podem ser ativadas seletivamente durante o
exercício físico dependendo da intensidade do exercício, da quantidade de radicais
livres gerada e da capacidade de defesa antioxidante do tecido.
Como o músculo esquelético constitui a maior fonte de radicais livres durante o
exercício, ele apresenta um mecanismo antioxidante maior que os demais tecidos,
portanto como uma resposta primária a esta produção de radicais livres, há uma
indução de enzimas antioxidantes como SOD, CAT e GPX.
?? O exercício intenso tem sido demonstrado como um indutor da atividade de
SOD não só no músculo esquelético, como também no fígado, coração e
hemácias, indução está que está ligada ao aumento da produção de O2 ? durante o exercício. A maioria dos estudos indica que essa indução se dá em
maior grau na CuZnSOD (SOD citossólica) do que na MnSOD (SOD
mitocondrial). Após 1-3 dias a quantidade de proteína e a atividade de
CuZnSOD volta ao normal enquanto a de MnSOD permanece crescendo,
indicando que a síntese de tais SODs são controladas por diferentes
mecanismos
?? Há estudos que relatam um aumento de GPX após exercício intenso
enquanto outros não relatam nenhuma alteração na sua expressão ou
atividade, portanto ainda não se pode concluir se o exercício provoca ou não
alterações na expressão de GPX
?? Assim como em GPX, ainda não existe um consenso em sobre a resposta de
CAT ao exercício, entretanto, a maior parte dos dados indicam que não há
alteração significativa em CAT após a prática de exercícios.
Na maior parte dos estudos em que foi constatado uma alteração da
atividade de enzimas antioxidantes frente ao exercício físico ainda não foi
completamente elucidado se esta alteração se deveu a alteração na expressão
gênica, e portanto na quantidade de enzima, ou a alterações na atividade das
enzimas.
16.10.
Adaptação do Sistema Anti-Oxidante ao Exercício
Ainda que exercícios curtos de alta intensidade apenas ativem determinado
sistema antioxidante, ou seja, sem a síntese de novo de proteínas, existe a
possibilidade de que após o exercício a célula produza novas enzimas antioxidantes como uma resposta ao estresse oxidativo a que ela esteve submetida.
Após o exercício a CuZnSOD, por exemplo, possui um aumento na
quantidade de proteína, entretanto sem alteração na quantidade de mRNA,
enquanto a MnSOD produz tanto um aumento na quantidade quanto na atividade
da proteína.
Até o momento, não existe um consenso em relação ao efeito do exercício
sobre a atividade de CAT, embora existam artigos demonstrando um aumento na
atividade de CAT, a outros que demonstram que não há alteração e alguns que
indicam até um decréscimo na sua atividade.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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ESTRESSE OXIDATIVO , DEFESA ANTIOXIDANTE
E
ATIVIDADE FÍSICA
Ao contrário das demais enzimas antioxidantes, tem-se demonstrado uma
adaptação induzida pelo esporte em relação a GPX, adaptação esta que é músculo
específica, sendo que já foi encontrado até uma aumento de 45% na atividade de
GPX, em músculos do tipo 2a, após o exercício.
16.11.
Outras adaptações induzidas pelo exercício
Além da indução da atividade de enzimas antioxidantes, estudos mostram
que o exercício induz a expressão proteínas de choque térmico (HSP, heat shock
proteins). As HSPs também exercem importante papel na proteção das células
contra o ataque dos radicais livres. Estudos em ratos, camundongos e humanos)
submetidos ao exercício têm evidenciado um aumento na quantidade de HSPs
muscular.
As HSPs são chamadas assim por serem proteínas induzidas em reposta ao
estresse térmico. Elas funcionam como chaperones moleculares, associando-se com
as proteínas recém sintetizadas e assegurando o dobramento e o funcionamento
correto das proteínas. Acredita-se que o aumento de HSPs após o estresse
oxidativo facilite a recuperação e o remodelamento celular frente aos danos
causados pelos radicais livres.
16.12.
Relação entre ROS e fadiga muscular
A fadiga muscular está relacionado à diminuição da capacidade do músculo
de gerar força e portanto está associado à diminuição da performance no exercício.
A associação entre ROS e fadiga muscular está em parte relacionado aos danos
provocados por ROS no retículo sarcoplasmático e na homeostase do cálcio.
16.13.
Relação entre ROS e lesão muscular e inflamação
As lesões musculares associadas ao exercício normalmente ocorrem após o
exercício esporádico, particularmente aquelas que envolvem uma grande
quantidade de contrações excêntricas (contrações que envolvem o alongamento da
fibra muscular). Exercícios que envolvem contração concêntrica (contrações que
envolvem o encurtamento da fibra muscular, ex. levantamento de peso) parecem
causar menos danos.
Embora não se saiba ao certo o mecanismo pelo qual ocorre a lesão, o dano
inicial está relacionado ao rompimento da fibra muscular e os danos subseqüentes
são associados à processos inflamatórios e produção de radicais livres. Estudos
mostram que o treinamento excessivo causa danos musculares normalmente
acompanhados de uma resposta inflamatória aguda, em que se observa a
infiltração de neutrófilos e macrófagos no tecido muscular.
Exercícios:
1. O que são radicais livres?
2. O que é estresse oxidativo?
3. Quais são os principais mecanismos de defesa antioxidante?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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ESTRESSE OXIDATIVO , DEFESA ANTIOXIDANTE
E
ATIVIDADE FÍSICA
4. Exercícios intensos estão associados a produção excessiva de espécies reativas
de oxigênio . Cite os principais danos causados pelos radicais livres?
5. Existe um aumento de radicais livres durante o exercício? Caso exista, quais são
as principais fontes?
6. O radical superóxido pode produzir outros radicais, quais são eles?
7. “Um adulto de 70 Kg em repouso utiliza 3.5 ml de O2 /Kg/min ou 352.8L/dia.
Sabendo-se que 1 – 3% desse oxigênio inevitavelmente gera anion radical
superóxido, isso significa que o organismo produz em torno de 3.5 L de radical
superóxido/dia. Se considerarmos que durante o exercício físico a quantidade de
oxigênio utilizado aumenta em torno de 10 vezes, pode-se facilmente deduzir que a
quantidade de radical gerado na cadeia de transporte de elétrons aumente na
mesma ordem de grandeza. “
Sabe-se que uma das principais fontes de radicais livres durante o exercício e a
cadeia de transporte de elétrons . Quais são as vias metabólicas que alimentam a
cadeia de transporte de elétrons? Qual seria o tipo de exercício em que se esperaria
uma grande produção de radicais livres?
8. Complete o esquema abaixo indicando a defesa antioxidante capaz de
“neutralizar” os radicais livres.
6
L
L?
O2
LOO?
LOOH
4
?OH
GSSG
H2 O
3
GSH
ou
Cu+
LOH
2.-------------------------------
5
3. -------------------------------
H 2O2
2
H 2O
Fe 2+
1.-------------------------------
O2
1
O2??
4. ------------------------------5. -------------------------------
Mitocôndria
6. -------------------------------
Célula Muscular
9. A figura abaixo mostra a atividade da enzima superóxido dismutase (SOD) em
fibras musculares do tipo I (Soleus) e tipo IIb (Gastrocnemius branco) de ratos.
Observa-se que a atividade da SOD e maior em fibras de contração lenta.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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ESTRESSE OXIDATIVO , DEFESA ANTIOXIDANTE
Superoxido Dismutase (Atividade)
35
30
E
ATIVIDADE FÍSICA
Caracteristicas das fibras musculares tipo I e tipo II
*
Tipo I
Tipo IIb
Fibra
Soleus
White Gastroctemius
Velocidade de
Contração
Lenta
Rápida
Metabolismo
Oxidativa
Glicolítica
Mitocôndria
Muitos
Poucos
Mioglobina
Sim
Não
Cor
Vermelha
Branca
25
20
Não treinado
Treinado
15
10
5
0
Tipo I
Tipo IIb
Fibra Muscular
* indica diferença significativa (p<0.05)
Observe as características de cada fibra e discuta porque a atividade da SOD é
maior nas fibras do tipo I?
10. Como você poderia monitorar a produção de radicais livres?
11. O exercício produz alguma alteração no sistema de defesa antioxidante do
organismo?
12. Qual seria o efeito do consumo de vitaminas C e/ou E? Por que?
13. Quais minerais têm relação com o aparecimento de radicais livres ou o sistema
de defesa antioxidante?
14. Foi comprovado que o exercício leva a uma liberação de ferro nos músculos,
sendo que esse ferro livre se difunde nas membranas e, ao interagir com ácido
ascórbico e tióis, leva a lipoperoxidação. Por que a interação de ferro com ácido
ascórbico e tióis leva a lipoperoxidação?
15. Sendo um dos marcadores de lipoperoxidação o MDA, que tipos de adaptação
ao exercício podemos encontrar nos gráficos abaixo?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-79-
VITAMINAS E MINERAIS
UNTR=indivíduos não treinados, TRAIN=indivíduos treinados, U-EX=indivíduos não
treinados após realizarem esportes e T-EX=indivíduos treinados após realizarem
esporte.
16. O esquema abaixo ilustra o mecanismo de cooperação antioxidante entre a
vitamina E (tocoferol) e a vitamina C (ascorbato) na prevenção da oxidação de
membrana.
Complete o esquema.
4
1
LOO?
17.
3
2
LOOH
Vitaminas e Minerais
A forma de abordagem desse tópico foi escolhida
em virtude da
complexidade, importância e quantidade de conteúdo relacionado. Não existe de
forma alguma a pretensão de esgotar o assunto, mas também não gostaríamos de
passar muito rapidamente, numa abordagem meramente superficial. Pretendemos
esclarecer algumas dúvidas e principalmente aguçar o senso crítico para tratar
melhor esse assunto tão presente no quotidiano da gente. Quem de vocês nunca
se deparou com situações como essas:
_ Ah! Como você faz nutrição na USP, pra que serve o Molibdênio?
ou então:
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-80-
VITAMINAS E MINERAIS
_ Estou tomando carnitina e agora estou correndo muito mais.
Olha, é
impressionante, mas já no primeiro dia eu dobrei minha performance. Olha, vou te
dar um pouco.
Dia seguinte você toma a “Santa Carnitina”, vai pro CEPEUSP, faz seu treino mas
não percebe muita diferença. No dia seguinte é a mesma coisa. E no terceiro dia:
nada. Você encontra seu amigo e rola a conversa:
_ Então, comecei tomar a carnitina, mas...
_ Legal né? O barato é coisa fina! Dobrei a dose e já to dando umas 20 voltas sem
cansar.
Daí você olha meio desconfiado, mas fica quieto porque não sabe exatamente o que
está acontecendo. Onde está o problema. “Deve ser comigo.” pensa você, e fica
na dúvida..
Repetimos: Não queremos que vocês decorem todas as funções metabólicas
e respectivas enzimas relacionadas as vitaminas e minerais, queremos que vocês
adquiram uma visão geral e crítica do tema.
A parte de apostila referente ao assunto é composta por uma pequena
introdução geral, uma lista de exercícios, que serão resolvidos por vocês durante a
aula e um apêndice com um pouco de teoria sobre as vitaminas.
Introdução
17.1. Vitaminas:
Características básicas:
São compostos orgânicos, os quais precisamos ingerir em pequena
quantidade.
- Não são utilizadas para propósitos estruturais ou geração de energia.
- Em geral são co -fatores de enzimas.
- Exemplo: piruvato dehidrogenase: possui 5 co-fatores, 4 deles são
vitaminas.
-
Em geral são absorvidas em formas inativas e ativadas posteriormente:
inativa
éster retinílico
tiamina
vit. K
folato
ativa
ácido retinóico
pirofosfato de tiamina
dehidro vit, K
folato poliglutamatado
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-81-
VITAMINAS E MINERAIS
niacina
NAD
Quando absorvidas, as vitaminas interagem de formas distintas com as enzimas:
Podem caracterizar um sistema apoenzima/holoenzima. Essa situação é
característica das enzimas que utilizam como co -fatores as vitaminas tiamina,
riboflavina, piridoxina e cobalamina.
Podem apresentar interações fracas. Ocorre entre as vitaminas K, niacina,
folato e ascorbato e as respectivas enzimas que as utilizam como co-fatores.
Podem ocorrer ligações covalentes entre as enzimas e vitaminas.
Representam esse tipo de interação a biotina (com enzimas conhecidas como
biotina-dependentes),
pantotenato (com a sintetase de ácidos graxos) e a
riboflavina (com a succinato dehidrogenase).
São classificadas em dois grupos, por critério de solubilidade:
1- Lipofílicas (imiscíveis em água): vitaminas A, D, E e K.
2- Hidrofílicas (miscíveis em água): tiamina, riboflavina, piridoxina
cobalamina, biotina, folato, ácido ascórbico e ácido pantotênico.
e
As vitaminas atuam em importantes rotas metabólicas ou atuam como
antioxidantes ou hormônios:
1234567-
Transferência de 1 carbono: folato, cobalamina, biotina e K.
Transferência de grupos pequenos (como a carboxila): piridoxina.
Metabolismo energético: niacina, tiamina e riboflavina.
Função hormonal: A e D.
Síntese da coenzima A (importante também para o met. energético)
Co-fator do ciclo visual: vit. A.
Propriedades antioxidantes: E e ascorbato. A vitamina E é a principal
proteção contra a oxidação dos ácidos graxos insaturados.
8- Síntese do colágeno: ascorbato.
Ácidos graxos essenciais não são considerados vitaminas, pois participam
como unidades estruturais, além de ser possível seu uso para geração de energia.
17.2. Minerais
Os minerais também são elementos essenciais para a vida. Precisamos de
alguns deles em grandes quantidades e de outros em quantidades extremamente
reduzidas.
Podem atuar como elementos estruturais, como o zinco, o cálcio e o fósforo
(na forma de fosfato), podem ser responsáveis pela geração de potenciais elétricos,
como ocorre com o cloreto, sódio e potássio, ou mesmo na própria catálise
enzimática, quando ligados a sítios ativos.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-82-
VITAMINAS E MINERAIS
Antes de entrarmos mais em detalhes quanto a função dos metais no
metabolismo, temos que lembrar de algumas propriedades químicas dos mesmos, o
que muitas vezes passa desapercebido.
-
-
Metais alcalino terrosos (como o cálcio e o magnésio) e metais de transição
(como o cobre, ferro, zinco, manganês) formam complexos com várias
moléculas.
Metais de transição participam de reações de óxido-redução.
A solubilidade de cada espécie depende do pH, do co-íon e da concentração
em que se encontram, dentre outros fatores.
Lembrando dessas características dos metais fica mais fácil de entender o
porque determinados metais encontram-se no organismo (precipitados, ligados a
proteínas, reduzidos, oxidados, etc) e como exercem suas respectivas funções.
Suplementos vitamínicos e minerais
Este é um assunto muito complicado de se tratar. Principalmente as
vitaminas hidrossolúveis possuem baixa toxicidade, e sabidamente são importantes
para as funções metabólicas. Então surge uma oportunidade muito boa para uma
verdadeira indústria da suplementação “arregaçar as manguinhas” e bombardear o
mercado com seus produtos: tem suplemento para idosos, suplemento para
gestantes, suplemento para esportistas, suplementos anti-stress, suplemento para
economistas, suplemento para desempregados, suplemento para aumentar o tônus
da contração do músculo da orelha direita e assim por diante.
Mas em termos científicos muito pouco tem comprovação. Não existem
provas concretas de que há necessidade de suplementação se a dieta alimentar
estiver equilibrada.
Também no caso do esporte, ainda faltam dados que
comprovem que essa suplementação aumente a performance, talvez com exceção
da reposição de eletrólitos e re-hidratação, que é necessária. Observe que as
palavras reposição e suplementação não são sinônimas.
E quando o assunto é um esportista de ponta, um atleta olímpico, o tema fica
mais complexo, uma vez que esses atletas são exigidos no limiar das possibilidades
humanas. Vocês acham que a vida desses atletas é saudável?
Toxicidade das vitaminas
O conceito de que vitaminas não fazem mal para a saúde mesmo em grandes
quantidades é amplamente difundido. Realmente algumas vitaminas, mesmo em
doses muito elevadas, não causam maiores transtornos, porém certas vitaminas
podem levar a quadros de intoxicação. Os melhores exemplos são a vitamina A e a
vitamina D. Essas duas vitaminas são lipossolúveis e podem se acumular no tecido
adiposo, além de possuírem ação hormonal, interagindo diretamente na transcrição
gênica.
A ingestão de doses 10 vezes maiores que a RDA durante a gestação pode
promover danos cerebrais a criança. Essa mesma dose pode levas a sintomas
neurológicos e danos a visão, tanto em crianças como em adultos. Outros sintomas
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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VITAMINAS E MINERAIS
comuns são dor de cabeça, vômitos, lesões cutâneas e ósseas, anorexia e queda de
cabelo.
O ? -caroteno é uma substância muito comum em vegetais vermelhos ou
alaranjados, como exemplo clássico, temos a cenoura. O ? -caroteno faz parte de
uma família (os carotenóides) de substâncias que podem sem convertidas em
nosso organismo para vitamina A.
Cada molécula de ? -caroteno pode ser
convertida em duas moléculas de retinol, daí a denominação pró-vitamina A.
Apesar disso, a ingestão de altas doses dessa substancia não é tão tóxica como a
ingestão de retinóis. Observa-se que indivíduos que recebem altas doses diárias
tem a concentração plasmática em caroteno aumentada, mas não em retinóis.
Aparentemente essa conversão é cuidadosamente regulada. Inclusive ocorre
acúmulo de carotenóides no tecido gorduroso, levando inclusive a uma coloração
avermelhada da pele.
O excesso de vitamina D também é altamente prejudicial. Nessas situações
ocorre deposição de minerais tecidos moles, como rins, coração e pulmões. Em
geral o quadro é irreversível. Os sintomas de intoxicação são náusea, vômitos,
anorexia, dor nas juntas, e se a ingestão for continuada, pode ocorrer a morte.
A toxicidade em altas doses não é “privilégio” das vitaminas lipossolúveis.
Doses 1000 vezes maiores de vitamina B6 podem levar a danos neuropáticos
periféricos, como formigamento e analgesia de mão e pernas, até dificuldades de
manuseio de pequenos objetos e alterações no caminhar. A recuperação completa
de um quadro desse leva de 2 a 3 anos após drástica redução de vitamina B6 na
dieta.
Biodisponibilidade,
deficiência.
dietas
inadequadas
e
relação
entre
cultura
e
Um dos pontos mais importantes quando discutimos necessidades
nutricionais é o conceito de biodisponibilidade. Não basta uma vitamina ou mineral
estar presente em um determinado alimento, ele tem que estar disponível para a
digestão e absorção. Isso significa que não podemos simplesmente pegar uma
tabela contendo a porcentagem de vitamina ou mineral presente em dois alimentos
diferentes e sistematicamente classificar como melhor fonte àquela com maior
quantidade por grama. Temos que levar em conta a forma em que se encontra o
nutriente, e a constituição química total do alimento. Exemplos:
- Ferro: o ferro para se absorvido precisa estar no estado de oxidação (Fe2 +).
Então fontes contendo o ferro no seu estado oxidado não são boas fontes. Esse
problema pode ser contornado com a ingestão de vitamina C junto com o ferro (a
vitamina C é redutora). Mas esse não é o único detalhe quanto à absorção de
ferro. O ferro, como outros metais de transição, pode ser complexado por várias
substâncias. Se o complexo formado for estável e não houver mecanismo de
transporte trans-membrana, não haverá uma absorção apreciável. Exemplo dessa
situação é o ferro em vegetais que possuem grandes quantidades de ácido fítico.
As melhores fontes de ferro são as carnes e sangue, onde ele não só está presente
em boas quantidades, mas também está na forma heme (grupo prostético da
hemoglobina e mioglobina), que é uma forma facilmente absorvida.
- Riboflavina e niacina: a riboflavina (como FAD) e a niacina (como NAD),
quando ligadas covalentemente a certas proteínas não podem ser liberadas e
absorvidas. O milho representa um exemplo de alimento que possui niacina pouco
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-84-
VITAMINAS E MINERAIS
disponível, porém se o mesmo milho tratado em solução alcalina ocorre a liberação
da vitamina.
- Zinco e cobre: normalmente cerca de 1/3 do cobre presente na dieta é
absorvido. O zinco é absorvido proporcionalmente a quantidade presente no
alimento. Quanto maior a quantidade de zinco, menor a porcentagem absorvida, e
vice-versa. Uma das formas que encontramos o zinco é ligado a uma proteína
chamada metalotionina. O zinco é capaz de induzir a expressão dessa proteína.
Quando essa proteína é produzida no trato gastrointestinal, parte do metal se liga a
mesma e é eliminado nas fezes. A metalotionina não liga especificamente apenas o
zinco, outros metais como o cobre, chumbo e cádmio também se ligam a essa
proteína. O cobre também induz a expressão de metalotionina, porém é um
indutor muito mais fraco. Para que houvesse uma expressão significativa de
metalotionina grande quantidade de cobre deveria ser ingerida, porém, na presença
de quantidades relativamente discretas de zinco, ocorre a expressão e a
disponibilidade do cobre é reduzida.
A falta de vitaminas pode ser causada pelo consumo de dietas
desbalanceadas, inadequadas ou insuficientes. A situação mais constrangedora é
realmente a avitaminose provocada por uma dieta insuficiente ou pouco
diversificada, que ocorre normalmente em populações muito pobres. Nesse caso é
comum também o déficit calórico.
O teor de certos minerais nas plantas em geral depende das quantidades
encontradas no solo do local. Por exemplo, na região Sudeste do Brasil não há
muito selênio, porém na região Norte a quantidade de selênio é tão signif icativa
que uma castanha do Pará satisfaz plenamente nossa necessidade diária.
Dietas estritamente vegetarianas (onde não se consome nem leite, ovos e
derivados) são pobres em vitamina B12 e em ferro (discutido acima). Nessas
pessoas é comum encontrarmos anemia.
Certas religiões são favoráveis a
exclusão de carne da dieta. Essas populações são susceptíveis a alta incidência de
anemia.
Algumas populações baseiam sua dieta em pão. No pão encontramos zinco,
porém também encontramos ácido fítico. O resultado é uma deficiência endêmica
de zinco, que promove distúrbios no crescimento e no amadurecimento sexual.
Quando adolescentes dessas populações afetadas são suplementados com zinco,
em poucos meses surgem os pelos púbicos e a genitália pouco desenvolvida até
então, assume tamanho normal.
O alcoolismo é uma doença que normalmente leva a diversas deficiências
nutricionais. Isso ocorre por dois motivos, o primeiro por redução de absorção ou
por interação metabólica do etanol e o principal motivo é que certos indivíduos
obtêm 80 % do aporte calórico necessário, pela ingestão de destilados. O resultado
é que apenas 20 % da alimentação desses indivíduos contém vitaminas.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-85-
VITAMINAS E MINERAIS
Exercícios
1. A falta de vitamina B12 leva a uma doença denominada anemia
perniciosa, cujos sintomas são anemia e medula megaloblásticas, e sintomas
neurológicos diversos. Cerca de 25% dos pacientes desenvolve os sintomas
neurológicos, dentre eles a dormência de pés e mãos. Quando não devidamente
tratados, os danos neuroló gicos podem ser irreversíveis ou mesmo fatais, daí o
nome anemia perniciosa. O quadro hematológico de pacientes acometidos por
anemia megaloblástica decorrente da falta de B12 ou por falta de folato são
indistinguíveis.
O tratamento com folato, em geral reverte ambos os casos, provavelmente
pelo aumento dos níveis de H4folato. Você considera apropriado esse tipo de
tratamento? Porque?
2. O bócio é uma doença conhecida, que proporciona a hipertrofia da
glândula tireóide. A causa da doença é a deficiência em iodeto. Certas algas
marinhas, conhecidas como joio marinho contém elevados níveis de iodeto.
Certas dietas comuns no Japão são baseadas em sopas feitas com essas algas, o
que pode levar a uma ingestão diária de 80 a 200 mg de iodeto (1000 vezes mais
que a quantidade indicada). Essa dieta promove bócio em adultos e crianças. Qual
seria o motivo? Como o bócio foi praticamente eliminado no Brasil?
3. Qual a relação entre o ácido retinóico e o ß-caroteno?
4. Quais são as vitaminas lipossolúveis? Como são absorvidas? Comente a
absorção dessas vitaminas nas seguintes situações: durante o tratamento com
XenicalR ; em dietas com teores muito baixos de lipídeos; se a pessoa sofre de
esteatorréia.
5. Qual a relação entre a vitamina C, a vitamina E, e o selênio?
6. Relacione as vitaminas tiamina, riboflavina, ácido pantotênico e niacina com
as vias metabólicas relacionadas a obtenção de energia. Os cofatores NAD e FAD e
a Coenzima A tem alguma relação com essas vitaminas? Qual? Porque o
alcoolismo crônico leva a deficiência dessas vitaminas (assim como de muitas
outras)?
7. Dietas vegetarianas (em especial as restritas) muitas vezes levam a um
quadro de anemia. Que vitaminas e/ou minerais estão relacionados?
8. Se houver uma freqüente exposição a luz do sol não precisamos ingerir
quantidade alguma de vitamina D. Essa afirmação está correta? Qual é o
precursor da vitamina D?
9. Quais as vitaminas e minerais relacionados com a remoção de radicais
livres? Como atuam (resumidamente)?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-86-
VITAMINAS E MINERAIS
10. Qual o mecanismo de ação das vitaminas A e D?
relacionado? Use as figuras para responder.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
Como o zinco está
-87-
VITAMINAS E MINERAIS
11. A doença de Wilson se manifesta em adolescentes e pré-adolescentes. A
causa é a inibição da excreção biliar de cobre. Dessa forma ocorre acúmulo de
cobre no fígado, rins e cérebro, resultando em danos cerebrais e hepáticos.
Observam-se também depósitos nas córneas, com a formação de anéis
amarronzados. Uma das abordagens terapêuticas é a Outra abordagem é a
suplementação oral de zinco (150 mg/dia). Qual o mecanismo do tratamento da
doença de Wilson com a suplementação de zinco?
12. O que você acha dos suplementos multi-minerais (aqueles que contem
cobalto, ferro, zinco, cobre, e mais metade da tabela periódica)? Existe alguma
necessidade de ingestão de cobalto?
13. Não precisamos ingerir sulfato. O sulfato tem funções estruturais
diversas no organismo. As duas afirmações anteriores estão corretas. Qual a
explicação para esse fato?
14. Um dos sintomas de deficiência em vitamina B6 é a presença de
convulsões. A inibição de qual via metabólica relacionada a essa vitamina deve ser
a responsável pelo sintoma? Porque?
15. Qual a razão dos sangramentos observados na deficiência de vitamina C?
16. Qual a função do cálcio na contração muscular?
17. A figura abaixo demonstra um experimento com a fosfofrutoquinase, onde
vários tubos contendo diferentes concentrações de Mg foram incubados nas
mesmas condições e concentrações de enzima (fosfofrutoquinase), ATP e substrato
(frutose-6-fosfato). O que o experimento indica?
% da atividade máxima
100
80
60
40
20
0
0
1
2
3
4
Mg / mM
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-88-
VITAMINAS E MINERAIS
18. O leite é uma boa fonte de diversas vitaminas e alguns minerais e
aminoácidos essenciais, porém apresenta pouca niacina. Antes da descoberta da
niacina, a ingestão de leite era o tratamento indicado para a cura da pelagra.
Como você explica o fato?
19. Em geral as vitaminas são substâncias de baixa toxicidade. Você concorda
com a afirmação “Se bem não faz, mal também não faz?”.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-89-
VITAMINAS E MINERAIS
Algumas coenzimas apresentam em suas moléculas vitaminas que são obtidas através da
dieta. Com base no esquema geral abaixo sobre o papel das vitaminas solúveis em água no
metabolismo de carboidratos, lipídios e proteínas complete a tabela abaixo.
Coenzima
Vitamina
Tiamina pirofosfato
Tiamina (B 1)
Grupo Transportado
Via Metabólica
(TPP)
Flavina adenina
Riboflavina (B 2)
dinucleotídio (FAD)
Coenzima A
Ácido pantotênico (B 3)
Nicotinamida adenina
Nicotinamida (B 5)
+
dinucleotídeo (NAD )
Piridoxal-fosfato
Piridoxina (B 6)
Biotina
Biotina (B 7)
Tetraidrofolato
Ácido fólico (B 9 )
Metilcobalamina
Cobalamina (B 12)
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-90-
ADAPTAÇÕES AO
18.
EXERCÍCIO EM DIFERENTES POPULAÇÕES
Adaptações ao exercício em diferentes populações
18.1. Atletas Jovens
18.1.1.
Capacidade Aeróbica e Função Cardiorespiratória
1. Observe os gráficos a seguir. O gráfico 1 relaciona o ganho de gordura e massa
magra de homens e mulheres entre 8 e 28 anos. O gráfico 2 mostra a capacidade
aeróbica de atletas jovens (representado pelo volume máximo de O2). Baseado nas
informações contidas nestes gráficos sugira uma hipótese sobre as diferenças de
rendimento entre atletas homens e mulheres durante o desenvolvimento.
Gráfico 1: Ganho de massa magra e de gordura com o desenvolvimento em homens e
mulheres.
Gráfico 2: Mudanças no volume máximo de oxigênio com a idade. Valores expressos em (a)
l/min e (b) relativos ao peso corporal (ml/min.kg)
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-91-
ADAPTAÇÕES AO
EXERCÍCIO EM DIFERENTES POPULAÇÕES
Comentário: O gráfico 1 revela o ganho de gordura e massa magra entre homens e
mulheres durante o desenvolvimento. Nota-se que ao redor dos 15 anos (início da
puberdade) há uma estagnação no acúmulo de massa magra, mas não de gordura em
mulheres. Isto é devido ao aumento dos níveis de estrógeno circulante, o que não acontece
nos homens, que tem um aumento de massa magra até o fim da puberdade (21 anos),
quando os níveis de testosterona são máximos. A capacidade aeróbica pode ser medida
através do volume máximo de O2 . Este aumenta de acordo com o crescimento do corpo,
parando de aumentar quando o corpo para de crescer: 16 anos para mulheres e 21 anos
para homens (gráfico 2a). No entanto quando se normaliza estes dados com o peso corporal
(gráfico 2b) nota-se um decaimento em mulheres que coincide com o início da puberdade,
que além de ter um aumento dos níveis de estrógeno/testosterona em mulheres também
demonstra um estilo de vida mais sedentário em mulheres.
2. Analise estas proposições:
Um garoto de 14 anos pode correr uma distância de 1 milha (1,6 km), duas
vezes mais rápido do que um garoto de 5 anos, com mesmo estado de
treinamento. No entanto se analisarmos seus valores de V O2 MAX/peso corporal,
veremos que eles são muito similares, demonstrando que a performance atlética
aumenta até certa idade, mesmo apesar do V O2 MAX não aumentar.
A pressão cardíaca é diretamente relacionada com o tamanho do corpo,
portanto é menor em crianças do que em adultos.
A disponibilidade de oxigênio nos tecidos é um os fatores limitantes para a
melhora na performance atlética em situações de exercício intenso.
Utilizando os gráficos a seguir, responda:
Por que crianças possuem um menor desempenho em situações de exercício
intenso do que adultos, apesar de ambos terem capacidade aeróbica similares?
Como elas podem compensar isto?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-92-
ADAPTAÇÕES AO
EXERCÍCIO EM DIFERENTES POPULAÇÕES
Figura 1: (a) freqüência cardíaca, (b) volume circulante, (c) débito cardíaco e (d) diferença
de oxigênio arterial-venoso em um garoto de 8 anos de idade e um homem completamente
desenvolvido
Comentário: um dos fatores limitantes em função cardiovascular em crianças é a
disponibilidade de oxigênio nos músculos durante a atividade intensa. Como o tamanho do
coração de crianças é menor do que de adultos, consequentemente, o débito cardíaco e o
fluxo sangüíneo são menores. Para compensar isto em parte, a pressão cardíaca em
crianças é menor do que em adultos, portanto mesmo com um débito cardíaco pequeno
mas com maior freqüência, o fluxo para os tecido aumenta. Outro ponto é que a diferença
da concentração de O2 do sangue arterial em relação ao venoso é maior em crianças,
demonstrando assim uma maior disponibilidade de O2 durante a atividade física.
18.1.2.
Força
A massa muscular aumenta de acordo com o ganho de peso desde o
nascimento até o fim da adolescência. A massa muscular aumenta inicialmente
resultado de intensa hipertrofia e pouca ou nenhuma hiplerplasia das fibras
musculares. Em homens o pico do aumento de massa muscular acontece durante a
puberdade, quando a produção de testosterona aumenta dramaticamente. Em
mulheres, não acontece este pico. No entanto, o pico de força em homens e
mulheres é visto apenas ao final da adolescência. Por quê?
Comentário: Ganho de força é dependente também de estímulos nervosos. O
controle neuromuscular é limitado até que a mielinização das fibras esteja
completa. Esta geralmente só ocorre ao final da maturação sexual.
18.2. Mulheres vs. Homens
Na maioria das medidas de capacidade fisiológica e rendimento no exercício,
existem diferenças importantes entre homens e mulheres, quando eles são
comparados sobre bases absolutas. Isso quer dizer, desconsiderando na medição,
diferenças intrínsecas aos sexos e que afetam o rendimento na atividade física,
como são a massa corporal, a massa muscular e a massa corporal livre de lipídeos
(fat-free body mass).
O que são estas medidas e o que elas significam?
Duas medidas comuns de avaliação do “sobrepeso” de uma pessoa são o
peso (ou a massa) corporal e a altura; usado no mesmo sentido é o índice de
massa corporal (ou body mass index, BMI = massa corporal (kg)/ estatura2 (m2 )).
Ambas as medições tem a limitação da não considerar a composição proporcional
do corpo: a massa corporal é afetada por outros fatores além da gordura do corpo,
como a massa muscular e óssea e até o volume do plasma que aumentam com a
prática do exercício.
A contribuição dos diferentes componentes do corpo é marcadamente
diferente dependendo do sexo. Os componentes estruturais maiores do corpo
humano são a massa muscular, a massa adiposa e a massa óssea. A massa
adiposa é dividida, por sua vez, em lipídeos de armazenamento e lipídeos
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-93-
ADAPTAÇÕES AO
EXERCÍCIO EM DIFERENTES POPULAÇÕES
essenciais. Na Tabela..., é possível observar as diferenças entre homens e mulheres
"modelo" em relação com a composição do corpo.
Olhe as diferenças nos lipídeos essenciais. Os lipídeos essenciais incluem os
armazenados na medula dos ossos, no coração, nos pulmões, no fígado, no bazo,
nos rins, nos intestinos, nos músculos e nos tecidos ricos em lipídeos do sistema
nervoso. Nas mulheres os lipídeos essenciais também envolvem lipídeos específicos
ou característicos do sexo e isso faz uma diferença do 9% em relação à
contribuição nos homens.
Tabela 1. Distribuição dos componentes corporais em homens e mulheres.
Componentes do corpo
Homem "modelo" (kg e %)
Massa corporal
70
Massa corporal magra (inclui os 61,7 (88,1)
lipídeos essenciais)
Músculo
31,3 (44,7)
Osso
10,4 (14,9)
Lipídeos totais
Total
10,5 (15,0)
Armazenamento
8,4 (12,0)
Essenciais
2,1 (3,0)
Mulher "modelo" (kg e %)
56,7
48,2 (85,0)
20,4 (36,0)
6,8 (12,0)
15,3 (27,0)
8,5 (15,0)
6,8 (12,0)
Desconhece-se quanto dessa diferença na porcentagem de lipídeos se deve a
diferenças biológicas. Uma das hipóteses é que as diferenças hormonais têm um
papel preponderante.
As potências anaeróbica e aeróbica não ficam fora dessa distinção.
Conseqüentemente com o exposto em cima, as diferenças entre os sexos deveriam
ser grandemente reduzidas ou eliminadas se o rendimento for expresso em relação
com algum componente corporal. Nos dados disponíveis, nem sempre isso
acontece. As diferenças na capacidade de potência anaeróbica e de potência
aeróbica, ficam por volta do 20 % (quando se mede o topo no déficit de oxigênio,
uma medida válida da capacidade anaeróbica) e entre 15 e 30% (quando se mede
VO2 max. em mL/(kgxmin), uma medida válida da capacidade aeróbica). As atletas
ainda têm uma proporção de lipídeos maior do que os homens (em média, 15 %),
por tanto a relativização do volume de oxigênio à massa corporal não é suficiente.
Outros fatores vão sendo considerados: a concentração de hemoglobina, que nas
mulheres é entre 10 e 14 % menor que nos homens, o que é atribuído ao maior
nível de testosterona masculina, diminui a diferença encontrada na potência
aeróbica para 11 %.
A diferença na oxidação de substratos no exercício aeróbico entre homens e
mulheres, é tema de discussão recente nas revistas especializadas e dos exercícios
apresentados em baixo. Uma das medidas que os pesquisadores utilizam para
avaliar o substrato metabolizado é a taxa de intercâmbio respiratório ou respiratory
exchange rate (RER). A oxidação completa de CHO e lipídeos, produz CO2 e H2 O; no
caso das proteínas se geram também compostos nitrogenados e enxofrados.
Devido às diferenças na composição química de CHO, lipídeos e proteínas, a
quantidade de oxigênio necessário para oxidar completamente os átomos de
hidrogênio e carbono a CO2 e H2O, é diferente dependendo do substrato. Portanto,
a relação CO2 produzido/O2 consumido será diferente e é usada como indicativa do
substrato que é usado. Como a relação H/O nos CHO é a mesma que na água
(2:1), todo o oxigênio consumido será usado para oxidar o carbono a CO2; em
conseqüência, o RER = 1. Nos lipídeos e nas proteínas, mais oxigênio é requerido
para a oxidação do excesso de hidrogênio e dos compostos nitrogenados e
enxofrados, respectivamente; portanto o RER <1 (geralmente RER = 0,7). O RER é
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-94-
ADAPTAÇÕES AO
EXERCÍCIO EM DIFERENTES POPULAÇÕES
normalmente indicativo de uma oxidação mista dos nutrientes (tipicamente CHO e
lipídeos porque a co ntribuição das proteínas é pouco significativa numa dieta
normal), e da contribuição de cada um deles dependendo de seu valor.
Exercícios
1- Vários estudos mostraram que, para uma dada intensidade de exercício
absoluta, treinamentos de curta e longa duração, mudam o balanço de utilização de
substrato de CHO para lipídeos (Ver exercício... já analisado).
Os dados disponíveis sobre as diferenças entre os sexos na utilização do
substrato para a obtenção de energia, sugerem que, no repouso e para
intensidades submáximas de exercício, as mulheres oxidam uma menor proporção
de carbohidratos (CHO) relativo aos lipídeos do que os homens (Friedlander,
1998).
O objetivo deste problema e analisarmos alguns dos dados estudados pelos
pesquisadores e discutirmos as conclusões às que eles chegaram.
a) A diminuição no fluxo de glicose que ocorre após treinamento é um indicador
de mudança no substrato utilizado de CHO para lipídeos ( porque? ). Observe os
dados na Figura 1a,b referentes ao fluxo de glicose sangüínea. Há uma diferença no
fluxo de glicose após o treinamento? Homens e mulheres seguem o mesmo padrão
de fluxo de glicose como resposta ao treinamento e a intensidade do exercício?
Qual é a diferença entre comparar o consumo de glicose em função da capacidade
aeróbica medida como mL/(kgxmin) e como porcentagem do VO2 max?
Figura 1. Relações entre a taxa de desaparição de glicose (Rd) e a intensidade de exercício para homens e
mulheres. (a) intensidade de exercício expressada como VO2 por kg de massa corporal e (b) intensidade de
exercício expressada como % de VO2max. Os valores são médias +/- SE de medidas de derivados [1-13C]-glicose
usando GCMS (cromatografia gasosa com espectrometria da massa ). b) Os pesquisadores também observaram os
dados referentes à taxa de intercâmbio respiratório ou respiratory exchange rate (RER) (Tabela 1). Que indicam as
diferenças na RER registradas entre homens e mulheres?
Tabela 1. Parâmetros indicadores da cinética da glicose em mulheres e homens, seguindo
protocolos de exercício e treinamento semelhantes.
Variável
Sexo
Repouso
Exercício
Pré
Pós
65% VO 2max
65% VO 2max
treino
treino
(Pré treino)
(Pós treino)
RER
F
0,84
0,81*
0,92
0,87*
M
0,86
0,86*
0,94
0,94*
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-95-
ADAPTAÇÕES AO
Lactato
no F
plasma (mM)
M
??
0,91*
0,78*
0,85
0,85
EXERCÍCIO EM DIFERENTES POPULAÇÕES
2,86
3,25
2,12*
2,66*
= significativamente diferente entre os sexos.
c) Analise os gráficos relativos às concentrações de epinefrina (Figura 2)
antes e depois do trenamento em homens e mulheres, e observe as
diferenças nos níveis de lactato no plasma (Tabela 1). Qual seria um dos
mecanismos pelo qual as mulheres oxidariam menos CHO que os
homens?
350
Repouso
mulheres
Exercício
epinefrina (pg/ml)
300
homens
250
*
200
150
100
50
0
Pré
Pós
65% (pré)
65% (pós)
Figura 2. Comparação entre as concentrações de epinefrina em homens e mulheres
antes e depois do treinamento. * = significativamente diferente respeito das
mulheres
2. É sabido que a prática de exercício ao longo prazo (endurance training) ,
aumenta o uso de lipídeos endógenos como fonte de energia durante o exercício,
porém a fonte de triglicerídeos adicionais oxidados após o treinamento é matéria de
discussão e poderia ser diferente dependendo do sexo das pessoas consideradas.
Dados e um estudo feito em homens que fizeram ciclismo durante pelo
menos três meses, mostram que o exercício sustenido não incrementou a oxidação
de ácidos graxos plasmáticos, sugerindo que o acréscimo na oxidação de graxas
após treinamento, é derivada de triglicerídeos intramusculares.
Dois estudos feitos em mulheres e publicados em 1998 e 2000, mostram
diferentes resultados sobre o efeito do exercício ao longo prazo sobre o
metabolismo de lipídeos em mulheres.
No primeiro estudo a prática foi feita após 4-6 hs do café da manhã (a
refeição noturna tinha sido de 505 kcal: 52% de COH - 32% de lipídeos – 16% de
proteínas e o café da manhã de 300 kcal: 83% de COH – 17% proteínas) (Figura
1).
No segundo estudo, a prática foi feita após jejum de 12 hs e uma refeição
noturna de aproximadamente 690 kcal (60% COH – 25% graxas – 15% proteínas)
(Figura 2).
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-96-
ADAPTAÇÕES AO
EXERCÍCIO EM DIFERENTES POPULAÇÕES
Figura 1.
*
Figura 2. * : significativo respeito dos não treinados
O que você pode dizer do aproveitamento de lipídeos como fonte de energia em
mulheres durante o exercício comparando as duas figuras? A que variáveis você
pode atribuir as diferenças? Compare com o resultado do estudo feito em homens e
*
discuta se é possível afirmar se há ou não diferença
entre os sexos em relação com
o aproveitamento de lipídeos durante o exercício com os dados disponíveis (O
estudo em homens, foi feito após jejum de 12 hs.)
18.3. Obesidade
Em indivíduos obesos a maior proporção de perda de peso depois de
restrição energética (dieta) se deve a uma redução no tecido adiposo. Porém, os
obesos possuem um incremento nos níveis de triglicerídeos nas fibras do músculo
esquelético respeito dos níveis dos não obesos. Desconhece-se a contribuição dos
depósitos de triglicerídeos localizados nos tecidos periféricos, p. ex., músculo
esquelético, à perda de massa graxa.
Devido a que existe uma correlação entre alto conteúdo de lipídeos no
músculo com a resistência à insulina, resulta interessante determinar se
efetivamente diminuem pela dieta e/ou a atividade física.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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ADAPTAÇÕES AO
EXERCÍCIO EM DIFERENTES POPULAÇÕES
Exercícios:
Em um estudo exaustivo (Malenfant P et al., 2001), vinte pessoas obesas
(entre homens e mulheres) foram avaliadas após dieta de baixo conteúdo de
lipídeos e após dieta mais exercício sustenido, na variação de suas medidas
antropométricas (Tabela 1 e 2), nos níveis de reservas energéticas musculares
(glicogênio e triglicerídeos) (Figuras 1 a, b) e nos níveis de enzimas mitocondriais
indicadores de mudança de metabolismo energético (Figura 3).
1. O que você poderia dizer considerando as variáveis medidas na Tabela 1,
respeito dos resultados obtidos após dieta e dieta mais exercício? Observe as
diferentes medidas de massa corporal e discuta o que aconteceu com o peso. Há
uma tendência à mudança no metabolismo baseado no RER? Segundo a Tabela 2,
há diminuição de lipídeo no músculo? E do tamanho das fibras musculares?
Tabela 1. Variáveis antropométricas, metabólicas e plasmáticas transitórias (fasting plasma variables) em pessoas
obesas antes, depois de dieta e depois de dieta e exercício de resistência.
Idade (anos)
Peso (kg)
IMC (kg/m2)
Massa graxa no tecido adiposo (kg)
Massa corporal magra (kg)
Gasto energético (kcal/min)
Taxa de intercâmbio respiratório (RER)
FFA (mmol/l)
Triglicerídeos (mmol/l)
Sem dieta
Com dieta
42 ? 2
100 ? 6
34 ? 1
39 ? 3
61 ? 5
1,6 ? 0,3
0,78
0,5 ? 0,1
1,6 ? 0,3
42 ? 2
89 ? 4*
31 ? 1*
30 ? 3*
59 ? 5
1,1 ? 0,1
0,77
0,5 ? 0,1
1,2 ? 0,3
Com dieta +
exercício
42 ? 2
84 ? 4*
29 ? 1*
23 ? 1*!
62 ? 4
1,1 ? 0,1
0,81
0,5 ? 0,1
0,9 ? 0,1*
Control
39 ? 3
67 ? 3 $
24 ? 1 $
Os valores são as médias ? SE. IMC = índice de massa corporal. * =
significativamente diferente de Sem dieta; ! = significativamente diferente de Com
dieta; $ = significativamente diferente dos obesos.
Tabela 2. Mudanças morfológicas de tipo de fibras musculares em pessoas obesas.
* = significativamente diferente do Tipo I, # = significativamente diferente do Tipo
I e do Tipo II A.
Fibra Tipo I
Pré
D
D+E
Tamanho da fibra 6,231 ? 5,366 ? 5,979 ?
(µm)
503
451
303
Número
de 251
? 253
? 243
?
agregados lipídicos 58
30
37
Fibra Tipo II A
Pré
D
D+E
6,138 ? 4,667 ? 5,116 ?
497
355
336
165
? 150
? 143
?
44
14*
32*
Fibra Tipo II b
Pré
D
D+E
4,874 ? 3,610 ? 3,849 ?
444
274
407
77
? 82
? 68
?
18*
12#
14*
2) Os pesquisadores também mediram o conteúdo de lipídeo e de glicogênio
intramuscular em um total de 100 fibras representativas, tomando em conta o
tamanho e a distribuição do s distintos tipos. Estas medidas dão informação sobre o
total armazenado no músculo (Figura 1 a, b). Discuta a que se deve a tendência à
diminuição nos níveis de lipídeos no músculo após dieta. Você esperava diminuição
significativa nos níveis de glicogênio após dieta? E a sua recuperação após dieta
mais exercício?
a)
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-98-
ADAPTAÇÕES AO
EXERCÍCIO EM DIFERENTES POPULAÇÕES
b)
Figura 1. Conteúdo de lipídeo (a) e de glicogênio (b) intramiocelular total. Pré
= antes do treinamento; D = com dieta; D + E = com dieta mais exercício. * =
significativamente diferente dos obesos antes e depois de D e D + E.; # =
significativamente diferente da situação inicial (Pré). UA = unidades arbitrarias.
4) Observe os níveis das enzimas indicadoras do metabolismo. Nem a dieta
nem a dieta mais exercício resultaram em mudanças estatisticamente significativas,
mas houve um aumento de 37 % e de 22% nas atividades de CS e de COX,
respectivamente. Além disso, a relação PFK/CS foi maior que às dos controles após
a dieta mas se normalizou após dieta mais exercício. O que estão indicando estas
mudanças?
Tabela 3. Atividades enzimáticas no músculo esquelético de indivíduos
adultos obesos antes e depois de dieta e dieta mais exercício. Os dados são médias
? SE. As unidades são U/g de tecido. PFK = fosfofructokinase; CS = citrato sintase;
COX = citocromo c oxidase; HADH = 3-hidroxiacetil-CoA deshidrogenase. * =
significativamente diferente dos controles.
PFK
CS
PFK/CS
COX
HADH
Pré
64 ? 4 *
9,7 ? 1,1
7,1 ? 1,0 *
6,9 ? 0,5 *
15,0 ? 1,6
D
65 ? 4 *
10,0 ? 0,7
6,8 ? 0,8 *
6,4 ? 1,0 *
15,0 ? 1,4
D+E
59 ? 4*
13,3 ? 1,6
4,6 ? 0,4
8,4 ? 0,9
16,2 ? 0,7
Control
46 ? 4
10,0 ? 0,7
4,7 ? 0,4
8,1 ? 0,8
14,2 ? 0,5
5) Após o discutido em cima, é possível concluir que o exercício não é
recomendável para pessoas obesas? Justifique a sua resposta.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-99-
ADAPTAÇÕES AO
EXERCÍCIO EM DIFERENTES POPULAÇÕES
18.4. Velhice
A velhice está associada a mudanças profundas na composição do corpo. A
sarcopênia é um conjunto de fenômenos caracterizados por perda da massa do
músculo esquelético relacionada com a idade, diminuição na tensão (strength)
muscular e incremento na fadiga. A debilidade muscular predispõe a freqüentes
quedas que podem gerar fraturas de ossos. Por outro lado, devido a que o músculo
é um órgão metabólico maior, especialmente na liberação da glicose dos
carboidratos ingeridos com a dieta, a diminuição da massa muscular pode contribuir
à diminuição de glicose circulante que é observada na velhice. Como conseqüência
podem-se produzir o decrescimento no gasto de energia que pode levar à
obesidade e à resistência à insulina.
A capacidade funcional do músculo depende da qualidade e quantidade de
proteínas musculares. Ambas, qualidade e quantidade de proteínas musculares, são
mantidas através de um contínuo processo de remodelagem muscular envolvendo
síntese e degradação de proteínas. Se a taxa de síntese é menor do que a taxa de
degradação de proteínas, a massa muscular pode então declinar.
Vários estudos indicam que com aumento da idade as taxas de sínteses das
proteínas musculares misturadas ou mixed muscle protein (responsáveis pela
produção anaeró bica de ATP), e as das proteínas mitocôndrias (responsáveis pela
produção aeróbica de ATP), diminuem com a idade. No entanto, essas taxas de
sínteses representam a média da taxa de síntese de várias proteínas. Como cada
proteína tem diferentes funções, uma melhor aproximação ao entendimento da
sarcopênia pode resultar do estudo das taxas de sínteses de proteínas individuais.
A cadeia pesada da miosina (ou MHC) é a proteína principal no aparelho de
contração muscular, convertendo a energia química (hidrólise do ATP em ADP) em
mecânica. As várias isoformas da MHC diferenciadas pela sua atividade ATPase em
diferentes pHs (MHCI, MHCIIa e MHCIIb) compõem as fibras musculares em
diferentes proporções estequiométricas. A isoforma dominante, determina o tipo de
fibra.
Exercício:
1- Um grupo de pesquisadores estudou os níveis dos RNA mensageiros das três
isoformas da MHC em homens jovens (24 ? 1 a), maduros (25 ? 0,8 a) e idosos (71
? 1 a), e o efeito de um programa de treinamento ao longo prazo (resistance
training) na tensão muscular (strength) e nos níveis de transcritos da MHC.
Como resultado do programa de treinamento, os pesquisadores observaram
melhorias significativas nos movimentos estudados (extensão da perna, flexão da
perna e bench press) e foram observar os níveis de RNAm antes e depois do
treinamento. Os resultados foram os das Figuras 1, 2 e 3 .
a- Baseado na Figura 1, que pode dizer respeito da regulação transcricional nas
diferentes isoformas.?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-100-
ADAPTAÇÕES AO
EXERCÍCIO EM DIFERENTES POPULAÇÕES
Figura 1. Efeito da idade nos níveis de RNAm das isoformas MHC. * = significativo
respeito do grupo jovem; # = significativo respeito do grupo maduro.
b- O treinamento de resistência (nas condições da experiência que mostra a Figura
2) reverteu as diferenças observadas ao nível de transcrição em maduros e idosos?
Figura 2. Efeito do exercício ao longo prazo sobre os níveis de RNA das isoformas
de MHC. Homens e mulheres maduros e idosos foram escolhidos aleatoriamente
dos grupos originais para fazer o exercício ou ficar como controles durante 3 meses
* = significativamente diferente de Antes de fazer o exercício (no caso do Grupo
que fez).
c- Os mecanismos da senescência não estão bem definidos. Os pesquisadores
indicam que uma das hipóteses é que a senescência é o resultado da progressiva
acumulação de danos no DNA e tecidos causados pelas EROS. Qual é a relação
entre esta colocação e os resultados dos experimentos?
d- Finalmente, os pesquisadores avaliaram a taxa de síntese proteica das MHCs em
su conjunto, observando um aumento após exercício. Qual seria a contribuição a
esse aumento das diferentes isoformas?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-101-
ADAPTAÇÕES AO
EXERCÍCIO EM DIFERENTES POPULAÇÕES
Figura 3. Efeito do exercício ao longo prazo (vs. Controle) sobre a taxa de síntese
da MHC (considerando as três isoformas juntas) e sobre às das proteínas
musculares misturadas. Não houve diferenças entre as idades na resposta ao
exercício. * = significativamente diferente de Antes de fazer o exercício (no caso do
Grupo que fez).
e- Discuta uma das possíveis causas da sarcôpenia e o tipo de movimento que
seria mais afetado na velhice.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-102-
DOPING
19.
Doping
DOPING NO ESPORTE
Atualmente todas as competições internacionais têm atletas que utilizam
drogas (esteróides anabolizantes, hormônios peptídicos, anfetaminas e outros) para
melhorar as performances atléticas competitivas. A dopagem além de viciar a ética
no desporto também põem em risco sua saúde. Então a dopagem pode ser definida
como o consumo de substâncias que aumentam de maneira artificial o rendimento
esportivo e que podem prejudicar a saúde do esportista.
O comitê olímpico internacional (COI) e as federações internacionais têm um
sistema de luta contra a dopagem avaliada em uma ampla lista de sustâncias
proibidas e em regulamentos de sanções para determinar aquelas pessoas que
tomam as sustâncias qualificadas como "dopantes". A defin ição que mais concorda
com a prática é: "Dopagem é tomar qualquer substância contida na lista oficial
publicada pelo COI e o Conselho Superior dos Esportes".
Dois mecanismos gerais de ação hormonal.
Os hormônios peptídicos e as aminas
são de ação m ais rápida que os hormônios esteróides
Esteróides anabolizantes
Os esteróides anabolizantes são hormônios sintéticos análogos da
testosterona. No organismo todos são derivados do colesterol, e são transportados
através da corrente sanguínea às várias células dos vários tecidos, onde atuam
regulando uma longa série de funções biológicas.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-103-
Mecanismo de ação dos hormônios esteróides:
O uso dos hormônios data da década de 40 e teve início no esporte de
levantamento de peso. O homem normal produz cerca de 7 mg por dia de
testosterona e para se obter o efeito anabólico, isto é, aumento de massa muscular
e diminuição da gordura, muitos atletas utilizam doses suprafisiológicas até 100
vezes maior.
Atletas, treinadores físicos e mesmo médicos relatam que os anabolizantes
aumentam significantemente a massa muscular, força e resistência, podendo
melhorar o rendimento de um atleta em até 32%. Apesar dessas afirmações, até o
momento não existe nenhum estudo cientifico que comprove que essas drogas
melhoram a capacidade cardiovascular, agilidade, destreza ou performance física.
Por quanto tempo os esteróides anabolizantes permanecem detectáveis no
organismo?
Isso depende da substancia utilizada (quantidade e tipo) e da pessoa que
está usando. Esteróides anabolizantes podem permanecer detectáveis no
organismo de uma pessoa variando de uma semana até mais de um ano depois do
uso. Para a maioria dos anabolizantes comercializados tipo nandrolona (DecaDurabolin, testosterona) um ano é tempo comum em que eles podem ser
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-104-
detectados. Para a testosterona injetável, entre 3 – 6 meses é comumente
suficiente para sua total eliminação.
Agora estudaremos um modelo de ação hormonal desde o nível celular até seus
efeitos metabólicos no organismo como um todo, tomando como modelo o cortisol.
O uso excessivo de esteróides suprime a espermatogênesis. Em atletas que
tinham usado esteróides por três meses, a contagem média do esperma foi menos
de 20 milhões/ml, a diferença daqueles que tinham parado seu uso por 24 meses
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-105-
antes da contagem calculando a média de 84 milhões/ml. As pesquisas não
observaram nenhuma diferença com respeito à mobilidade do esperma.
Isto foi mais extensivamente estudado com testosterona enantato, para o
qual os atletas foram injetados semanalmente durante seis meses com diferentes
dosagens da testosterona. Depois do tempo estipulado se notou uma redução na
contagem das populações de esperma das diferentes dosagens.
Os esteróides anabólicos são chamados anabólicos porque incrementam a
sínteses de proteína através das interações com os receptores específicos nos
tecidos alvos que incluem o músculo esquelético, cardíaco e outros.
Os hormônios esteróides podem passar através da membrana celular e
entrarem na célula por simples difusão, dentro da célula ligam-se ao seu receptor;
o complexo receptor-hormônio interage com o sitio do receptor nos cromossomos
estimulando a transcrição gênica obtendo como resultado final deste processo
enzimas e proteínas estruturais.
Os esteróides anabólicos competem com os receptores dos glucocorticoides,
tendo por resultado um efeito anti-catabólico obstruindo a inibição da síntese de
proteínas. Os distribuidores de esteróides recomendam exercitar-se antes, durante
e depois do uso dos esteróides sempre com esforços máximos, alem de uma dieta
rica em proteínas e rica em calorias. Freqüentemente, são experimentados
aumentos de euforia e agressividade pelos consumidores, estimulando a praticar
por períodos mais longos e sem experimentar fadiga.
Em agosto de 1999, na Universidade do Texas, foi realizado um estudo sobre
a efetividade da oxandrolona, que é um análogo sintético da testosterona, em
promover a síntese de proteína muscular e o transporte de aminoácidos. Seis
jovens saudáveis com idade média de 22 anos foram estudados antes e depois de 5
dias de oxandrolona via oral, na dose de 15mg/dia. Foram medidos mRNA, IGF-1 e
receptores androgênicos em músculo esquelético. A síntese protéica sofreu
aumento ao redor de 53,5 nmol/min. O mecanismo de ação é predominantemente
por aumento de expressão do receptor androgênico no músculo esquelético.
Os experimentos que indicam que as condições musculares foram
melhoradas pelo uso dos esteróides ainda não são aceitas por toda a comunidade
científica.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-106-
Uma pesquisa sob o decanoato de nandrolona (Deca-Durabolin) concluiu que
os esteróides anabólicos podem promover o aumento do peso em pessoas com
HIV, segundo o reporte da 11º Conferência Internacional sob HIV em Vancouver
1996, foi efetuada em 73 pessoas com baixo nível de testosterona, fadiga,
depressão, e com o placebo; foi administrado 100 mg de nandrolona intramuscular
uma vez por semana . Depois de 12 semanas, todos as pessoas foram estimuladas
a fazer exercício.
Depois das 12 semanas, o grupo submetido ao tratamento ganhou um total
de 1.0 kg, em comparação de 0.1 kg do grupo placebo.
Têm sido realizados muitos estudos e experimentos sobre os efeitos dos
anabolizantes esteróides androgênios e o colesterol sangüíneo. Enquanto que o
consenso geral era de que os esteróides elevavam os níveis de colesterol do soro
plasmático, resultando num aumento do colesterol total, um aumento do colesterol
LDL e uma diminuição do colesterol HDL. (transporta colesterol para o fígado,
aonde ele é metabolizado).
O HDL colesterol transporta as partículas de colesterol para o fígado, aonde
serão metabolizadas. O LDL colesterol pode se concentrar nas paredes das artérias
e assim limitar a quantidade de sangue que vai para o coração e outros tecidos,
aumentando o risco de que ocorra um ataque cardíaco; este risco aumenta ainda
mais com a elevação do nível de triacilglicerídeos no plasma sangüíneo.
A redução da HDL é devido à estimulação da atividade da triacilglicerol lipase
hepática uma enzima que regula os ácidos graxos plasmáticos. A estimulação desta
enzima leva a redução primaria da subfração HDL-2 do colesterol e da apoproteínaA1.
A redução da HDL é considerada um fator de risco para doenças da artéria
coronária. Na Framingham Heart Study foram feitos estudos para avaliar este fator
de risco, onde compararam o nível inicial de 50 mg/ml de HDL com uma redução a
25 mg/dl, obtendo como resultado o aumento do risco em três vezes mais.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-107-
Questionário
1.
2.
3.
4.
5.
Na sua opinião qual seria a melhor definição de dopagem?
Qual é o precursor básico dos esteróides anabolizantes?
Quais são os hormônios que levam ao aumento direto da transcrição gênica?
Qual é a concentração da testosterona no plasma sangüíneo?
Quais são os efeitos colaterais causados pela administração de altas doses de
testosterona em homens ou mulheres?
6. Você acha que o consumo de hormônios esteróides tenha algum efeito sob a
esterilidade.
7. Porque os hormônios esteróides são chamados de anabólicos?
8. Um treinador propõe a um atleta diabético que consuma alguns esteróides
para aumentar seu rendimento físico. O que você acha que poderia
acontecer? Explique.
Estimulantes
São drogas que afetam o SNC e que podem ser obtidas do chocolate
(teobromina), chá (teofilina), café (cafeína), denominadas metilxantinas por sua
estrutura química. Alem disso temos as estricninas, anfetaminas e derivados
(metilfenidato, pemolina).
Os estimulantes, como a dextroanfetamina (Dexedrine) e o metilfenidato
(Ritalín), têm uma estrutura química similar às monoaminas (neurotransmisores
cerebrais), que incluem a norepinefrina e a dopamina. Os estimulantes aumentam a
quantidade destas substâncias químicas no cérebro. Alem disso, aumentam a
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-108-
glicose no sangue, abrem os condutos do sistema respiratório, aumentam a
pressão arterial e o ritmo cardíaco, contraindo os vasos sanguíneos. O aumento da
dopamina no corpo está associado com a sensação de euforia que acompanha o
uso destas drogas.
Valores limites permissíveis de estimulantes nos esportistas dadas pelo COI:
Estimulação
Cafeína
Catina
Efedrina
Epitestosterona
Nonandrosterona
Concentraçao
12 µg/ml
5 µg/ml
5 ng/ml
200 µg/ml
2 ng/ml.- homens
Metilefedrina
Fenilpropanolamina
Pseudoefedrina
5 ng/ml - mulheres
5 µg/ml
10 µg/ml
10 µg/ml
Anfetaminas
As anfetaminas são potentes agonistas catecolaminérgicos (induzem
liberação de catecolaminas pelas terminais nervosas). Agem diretamente nos
receptores de membrana da adrenalina, noradrenalina e serotonina, e inibem sua
recaptura pelos terminais nervosos, o que produz um efeito prolongado ao nível dos
receptores, tanto no SNC como na periferia. Os efeitos centrais das anfetaminas se
observam no córtex cerebral, no talo cerebral e na formação reticular. Ao agir
nestas estruturas produz uma ativação dos mecanismos de despertar, aumento da
concentração mental, maior atividade motora, diminuição da sensação de fadiga,
inibição do sono e da fome.
O uso de anfetaminas tanto em atletas sadios como em diabéticos são um
risco muito grande, porque elas agem ativando a glicogênio fosforilase e inativando
a glicogênio sintase, estimulando a degradação do glicogênio hepático em glicose
sangüínea. Alem de estimular a secreção de glucagon e inibindo a secreção de
insulina, para reforçar o efeito na mobilização dos combustíveis e inibir o
armazenamento, efeito que causaria a morte dos diabéticos.
Finalmente, trabalhos recentes em animais de laboratório mostram que o uso
continuado de anfetaminas pode levar a produzir lesões irreversíveis nas células do
cérebro.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-109-
Metilxantinas
Os fármacos psicotrópicos como a cafeína, a teofilina e a teobromina são
derivados metilados da xantina, sendo esta, por sua vez, uma dioxipurina
estruturalmente com o ácido úrico. Estas substâncias ocorrem amplamente na
natureza e em muitos alimentos. Alem disso, existem vários fármacos que contêm
cafeína, que incluem desde antigripais, antitérmicos, antiespasmódico,
miorrelaxantes.
A cafeína inibe a fosfodiesterase causando um acúmulo de monofosfato de
adenosina cíclica (AMP-C) celular, que tem ação mediadora da resposta hormonal e
de neurotransmisores. A cafeína é um inibidor competitivo da enzima lactato
desidrogenase quanto ao substrato piruvato e um inibidor não-competitivo para a
coenzima NADH. As pesquisas sob a cafeína sugerem que os ácidos graxos
poderiam ser reesterificados no tecido adiposo e, por sua vez, o lactato no sangue
poderia não constituir indicação direta da produção de ácido lático no músculo em
exercício.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-110-
A cafeína aumenta a liberação de cálcio do reticulo sarcoplasmico o qual
aumenta a tensão máxima da fibra fadigada no tecido muscular.
Um copo de café contem aproximadamente 150 mg da cafeína, café
instantâneo aproximadamente 120 mg, chá entre 70 e 130 mg, e bebidas fracas
em cafeína 50 mg. A cafeína é absorvida rapidamente alcançando a maior
concentração plasmática em 1 hora após da ingestão, exercendo uma influência no
sistema nervoso, cardiovascular e muscular.
Uma pesquisa feita com nove ciclistas competitivos, com um VO2 máx de 60
ml/kg/min, demonstrou que consumindo a quantidade de cafeína encontrada
geralmente em 2,5 copos do café filtrado (350 mg) 60 minutos antes de exercitar,
aumenta o tempo de exercício total até a exaustão em 19.5%, em comparação
àqueles que não consumiram cafeína. Os atletas podiam executar exercícios por
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-111-
uma média de 90,2 minutos em comparação com um período muito mais curto de
75,5 minutos, sem cafeína.
Na pesquisa, a cafeína consumida produziu níveis plasmáticos maiores de
glicerol e valores de QR menores para todas as comparações temporais. A
utilização dos valores de QR permitiu aos pesquisadores calcular a oxidação dos
carboidratos durante os exercícios (cerca de 240 g de carboidratos em ambos
ensaios). Em contraste, a oxidação das gorduras em cafeína foi (118 g) maior que
em descafeínado (57 g).
Esta pesquisa demonstrou que a ingestão de cafeína acelerava o ritmo de
lipólise durante o exercício constante. Um maior ritmo de lipólise poderia evitar a
depleção do glicogênio no fígado e nos músculos esqueléticos durante os exercícios
e, subseqüentemente, aprimorar o desempenho.
C
D
C
D
D
C
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-112-
Conteúdo de cafeína em alimentos populares, bebidas, refrigerantes e
preparações medicamentosas.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-113-
Questionário
1. Quais são as drogas que afetam o SNC e de quais outros produtos naturais
podem ser obtidos?
2. Qual é o efeito metabólico das anfetaminas no músculo?
3. Em que medicamentos podemos encontrar cafeína?
4. Como a cafeína regula o AMP cíclico, e qual seria a conseqüência disso?
5. Porque é arriscada a utilização de anfetaminas em atletas diabéticos?
Explique.
Hormônios peptídicos
Os hormônios peptídicos são substâncias naturais cuja molécula é formada
por dois aminoácidos ligados (um peptídeo). Sua função principal é a fixação de
proteínas no organismo. São utilizados em esportes de potência ou força pura,
como arremesso, ciclismo, remo e levantamento de peso.
A dopagem com hormônios peptídicos (hCG, hGH, eritropeotina, LH, insulina,
ACTH, etc.) geralmente não são detectáveis nos testes de urina, já que são
produzidos pelo organismo de maneira natural, mas na atualidade pode-se produzir
de maneira sintética: somatotropina, eritropeotina, gonadotropina, etc. O consumo
de alguns hormônios como a gonadotropina coriónica (HCG) conduzem a um
aumento da produção de esteróides andrógenos naturais (estrógenos, progesterona
e testosterona) e é considerada equivalente a administração exógena de
testosterona. Este hormônio é produzido durante a gravidez motivo pelo qual
muitas atletas procuram engravidar antes das competições.
O mecanismo de ação dos hormônios peptídicos está demonstrado no gráfico
abaixo.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-114-
Ação da corticotropina (ACTH) na esteróidogênesis. O ACTH se liga aos
receptores da membrana do plasma, que são acoplados a adenilato ciclase (AC), a
qual estimula a formação do AMP cíclico para ativar a proteína quinase a (PKA) que
estimula as proteínas fosforiladas (P-Pr); estas proteínas estimulam a expressão
dos genes para enzimas esteróidogênesis.
Questionário
1. Em quais esportes são mais utilizados os hormônios peptídicos? Porque?
2. Qual hormônio peptídico é considerado equivalente à administração exógena
de testosterona?
3. Porque muitas atletas engravidam antes das competições?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-115-
4. Como a corticotropina estimula a secreção dos hormônios esteróides?
5. Qual é a diferença no modo de agir dos esteróides anabólicos e os hormônios
peptídicos?
6. Em maio de 1999, o Instituto de Medicina Legal de Strasbourg, França,
realizou testes em dois fisiculturistas que portavam hormônios, eles
alegaram ser apenas para consumo pessoal e não para tráfico. A comissão
decidiu fazer um teste dos cabelos e do sangue dos esportistas. Quais
poderiam ser os possíveis resultados? Se os esportistas tivessem consumido
EPO, qual seria o resultado esperado?
Eritropoetina
A eritropoetina (EPO) produz um efeito substancial nos esportes aeróbicos e
de resistência porque aumenta o número de glóbulos vermelhos, aumentando o
transporte de oxigênio através do sangue.
O consumo de EPO é ainda algo difícil de detectar. Atualmente, o teste de
detecção baseia-se na concentração de glóbulos vermelhos no sangue, quando a
concentração é alta pode-se supor o consumo da EPO; mas, muitas pessoas de
lugares altos, como Quênia, Colômbia e Bolívia têm um hematócrito médio mais
alto naturalmente.
Uma prática cruel para aumentar o número de hemáceas e a capacidade
aeróbica dos atletas vem sendo adotada por vários técnicos: os atletas passam
longos períodos de treinamento em câmaras de descompressão, com o ar rarefeito
provocando hipoxia, que por sua vez, causa a liberação de EPO, então, os
mecanismo para a captação de oxigênio pelo sangue são melhorados e
maximizados. Porem começaram a ocorrer casos sérios de o hematócrito ficar tão
alto que o sangue chega a tornar-se viscoso, provocando dezenas de casos de
morte súbita por falha no coração. Segundo a opinião de médicos e dirigentes do
COI esta estratégia não é considerada doping.
Um outro método de dopagem é a reinfusão sangüínea, que aumenta
rapidamente a velocidade de oxigênio máxima. Segundo estudos realizados da
reinfusão em atletas durante exercícios submaximal e maximal depois de 24 horas,
o aumento da hemoglobina foi de 13.8 g/100 ml a 17.6 g/100 ml, o que
representou o aumento porcentual de hemoglobina de 27.5%. O mesmo aconteceu
com a concentração de hematócritos aumentando de 43.3 a 54.8%.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-116-
Somatotropina
O HGH ou Human Growth Hormone utilizado na dopagem é um hormônio
polipeptídico composto pôr 191 aminoácidos sintéticos, é idêntico ao hormônio
produzido pela glândula pituitária anterior no organismo.
A HGH é um agente ergogênico (energético), aumenta a captação de
aminoácidos e a síntese de proteínas; assim como, acelera o metabolismo de
gorduras a síntese de glicogênio em armazenamento, diminuindo a utilização de
glicose para obtenção de energia. Pelo qual é consumido principalmente entre
atletas que requerem mais força, como lutadores e os próprios velocistas.
A utilização da somatotropina produz a secreção intestinal e urinária de cálcio
e aumenta as concentrações plasmáticas de fósforo, podendo ainda ter um efeito
diabetogênico por estimular a secreção de insulina extra; alem de estimular o
crescimento da cartilagem e dos ossos produzindo gigantismo e acromegalia.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-117-
Questionário
1. Quais são os efeitos causado s pela EPO no sangue?
2. Porque é arriscada a utilização de altas concentrações de EPO? Explique.
3. Pode-se falar em dopagem quando se encontra um número alto de hemáceas
em pessoas que moram em lugares de altitudes elevadas? Porque?
4. O que são as câmaras de descompressão?
5. O que acontece no sangue na reinfusão sangüínea?
6. Como age a somatotropina?
7. Porque se atribui um efeito diabetogênico a somatotropina?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-118-
20.
Suplementos
1. Para testar a eficiência da L-carnitina foi elaborado o seguinte
experimento:
Foram tomados dois grupos de ratos sedentários; o grupo suplementado com
L-carnitina (S) e o grupo de controle (C). O grupo dos suplementados foi
subdividido em três grupos: um suplementado com 0,1g de L-carnitina . kg-1 de
massa corporal (S0,1 ), outro com 1,0 g de L-carnitina . kg- 1 de massa corporal (S1,0 )
e o último com 2,0 g de L-carnitina . kg- 1 de massa corporal (S2,0 ). A
suplementação foi realizada por 14 dias e 28 dias e foi servida quantidade
controlada de ração para esses animais.
Abaixo mostramos os gráficos do consumo de ração de cada grupo e a
variação de peso desses grupos. Com esses dados como podemos analisar a
variação de massa ao longo do tempo (14 e 28 dias)? O que podemos concluir a
respeito da suplementação de L-carnitina e a sua contrib uição na degradação
lipídica ?
Fig. 1: Consumo médio de ração aos 14 dias de tratamento
950
Consumo (g)
920
890
860
830
800
C
S0,1
S1,0
S2,0
Grupos
Fig. 2: Peso absoluto
Peso (g)
240
210
grupo de
controle
média dos
suplementados
180
150
1
5
9
14
Tempo (dias)
Figura 2: Progressão da massa corporal (g) dos animais, aferida a cada
4 dias, por 14 dias.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-119-
SUPLEMENTOS
Fig. 4: Peso absoluto
Peso (g)
300
250
grupo de
controle
média dos
suplementados
200
150
100
1
5
9
13
17
21
25
28
Tempo (dias)
Figura 3: Progressão da massa corporal (g) dos animais, aferida a cada
4 dias, por 28 dias.
(Fonte: “Suplementação oral com L-carnitina em ratos: efeito sobre a concentração
corporal da amina e sobre aspectos da utilização de ácidos graxos pelo músculo
esquelético”. Almeida, André Luís A.R., Dissertação de mestrado apresentada ao
Instituto de Biociências, Universidade de São Paulo, 2002)
(Fonte: LABEX – Unicamp)
2. O gráfico abaixo mostra o percentual de utilização de fosfocreatina e glicólise
durante um exercício em intensidade máxima de 30 segundos. O que podemos
inferir desses dados?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-120-
SUPLEMENTOS
3. A Tabela abaixo mostra a concentração de creatina nos músculos tibial anterior
(TA) reto femural (RF) em um grupo submetido à suplementação com creatina
(4x5g/dia) e outro com placebo (4x5g/dia), sem treinamento.
Total Cr (TA)
Total CR(RF)
PCr/ATP
Placebo
Antes
342.3 ? 5.1
372.8 ? 5.7
1.043 ? 0.017
Depois
346.1 ? 7.7
371 ? 4.6
1.096 ? 0.020
Creatina
Antes
335.8 ? 8.9
365.4 ? 5.5
1.005 ? 0.021
Depois
368.1 ? 9.7
430.9 ? 7.6
1.246 ? 0.016
O gráfico abaixo mostra as concentrações de creatina antes e após a
suplementação, administrada em diferentes doses. Os números abaixo de barra
representam o período e a quantidade ingerida por dia. Os números acima indicam
a quantidade total ingerida.
De acordo com os dados da Tabela e do gráfico acima, o que podemos concluir
em relação a concentração de creatina após a suplementação?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-121-
SUPLEMENTOS
4. A tabela abaixo mostra a composição corporal, medida antes e após 6 semanas
de treinamento de resistência, de um grupo submetido a suplementação de
creatina (4x5g/dia durante 5 dias consecutivos) e placebo.
Medidas
Creatina
Antes
Massa Corporal(kg) 86.7
Massa Gorda(kg)
15.6
Massa magra(kg)
71.2
Gordura
17.8
corporal(%)
Depois
88.7
15.7
72.8
17.7
Placebo
Antes
81.6
13.1
68.6
16.0
Depois
82.0
13.6
68.5
16.5
De acordo com esses dados, quais as alterações observadas na composição
corporal?
5. Os gráficos abaixo estão relacionados com a performance em diferentes
atividades. O gráfico 1 mostra o desempenho de um grupo placebo e um
suplementado com creatina (20g/dia durante 5 dias) em três séries de 30s numa
bicicleta (80rpm). O gráfico 2 mostra o desempenho em 10 sprints realizados numa
bicicleta ergométrica durante 6 segundos com pausa de 30 segundos em
intensidade máxima num grupo suplementado(20g/dia durante 5 dias).O gráfico 3
está relacionado à força, mostrando o efeito da suplementação (4x5g/dia durante 5
dias) em 1RM de flexão de braço.
Gráfico 1:
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-122-
SUPLEMENTOS
Gráfico 2:
Gráfico 3:
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-123-
SUPLEMENTOS
No Gráfico 1, por quê a coluna 3 apresenta um resultado próximo ao placebo.
De acordo com esses dados, quais as conclusões que podemos chegar em relação à
performance?
6. O gráfico abaixo se refere à concentração de lactato no sangue em um grupo
suplementado com creatina (20g/dia durante 5 dias) e um grupo placebo colhido
após cada um dos 10 sprints em bicicleta ergométrica (6segundos com 30
segundos de pausa) em intensidade máxima.
O que podemos inferir sobre a diferença observada nos dois grupos?
7. O gráfico abaixo mostra a relação entre a concentração de fosfocreatina (bolinha
branca) e creatina (quadradinho preto) obtidos através de biópsia muscular nos
tempos 0, 20, 60 e 120 segundos após uma contração máxima em um grupo
suplementado com creatina (20g/dia durante cinco dias). Os símbolos vazios se
referem a resultados obtidos antes da suplementação e os cheios após a
suplementação.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-124-
SUPLEMENTOS
Discuta qual a concentração de Pc nos dois grupos após 20, 60 e 120 min de
recuperação?
8.
? – Hidroxi – ? – Metilbutirato (HMB) é um suplemento utilizado como
anticatabólico, ou seja, os usuários procuram minimizar possíveis perdas de massa
magra decorridas pelas horas de treinamento intenso. Entretanto outros efeitos
têm sido observados com o uso desse suplemento (como veremos adiante).
Uma estratégia para aumentar a eficácia do treinamento é a tentativa de
atenuar o turnover protéico com a nutrição. Isso mostraria resultados no ganho
massa e diminuição no tempo ou intensidade do treino. O metabólito da leucina
(HMB) tem demonstrado ser um candidato no decréscimo da proteólise muscular e
aos danos aos músculos, aumentando o ganho de massa magra.
Experimentos realizados com a suplementação de HMB em dois grupos
(placebo e suplementado) durante 8 semanas, sob treinamento, obtiveram os
seguintes resultados:
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-125-
SUPLEMENTOS
massa magra (kg)
Fig. 1: Massa magra
56
semana 0
54
semana 4
semana 8
52
50
placebo
HMB
Figura 1: massa magra nas semanas zero, quatro e oito de um programa de treinamento
com adultos consumindo 3g/dia de HMB ou 3g/dia de placebo.
Variação da % de gordura corporal
Fig. 2: Porcentagem de gordura corporal
0,5
0
1
2
3
4
placebo
HMB
-0,5
-1
Figura 2: Variação da porcentagem de gordura corpórea após 8 semanas de
treinamento em adultos consumindo 3g/dia de HMB ou 3g/dia de placebo.
(Fonte:Matthew D. Vukovich, Nancy B. Stubbs e Ruth M. Bohlken; Body composition in 70
year old adults responds to dietary ? – Hidroxy – ? – Methilbutyrate similarly to that of
young adults, Journal of Nutrition, 2001, 2049-2052)
9. O que se pode afirmar a respeito da suplementação de HMB?
10. Como você explicaria os dados obtidos nesses experimentos?
11. Que ações metabólicas estão sendo constatadas nesses experimentos para o
HMB?
Outros experimentos de metodologia similar foram realizados obtendo-se
resultados parecidos, como podemos ver na tabela abaixo:
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-126-
% de massa magra ganha por semana
SUPLEMENTOS
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
Nissen et al. Nissen et al. Kreider et al. Panton et al. Panton et al. Gallagher et
Presente
1996 1996 1999 2000 2000 al. 2000 estudo homens 19 homens
homens
mulheres ~24 homens ~27 homens 18 homens e
a 29 anos 19 a 22 anos
~25 anos
anos
anos
a 29 anos mulheres ~70
anos
Entretanto um experimento realizado com 37 adolescentes (homens),
submetidos a seções de exercícios 3 vezes por semana e utilizando 76mg/kg dia de
HMB (o equivalente a 3-6g por dia) demonstraram resultados diferentes.
O grupo suplementado com 38mg/kg dia mostrou um grande acréscimo no
torque do pico isométrico e o grupo suplementado com 76mg/kg dia apresentou um
aumento no pico isocinético
A atividade da creatina quinase plasmática foi maior no grupo não
suplementado do que nos grupos de 76mg/kg dia ou 38mg/kg dia, medidos 48h
após o início do treinamento. Em contrapartida nenhuma alteração na massa gorda
foi observada nos três grupos. No entanto o grupo de 38mg/kg dia apresentou um
aumento na massa magra (ver tabela a seguir).
mg . kg-1 . dia- 1
0
N
14
22,3 ? 0,9
Idade
178,8 ? 2,8
Altura (cm)
77,2 ? 4,0
Antes (kg)
77,6 ? 3,8
Depois (kg)
Massa magra (kg)
65,3 ? 2,5
Antes
65,3 ? 2,2
Depois
0,0 ? 0,1
Variação
38
12
21,0 ? 0,9
180,7 ? 1,6
76,1 ? 2,7
78,2 ? 2,7
76
11
21,8 ? 1,1
181,8 ? 2,6
81,7 ? 5,3
81,8 ? 2,1
64,4 ? 1,6
66,3 ? 1,6
1,9 ? 0,6
69,2 ? 3,0
69,0 ? 3,0
-0,2 ? 0,5
12. Que conclusões podemos tirar acerca desses dados? A que você atribui a
diferença dos resultados obtidos?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-127-
SUPLEMENTOS
Em um informe publicitário do produto PowerBar, publicado na revista
“Academia Esportes” ano 3, nº 14 de 2002, constam as seguintes informações:
O carboidrato é considerado o “combustível” mais eficiente para os músculos
em funcionamento. É armazenado nos tecidos musculares sob a forma de
glicogênio e é utilizado como primeira fonte de energia para o corpo. O carboidrato
é essencial para a prática de qualquer atividade física, seja ela de baixa ou alta
intensidade.
1) Você considera que o uso de suplementação de carboidratos é necessário
a todos os praticantes de atividades físicas? Quando você recomendaria a ingestão
de carboidratos a um esportista?
2) Nessa mesma propaganda, o anunciante cita um artigo publicado por
McArdle, W.D. et al no livro Sports and Exercise Nutrition 148:152,1999:
Quanto mais longo ou intenso o exercício, maior a utilização do carboidrato
como combustível, e maior a possibilidade de você se esgotar ou seu rendimento
cair.
Junto a esta declaração aparecem os gráficos seguintes:
100
gordura
90
carboidrato
proteína
80
70
60
50
40
30
20
10
0
descanso
leve e moderado
alta intensidade e
curta duração
alta intensidade e
longa duração
alta intensidade e
altíssima duração
Figura 1
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-128-
tempo de exaustão (min)
SUPLEMENTOS
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
dieta baixa em
carboidratos
dieta normal
dieta rica em
carboidratos
Figura 2
1) Você concorda com a afirmação da propaganda?
2) Preencha a coluna vazia da Figura 1 para exercícios de alta intensidade e
duração ainda mais longa do que o da última coluna apresentada.
3) Quais tipos de exercícios apresentados na Figura 1 são aeróbios e quais
são anaeróbios?
4) Por que no exercício de alta intensidade e curta duração há predomínio da
utilização de carboidrato?
5) A propaganda ainda questiona como potencializar a recuperação pósexercício. Há gasto de proteína durante o exercício?
6) A concentração protéica normal é restabelecida durante o período diurno
ou noturno? E os estoques de glicogênio?
7) Justifique a resposta à questão anterior com base na razão
insulina/glucagon ao longo do tempo. Para responder essa questão use a
tabela abaixo:
Período
absortivo
(2 a 4h)
Glicose (mM)
6,7
Insulina (?m/ml) 100
Glucagon (? g/ml) 80
Insulina/glucagon 1,25
Período
pós- Jejum de 3 dias
absortivo (12h)
4,4
15
100
0,15
3,6
7
150
0,05
8) Que procedimento você sugere que sejam realizados para melhorar a
recuperação após o exercício físico?
9) Quais as conseqüências do uso de carboidratos durante a atividade física?
Como a relação adrenalina/insulina/glucagon influencia o uso de
substratos para a obtenção de energia?
10) Como devemos proceder à ingestão de carboidratos antes da atividade
física para melhorarmos a performance do atleta?
11) A partir de que tipo de nutriente é refeito o glicogênio utilizado durante o
exercício?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-129-
SUPLEMENTOS
A maltodextrina é um oligossacarídeo de glicose, com ramificações ? (1? 6).
Chamado de carboidrato complexo devido à sua longa cadeia, é encontrado
naturalmente na batata e na mandioca.
A sua digestão e abso rção se dão de maneira mais lenta que a da glicose ou
da sacarose.
Produtos industrializados como o Carb Up? possuem maltodextrina e frutose
nos seus ingredientes.
Informações nutricionais do Carb Up gel:
Energia
Proteínas Glicídios
1
sachê 80 kcal
0g
20g
(30g)
Em 100g
266 kcal
0g
66,6g
Lipídios
0g
0g
A suplementação com maltodextrina tem sido recomendada para repor
as reservas de glicogênio gastas durante a atividade física e ao mesmo tempo
evitar picos glicêmicos. Você concorda que esse produto tem essa capacidade?
Você conseguiria propor uma explicação para a sua resposta?
12) O consumo da frutose teria alguma vantagem sobre o consumo da
sacarose?
13) Podemos apontar diferenças entre os suplementos de carboidratos na
forma de barras, em pó (para o preparo de soluções) ou gel?
14) A partir de que tipo de nutriente são refeitas as proteínas utilizadas
durante o exercício?
15) O aumento de massa magra tem relação direta com a quantidade de
proteínas ingeridas?
16) Para uma pessoa que pretende ganhar massa magra seria adequado
ingerir suplemento protéico ou de carboidrato?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-130-
SUPLEMENTAÇÃO
21.
DE AMINOÁCIDOS
Suplementação de Aminoácidos
Suplementos Nutricionais comercializados para indivíduos que realizam
treinamento de força:
Suplemento Nutricional
Utilização
apregoado
proposta/
Dados de pesquisa sobre a
suplementação
para
os
Efeito
indivíduos
que
realizam
treinamento de força
Fornecimento
de
uma
quantidade
adequada de proteínas para auxiliar no
crescimento muscular e no ganho de
peso
Não há dados que confirmem que eles
são ma is eficazes que as fontes
naturais. O indivíduo que realiza
treinamento de força pode necessitar de
1,5 – 2,0g de proteína/kg de peso
corporal. Essa quantidade é facilmente
obtida das fontes protéicas de uma
dieta saudável.
Estimulam a liberação do hormônio do
crescimento humano e de insulina.
Promovem o crescimento muscular.
Podem
estimular
a
liberação
do
hormônio do crescimento humano. No
entanto, este não demonstrou ser
ergogênico para o indivíduo que realiza
treinamento de força. As pesquisas não
indicam
qualquer
efeito
sobre
o
crescimento ou força muscular.
BCAA
Competem
com
o
triptofano
no
transporte para o cérebro, diminuindo a
fadiga do sistema nervoso central.
Pouco
se
sabe
a
respeito
dos
mecanismos
que
envolvem
esse
processo. Muitos estudos falharam em
demonstrar um aumento do tempo de
exercício
até
a
fadiga
com
suplementação de BCAA e concordaram
em descrever um aumento significativo
da amônia circulante.
Glutamina
Promove a manutenção do sistema
imunológico. Utilizado como principal
fonte de energia para as células do
sistema imunológico (leucócitos).
Estudos
demonstraram
que
altas
concentrações de glutamina no plasma
não alteraram a resposta imune de um
indivíduo normal.
Suplementos protéicos
Arginina, lisina, ornitina
Composição nutricional do Whey Protein
Composição Nutricional por 100g
Proteínas
80g
Gordura
6g
Carboidratos
5g
H2 O
9g
Composição nutricional do Power Bar (Protein Plus)
Composição Nutricional por 100g
Proteínas
31g
Gordura
6,5g
Carboidratos
50g
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-131-
SUPLEMENTAÇÃO
DE
AMINOÁCIDOS
Composição nutricional de alguns alimentos
Carne de Boi por 100g
Proteínas
22g
Gordura
2,4g
Carboidratos
H2 O
75g
Soja por 100g
Proteínas
Gordura
Carboidratos
H2 O
33g
16g
36g
9g
Frango por 100g
Proteínas
Gordura
Carboidratos
H2 O
25g
1,6g
0g
70g
Com base nos dados das tabelas acima você acha indicado o uso do suplemento
Whey Protein ou do Power Bar (Protein Plus)? Existem algumas situações aonde o
seu uso fosse mais indicado ou menos indicado?
Proteínas são constituídas de aminoácidos e sofrem digestão para poderem ser
absorvidas no tubo digestivo. Qual seria a diferença de uma suplementação
protéica para o uso de suplementos a base de aminoácidos?
A recomendação de 2g de proteína/kg faria com que um atleta que pesasse 80kg
tivesse a necessidade de ingerir 160g de proteína por dia. Esse valor seria suprido
com a ingestão diária de cerca de 320g de frango, sem levar em consideração
qualquer outro alimento ingerido durante o dia e que fosse constituído por proteína
(cereais, ovos, leite, etc). Com essas informações você acha necessário uso de
suplementos proteicos?
Num experimento realizado com humanos, foi dada uma dieta a base de
carboidratos (como estímulo à liberação de insulina) e aminoácidos e medido a
porcentagem de síntese de proteína muscular. Os resultados se enco ntram na
Fig.1:
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-132-
Síntese de Proteína Muscular (%/h)
SUPLEMENTAÇÃO
DE
AMINOÁCIDOS
0,2
0,1
0
Basal
PE
PE + Ins
PE + AA
Fig. 1: Síntese de proteína muscular no descanso (Basal); após o
exercício de resistência (PE); após exercício de resistência e
durante hiperinsulinemia local (PE + Ins) e após exercício de
resistência e durante sistema hiperaminoacidêmico (PE + AA).
O mais potente iniciador da síntese protéica no músculo é uma combinação
de exercício de resistência e elevada taxa de aminoácidos disponíveis. Esse
pressuposto justifica uma suplementação por aminoácidos?
A hipótese do Overtraining e o BCAA propõe que a suplementação desses
aminoácidos diminuiria a concentração plasmática do triptofano, precursor da
serotonina, substância responsável pela fadiga do sistema nervoso central durante
a atividade física. Estudos realizados por Gastmann, Uwe A. L. e Lehmann, Manfred
J. da Ulm University Medical Center, Ulm, Alemanha, chegaram aos seguintes
resultados:
[?mol/l]
Leu
Ile
Val
Tyr
Phe
Trp
fTrp
FTrp/BCAA
Treinamento de Alta Intensidade
Antes
Depois
135
133
79
76
250
234
79
78
50
59
74
73
6,5
9,2
0,014
0,021
Variação
-1,5%
-3,8%
-6%
-1,3%
-6%
-1,4%
+41%
fTrp – triptofano livre
fTrp/BCAA – razão antes (dia o) e depois (dia 28) sob treinamento de ciclismo
Você concorda com a hipótese do Overtraining e o BCAA? Justifique.
Outra justificativa utilizada para a suplementação com BCAA seria a de esses
aminoácidos poderiam auxiliar na manutenção do glicogênio muscular após o
exercício. Veja o que mostra o trabalho de Eva Blomstrand e Bengt Saltin do
Copenhagen Muscle Research Center, da Dinamarca.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-133-
DE
AMINOÁCIDOS
placebo
500
400
(mmol/kg)
nível do glicogênio muscular
SUPLEMENTAÇÃO
suplementado
com BCAA
300
200
100
0
Descanço
Após o
exercício
0,5h após
1h após
2h após
placebo
500
400
(mmol/kg)
nível do glicogênio muscular
(Experimento realizado por biópsia do músculo da perna com
nível normal de glicogênio antes do exercício)
suplementado
com BCAA
300
200
100
0
Descanço
Após o
0,5h após
1h após
2h após
exercício
(Experimento realizado por biópsia do músculo da perna com
nível baixo de glicogênio antes do exercício)
Procure discutir esses dados e conflita-los com as hipóteses do
enunciado dessa questão.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-134-
HIDRATAÇÃO
22.
Hidratação
O corpo é composto por cerca de 50~75% de água, dependendo da
idade e da gordura corporal, e a perda de apenas 3~4% da água corporal afeta de
forma adversa o desempenho aeróbio e torna o sistema cardiovascular inábil de
manter o mesmo débito cardíaco. Perdas maiores podem levar à morte.
Em condições normais sem exercício, a perda de água é de
aproximadamente 2,5 litros/dia, a maior parte sendo perdida pela urina. No
entanto, em temperaturas ambientais mais elevadas e quando um exercício intenso
é adicionado, a perda de água aumenta para 6~7 litros por dia. Os 2,5 litros de
água por dia são repostos com bebidas (1,5 litros), alimentos sólidos (750ml) e a
água derivada de processos metabólicos (250ml).
Para evitar possíveis problemas associados à desidratação, uma pessoa deve
consumir água antes e durante o exercício.
1) Porque a sede não é um estímulo adequado para atingir um equilíbrio
hídrico?
2) O estômago é capaz de esvaziar até 1,7 litros de água por hora. Qual
volume de água (por hora) você recomendaria para fazer uma reposição
hídrica durante uma atividade física?
3) O acréscimo de pequena quantidade de glicose e sódio na solução oral de
reidratação pode facilitar a captação dos líquidos depois de alcançarem a luz
intestinal devido ao acoplamento ativo ou co -transporte de glicose-sódio
através da mucosa intestinal, estimulando assim a captação passiva de água
por ação osmótica.
A palatabilidade, bem como a temperatura do líquido é fator determinante na
capacidade de ingeri-los.
A fórmula do Gatorade® contém uma mistura de glicose, sacarose e frutose,
sal e pode ser encontrado em diversos sabores. Com base nos dados
alistados acima tente explicar a escolha pela fórmula do Gatorade®.
4) A ingestão de bebidas isotônicas é essencial para a hidratação durante a
atividade física ou pode-se utilizar apenas água?
5) O que é hiponatremia? Como podemos evita-la?
6) Existe uma fórmula ótima de bebidas esportivas que atenda a crianças,
idosos, gestantes ou pessoas com doenças crônicas? Para esses diversos
casos como devemos proceder a reposição hídrica?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-135-
MITOS E VERDADES ACERCA DOS SUPLEMENTOS ALIMENTARES.
23.
Mitos e verdades acerca dos suplementos alimentares.
1. Para um treino de hipertrofia eu devo tomar suplementação de proteína?
2. Existe alguma diferença entre a suplementação com aminoácidos ou
suplementos proteicos como o Whey Protein?
3. O que é melhor, tomar albumina ou Whey Protein? Existe alguma diferença
entre esses dois suplementos?
4. Existe uma gama enorme de suplementos de aminoácidos. Como devo proceder
na escolha entre amino 5655, amino 4400, amino 2822, amino 2222, amino
1700, egg amino 1200, BCAA 1000, glutamina, L-carnitina, por exemplo?
5. Proteína engorda? E os aminoácidos?
6. Suplementação com proteína pode causar acne?
7. Para minimizar os efeitos colaterais de uma suplementação com proteínas eu
devo beber muita água? Isso tem algum efeito?
8. Quando é a melhor hora para se ingerir meu suplemento protéico, antes do
treino, após o treino ou antes de dormir?
9. Whey Protein repõe o glicogênio perdido durante a atividade física?
10.Devo associar o suplemento protéico com o uso de esteróides anabolizantes
para obter um melhor resultado no treino de hipertrofia?
11.Existem diferenças entre os suplementos importados e os nacionais? Qual devo
dar preferência?
12.Os aminoácidos são produtos naturais da nossa dieta, portanto posso consumilos a vontade que não trarão danos ao meu organismo.
13.Durante a atividade física eu “queimo” os meus músculos e se eu não tiver uma
suplementação proteica eu irei emagrecer ou ficar flácido.
14.Os aminoácidos são os “tijolos” dos meus músculos, portanto quanto mais eu
ingerir produtos a base de aminoácidos maior será a minha hipertrofia
15.Durante o treino eu provoco microfissuras na estrutura das fibras musculares e
a noite, com uma suplementação proteica, eu irei reconstituir essas fibras
obtendo hipertrofia muscular.
16.Outros alimentos que não sejam de origem animal também são fontes de
proteínas?
17.Os suplementos possuem proteínas mais “puras” que as fontes naturais (carnes,
ovos, etc)?
18.Proteína em excesso não faz mal.
19.É melhor tomar suplementos como Whey Protein em vez de complexos de
aminoácidos porque o primeiro é uma forma mais natural de se ingerir os
aminoácidos.
20.Glutamina auxilia na hipertrofia.
21.L-carnitina emagrece.
22.Arginina, lisina e ornitina aumentam a performance?
23.L-cisteína ajuda na recuperação de articulações e ligamentos?
24.Gelatina é indicada para uma dieta de hipertrofia?
25.O que são BCAA?
26.BCAA aumenta a coordenação durante o exercício?
27.BCAA diminui a fadiga do sistema nervoso central.
28.BCAA são os aminoácidos mais fáceis de entrar no músculo e que perfazem a
maior porcentagem das proteínas musculares, portanto a sua suplementação
causa hiopertrofia.
29.Quando é o melhor momento para se fazer uma suplementação de carboidratos?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-136-
MITOS E VERDADES ACERCA DOS SUPLEMENTOS ALIMENTARES.
30.Quando devo tomar o meu suplemento de carboidrato, antes durante ou depois
do exercício?
31.O que é maltodextrina?
32.Existe alguma diferença entre o uso de suplemento de carboidrato em barra ou
em gel?
33.A maltodextrina diluída em água tem absorção mais lenta que em gel?
34.Suplementação com carboidrato engorda?
35.Maltodextrina engorda?
36.Posso substituir o meu suplemento de maltodextrina por uma bolacha de
maisena ou uma refeição com batata cozida?
37.É mais indicado eu utilizar sacarose ou frutose para adoçar o meu suco?
38.Não devo ingerir carboidratos na minha dieta para não engordar mas devo
suplementar com Carb Up para repor as minhas reservas de glicogênio.
39.O que são carboidratos complexos? Como posso coloca-los na minha dieta?
40.Existe açúcar ligth?
41.Uma suplementação para hipertrofia deve conter produtos como Carb Up,
Carbomax ou Carbo Plus para dar “gás” durante o treino e para não queimar a
proteína dos meus músculos e L-carnitina e “fat burners” para não engordar.
Assim estarei maximizando os efeitos anabólicos e minimizando os efeitos
catabólicos e ganharei massa magra.
42.Suplementos de carboidratos aceleram a recuperação durante exercícios
intensos?
43.Quais são os efeitos de uma dieta rica em carboidratos?
44.Quais são os efeitos de uma dieta pobre em carboidratos?
45.Gatorade leva carboidratos na sua composição?
46.Qualquer pessoa pode tomar isotônicos em substituição da água?
47.Creatina causa hipertrofia?
48.Creatina faz mal?
49.O que é a creatina?
50.Creatina é para dar “gás”.
51.Creatina dá força.
52.Com uma suplementação de creatina você irá conseguir levantar pesos maiores.
53.Creatina retêm líquido, portanto quando estiver suplementando beba bastante
água.
54.É bom usar creatina quando estiver “bolando” porque aumenta os efeitos do
anabolizante e dá mais força.
55.Creatina líquida tem melhor efeito do que a em pó ou comprimidos e dispensa o
período de “super dose”.
56.Creatina líquida não possui os efeitos colaterais da creatina em pó.
57.Creatina é uma fonte natural de ATP.
58.Creatina é utilizada na transferência de energia para o músculo, aumentando a
produção e o armazenamento de ATP.
59.O que é creatina micronizada?
60.Creatina deve ser ingerida junto com carboidrato para aumentar a sua absorção.
61.Creatina é considerada dopping?
62.O que são anticatabólicos?
63.O que é catabolismo?
64.Durante o dia nós estamos preponderantemente em um processo catabólico e à
noite em processo anabólico.
65.Se eu sou muito magrinho eu preciso usar hipercalóricos?
66.Suplemento é “bola”?
67.Quantos quilos por mês eu posso ganhar usando suplementos?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-137-
MITOS E VERDADES ACERCA DOS SUPLEMENTOS ALIMENTARES.
68.Quais suplementos eu devo tomar ao iniciar um treino de musculação?
69.Para emagrecer eu devo cortar o carboidrato e os lipídios da minha dieta e fazer
pelo menos 1h de academia três vezes por semana.
70.Posso usar suplementos a base de epinefrina para emagrecer? Isso traria algum
risco a minha saúde?
71.Devo almoçar, comer uma barrinha energética à tarde e ir treinar a noite para
poder emagrecer?
72.O que é efedrina? Ela ajuda a emagrecer?
73.Existe uma dieta adequada para ganhar um grupo muscular específico?
74.Existe uma dieta para emagrecer em determinadas regiões do meu corpo?
75.Água fria emagrece?
76.Água é calórica?
77.Fruta engorda?
78.Posso jejuar e não praticar atividade física que eu vou emagrecer?
79.O que é dieta da proteína?. Ela é eficiente?
80.Existe suplementação lipídica?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-138-
APÊNDICE
24.
Apêndice
Biotina
Essa vitamina é cofator de quatro carboxilases dependentes de ATP: acetilCoA carboxilase, piruvato carboxilase, propionil-CoA carboxilase e ? -metilcrotonilCoA carboxilase. Normalmente encontra-se ligada a resíduos de lisina.
A RDA não está bem estabelecida, e as estimativas estão em torno de 30 a
100 ? g/dia.
Pode ser encontrada em vegetais, leite e carne, normalmente ligada a
proteínas. No processo de digestão a enzima biotinidase é responsável pela
clivagem da ligação entre a biotina e a lisina. No leite encontra-se livre, pois alem
da mucosa intestinal o leite e o sangue apresentam atividade de biotinidase.
Estima-se que a microflora intestinal seja responsável pela produção de metade da
quantidade de biotina necessária.
Bioquímica da biotina
A biotina catalisa reações de carboxilases. Primeiro, em uma etapa ATPdependente, uma molécula de bicarbonato é transferido ao nitrogênio 1’ (ver figura
1), que posteriormente é transferido para um substrato, acrescendo um grupo
carboxila.
Figura 1. Fórmula estrutural da biotina.
Deficiência em biotina
A deficiência em biotina é muito rara em humanos. Pode ser encontrada em
indivíduos acometidos por uma rara doença genética (1 entre 40.000) que
impossibilita a produção de biotinidase.
Os sintomas são erupções nas
sobrancelhas bochechas, além de sintomas neurológicos como dores musculares,
forte cansaço e entorpecimento.
Pessoas que tiveram parte do intestino retirado ou que estão tomando
antibióticos por um período prolongado podem vir a apresentar déficit de biotina.
Existe um fator anti-nutricional chamado avidina. A avidina é uma proteína
encontrada na clara de ovo. Nessa proteína a biotina liga-se muito fortemente
(porém na de forma covalente) e impede sua absorção no trato intestinal. Para
que ocorra a deficiênc ia causada pela avidina a dieta deve ser baseada em ovos
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-139-
APÊNDICE
crus (seis por dia) durante muitos meses. Ovos cozidos não oferecem qualquer
risco, pois a avidina é destruída com o aquecimento.
A deficiência de biotina induz a acumulação de propionil-CoA, que passa a ser
reconhecida pela sintetase de ácido graxo, levando a produção de pequenas
quantidades de ácidos graxos com número ímpar de carbonos (15 ou 17).,
Estudos em animais revelaram que a deficiência durante a gestação promove
defeitos ao feto.
Vitamina B6
A RDA para essa vitamina é 2,0 mg para adultos e 0,3 mg para crianças. A
vitamina B6 possui diversas formas: oiridoxina, piridoxal, piridoxamina, e as
respectivas formas fosforiladas (figura 2). As formas ativas são a piridoxal fosfato
(PLP) e a piridoxamina fosfato (PMP). O cofator permanece ligado via um resíduo
de lisina o tempo todo. A ligação da PLP é mais estável.
Figura 2. Formas estruturais da vitamina B6
São fontes apreciáveis de vitamina B6: peixe, aves, fígado e ovos. O leite e
a carne de mamíferos menores quantidades. Em todas essas fontes praticamente
toda a vitamina é biodisponível.
Vegetais possuem, além das formas já descritas, a piridoxina glicosídeo
(figura 3). Em vegetais como o feijão, laranja, cenoura, brócolis, etc., de 50 a 75
% da vitamina B6 encontra-se nessa forma, pouco disponível (absorvemos menos
que 50 % da vitamina ingerida).
Figura 3. forma estrutural da piridoxina glicosídeo
Bioquímica da vitamina B6
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-140-
APÊNDICE
A PLP é cofator de várias enzimas usadas no metabolismo de amino ácidos e
compostos relacionados. Algumas das enzimas que requerem B6 estão listadas na
tabela que segue:
Enzima
Glutamato -piruvato aminotransferase
Glutamato -oxaloacetato
aminotransferase
BCAA aminotransferase
Serina desidrogenase
Serina hidroximetiltransferase
Sistema de clivagem da glicina
DOPA descarboxilase
Histidina descarboxilase
Glutamato descarboxilase
Cistationina sintetase
Cistationase
Cisteína sulfinato aminotransferase
Cisteína sulfinato descarboxilase
Ácido aminolevolínico (AL) sintetase
Cetoesfingosína (KS) sintetase
Fosfatidilserina descarboxilase
Glicogênio fosforilase
Função
Interconverção de alanina e piruvato
Intervonverção
de
aspartato
e
oxaloacetato
Catabolismo do BCAA
Catabolismo da serina
Produção de uma unidade de carbono
utilizada no metabolismo mediado pelo
folato
Catabolismo da glicina na mitocôndria
Conversão de DOPA a dopamina, na
via de síntese de catecolaminas
Produção de histamina
Conversão de ácido glutâmico em
GABA
Biosíntese de cistationina a partir de
homocisteía e serina
Desdobramento de cistationina a ? cetobutirato e cisteína
Produção de sulfato
Síntese de taurina
Síntese do grupo heme
Síntese de esfingosina
Síntese de Fosfatidiletanolamina
Quebra do glicogênio
Nas aminotransferases o cofator muda de forma com a reação. Por exemplo:
Glutamato + enzima-PLP ? ? ? -cetoglutarato + enzima-PMP
Oxaloacetato + enzima-PMP ? ? ácido aspártico + enzima-PMP
A PLP é também cofator da glicogênio fosforilase, uma enzima importante do
metabolismo energético. A PLP media a transferência de um grupo fosfato para as
moléculas de glicose do glicogênio, resultando na liberação de glicose-1-fosfato. A
maior parte do glicogênio do nosso corpo está armazenado no tecido muscular, que
contém também a maior quantidade da glicogênio fosforilase. Praticamente toda a
vitamina B6 encontrada nos músculos está associada a essa enzima.
Deficiência
Novamente o alcoolismo crônico é uma das principais causas de deficiência.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-141-
APÊNDICE
Os sintomas apresentados em quadros de deficiência incluem depressão,
confusão mental e em alguns casos convulsões. Esses problemas são decorrentes
do bloqueio da síntese do neurotransmissor ácido ?-aminobutírico (GABA).
HOOCCH2CH2CHNH2COOH
?
CO2 + HOOC CH2CH2CHNH2
Ácido glutâmico
GABA
Certos nutrientes aparecem no nosso organismo em grandes quantidades em
alguns tecidos. De fato são verdadeiros estoques que podem ser mobilizados
quando passamos a apresentar uma alimentação deficitária nesse elemento. Esse
conceito se aplica a reservas de energia (glicogênio, proteínas e triacilglicerídeos),
vitamina A, cálcio, etc. Embora entre 70 e 80 % da vitamina B6 encontrada no
nosso corpo está no tecido muscular (como cofator da glicogênio fosforilase), não
ocorre mobilização desse elemento para a realização de funções enzimáticas mais
vitais.
Toxicidade
A vitamina B6 apresenta toxicidade se presente na dieta em doses 1000
vezes maior que a RDA. Doses diárias de 2 a 5 g de vitamina B6 podem levar a
dificuldade para caminhar e formigamento das pernas e sola dos pés. O consumo
continuado dessas doses resulta num agravamento do quadro, com o andar
cambaleante, dificuldade para manusear pequenos objetos e analgesia das mãos.
Quando a suplementação é descontinuada a recuperação começa após 2 meses. A
recuperação total pode levar de 2 a 3 anos.
Vitamina B2
A RDA para indivíduos adultos é 1,7 mg. Fígado é uma excelente fonte de
riboflavina, que também é encontrada em boas quantidades no leite, carne e
vegetais verde-escuros, como o brócolis e o espinafre. Grãos e legumes também
apresentam essa vitamina.
A riboflavina é foto-sensível, por esse motivo o leite deve ser conservado em
embalagens que não permitem a passagem de luz.
Após a absorção, cerca de metade da vitamina B2 se liga a albumina.
Quando ingerimos altas doses (20 a 60 mg), grande parte é prontamente eliminada
na urina, conferindo uma cor laranja bem característica.
Os cofatores FAD, derivados da riboflavina, são chamados de flavinas,
enquanto as respectivas enzimas que se ligam a eles são denominadas
flavoproteínas.
A conversão da riboflavina para flavina mononcleotídeo (FMN) é catalizada
pela flavoquinase, numa reação que pode ocorrer na própria mucosa intestinal
quando da absorção, ou posteriormente em outros órgãos. A FAD sintetase cataliza
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-142-
APÊNDICE
a conversão da FMN em FAD. O ATP é a fonte do grupo adenil incorporado (figura
4).
Figura 4. Conversão de riboflavina em FAD.
Várias fosfatases da mucosa intestinal são capazes de desdobrar a FAD em
FMN e a FMN em riboflavina. Essas reações são necessárias para a absorção de
vitamina.
As flavinas ligadas covalentemente a proteínas não podem ser
absorvidas.
Bioquímica
Em mamíferos cerca de 50 enzimas utilizam flavinas como cofatores. As
mais estudadas são aquelas utilizadas nas vias principais do metabolismo
energético, como a dihidrolipoil desidrogenase, a acil-CoA desidrogenase a
succinato desidrogenase e a NADH desidrogenase.
Os cofatores FMN e FAD ligam-se fortemente, mas não de forma covalente,
as respectivas enzimas dependentes. Esses cofatores participam das reações
recebendo ou transferindo elétrons. O cofator NADH + H+ é capaz de transferir
elétrons para a FAD.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-143-
APÊNDICE
As enzimas que contém flavinas covalentemente ligadas incluem a succinato
desidrogenase, monoamina oxidase, e a monometilglicina desidrogenase.
A tabela apresentada a seguir relaciona algumas das principais
flavoproteínas.
Enzima
Dihidrolipoil desidrogenase
Acil-CoA desidrogenase
Succinato desidrogenase
NADH desidrogenase
Xantina desidrogenase
Glutationa redutase
Metileno-H4 folato redutase
Esfinganina oxidase
Piridoxina fosfato oxidase
Monoamina oxidase
D-amino ácido oxidase
L- amino ácido oxidase
Colina oxidase
Dimetilglicina desidrogenase
Monometilglicina
desidrogenase
Cofator
FAD
FAD
FAD
FMN
FAD
FAD
FAD
FAD
FMN
FAD
FAD
FMN
FAD
FAD
FAD
Função
Metabolismo energético
Oxidação de ácidos graxos
Ciclo de krebs
Cadeia respiratória
Catabolismo de purinas
Redução de GSSG para 2 GSH
Produção de 5 -metil-H4 folato
Síntese de esfingosina
Metabolismo da vitamina B6
Metabolismo de neurotransmissores
Catabolismo de D-AAs para ceto ácidos
Catabolismo de L-AAs para ceto ácidos
Catabolismo da colina
Catabolismo da colina
Catabolismo da colina
A seguir (figura 5) será mostrado o ciclo de reações catalisadas pela piruvato
desidrogenase. Note a presença do ácido lipóico, que também é um cofator, mas
sintetisado pelo nosso próprio organismo. Esse ciclo requer quatro vitaminas, a
riboflavina (FAD), tiamina (TPP), niacina (NAD) e ácido pantotênico (coenzima A).
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-144-
APÊNDICE
Figura 5.
1- O piruvato é descarboxilado, resultando na transferência de um grupo hidroxietil
para a TPP;
2- O grupo hidroxietil é oxidado e acetil e transferido para o ácido lipóico;
3- O grupo acetil é transferido para a CoA, gerando a acetil-CoA. Simultaneamente
é gerado o ácido dihidrolipóico;
4- O ácido dihidrolipóico transfere elétrons para a FAD, gerando FADH2 ;
5 – Dois elétrons são transferidos da FADH2 para a NAD, gerando NADH + H+.
Deficiência
Os sinais de deficiência em riboflavina são lesões na boca, conhecidas como
quelose e estomatite angular. A quelose provoca inchaço e fissura dos lábios, o
que é causa de dor e sangramento. A estomatite angular provoca fissura e
ulcerações nos ângulos da boca. Outros sintomas observados são dermatite e
erupções no escroto ou na vulva.
Normalmente não há deficiência isolada em riboflavina, mas sim associada a
outras avitaminoses.
Deficiências
severas,
induzidas
experimentalmente
em
animais,
proporcionaram parada de crescimento, esterilidade, dermatite e danos
neurológicos.
Niacina
A RDA para adultos é 19 mg. A niacina é convertida pelo organismo a
nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD), que também pode ocorrer na forma
fosforilada (NADP). Ambas são cofatores de reações REDOX. Podemos encontrar
esses cofatores tanto nas formas oxidadas (NAD e NADH + H+) como nas formas
reduzidas (NADP e NADPH + H+).
A coenzima NAD participa da glicólise, interconverção malato-aspartato,
metabolismo de corpos cetônicos e oxidação de ácidos graxos. A coenzima NADP é
utilizada na síntese de ácidos graxos e via das pentoses.
O termo niacina compreende o ácido nicotínico e a nicotinamida. Em
alimentos encontramos a niacina principalmente como NAD, NADP e suas formas
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-145-
APÊNDICE
reduzidas.
Para serem absorvidas é necessário hidrolisar as coenzimas a
nicotinamida ou nicotinamida nucleotídeo. No fígado ou no próprio intestino é
convertida a ácido nicotínico.
No fígado ocorre a conversão de ácido nicotínico a NAD:
Figura 6. conversão de ácido nicotínico a NAD.
Bioquímica
O NAD tende a ser um aceptor de elétrons em reações catabólicas
envolvendo a degradação de carboidratos, álcool, ácidos graxos, amino ácidos e
corpos cetônicos. São reações importantes para a produção de energia. O NADP
tende a ser usado em reações de biosíntese. Sua forma reduzida é gerada na via
das pentoses fosfato, e é utilizada para a biosíntese de ácidos graxos, síntese de
colesterol e pela ribonucleotídeo redutase.
As coenzimas niacínicas são usadas para transferência de dois elétrons, que
é acompanhada pela transferência de dois prótons. Um dos prótons transferidos
permanece dissociado, daí a notação NADH + H+, e não simplesmente NADH2 .
O poder redutor da NADH + H+ é maior que o da FADH2 . Dessa maneira
encontramos reações onde NADH + H+ transfere elétrons para a FADH2 . Ambas as
formas reduzidas podem ser utilizadas na cadeia respiratória, porém a NADH + H+
é capaz de gerar mais ATPs.
Também encontramos processos enzimáticos onde a NAD não é usada em
reações REDOX. A coenzima NAD é usada em modificações pós transcripcionais em
uma série de proteínas, em destaque uma série de proteínas cromossomais
relacionadas a regulação gênica. A Poli (ADP-ribose) polimerase catalisa a ligação
de ADP-ribose a essas proteínas. O substrato é a NAD. A atividade dessa enzima
aumenta durante o crescimento celular, diferenc iação e reparo de DNA.
Deficiência
A deficiência severa em niacina resulta numa doença conhecida como
pelagra, caracterizada por uma severa dermatite, diarréia, demência e morte.
Esse quadro é mais freqüente em populações pobres, algumas com dietas
baseadas no milho. O milho possui NAD, porém ligado a proteínas (não é
absorvido). No México, porém, a dieta é baseada no milho e não há incidência de
pelagra. A explicação é simplesmente a forma de preparo da tortilla, que em uma
das etapas o milho é tratado em uma solução alcalina. Em pH alcalino ocorre a
hidrólise protéica com a conseqüente liberação de niacina.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-146-
APÊNDICE
Tanto o leite como o ovo são fontes apenas discretas de niacina, porém uma
dieta rica nesses nutrientes é capaz não só de evitar mas reverter quadros de
deficiência em niacina. A explicação é dada pela grande porcentagem de triptofano
encontrada nesses alimentos. Nosso organismo é capaz de converter triptofano em
niacina (figura 6). É aceito que a cada 60 mg de triptofano ingeridos, 1 mg de
niacina é produzido.
Figura 6. síntese de niacina a partir de triptofano.
Vitamina B1
A RDA para a tiamina é 1,5 mg (adulto). Essa vitamina está presente em
uma série de alimentos, tanto de origem animal como vegetal, como carnes
magras, vísceras (especialmente o fígado, coração e rins), gema de ovo e grãos
integrais.
A forma ativa da tiamina é a tiamina trifosfato (TPP). O cofator TPP também
a forma mais comum encontrada em alimentos. Para ser absorvido deve primeiro
ser hidrolizado a tiamina. Numa etapa posterior a absorção e distribuição para os
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-147-
APÊNDICE
tecidos, é novamente convertida a TPP, pela ação da tiaminoquinase. A deficiência
em tiamina é conhecida por beribéri, uma doença descrita pela primeira vez em
1630. No século XIX foi descoberto que a adição de carnes e cereais a uma
alimentação pobre poderia prevenir o beribéri. O componente desconhecido foi
chamado de tiamina.
Bioquímica
A TPP é cofator de um número pequeno de enzimas. São elas: piruvato
desidrogenase, ? -cetoglutarato desidrogenase, BCKA desidrogenase e translocase.
As três desidrogenases catalisam a redução de NAD e a liberação de uma molécula
de CO2 do substrato. A translocase é a responsável pela transferência de duas
unidades de carbo no em duas reações da via das pentoses fosfato. A via das
pentoses é importante pela síntese da ribose-5-fosfato, molécula constituinte dos
ribonucleosídeos, como o ATP e o GTP, e deoxiribonucleosideos, como o dATP e o
dGTP, além do RNA e DNA. O outro evento importante dessa via é a redução do
NADP a NADPH + H+. A tiamina consiste de um anel pirimidínico ligado ao tiazol
por uma ponte metílica (figura 7).
Em tecido animal livre as formas fosforiladas da tiamina estão presentes em
diferentes quantidades sendo TPP a mais abundante. No corpo animal as quatro
formas de tiamina sofrem interconversão de várias enzimas (figura 8).
Figura 7: Estruturas da (T) tiamina, (TMP) tiamina monofosfato, (TPP) tiamina
pirofosfato e (TTP) tiamina trifosfato.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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APÊNDICE
Figura 8: Interconversão enzimática dos compostos de tiamina. (T1) tiamina livre,
(TMP) tiamina monofosfato, (TPP) tiamina pirofosfato, (TTP) tiamina trifosfato,
(Pi) fosfato inorgânico, (TPK) tiamina pirofosfoquinase, (P-tranferase) tiamina
pirofosfato quinase, (TMPase) tiamina monofosfatase, (TPPase) tiamina
pirofosfatase, (TTPase) tiamina trifosfatase.
Deficiência
A deficiência está associada ao alcoolismo e a dietas baseadas em arroz
polido, razão pela qual a doença beribéri se tornou endêmica em certas regiões da
Ásia.
Os sintomas da deficiência são anorexia e perda de peso, sintomas
neurológicos e problemas cardíacos. As implicações cardíacas incluem taquicardia,
aumento do tamanho do coração e falência do órgão.
Outra maneira de adquirir deficiência em tiamina é através de uma dieta
baseada no consumo de peixe cru. No peixe encontramos tiaminases, que são
enzimas que destroem a tiamina.
Folato
O folato é uma vitamina extremamente importante para o crescimento, razão
que leva a dobrar a quantidade diária recomendada (RDA) para gestantes e
durante a lactação (o folato pode ser encontrado no leite). Essa vitamina está
presente em quantidades apreciáveis em alimentos como fígado, gema de ovos,
suco de laranja e vegetais verdes, como o brócolis, o espinafre e o pimentão.
figura 9. estrutura do folato
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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APÊNDICE
Folato é um termo genérico para as várias formas relacionadas ao ácido
fólico (PteGlu), apresentado na figura “9.1”. O ácido fólico pode ser reduzido,
formando o dihidrofolato (H2 PteGlu) ou o tetrahidrofolato (H4 PteGlu), reduções que
ocorrem nas posições 6, 7 e 8 do ácido. Outras modificações importantes são a
incorporação de algumas unidades de ácido glutâmico, formando uma cauda
poliglutamílica, em tecido de mamíferos geralmente com 5 (folilpentaglutamato) ou
6 (folilhexaglutamato) resíduos de ácido glutâmico, envolvendo ligações entre as
? -aninas e as ?-carbonílicas do ácido glutâmico.
A ligação dos resíduos de ácido glutâmico e a redução para tetrahidrofolato
fazem parte do processo de ativação do cofator.
Para que exerça sua função metabólica outra modificação ainda é necessária,
trata-se da incorporação de uma unidade de carbono, através de uma metilação na
posição 5 ou a ligação de um grupo formil na posição 10. Ao final temos o 5-metiltetrahidrofolilpentaglutamato
(5-metilH4 PG5)
e
o
10-formiltetrahidrofolilpentaglutamato (10-formil-H4 PG5).
Em
geral
o
folato
está
presente
nos
alimentos
como
folilpoliglutamatos, em geral com de 4 a 7 resíduos de ácido glutâmico. Em geral
estão na forma reduzida tetrahidrofolato, carregando ou não os grupos metil e
formil. Embora os resíduos de ácido glutâmico sejam importantes para a atividade
do cofator, essa forma não é absorvida em quantidades significativas pelo trato
gastrointestinal. De fato, para que ocorra a absorção da vitamina é necessário que
os resíduos sejam removidos.
Os enterócitos contêm uma enzima de membrana ? ? glutamil hidrolítica,
que catalisa a hidrolise da forma folilpoliglutamato para folilmonoglutamato, forma
amplamente absorvida.
A forma mais comum de folato na corrente sanguínea é o 5-metil- H4 PteGlu.
O grupo metil é mantido com a absorção ou incorporado quando da absorção pelo
próprio enterócito ou com a passagem pelo fígado. Após a entrada na célula alvo,
ocorre a reconstituição da cauda poluglutamílica.
Os resíduos de ácido glutâmico exercem papel importante, pois além de
evitar a difusão da vitamina para fora da célula ainda promove a ligação do folato à
enzima, aumentando inclusive a velocidade de catálise da mesma. A atuação mais
interessante dessa cauda é em uma enzima polifuncional. O poliglutamato permite
que o folato exerça sua função de forma intermitente como cofator em dois sítios
distintos da mesma enzima, sem a dissociação do complexo enzima-cofator.
Bioquímica
Os folatos atuam como cofatores em uma série de reações conhecidas como
metabolismo de 1-carbono. A função do folato é mediar a transferência de uma
unidade de carbono para uma série de substratos. Junto com a vitamina B12 o
folato propicia a transferência de um grupo metila para a homocisteína, formando
como produto a metionina. O ponto mais importante é que a metionina pode ser
convertida em S-adenosilmetionina (SAM), uma molécula reconhecida como
doadora universal de metilas. A SAM é usada, por exemplo, nas sínteses da
creatina e da carnitina.
Os folatos também tem papel importante na síntese do DNA.
Mais
especificamente, o folato é requerido duas vezes para a síntese da inosina-5’monofosfato (IMP) e também é necessário para a conversão do ácido deoxiuridílico
monofosfato (dUMP) em ácido deoxitimidílico monofosfato (dTMP).
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-150-
APÊNDICE
O dUMP é precursor tanto do dTMP como da citidina trifosfato (CTP), porém o
folato não participa na conversão de dUMP em CTP. A IMP é convertida em
adenosina monofosfato (AMP) e guanosina monofosfato (GMP).
Pergunta: Ao ler essa passagem do texto, o que é de se esperar que ocorra
com as células em crescimento na falta de folato? E na falta de vitamina B12?
Para responder essa questão, baseie-se no mapa metabólico apresentado mais
adiante.
Qual é a origem da unidade de carbono que o folato media a
transferência?
Resposta:
Pergunta: A enzima DNA polimerase reconhece dATP, dTTP, dGTP e dCTP
como substratos para a síntese do DNA, porém, se houver um grande excesso de
dUTP, a DNA polimerase aceita esse substrato no lugar do dTTP. Quando ocorre
esse tipo de erro, uma enzima denominada uracil DNA glicosilase executa o reparo.
O reparo envolve uma etapa em que a fita de DNA é temporariamente quebrada no
local, o que normalmente não é problema, porém, quando esse erro ocorre em
grande quantidade, o DNA apresenta tantos fragmentos que é totalmente
destruído. Com base nessas informações e no mapa metabólico apresentado mais
adiante, proponha uma droga que proporcione esse tipo de dano ao DNA. Quais as
células mais afetadas por esse tipo de droga? Então, existe alguma aplicação para
a droga?
Resposta:
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-151-
APÊNDICE
molécula
metilada
molécul
a
SAH
SAM
homocisteí
na
metionin
a
H2 folat
o
D
B
5-metilH4 folato
formil-AICAR
AICAR
H4 folat
o
serina
B6
5,10-metilenoH4 folato
GAR
glicina
formil-GAR
10-formilH4 folato
TS
dUMP
timidilat
o
TS: timidilato sintetase
DR: dihidrofolato redutase
SAM: S-adenosilmetionina
SAH: S-adenosilhomocisteína
GAR: glicinamida ribonucleotídeo
AICAR: aminoimidazolcarboxamida ribonucleotídeo
Figura 10. mapa do metabolismo de 1-carbono mediado por folato.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-152-
APÊNDICE
Vitamina B12
A vitamina B12 é genericamente denominada cobalamina, termo usado para
designar um conjunto de formas químicas com atividade vitamínica B12. A
ingestão de uma quantidade muito pequena de vitamina B12, algo em torno de 2,0
?g, é suficiente para suprir nossas necessidades diárias. Trata-se da vitamina
hidrossolúvel mais potente.
As principais fontes de vitamina B12 são a carne, frango, peixes e leite, ou
seja, fontes animais. Os vegetais e as leveduras não contêm essa vitamina.
Estruturalmente é complexa e volumosa. A B12 possui um átomo de cobalto
complexado, o qual assume normalmente três estados diferentes, Co +, Co2 +, Co3 +,
dependendo do grupo que se liga a esse átomo. Mais importante que o número de
oxidação do cobalto é que dependendo do grupo ligado a vitamina B12 assume
funções diferentes, atuando em pontos diferentes do metabolismo. A figura 11
mostra a estrutura química da cobalamina, enquanto a tabela que aparece na
seqüência complementa a figura, relacionando o grupo ligado à função da vitamina.
Figura 11. estrutura da vitamina B12.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-153-
APÊNDICE
nome
cianocobalamina
hidroxicobalamina
metilcobalamina
5deoxicobalamina
grupo X
ciano
hidroxila
metila
deoxiadenosil
função
forma medicinal
forma medicinal
cofator da metionina sintetase
cofator
da
metilmalonil-CoA
mutase
Apenas três enzimas requerem cobalamina, além da metionina sintetase e da
metilmalonil-CoA mutase, a leucina aminomutase, porém essa última não possui,
aparentemente, papel fundamental para o metabolismo.
Bioquímica
Apenas três enzimas
requerem cobalamina: a metionina sintetase, a
metilmalonil-CoA mutase, e a leucina aminomutase, porém essa última não possui,
aparentemente, papel fundamental para o metabolismo.
A
metionina sintetase é a enzima responsável pela conversão da
homocisteína em metionina, reação que consome um grupo metila, ligado até então
ao tetrahidrofolato. Como conseqüência da falta de vitamina B12, ocorre um
acúmulo de homocisteína nas células e no plasma, em detrimento a formação de
metionina, e conseqüentemente a formação de SAM. A não regeneração do
H4 folato também impede a formação de 10-formil-H4 folato, o que para a síntese de
nucleotídeos e impede o crescim ento (ver o mapa metabólico apresentado no
estudo do folato).
A inibição da metilmalonil-CoA mutase impede a síntese de succinil-CoA a
partir de substratos como valina, isoleucina e ácido propiônico. A inibição dessa via
não causa efeitos diretamente, uma vez que um suprimento suficiente de succinilCoA pode ser obtido através de ácidos graxos e carboidratos, porém ocorre um
acúmulo de metilmalonil-CoA.
Uma fração de metilmalonil-CoA é decomposta nas células, formando ácido
metilmalônico e CoA. O aumento das concentrações de ácido metilmalônico nas
células é refletido no plasma, fato de interesse direto para diagnose de deficiência
de vitamina B12.
O aumento da concentração de metilmalonil-CoA pode reverter a reação
mediada pela propionil-CoA carboxilase, que passa a catalizar a formação de
propionil-CoA a partir de metilmalonil-CoA. Quando o acúmulo de propionil-CoA é
significativo a sintetase de ácidos graxos passa a substituir em parcialmente o
acetil-CoA por propionil-CoA, o que leva a formação de pequenas quantidades de
ácidos graxos com número ímpar de carbonos.
Além de ácidos graxos com número ímpar de carbonos, surgem alguns
ácidos graxos metilados. Conforme a deficiência de B12 se acentua, ocorre
aumento nas concentrações de ácidos graxos com cadeias ímpares ou ramificadas,
que passam a ser incorporados nas membranas celulares, inclusive de células
nervosas. Sugere-se que esse seja o mecanismo dos distúrbios neurológicos
muitas vezes associados com a deficiência de vitamina B12.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-154-
APÊNDICE
Pergunta: Porque surgem os ácidos graxos ramificados na deficiência de vitamina
B12? Como são formados?
Resposta:
Deficiência de vitamina B12
O primeiro ponto que deve ser abordado ao discutirmos a deficiência de
vitamina B12 é lembrando como é dada a absorção dessa vitamina. A absorção de
B12 é dependente de uma proteína denominada fator intrínseco (FI), secretado
pelas células parietais do estômago. O FI combina-se com a vitamina B12 e depois
o conjunto formado liga-se a sítios na superfície de células epiteliais na porção
inferior do íleo, onde ocorre a endocitose do complexo formado. Apenas uma
pequena parcela é absorvida sem o FI.
A deficiência de B12 é comumente relacionada com uma doença auto -imune
denominada anemia perniciosa (AP). Portadores de AP produzem anticorpos antiFI, que levam a inativação do FI e conseqüente baixa taxa de absorção de B12. Em
alguns casos as células parietais são destruídas, o que promove atrofia gástrica,
assim como falta das secreções gástricas.
Pergunta: Como diferenciar uma anemia provocada por deficiência de folato de
uma anemia provocada por deficiência de B12? Através de um hemograma seria
possível a diferenciação entre uma e outra?
Resposta:
Os sintomas da AP são anemia e medula megaloblásticas, e sintomas
neurológicos diversos. Cerca de 25% dos pacientes desenvolvem os sintomas
neurológicos, dentre eles a dormência de pés e mãos. Quando não devidamente
tratados, os danos neurológicos podem ser irreversíveis ou mesmo fatais, daí o
nome anemia perniciosa.
Alguns sintomas prévios importantes que permitem o diagnóstico prematuro
da AP são os fraqueza, cansaço, dispepsia, perda de apetite e flatulência.
A AP pode ser tratada com a administração de uma dose oral diária de 1 mg
de B12, ou injeções periódicas de B12, numa dosagem mensal total de 1 mg de
B12. Na administração oral, a enorme quantidade de vitamina consegue suprir a
deficiência através de um mecanismo de absorção não dependente de FI.. O
tratamento de se estender durante toda a vida do paciente.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-155-
APÊNDICE
Dietas estritamente vegetarianas são dietas compostas apenas por alimentos
de origem vegetal, portanto ovos e leite também são excluídos. Esse tipo de dieta
é um dos fatores de deficiência de vitamina B12. Para exemplificar dois casos de
deficiência são descritos a seguir:
Caso 1.
Um indivíduo adulto, apresentava dor de garganta e fadiga cada
vez com maior intensidade durante um período de 8 meses.
O paciente
encontrava-se extremamente pálido e seu hematócrito era de 19 % (valores
normais são 47 % para homens e 42 % para mulheres), indicando anemia. Não
haviam sintomas de alterações neurológicas. A figura BBBB121212 apresenta um
estudo de 45 dias com o paciente. A partir do 28o dia iniciou-se a aplicação de
injeções de vitamina B12.
Pergunta: O paciente do caso 1 apresentava também deficiência de folato? Caso
positivo, seria a deficiência provocada pela dieta vegetariana? De que forma?
Resposta:
Caso 2. Normalmente neonatos não apresentam deficiência de 12. Mesmo
bebês que apresentam raras doenças genéticas que afetam a produção de FI
demonstram sinais de deficiência apenas após o segundo ano de vida, indicando
que as reservas iniciais de B12 são suficientes para esse período.
O caso relatado descrevia um bebê alimentado apenas pelo leite de sua mãe,
uma mulher que nos últimos 8 anos praticava uma dieta estritamente vegetariana.
Com poucos meses de vida o bebê apresentava anemia e sintomas neurológicos
tais como flacidez, pobre controle muscular e eletroencefalograma anormal. Seu
nível sérico de B12 era inferior ao normal e o nível de MMA determinado em sua
urina era 2000 vezes maior que o normal.
Algumas comunidades apresentam maior propensão à deficiência de B12
devido aos seus hábitos e possibilidades alimentares. Em certas culturas Hindus os
indivíduos são estritamente vegetarianos, enquanto em determinadas populações a
oferta de carne é baixa. O hábito de ferver o leite também prejudica a ingestão de
B12, uma vez que ocorre inativação com o aquecimento.
Muitas vezes ocorre deficiência de B12 na velhice. Nem sempre o nível de
B12 está abaixo do esperado, mas os níveis plasmáticos elevados de MMA e
homocisteína indicam a deficiência. De acordo com estudos, aproximadamente 15
% dos idosos apresentam deficiência de B12.
A atrofia gástrica, freqüente após os 60 anos de idade, é uma causa comum
do problema. A atrofia é resultante da diminuição de liberação de HCl no
estômago, denominada acloridria. Neste caso o aporte de ácido e pepsina corrige o
problema, uma vez que torna possível a liberação da vitamina das proteínas em
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-156-
APÊNDICE
que se encontra ligada. A suplementação com a própria B12 também é eficiente.
Apenas em casos mais avançados o estômago perde a capacidade de produzir FI
em quantidades suficientes, o que obriga a administração de B12 ser realizada de
forma intramuscular.
Uma outra causa de deficiência é a teníase. Esse parasita, que pode medir
metros de comprimento, consome praticamente toda a vitamina, antes que essa
seja absorvida pelo hospedeiro.
Pergunta:
O quadro
megaloblástica decorrente
O tratamento com folato,
aumento dos níveis de
tratamento? Porque?
hematológico de pacientes acometidos por anemia
da falta de B12 ou por falta de folato são indistinguíveis.
em geral reverte ambos os casos, provavelmente pelo
H4 folato.
Você considera apropriado esse tipo de
Resposta:
Ácido Pantotênico
A RDA de ácido pantotênico (AP) não está bem definida, uma vez que a
ingestão de AP é normalmente grande. Encontramos essa vitamina na forma livre
(AP), como coenzima-A (CoA), acetil-CoA livre, e como acetil-CoA ligada a cadeias
de ácidos graxos. Somando todas as formas, a ingestão diária em AP varia de 5 a
10 mg/dia. As maiores fontes alimentares são o fígado, gema de ovo e vegetais.
As formas de Co-A são absorvidas somente depois de hidrolisada a AP no lúmem.
O AP é uma vitamina hidrossolúvel que desempenha basicamente duas
funções no metabolismo: síntese do cofator da sintetase de ácidos graxos e síntese
da coenzima A.
A CoA está presente em uma ampla gama de reações: ciclo de Krebs, síntese
e oxidação de ácidos graxos, metabolismo dos aminoácidos e de corpo cetônicos,
síntese do colesterol e conjugação de sais biliares.
O nome Coenzima A foi dado em virtude da capacidade de transferir um
grupo acetil a diversos substratos.
A forma acetilada de CoA, a acetil-CoA, é vital para o metabolismo. Participa
de reações catalisadas pela citrato sintetase (ciclo de Krebs) e pela colina acetil
transferase (síntese de acetil colina), está presente na reação de iniciação da
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-157-
APÊNDICE
sintetase de ácidos graxos e na reação catalisada pela acetil-CoA carboxilase, a
primeira enzima da via biossintética de ácidos graxos.
Bioquímica do ácido pantotênico
Como co fator da sintetase de ácidos graxos está presente nas formas de
acetil-CoA e também covalentemente ligada a essa enzima como 4’fosfopantoteína, que aparentemente atua apenas na sintetase de ácidos graxos.
Os substratos para a síntese da CoA são o AP, ATP e cisteína. A figura 12
mostra a síntese da CoA. Vários tecidos podem realizar essa síntese.
A 4’-fosfopantoteína e a sintetase de ácidos graxos:
A sintetase de ácidos graxos é uma enzima de PM 540.000, contendo duas
subunidades idênticas, ambas com uma molécula de 4’-fosfopantoteína. O grupo
sulfidrila desse cofator esterifica-se com o ácido graxo em elongação. Uma vez
formada essa ligação, o cofator funciona como um braço que movimenta-se
carregando o ácido graxo para diferentes sítios ativos da enzima. São sete sítios
catalíticos ao todo, dentre eles sítios de redução e de desidratação.
O cofator da sintetase de ácidos graxos é obtido a partir da CoA, sem
participação do AP. Uma enzima específica catalisa a ligação da 4 -fosfopantoteína
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-158-
APÊNDICE
figura 12. síntese da Coenzima A
Deficiência de ácido pantotênico
Conforme já mencionado, a deficiência dessa substância é muito rara e é
provável que nunca tenha ocorrido a deficiência isolada de AP, exceto em estudos
controlados.
Animais privados de AP (assim como na forma de CoA) apresentam perda de
apetite, baixa taxa de crescimento, lesões na pele, ulcerações nos intestinos,
fraqueza e em alguns casos, morte. Um sintoma característico é o surgimento de
uma coloração cinza em animais originalm ente de pele ou pelagem coloridos.
Nesses animais observou-se grande declínio do nível da vitamina em todos os
tecidos, exceto nos rins e fígado (pequeno declínio) e cérebro (praticamente sem
alteração).
VITAMINA C
No século XV uma doença comum entre os marinheiros era o escorbuto que
foi curada com a adição do suco de limão na alimentação. Na década de 30 foi
descoberto que a substância isolada dos limões poderia curar o escorbuto em
cobaias. Essa substância é conhecida como ácido ascórbico na sua forma reduzida e
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-159-
APÊNDICE
como ácido deidroascórbico na sua forma oxidada. O ácido ascórbico é uma
vitamina hidrossolúvel com um papel antioxidante pronunciado.
Forma molecular
O ácido ascórbico é facilmente oxidado a deidroascórbico.
Figura 13: Oxidação do ácido ascórbico
O ácido ascórbico é encontrado em muitas frutas e folhas vegetais cruas
(Tabela 1). Em alimentos o ácido ascórbico é facilmente oxidado a deidroasórbico.
Em alimentos frescos a forma predominante é a reduzida, mas no processo de
cozimento aumenta a proporção da forma oxidada. As melhores fontes são laranja,
limão, acerola, morango, goiaba, brócolis, repolho, espinafre, pimentão verde entre
outros.
:Conteúdo de vitamina C em alguns vegetais e frutas.l
Alimento
Concentração (mg/100g)
Brócolis, cru
97 – 163
Repolho, cru
42 – 83
Espinafre, fresco
25 – 70
Batatas
11 – 13
Tomates
14 – 19
Bananas
12 – 19
Laranjas
53 – 63
Bioquímica
O ácido ascórbico é um doador de elétrons (ou agente redutor) para reações
químicas intra e extracelulares, daí ser chamado de antioxidante. O ascorbato reduz
superóxido, radicais hidroxila, ácido hipocloroso e outras espécies reativas de
oxigênio. Esses oxidantes podem afetar a transcrição do DNA ou danificar o DNA,
proteínas, ou estruturas de membrana, ascorbato tem papel fundamental na
proteção antioxidante. A vitamina C atua na fase aquosa como um excelente
antioxidante sobre os radicais livres, mas não é capaz de agir nos compartimentos
lipofílicos para inibir a peroxidação dos lipídeos. Estudos in vitro mostraram que
essa vitamina na presença de metais de transição, tais como o ferro, pode atuar
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-160-
APÊNDICE
como uma molécula pró-oxidante e gerar os radicais H2 O2 e OH?. Geralmente,
esses metais estão disponíveis em quantidades muito limitadas e as propriedades
antioxidantes dessa vitamina predominam in vivo.
Dentro das células o ascorbato é usado como doador de elétrons como parte
da interação entre ferro e ferritina e pode prevenir a oxidação de lipoproteínas de
baixa densidade (LDL). O ascorbato extracelular pode também transferir elétrons
para radicais de tocoferol em partículas de lipídio ou membranas. Para muitas
dessas reações existem fortes evidências in vitro e não in vivo. É essencial para a
oxidação da fenilalanina e da tirosina e para conversão de folacina em ácido tetrahidrofólico e na formação de noradrenalina a partir de dopamina. É também
necessário para redução do ferro férrico a ferroso no trato intestinal.
Embora se divulgue que altas concentrações de vitamina C auxiliam o
organismo na resistência a infecções, dados que ligam a maior ingestão de vitamina
C com a prevenção e cura de gripes e resfriados carecem de maiores evidências
científicas.
A vitamina C é, geralmente, consumida em grandes doses pelo seres
humanos, sendo adicinada a muitos produtos alimentares para inibir a formação de
metabólitos nitrosos carcinogênicos. A vitamina C da dieta é absorvida de forma
rápida e eficiente por um processo dependente de energia.
Estudos epidemiólogicos atribuem a essa vitamina um possível papel de
proteção no desenvolvimento de tumores nos seres humanos, mas a recomendação
de suplementação dessa vitamina deve ser avaliada especificamente para cada
caso, pois existem muitos componentes orgânicos e inorgânicos nas células que
podem modular a atividade da vitamina C, afetando sua ação antioxidante.
O ácido ascórbico participa de forma importante da síntese do colágeno.
Tecidos conectivos como a pele, tendões, ligamentos, cartilagem e a matrix óssea
(onde são depositados cristais de cálcio) são constituídos por um elevado
porcentual de colágeno. O colágeno é sintetizado no retículo endoplasmático de
células chamadas condrócitos, e é armazenado em vesículas que se fundem com a
membrana para liberar o colágeno. A enzima prolina monooxigenase catalisa a
maturação do colágeno. Nessa fase ocorre a conversão de resíduos de prolina para
hidroxiprolina. O oxigênio molecular é a fonte do oxigênio usado na hidroxilação.
A hidroxilação dos resíduos de prolina permitem a formação de ligações cruzadas
entre as moléculas de colágeno, formando estruturas de tripla hélice. Se houver
interrupção na hidroxilação da prolina a secreção de colágeno é interrompida
também. A enzima prolina monooxigenase é uma metaloenzima, dependente de
ferro. O ferro precisa estar na forma reduzida, ou seja, Fe2 + para que a enzima
apresente atividade.
O ácido ascórbico “recupera” os átomos de ferro que
espontaneamente são oxidados a Fe3+ (figura 14). Portanto, a ausência de níveis
adequados de vitamina C acaba por interromper a síntese normal de colágeno.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-161-
APÊNDICE
Figura 14. Redução do ferro ligado a prolina monooxigenase,
mediada pelo ácido ascórbico.
Deficiência
A deficiência grave de vitamina C causa o ascorbuto. Os sintomas são
sangramento, fraqueza, perda de apetite, anemia, edema, inflamação nas gengivas
(podendo ocorrer perda dos dentes), dor entre outros sintomas. Podem ocorrer
distúrbios neuróticos como hipocondria, histeria e depressão. Através da
administração de doses terapêuticas os sintomas desaparecem rapidamente.
Apesar do aparecimento do escorbuto ser raro, a deficiência de vitamina C pode
ocorrer em indivíduos subnutridos, ou que têm uma dieta desprovida de frutas e
vegetais, em alcoólatras e em pessoas idosas com dieta muito restritas.
Toxicidade
O consumo de doses altas pode levar ao aumento da concentração dessa
vitamina nos tecidos e no plasma sangüíneo. A administração excessiva de ácido
ascórbico leva a formação de cálculos renais. A ingestão maciça de vitamina C pode
levar a sintomas de “dependência”. Através de um mecanismo homeostático existe
uma saturação na absorção da vitamina C, mais ou menos no nível de 2 a 3g por
dia, sendo que o excesso é excretado. Essa excreção excessiva de vitamina C pode
causar náuseas e diarréia, que seriam um efeito osmótico da passagem dessa
vitamina não absorvida pelo intestino. Geralmente, esses efeitos ocorrem em
indivíduos que ingerem Megadoses de vitamina C.
Vitamina E
Vitamina E é o termo adotado para um grupo de oito substâncias
encontradas na natureza com diferentes graus de atividade vitamínica. Existe duas
séries de compostos: os tocoferóis, ? , ?, ?, ? e os tocotrienóis, ? , ?, ?, ?. O ? tocoferol é o que apresenta maior atvidade biológica e o mais encontrado em fontes
naturais.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-162-
APÊNDICE
figura 15. estrutura dos tocoferóis
A forma predominante de vitamina E nos organismos é ? tocoferol. Dentre os alimentos que apresentam altas concentrações de
tocoferóis temos germe de trigo, amêndoas e avelãs e são
encontrados, também, nos óleos vegetais, principalmente aqueles com
ácidos graxos poliinsaturados, como o extraído do germe de trigo, o de
girassol, caroço de algodão , dendê, amendoim, milho e soja. Nos
alimentos de origem animal o teor de ? -tocoferol é bem menor, sendo,
as principais fontes a manteiga, o toucinho e os ovos.
Bioquímica
Umas das principais funções da vitamina E é a sua propriedade
antioxidante, principalmente a de proteção dos ácidos graxos
poliinsaturados (PUFA) existentes nas membranas contra a oxidação
pelos hidroperóxidos in vivo. Assim, a vitamina E confere proteção às
membranas celulares contra a destruição oxidativa, protegendo as
células dos danos causado pelos radicais de oxigênio. Os radicais de
oxigênio são produzidos através da redução do oxigênio a água,
formando esses radicais livres altamente reativos podendo ocorrer
ataque às duplas ligações das cadeias dos PUFA dos fosfolípides das
membranas celulares. As reações de peroxidação lipídica em cadeia
envolvem a formação de um radical livre por umamolécula de PUFA,
seguido pela adição de oxigênio para formar peróxido que pode reagir
com outra molécula de PUFA gerando outro radical livre e propagando
a reação.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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APÊNDICE
Como a vitamina E protege as membranas celulares da destruição
oxidativa?
Deficiência
A carência dessa vitamina pode causar disfunções neurológicas, miopatias e
atividade anormal das plaquetas. Em recém-nascidos a deficiência pode causar
anemia hemolítica devido a sensibilidade dos PUFA das membranas dos eritrócitos
aos radicais livres. A deficiência de vitamina E aparece em fumantes e em casos em
que há problemas de absorção de gorduras como na atresia biliar, na fibrose cística
e na sindrome do intestino curto.
Excesso
A ingestão oral de vitamina E em adultos apresenta uma alta segurança se
comparada a outras vitaminas lipossolúveis é segura uma vez que já se sabe que a
ingestão de 50 a 100 vezes a recomendação da RDA não apresenta problemas.
Estudos em animais mostraram que a vitamina não é mutagênica, carcinogênica ou
teratogênica. Pacientes tratados com antigoagulantes na devem receber altas doses
de vitamina E para previnir hemorragias
Pecularidade
Estudos têm sugerido que a vitamina E é utíl na prevenção de certos
cânceres uma vez que devido a sua ação antoxidante a vitamina E apresenta papel
importante na na imunocompetência e na reparação de membranas, funções
associadas à inibição da carcinogenese.
Vitamina K
Trata-se de um conjunto de estruturas químicas que possuem atividade
vitamínica intimamente relacionada à coagulação do sangue. A abreviação “K” vem
da palavra alemã koagulation.
A RDA para essa vitamina é 80 ?g para adultos e 5 a 10 ?g para crianças.
Verduras tais como espinafre, alface, brócolis, repolho e couve de Bruxelas
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-164-
APÊNDICE
representam boas fontes de fitoquinona, ou vitamina K1. Bactérias também
sintetizam um a estrutura similar, denominada menaquinona, ou vitamina K2. Um
terceiro composto com atividade vitamínica é a menadiona, ou vitamina K3, uma
substância sintética. Todos esses compostos são lipossolúveis, e suas estruturas
podem ser observadas na figura 16. A função das vitaminas K1 e K2 são utilizados
nas reações de transporte de elétrons para produção de energia nas plantas e
bactérias. Certos vegetais, como os exemplificados acima, podem conter até 8 mg
de vit.K por Kg, enquanto o leite de vaca e o possui um teor aproximado de 20
?g/L, enquanto o leite humano contém apenas 2 ?g/L.
Figura 16. formulas estruturais da vitamina K
A absorção de vitamina K ocorre no intestino delgado, de onde passa para as
linfas, incorporado a quilomicrons, assim como os ácidos graxos.
Funções metabólicas.
A vitamina K atua como cofator das enzimas osteocalcina, que atua no
crescimento dos ossos, a proteína Gas6, uma reguladora do crescimento celular e
da proteína Z, cuja função ainda continua desconhecida. No entanto a função mais
estudada da vitamina K é como cofator da Carboxilase dependente de vitamina K.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-165-
APÊNDICE
A carboxilase dependente de vitamina K é uma enzima que fica ligada na
membrana do reticulo endoplasmático. Essa enzima catalisa a incorporação de CO2
em resíduos específicos de ácidos glutâmicos, formando uma ligação ? -carboxílica.
Essa conversão ocorre durante o processo de tradução das proteínas Kdependentes que atuam no processo de coagulação. Essas proteínas são os fatores
II, VII, IX, X, proteína C e proteína S. A forma que efetivamente atua como cofator
é a dihidrovitamina K. O Oxigênio é requerido como co -substrato. Após cada
catalise o cofator é convertido em vitamina K epóxido.
A recuperação da
dihidrovitamina K é realizada pela epóxido redutase. Aparentemente a epóxido
redutase também catalisa a conversão da vitamina K em dihidrovitamina K.
A vitamina K participa da síntese de protrombina e proconvertina que
possuem papel importante na coagulação. A protrombina e a proconvertina
possuem na sua estrutura, um aminoácido monoamino tricarboxílico (ácido
carboxiglutâmico). A vitamina K participa da bissíntese desse aminoácido. Na
cadeia polipeptídica uma carboxilase que requer vitamina K como coenzima fixa
uma molécula de CO2 ao resíduo de ácido glutâmico e as duas carboxilas vizinhas
na molécula de protrombina têm a função de se ligar ao cálcio. A protrombina
(fator II) vai originar a trombina através de vários fatores sendo três deles
dependente de vitamina K: a proconvertina (fator VII), o fator anti-hemofílico B
(fator IX) e o fator Stuart (fator X).
Deficiência
A deficiência de vitamina K leva a um aumento no tempo de coagulação do
sangue.
É muito raro ocorrer uma hipovitaminose K por deficiência priméria da
vitamina, uma vez que ela aparece largamente distribuída nos alimentos, além da
flora do intestino normal sintetizar menaquinona. Em adultos e crianças com
sindromes de má absorção, como fibrose cística, pode ocorrer deficiência de
vitamina K.
Toxicidade
A toxicidade dessa vitamina não é habitual, podendo resultar da
administração de menadiona ao recém-nascido e infante, podendo causar anemia
hemolítica e hiperbilirrrubinemia.
Vitamina A
Introdução
Foi a primeira vitamina a ser identificada, em meados da década de 10,
simultaneamente, por Osborne e Mendel e por Mc Collum e Davis, sendo que estes
a chamaram de “fator dietético não identificado lipossolúvel A”, marcando a origem
da atual designação alfabética para as vitaminas. É a vitamina mais estudada
porque a sua deficiência pode se transformar em sérios problemas de saúde pública
de morbidade e mortalidade infantis, principalmente em alguns países da Ásia e da
África, onde a carência de vitamina A é a principal causa de cegueira não acidental.
O termo vitamina A é genérico e refere-se a todos os retinóides com
atividade biológica de vitamina. As três formas de vitamina A encontradas no
organismo ativas são: retinol (álcool), retinaldeído (aldeído) e ácido retinóico
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-166-
APÊNDICE
(ácido). O retinol se oxida reversivelmente a retinaldeído no organismo e este a
ácido retinóico (oxidação irreversível).
A vitamina A é proveniente de dois grupos de compostos: os carotenóides
pró vitamina A existente nos alimentos de origem vegetal e o retinol ou vitamina A
pré-formada, proveniente de alimentos de origem animal. Em ambos os casos, os
carotenóides consistem a fonte original de vitamina A. Algumas plantas são ricas
em carotenóides, característicos por sua cor amarela, alaranjada ou vermelha.
Na natureza foram identificados cerca de 600 carotenóides, mas apenas 50
podem ser considerados precursores da vitamina A. Para Ter atividade de vitamina
A é necessário possuir um anel de ?-ionona na sua estrutura. Exemplos de
carotenóides que possuem atividade de vitamina são o ?, o ? e o ?-caroteno e a
criptoxantina e sem atividade o licopeno. O ?-caroteno, o mais importante
precursor da vitamina A, está amplamente distribuído nos alimentos e possui ação
antioxidante.
figura 17. síntese de retinol a partir de ? -caroteno.
A maior fonte de vitamina A pré-formada é o fígado, sendo também
encontrado na gema do ovo, no leite integral e em produtos lácteos, como
manteiga, creme de leite e queijo.
Os óleos de fígado de algumas espécies de peixes, como o bacalhau, são
fontes impo rtantes dessa vitamina, mas são usados apenas como medicamentos no
reino vegetal as mais ricas fontes são dois óleos extraídos de palmáceas
(abundantes no Brasil): o de dendê (amarelo -dourado) e o de buriti (vermelho).
Em relação às frutas e hortaliças as mais ricas em carotenóides
bilogicamente ativos são aquelas de cor amarelo alaranjado, como cenoura,
morango, abóbora madura, manga e mamão; ou verde escuro (por causa da
enorme quantidade de clorofila mascara os pigmentos carotenóides), como
mostarda, couve, agrião e almeirão.
Função e deficiência
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-167-
APÊNDICE
A vitamina A é proveniente de dois grupos de compostos: os
carotenóides pró vitamina A existentes nos alimentos de origem vegetal e o retinol
ou vitamina A pré-formada, proveniente de alimentos de origem animal. Em ambos
os casos, os carotenóides consistem a fonte original de vitamina A. Algumas plantas
são ricas em carotenóides, característicos por sua cor amarela, alaranjada ou
vermelha.
Na natureza foram identificados cerca de 600 carotenóides, mas apenas 50
podem ser considerados precursores da vitamina A. Para Ter atividade de vitamina
A é necessário possuir um anel de ?-ionona na sua estrutura. Exemplos de
carotenóides que possuem atividade de vitamina são o ?, o ? e o ?-caroteno e a
criptoxantina e sem atividade o licopeno. O ?-caroteno, o mais importante
precursor da vitamina A, está aplamente distribuído nos alimentos e possui ação
antioxidante.
A vitamina A é fundamental no processo visual. Na retina existem dois tipos
de fotorreceptores os bastonetes, responsáveis pela visão em luz escassa, que
contêm um pigmento fotossensível, a rodopsina ou púrpura visual; e os cones,
responsáveis pela visão em cores e com luz brilhante, depositários do pigmento
rodopsina. Os dois pigmentos contêm 11-cis-retinaldeído como cromóforo, ligado a
proteínas diferentes. A deficiência de vitamina A no sangue leva à lentidão na
regeneração da rodopsina após um estímulo luminoso, resultando na dificuldade de
enxergar na obscuridade, o que é conhecido como cegueira noturna, o primeiro
sintoma clínico específico da deficiência.
Além de participar de ciclo visual a vitamina A atua na manutenção da pele e
das mucosas, por participar da diferenciação das células epiteliais e das células
caliciformes, que sintetizam e secretam muco, bem como no crescimento e
reprodução. Falhas no crescimento são comuns em crianças com deficiência de
vitamina A. O estado nutricional em vitamina A pode influenciar o sistema
imunológico e a expressão genética.
A vitamina A tem apresentado ação preventiva no desenvolvimento de
tumores da bexiga, mama, estômago e pele, em estudos realizados com animais.
Estudos epidemiológicos também mostraram que o consumo regular de alimentos
ricos em vitaminas A e C pode diminuir a incidência de câncer retal e de cólon.
Toxicidade
Os fenômenos de toxicidade devido à ingestão excessiva de alimentos ricos
em vitamina A são raros.
A automedicação e a fácil disponibilidade de vitamina A em preparações de
alta potência sem prescrição médica e por tempo prolongado expõem adultos à
hipervitaminose A que pode apresentar sinais inespecíficos e neurológicos (como
hipertensão intercraniana), gastrointestinais, ósseos e lesões cutâneas. Os sinais
inespecíficos incluem secura de pele e mucosas, irritabilidade, perda de cabelos,
unhas quebradiças, mialgia, dores ósseas, artralgia, dores abdominais,
esplenomegalia e anemia. A hipervitaminose A varia com estado de saúde, e
tamanho do indivíduo, uma vez que crianças são mais sensíveis que adultos, assim
como os idosos são mais do que os indivíduos jovens.
A elevada ingestão de ?-caroteno parece não ser tóxica, embore cause
carotenodermia, pois aumenta o seu armazenzmento na gordura subcutânea
tornando a pele acentuadamente amarela ou alaranjada, principalmente na sola
dos pés e palmas das mãos. As reações são muito individuais, além de variarem na
mesma pessoa.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-168-
APÊNDICE
Vitamina D
O termo vitamina D é usado para todos os esteróides que possuem atividade
biológica de colecalciferol. Existem duas formas ativas de vitamina D: o
ergocalciferol (vitamina D2 ) e o colecalciferol (vitamina D3 ), ambos com atividade
anti-raquítica. A vitamina D2 , existente nos alimentos de origem vegetal, origina-se
da irradiação do ergosterol e é a forma usada na fortificação de alimentos (aditivo
alimentar). O colecalciferol provém da transformação não -enzimática do precursor
7-deidrocolesterol (intermediário na síntese do colesterol) existente na pele de
mamíferos, pela ação dos raios ultravioletas do sol, da mesma maneira que o
ergosterol.
A viitamina A D3 é convertida em 1,25 diidroxicolecalciferol através de duas
reações de hidroxilações. Numa primeira reação ocorre a formação de 25hidroxicolecalciferol D3 catalisada por uma enzima do fígado. A subseqüente
conversão de 25- hidroxicolecalciferol D3 em 1,2 5 diidroxicolecalciferol é catalisada
por uma enzima do rim.
Figura 18. Ilustração da síntese de vitamina D
mediada pela radiação solar
Poucos alimentos são considerados fontes de vitamina D: gema de ovo,
fígado, manteiga e pescados gordos. Carnes em geral e peixes magros contêm as
maiores concentrações de vitamina D, sendo que a sardinha e o atum enlatados
possuem teores apreciáveis.
Hoje em dia é possível o enriquecimento de alimentos com vitamina D, sendo
que no Brasil é optativa a adição de vitamina D à margarina.
Em relação à síntese cutânea do colecalciferol pela incidência da luz
ultravioleta sobre o 7-deidrocolesterol, que atua como uma pró -vitamina, sua
quantidade varia com uma série de fatores, como o tempo de exposição da pele,
estação do ano, situação geográfica, poluição atmosférica, hábitos culturais e
pigmentação da pele. O 7-deidrocolesterol é derivado do colesterol, portanto o
precursor da vitamina D sintetizada em nosso organismo é o colesterol.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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APÊNDICE
Figura 19. precursores e vitaminas D2 e D3, e sua forma ativa
1,25-dihidroxivitamina D3.
Metabolismo
A circulação sangüínea da vitamina D exige proteínas carregadoras como a
vitamina A proteína específica é a proteína transportadora da vitamina D (DBP),
que é uma globulina.
A vitamina D é considerada mais um hormônio esteróide do que uma
vitamina e uma das razões disso é o fato de que a formação do 1,25diidroxicolecalciferol D3 ser regulada homeostaticamente por suas concentrações e
pelo fornecimento de cálcio.
A maior parte da vitamina D e dos seus metabólitos é excretada através das
fezes, com auxílio dos sais biliares muito pouco é eliminado pela urina.
Função
A ação biológica da vitamina D está ligada ao metabolismo de cálcio e
fosfato. Mostrou-se que 1,25- diidroxicolecalciferol promove a absorção de cálcio na
mucosa intestinal e nos túbulos renais, estimulando a síntese de RNA mensageiro
responsável pela biogênese de uma proteína específica para absorção de cálcio.
A forma hormonal da vitamina D ajuda a manter o metabolismo mineral
normal, principalmente a homeostase do cálcio e do fósforo, atuando em três
locais: no intestino delgado, estimulando a absorção do cálcio e fósforodos
alimentos pela mucosa; no ossos, facilitando a mineralização óssea, especialmente
na fase de crescimento e nos rins, auxiliando a reabsorção do cálcio e fósforo dos
túbulos renais.
Deficiência
Na infância, a deficiência de vitamina D leva ao raquitismo. O quadro clínico
é característico: ossos e dentes são sujeitos a fraturas, o crescimento é deficiente e
há o aparecimento de deformações ósseas, principalmente nas costelas e ossos
longos.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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APÊNDICE
A forma mais comum de raquitismo é devido a falta de exposição das
crianças as radiações ultravioletas do sol. Dietas com baixos teores de vitamina D,
bem como de cálcio e fósforo e com altas concentrações de fitatos, como ocorre em
farinhas ou cereaiss integrais, pode, também, conduzir à deficiência de vitamina D.
Outra causa de raquitismo é a má-absorção da vitamina D dietética, como
em casos de esteatorréia ou de insuficiência renal crônica.
O principal uso da vitamina D é na profilaxia e tratamento das desordens do
metabolismo de cálcio e fósforo. A prevenção e o tratamento do raquitismo
requerem adequada ingestão dietética de cálcio, fósforo e vitamina D. A exposição
à irradiação solar é a maneira mais simples, barata e eficaz de previnir o
raquitismo.
Toxicidade
Quantidade excessiva de vitamina D na dieta provoca uma séria toxicidade,
cujos principais sintomas são: hipercalcemia, hipercalcuíria, anorexia, fraqueza,
letargia, náusea, vômitos, constipação intestinal, dores articulares, desorientação e
perda de peso.
A hipervitaminose D pode causar calcificação irreversível dos tecidos moles,
com sérios danos aos rins, pulmões e coração. Não é possível estabelecer a dose
miníma de vitamina D que conduz à hipervitaminose, pois a sensibilidade individual
ao excesso é muito variável.
Minerais
Cobre
A RDA para o cobre não está bem estabelecida, porém aconselha-se a
ingestão de 1,5 a 3,0 mg de cobre por dia. Alimentos como o fígado, chocolate,
nozes, avelãs, e moluscos são boas fontes de cobre. As ostras são a melhor fonte
de cobre, pois possuem grandes quantidades desse e de outros metais, como o
zinco, compartimentados em vesículas.
O cobre está envolvido em reações de óxido-redução, assumindo os estados
de oxidação Cu+ e Cu2 +. Essas reações envolvem o oxigênio e algumas das
enzimas que utilizam o cobre são a citocromo c oxidase (cadeia respiratória), lisina
oxidase (síntese do colágeno) e dopamina ?-hidroxilase (síntese de
neurotransmissor).
Normalmente encontramos o cobre ligado a proteínas, como a metalotionina
e a ceruloplasmina, essa última presente tanto nas células como no plasma.
Bioquímica do cobre
O cobre participa de reações enzimáticas como doador/receptor de elétrons.
A tabela apresentada a seguir apresenta as enzimas e proteínas relacionadas com o
cobre, assim como as funções das mesmas:
Enzima/proteína
citocromo c oxidase
lisina oxidase
dopamina ?-hidroxilase
tirosina oxidase
superoxido
desmutase
função
cadeia respiratória
síntese de colágeno
síntese de neurotransmissor
síntese de melanina
remoção
de
espécies
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
reativas
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APÊNDICE
citoplasmática
amina oxidase
metalotionina
ceruloplasmina
(superoxidos)
catabolismo da histamina e estruturas
correlatas
armazenagem de cobre ou desintoxicação
armazenagem de cobre ou transporte
A absorção de cobre não é prejudicada pelo ácido fítico, como ocorre com o
cálcio, ferro e zinco. Uma vez absorvido passa pelo fígado, onde se liga a
ceruloplasmina e é liberado dessa forma para a corrente sanguínea. A
ceruloplasmina contém de 60 a 95 % do cobre plasmático. Cerca de 7 % do cobre
se liga a albumina e a aminoácidos livres, principalmente histidina, treonina e
glutamina. Embora não seja letal, a ausência de ceruloplasmina pode acarretar
diabetes, degeneração da retina e formação de depósitos de cobre no cérebro,
fígado e pâncreas.
Existem evidências que a ceruloplasmina está envolvida no metabolismo do
ferro, auxiliando na incorporação de ferro pela ferritina, embora exista outro
mecanismo que permite a ligação de ferro a ferritina de forma espontânea. A
ceruloplasmina, através do cobre, oxida traços de Fe2 + presentes na circulação
sanguínea a Fe3 +. Essa reação permite não só a ligação a ferritina como previne
danos a membranas celulares (o Fe2 + apresenta essa toxicidade).
Altas doses de cobre induzem a expressão de metalotionina nos enterócitos.
Deficiência
Dietas deficientes em cobre são raras e não atingem nenhuma população de
que se tenha conhecimento. Portanto a deficiência ocorre apenas em casos
extremos de mal-nutrição.
Quando induzida em animais provoca anemia (não pode ser tratada com
ferro), aumento do coração e drástico aumento das mitocôndrias do coração. Em
alguns casos ocorre ruptura do músculo cardíaco e de artérias, provavelmente pela
redução da atividade da lisina oxidase. A ocorrência de osteoporose é comum
nesses casos.
Infecções afetam o metabolismo do cobre, triplicando a concentração de
ceruloplasmina. Animais deficientes em cobre demonstram-se pouco aptos a
exercícios.
Duas doenças genéticas são causas de sérias alterações no metabolismo do
cobre. São doenças raras, que atingem 1 em cada 100.000 nascidos. Ambas
caracterizam-se por mutações em proteínas transportadoras localizadas nas
membranas.
São proteínas responsáveis pela passagem do cobre pelas
membranas.
Doença de Wilson
A doença de Wilson se manifesta em adolescentes e pré-adolescentes. A
causa é a inibição da excreção biliar de cobre. Dessa forma ocorre acúmulo de
cobre no fígado, rins e cérebro, resultando em danos cerebrais e hepáticos.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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APÊNDICE
Observam-se também depósitos nas córneas, com a formação de anéis
amarronzados. Também ocorre redução da concentração de ceruloplasmina .
Os danos hepáticos tendem a ocorrer a partir dos oito anos de idade,
enquanto os danos neurológicos apenas a meia idade. Os danos neurológicos não
incluem retardamento mental, e sim perda de coordenação.
Formas de diagnóstico são o aumento da concentração de cobre na urina e
no plasma não ligado a ceruloplasmina, com redução da concentração de cobre
ligado a ceruloplasmina.
Sem tratamento a doença é fatal. O tratamento baseia-se na administração
de quelantes, onde a primeira escolha é a D-penicilamina. É conveniente também
evitar alimentos ricos em cobre. Outra abordagem é a suplementação oral de zinco
(150 mg/dia).
Pergunta: Qual o mecanismo do tratamento da doença de Wilson com a
suplementação de zinco?
Resposta:
Doença de Menke
Comparada a doença de Wilson, a doença de Menke é mais severa. Envolve
retardamento mental e morte antes dos três anos de idade. Uma característica
marcante é o aspecto do cabelo: emaranhado, grisalho e quebradiço.
Nessa doença o nível de cobre sérico, hepático e cerebral são baixos,
enquanto as mucosas do intestino, renal e do tecido conectivo apresentam altos
níveis de cobre.
A indisponibilidade de cobre, acumulado nas células epiteliais (ligado a
metalotionina),
promove estagnação do crescimento, defeitos no esqueleto
(osteoporose), degeneração celular e fragilidade das artérias.
O tratamento não é simples. Baseia-se na administração de doses orais
elevadas de cobre complexado com histidina. A dose diária é de 0,6 gramas de
cobre.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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APÊNDICE
Pergunta: A que se poderia atribuir a osteoporose, fragilidade das artérias e
retardamento mental obsernados na doença de Menke?
Resposta:
Iodeto
A única função conhecida desse elemento é como componente dos hormônios
tireoideanos, essenciais para o desenvolvimento embrionário, e para a regulação da
taxa metabólica e produção de calor durante toda a vida. A RDA para iodeto é de
0,15mg, e sua absorção ocorre muito facilmente.
Em geral a deficiência de iodeto está relacionada com a falta desse elemento
em alguns solos utilizados na agricultura.
A suplementação de iodeto, como KI ou KIO 3 , realizada por vários
programas, praticamente erradicou essa deficiência em diversas áreas do mundo.
Aqui no Brasil os produtores de sal são obrigados a suplementarem o produto.
Infelizmente algumas das áreas mais pobres do mundo ainda sofrem dessa
deficiência.
Bioquímica do iodeto
O iodeto é a forma utilizada para a síntese dos hormônios tireoideanos. Se
ingerido na forma de iodato, um processo redutivo não enzimático envolvendo
compostos sulfidrílicos (como a glutationa) converte o iodato em iodeto.
Uma vez na circulação sanguínea, o iodeto penetra na glândula tireóide,
através de de um cotransportador Na-I. Aí ocorre síntese de T3 e T4. O primeiro
passo á a incorporação do iodeto a tireoglobulina, uma proteína de peso molecular
660.000 que possui um grande número (140 unidades) de resíduos de tirosina. É
justamente aos resíduos de tirosina que o iodeto se liga. Em geral a tireoglo bulina
apresenta de 10 a 50 átomos de iodeto ligados.
A seqüência da síntese ocorre com a dimerização de quatro resíduos
específicos de tirosina (iodados), que são os resíduos 5, 2555, 2569 e 2748. Com
isso temos dois dímeros. A enzima tireoperoxidase é responsável pela incorporação
do iodeto a tireoglobulina e pela dimerização dos resíduos de tirosina. Essa enzima
requer peróxido de hidrogênio para sua atividade.
O terceiro passo é a quebra de uma das tirosinas do dímero, com a
separação do anel aromático do resto da molécula. Na seqüência, ocorre a quebra
da ligação peptídica, liberando duas moléculas derivadas da tirosina, com dois anéis
aromáticos tetraiodados ou triiodados. As moléculas são denominadas 3,5,3’,5’-
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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APÊNDICE
tetraiodotironina (T4) e a 3,5,3’-triiodotironina (T3). Cerca de 90 % do hormônio
secretado pela tireóide está na forma de T4.
Após a perda das duas moléculas de hormônio, a tireoglobulina é
completamente proteolisada, e os resíduos de iodotirosina não utilizados são
deiodados.
As concentrações normais de T3 e T4 na corrente sanguínea são 1,2 e 80
ng/ml, respectivamente. A forma ativa do hormônio é o T3, que pode ser
secretado diretamente pela tireóide ou produzido a partir de T4 pelo fígado e pelos
rins, através da ação da enzima 5’-deiodase. O cérebro produz seu próprio T3 a
partir do T4.
As deiodases são enzimas responsáveis tanto pela ativação de T4 como pela
desativação de T3. Possuem em suas estruturas um (deiodases tipos I e III) ou
dois (deiodase tipo II) átomos de selênio.
Figura 20. Síntese de T4
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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APÊNDICE
A maior parte de T3 em circulação é produto da ação da deiodase tipo I,
enquanto a conversão de T4 em T3 no próprio sito de ação é realizado pela
deiodase do tipo II, presentes no cérebro, coração tireóide e músculos esqueléticos.
A deiodase do tipo III é a responsável pela conversão de T4 em T3 reversa e
conversão de T3 em T2, ambos inativos. Essa reação envolve a remoção do iodo 5,
do anel fenólico interno (Figura 21)
Figura 21. inativação de T3 e T4 pela deiodinases.
Regulação da glândula tireóide e efeito dos hormôneos tereoideanos
A glândula tireóide, localizada no pescoço, é regulada pela ação de duas
outras glândulas localizadas no cérebro, a pituitária e o hipotálamo.
A pituitária estimula a tireóide através do TSH (hormônio tireoestimulante,
ou tireotropina).
A tireóide é capaz de modular sua sensibilidade ao TSH
dependendo da quantidade ingerida de iodeto.
Por um mecanismo de feed-back, altas concentrações de T4 em circulação
inibem a secreção de TSH. A atividade da pituitária é regulada pelo hipotálamo,
através do TRH (hormônio liberador de tireotropina), que aparentemente controla a
sensibilidade da pituitária frente a regulação promovida pelos níveis plasmáticos de
T4. Altos níveis plasmáticos de iodeto reduzem a sensibilidade da glândula tireóide
a TSH.
O aumento dos níveis de T3/T4 promove aumento do metabolismo basal. As
reações mais importantes relacionadas ao T3 são as atividades da bomba Na, KATPase e da síntese de ácidos graxos.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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APÊNDICE
Ao invés de serem reservados na forma de triglicerídeos depositados nos
adipócitos, os ácidos graxos são oxidados. Dessa forma o hipertireoidismo leva a
perda de peso, maior produção de calor, irritabilidade, etc. Já o hipotireoidismo
promove justamente o inverso, com decréscimo do metabolismo basal, gerando
redução da temperatura corpórea, certo ganho de peso, cansaço, etc.
Outro papel fundamental desses hormônios ocorre no desenvolvimento
hormonal.
A defic iência de T3/T4 nesse estágio da vida causa sério
comprometimento cerebral.
Deficiência em iodeto
Uma ingestão inferior a 50 ?g/dia durante um período prolongado promove a
deficiência em iodeto. O quadro mais comum é o bócio, caracterizado pela
hipertrofia da glândula tireóide. Além da hipertrofia ocorre o aumento do fluxo
sanguíneo na glândula. A tabela abaixo demonstra efeitos da deficiência em iodeto
de acordo com um estudo realizado:
parâmetro
glândula tireóide (mg)
T4 plasmático (ng/ml)
fluxo sang. na tireóide (ml.min- 1 /grama de
tecido)
TSH (ng/ml)
em condições
normais
13
40
23
na
deficiência
23
20
68
2,4
2,9
O bócio é reversível. O quadro mais sério proporcionado pela deficiência em
iodeto é o cretinismo. Os cretinos são acometidos por retardamento mental, têm
uma aparência facial característica, e possuem a língua desproporcionalmente
grande. Podem ainda ser surdos e mudos. O cretinismo é desenvolvido pela
deficiência de iodeto da mãe durante a gestação, e é irreversível.
Pergunta: algas marinhas conhecidas como joio marinho contém elevados níveis
de iodeto. Certas dietas comuns no Japão são baseadas em sopas feitas com essas
algas, o que pode levar a uma ingestão diária de 80 a 200 mg de iodeto (1000
vezes mais que a quantidade indicada). Essa dieta promove bócio em adultos e
crianças. Qual seria o motivo?
Resposta:
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-177-
APÊNDICE
Magnésio
A RDA para o magnésio é de 4,5 mg/kg de massa corpórea. Plantas e carne
são boas fontes desse mineral. A absorção vai de 20 a 70 %, dependente da
quantidade ingerida, de forma a uma dieta com baixo nível de magnésio
proporcionar uma absorção maior, e vice-versa.
Existe um mecanismo de
transporte especifico, aparentemente vitamina-D-sensível, como observado para a
absorção de cálcio.
Bioquímica do magnésio
A maioria das enzimas dependentes da ATP requer magnésio.
Mais
precisamente, o magnésio é quelado pelas moléculas de ATP (figura 22), e apenas
na presença de magnésio e ATP a enzima é ativa.
Experimentos com a
fosfofrutoquinase, onde vários tubos contendo diferentes concentrações de Mg
foram incubados nas mesmas condições e concentrações de enzima
(fosfofrutoquinase), ATP e substrato (frutose-6-fosfato) indica que a relação entre
as concentrações de ATP e magnésio é importante para a atividade enzimática.
Figura 22. átomo de magnésio complexado com ATP
Outros metais bivalentes, como o manganês e o cobalto podem se complexar
com o ATP, substituindo o magnésio. Um outro experimento que demonstra que a
piruvato quinase é ativa na presença de outros ligantes, porém a concentração
necessária de ligantes só é compatível com a concentração celular de magnésio.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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APÊNDICE
Certas enzimas requerem magnésio livre (não ligado a ATP), porém cabe
ressaltar que nessas enzimas o manganês é 10.000 vezes melhor ativador, o que
faz crer que nesses casos o manganês é o ativados biológico dessas enzimas.
O magnésio é requerido na síntese do DNA e do RNA e de proteínas, assim
como por várias enzimas relacionadas a síntese de carboidratos e lipídeos.
Estruturalmente o magnésio também apresenta funções, podendo ser
encontrado ligado a membranas fosfolipídicas, ribossomos e cromatina, na forma
iônica. O íon magnésio é importante para a transmissão de sinais entre células,
uma vez que a enzima adenilato ciclase é Mg-dependente.
Deficiência de magnésio
Casos de deficiência em magnésio são raros por dois motivos. Primeiro, a
quantidade disponível de magnésio é grande, tanto em alimentos de origem animal
como vegetal. Segundo, os rins são capazes de reabsorver muito eficientemente o
magnésio tubular, principalmente em situações de baixa ingestão desse mineral.
Basicamente a deficiência pode ocorrer em pessoas afetadas por prolongadas
diarréias e por pessoas em tratamento com certos tipos de diuréticos. De qualquer
forma não se trata de uma deficiência isolada de magnésio. Ocorre simultânea
deficiência de outros minerais como o sódio e potássio.
Algumas síndromes podem causar a deficiência em magnésio, como a
esteatorréia, após remoção cirúrgica de partes do intestino delgado e alcoolismo
crônico.
Os efeitos da deficiência incluem baixos níveis plasmáticos, arritmias
cardíacas e tétano muscular.
Pergunta: A esteatorréia é uma síndrome onde os ácidos graxos não são
absorvidos convenientemente, originando um excesso de gordura nas fezes.
Porque ocorre a deficiência de Mg nessa situação?
Resposta:
A deficiência em magnésio pode ser induzida experimentalmente. Em
experimentos controlados a concentração plasmática desse mineral foi reduzida
para 10 a 30 % do valor normal (1,2 a 2,0 mM).
Essa ampla flutuação
demonstrou-se tolerável, enquanto uma flutuação semelhante de cálcio, sódio ou
potássio seria fatal.
Após decréscimo de nível de magnésio o nível de cálcio tende a cair, mesmo
com o consumo normal de cálcio e vitamina D. Outro efeito é a deposição de cálcio
em tecidos moles como rins, coração e aorta, que aumentam de 30 a 160 vezes
suas concentrações em cálcio.
Os sintomas neuromusculares apresentados após longos períodos de uma
dieta deficiente (aprox. quatro semanas) são o tétano, perda de reflexo, tremores e
fraqueza muscular.
O tétano é pode ser observado quando baixos níveis
extracelulares de cálcio e/ou magnésio, ou pH alcalino, são encontrados ao redor
dos nervos.
Em animais, uma dieta completamente livre de magnésio provoca a morte,
com convulsões após duas semanas.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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APÊNDICE
Além dos sintomas musculares, a deficiência resulta em parada do
crescimento, anormalias estruturais nas mitocôndrias e retículos sarcoplasmáticos,
além do aumento dos níveis de sódio e redução dos níveis de potássio nos
músculos.
Pergunta: Porque ocorre alteração dos níveis citossólicos de sódio e potássio na
deficiência de magnésio?
Resposta:
Manganês
Ainda não está definida uma RDA para o manganês, porém recomenda-se ,
para adultos, o consumo diário de 2 a 5 mg desse mineral.
A
absorção
de
manganês é relativamente baixa. Apenas de 1 a 16 % do elemento presente na
dieta é absorvido. Apesar disso, a deficiência é muito rara e não existe caso de
populações consideradas deficientes. Boas fontes de manganês são grãos, frutas e
vegetais. Fontes animais são relativamente pobres.
Bioquímica do manganês
O manganês é requerido pela superoxido desmutase. Essa enzima catalisa a
conversão de superóxidos (O2- ) em uma espécie menos reativa, o peróxido de
hidrogênio (H2 O2). O peróxido de hidrogênio é decomposto em H2O e O2 pela
catalase. A deficiência de manganês pode, portanto levar a danos celulares
provocados por radicais, porém é difícil de comprovar experimentalmente que os
danos são provocados por falta desse mineral.
A piruvato carboxilase é uma metaloenzima que contém em cada uma das
suas quatro subunidades uma molécula de biotina e um átomo de manganês. O
magnésio nesse caso pode substituir o manganês, aparentemente sem
comprometimento da função metabólica.
A fosfopiruvato carboxilase talvez requeira manganês, assim como a enzima
responsável pela ativação da acetil-CoA carboxilase (ver iodeto) e a arginase, uma
enzima chave do ciclo da uréia. A tirosina sulfotransferase, enzima envolvida no
metabolismo dos hormônios catecolamínicos é dependente de manganês.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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APÊNDICE
A indução experimental de deficiência de manganês sugere que existem
ainda muitas outras funções dependentes de manganês, mas que ainda não foram
elucidadas.
Deficiência em manganês
Em animais a deficiência em manganês impede um crescimento normal,
dificuldade de manter a postura ereta, inchaço e desorganização do retículo
endoplasmático e defeitos nas membranas das mitocôndrias.
Ratas privadas de manganês dão a luz a crias com uma série de
anormalidades esqueléticas, ataxia e tremores.
Em humanos ocorrem erupções vermelhas dispersas localizadas na pele da
parte posterior do dorso. O nível plasmático da fosfatase alcalina de cálcio
aumenta, sugerindo que a deficiência promove a dissolução dos ossos (reabsorção).
Molibdênio
A exemplo de muitos nutrientes, a RDA para o molibdênio não está definida,
porém recomenda-se uma ingestão diária de 75 a 250 ?g, baseada simplesmente
na ingestão típica desse elemento. A absorção de molibdênio é muito eficiente.
Em doses contendo de 0,025 a 1,4 mg de Mo, 99 % é absorvido.
Em mamíferos temos três enzimas que requerem molibdênio: a oxidase de
sulfito, a desidrogenase de xantina e a oxidase de aldeído. Nessas enzimas o
molibdênio aparece na forma de cofator molibdênico (co-Mo, figura XX). Esse
cofator é sintetisado a partir de GTP. Em todas as Mo-metaloenzimas conhecidas,
exceção feita a nitrogenase (encontrada em plantas), o molibdênio encontra-se
nessa forma.
Figura 23. Cofator molibdênico
Aparentemente a deficiência de molibdênio é rara. Inclusive a indução de
deficiência em animais é difícil, pois além da eficiente abso rção, em geral
encontramos traços de molibdênio em todos os nutrientes.
A maneira mais conveniente de induzir a deficiência é a administração de um
antagonista em uma dieta já deficiente em molibdênio.
Pergunta: O tungstênio é um antagonista do molibdênio. Você poderia sugerir o
porquê?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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APÊNDICE
Resposta:
Bioquímica do molibdênio
O molibdênio está envolvido diretamente na catálise química. Atua doando
ou recebendo elétrons em reações de REDOX. Seu NOX pode variar de +4 a +6
nessas reações. As enzimas dependentes de molibdênio também dependem de
ferro.
A sulfito oxidase catalisa uma das últimas reações da oxidação de
aminoácidos sulfurosos. A catálise da metionina resulta na passagem de um átomo
de enxofre para a cisteína. A cisteína pode ser oxidada para a cisteína-sulfonato,
que é posteriormente degradada para piruvato e sulfito. Essa via catalítica resulta
na produção de 25mmol de sulfito, que é oxidado a sulfato pela sulfito oxidase.
Deficiência
Embora extremamente rara, alguns estudos puderam observar a necessidade
fisiológica de molibdênio em virtude de certas doenças genéticas envolvendo falha
na síntese da sulfito oxidase e do co -Mo. A ausência do co -Mo inibe a ação das três
enzimas já citadas.
Essas doenças levam a danos neurológicos, retardamento mental,
deslocamento do cristalino dos olhos e morte. Provavelmente em virtude da
inoperância da sulfito oxidase.
A xantina dehidrogenase catalisa a formação de ácido úrico a partir de
hipoxantina. Essa enzima pode atuar como uma dehidrogenase ou como uma
oxidase. Sua inativação pode levar a formação de cálculos renais.
A função metabólica da enzima aldeído oxidase dependente de co-Mo não
está muito clara, uma vez que outra enzima, a aldeído oxidase NADH-dependente é
muito mais eficiente e rápida na conversão de aldeídos em ácidos carboxílicos.
Sulfito e sulfato
O sulfito é uma substância tóxica, porém, conforme pode ser visto na seção
correspondente ao molibdênio, o sulfito é convertido a sulfato. A maior parte do
sulfito ingerido está presente no alimento como aditivo. O sulfito como aditivo
impede o crescimento bacteriano, e atua como antioxidante, preservando a
qualidade microbiológica e principalmente a cor de determinados alimentos.
Vinhos, vagens, sucos de laranja, cereja, pêssegos desidratados são exemplos de
produtos freqüentemente aditivados com sulfito.
Algumas pessoas asmáticas possuem sensibilidade aumentada a sulfito.
Aparentemente essas pessoas possuem baixos níveis de sulfito oxidase. Esse
grupo de pessoas deve evitar alimentos aditivados com sulfito e alimentos ricos em
cisteína.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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APÊNDICE
O sulfito é uma espécie altamente reativa, que reage com grupos
sulfidrílicos, aldeídos e cetonas, e com enzimas ligadas a FAD e NAD. Em alimentos
o sulfito reage com a tiamina, destruindo essa vitamina..
Entretanto, evitando-se superdosagens de sulfito e em condições normais do
metabolismo, o sulfito ingerido é totalmente oxidado a sulfato, sendo inclusive
utilizado.
O sulfato desempenha importantes funções como componente estrutural.
São exemplos o sulfato de codroitina, sulfato de heparina, gangliosídeos sulfatados,
e o sulfato de colesterol.
O sulfato está presente nos mucos secretados por células epiteliais. Por
exemplo, o muco gástrico é uma glicoproteína que contém cerca de 500 cadeias de
carboidratos, com grupos sulfato ligados a resíduos de N-acetilglicosamina e
galactose. Encontramos ainda sulfato em diversos hormônios e proteínas, onde
liga-se a resíduos de tirosina.
Não há necessidade de ingestão de sulfato, pois esse ânion é obtido do
catabolismo dos aminoácidos sulfurosos. Cerca de 25mmol de sulfato são gerados
diariamente.
O sulfato é incorporado a diversas das substâncias já citadas através de um
doador de sulfato, o 3-fosfoadenosina-5’-fosfosulfato (PAPS). O PAPS, substrato
das sulfotransferases, é sintetisado no citoplasma e transportado para o complexo
de Golgi.
No trato urinário o sulfato combina-se com o cálcio, impedindo sua
reabsorção. Certas dietas contendo concentrações muito elevadas de sulfato
podem levar a uma certa perda de massa corpórea.
Zinco
A RDA paras o zinco é de 15 mg. Cerca de 30 % do zinco contido em uma
dieta com fibras e fitato é absorvido. A absorção de zinco, a exemplo de alguns
outros minerais, aumenta quando a quantidade ingerida é baixa. O mínimo de
zinco que deve ser ingerido diariamente é 0,7 mg, valor de reposição para o zinco
perdido.
Boas fontes de zinco são carne, frango, e frutos do mar.
O zinco não atua como um doador/receptor de elétrons. Normalmente
encontra-se ligado a proteínas, onde pode atuar como catalisador, ou simplesmente
como elemento estrutural.
Destaca-se a presença de zinco em várias enzimas denominadas de fatores
de transcrição. Nessas enzimas encontramos estruturas denominadas zinc fingers.
O
Zn2 +,
livre,
tem
participação
na
transmissão nervosa no cérebro, mas o mecanismo exato ainda não foi
completamente elucidado.
Bioquímica do zinco
Usualmente o zinco se liga nas proteínas através de resíduos de cisteína e
histidina, e com menor freqüência a glutamato e aspartato.
Uma seqüência característica de aminoácidos é muito comum em enzimas
que atuam como fatores transcricionais, ou as chamadas DNA-binding proteins.
Basicamente, uma seqüência de 30 aminoácidos, que assume uma estrutura
terciária num formato semelhante a um dedo. Nessa estrutura encontram-se
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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APÊNDICE
resíduos de cisteína e histidina, que ligam-se a um átomo de zinco. Daí o nome
dado a estrutura: zinc fingers.
A seqüência genérica de aminoácidos dos zinc fingers é a seguinte:
-Phe-AA-Cys-AA-AA-Cys-(AA)3 -Ph-(AA)5 -Leu-AA-His-(AA)3 -HisAtenção: nem todas as proteínas que apresentam uma região com essa
seqüência são zinc fingers.
O zinco é necessário para ligar a proteína regulatória ao DNA, possibilitando
a expressão de algum determinado gene.
Os zinc fingers estão envolvidos na regulação de genes realizada por
hormônios e vitaminas.
Outra função do zinco é como elemento estrutural. Está envolvido no
armazenamento de insulina em vesículas das células ? do pâncreas. Cada molécula
de insulina associa-se com 2 a 4 átomos de zinco, formando cristais pouco solúveis
em água. As vesículas apresentam pH 6,0, e os cristais são completamente
insolúveis em pHs inferiores a 7,0. Com a liberação em pH fisiológico, ocorre uma
lenta dissolução da insulina no sangue.
Na tabela apresentada a seguir estão relacionadas várias enzimas e proteínas
que utilizam o zinco para alguma das funções citadas acima.
proteínas/enzimas
anidrase carbônica
álcool dehidrogenase
fosfatase alcalina
carboxipeptidase A
carboxipeptidase B
enzima conversora de angiotensina
superoxido dismutase citoplasmática
acido aminolevulicina dehidratase
insulina (nas vesículas secretoras)
vesículas contendo catecolaminas
esfingomielinase
metalotionina
lactoalbumina/galactisiltransferase
componente 9 do complemento
proteína quinase C
frutose 1,6-difosfatase
função
interconverção de CO2 /HCO2 catabolismo do álcool
hidrólise de grupos fosfato
digestão de proteínas ingeridas
digestão de proteínas ingeridas
reguladora da pressão sanguínea e
balanço salino
eliminação
de
espécies
reativas
(superoxidos)
biossíntese de heme
“empacotamento” da insulina, como
cristais
dá mais força para a matrix protéica
usada
no
empacotamento
de
catecolaminas
hidrolise de esfingomielina (existem
outras que não dependem de zinco)
estocagem de zinco ou desintoxicação
síntese de lactose
sistema imune
transmissão de sinais celulares
gliconeogênese
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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APÊNDICE
timulina
5’-nucleotidase
glioxalase
enzima editora de mRNA
#
#
#
#
#
#
#
#
#
fator de transcrição Sp1
fator de transcrição TFIIA
receptor de glicocorticóide
receptor de andrógeno
receptor de hormônio esteróide
receptor de ácido retinóico
receptor de vitamina D
poli(ADP-ribose) polimerase
RAF
# HRS
# indica a presença de zinc fingers
hormônio do sistema imune
quebra do fosfato de nucleosídeos 5’monofosfatos
desintoxicação de aldeídos
muda
o
mRNA
codificador
da
apolipoproteína B100, para codifica a
apo B48
ligação ao DNA e transcrição basal
ligação ao DNA e transcrição basal
ligação ao DNA e transcrição basal
ligação ao DNA e transcrição basal
ligação ao DNA e transcrição basal
ligação ao DNA e transcrição basal
ligação ao DNA e transcrição basal
resposta a dano no DNA
sinalização celular, através da ligação a
RAS
usada em processos de endocitose
O zinco é um potente indutor da expressão da metalotionina. A indução
ocorre através da ligação do zinco ao fator de transcrição, que liga-se ao elemento
responsivo a metais encontrado no promotor desse gene.
Dietas com altos teores de Zn induzem, portanto,
a expressão da
metalotionina no intestino delgado.
A metalotionina não liga-se apenas a zinco. Metais como o cobre, cádmio e
mercúrio também se ligam a essa proteína. Aparentemente a metalotionina não é
vital, mas experimentos demonstraram que animais knock-out para metalotionina
são mais sensíveis aos efeitos tóxicos do cádmio.
Deficiência
Embora o zinco participe de um grande número de reações enzimáticas,
mesmo em longos períodos de alimentação com baixos níveis de zinco, essas
funções resistem e continuam a ser realizadas.
Estudos demonstram que nessas condições de privação os rins passam a
reabsorver mais eficientemente o zinco, reduzindo sua excreção, de forma a
manter os níveis plasmáticos relativamente constantes.
Em estudos envolvendo humanos , a deficiência em zinco surgiu após 2 a 5
semanas de completa privação do nutriente. Os sintomas apresentados foram
diarréia e o surgimento de erupções cutâneas nos pés, mãos, virilha e face. Os
sintomas desapareceram com a administração de zinco.
O efeito mais pronunciado da deficiência em zinco é a baixa resposta do
sistema imune, demora para cicatrização de ulcerações e redução do paladar e
olfato.
Certas populações submetidas a uma dieta com baixa quantidade de zinco
demonstram baixa estatura e retardamento do desenvolvimento sexual. Essas
populações são comuns em países como o Egito, Irã e Turquia, onde a dieta exclui
carne e é baseada na ingestão de pão. Embora o pão possua quantidades até
razoáveis de zinco, também possui altos teores de ácido fítico, que torna o zinco
dessas dietas pouco biodisponível.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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APÊNDICE
A suplementação de zinco possibilita a recuperação de adolescentes afetados
em poucos meses. Com o tratamento observa-se o crescimento dos pelos púbicos
e aumento dos órgãos genitais a tamanhos normais.
Pergunta: Porque a deficiência em zinco afeta o sistema imune e a maturação
sexual?
Resposta:
Existe uma rara doença genética, a acrodermatite enteropática, que provoca
a deficiência em zinco. A doença se manifesta nos primeiros meses de vida e
produz áreas pigmentadas nos cotovelos, joelhos, face e nádegas. Também ocorre
diarréia e estagnação do crescimento.
A doença é resultante da reduzida
capacidade de absorção de zinco, e é fatal se não tratada. O tratamento é simples,
basta a administração oral de doses equivalentes ao dobro da RDA.
Boro
O boro nunca ocorre na forma atômica em meios biológicos, e sim na forma
de borato, B(OH)3 e B(OH)4 - , que podem estar livres ou complexados com polióis
(como açúcares). Cerca de 0,1mM de borato são ingeridos e rapidamente
absorvidos por dia. De 88 a 97% do borato ingerido é excretado na urina.. Pouco
se sabe sobre as nossas necessidades de consumo de borato, apenas alguns
estudos apo ntam evidências que a deficiência de borato pode promover um
agravamento dos quadros de deficiência de vitamina D.
Cobalto
O cobalto é um elemento essencial, uma vez que a vitamina B12 possui um
átomo desse elemento em sua estrutura. No entanto, não existe evidência alguma
que é necessária qualquer ingestão de cobalto, além da própria ingestão de
cobalamina.
Silício
O silício aparentemente é necessário para a síntese normal da matrix
orgânica dos ossos e para a respectiva calcificação dos mesmos. Os osteoblastos
são as células do nosso corpo que possuem as maiores concentrações desse
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
-186-
APÊNDICE
mineral. A deficiência de silicone em animais leva a formações ósseas defeituosas,
incluindo a córtex ósseo fino, redução da flexibilidade dos ossos e ossos cranianos
achatados. A deficiência de silicone afeta também a formação das cartilagens,
com, por exemplo, uma pronunciada redução da largura das epífises.
Cromo
Recomenda-se para esse mineral o consumo diário de 50-200 ? g (cerca de 1
a 3,8 ? M). Imediatamente após a absorção o cromo se liga a transferrina. O
cromo media a ação hormonal da insulina. Uma dieta deficiente em cromo resulta
em uma tolerância anormal a glicose e dificuldade de retirada da glicose do plasma
para as células. Visando o aumento do efeito da insulina, o cromo representa um
dos elementos mais utilizados em suplementos que visam o aumento de
performance no esporte.
Ferro
A RDA para o ferro é 10 mg para homens adultos e 15 mg para mulheres
adultas (30 mg para gestantes).
O ferro este presente em diversos alimentos, porém a biodisponibilidade
varia muito conforme a fonte. Carne, incluindo frango e peixe, são boas fontes de
ferro.
Pouco ferro encontra-se livre no nosso corpo. Além do ferro ligado a
mioglobina e a mioglobina, grande quantidade de ferro está ligada a uma proteína
chamada ferritina. Essa proteína representa um estoque eficiente do mineral. Em
neonatos o ferro utilizado para o crescimento do bebê é proveniente de grandes
quantidades de ferro ligado a ferritina quando do nascimento, o que é muito
importante, uma vez que o leite materno não é uma fonte conveniente de ferro.
Outros motivos pelo qual o ferro apresenta-se praticamente todo ligado são
sua baixa solubilidade e reatividade, ou toxicidade. Em pH 7,0, 0,1 M de íon
ferroso é solúvel, enquanto a solubilidade do íon férrico limita-se a 10 -18 M.
Justamente a forma mais solúvel é a forma mais tóxica. Os íons ferrosos reagem
com o peróxido de hidrogênio, gerando íons e radicais hidroxila (reação de Fenton).
HOOH
HO
Fe2
+
+
HO
Fe3 +
A hemoglobina, proteína transportadora de oxigênio, corresponde a mais de
95 % das proteínas das hemácias, e possui cerca de 60 % de todo o ferro presente
no corpo.
A mioglobina, responsável pelas reservas de oxigênio muscular
corresponde a 1 % de todas as proteínas musculares, e carrega cerca de 4 % do
ferro presente no corpo. O ferro encontrado ligado a ferritina corresponde de 5 a
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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APÊNDICE
30 % do ferro do organismo, dependendo das necessidades fisiológicas das células
no momento. O ferro é incorporado a ferritina como Fe2 +, porém é oxidado a Fe3 +
no interior da proteína.
Outras duas proteínas ligam-se ao ferro: a hemosiderina, que ocorre em
lisossomos e atua principalmente quando há uma superdosagem de ferro no
organismo, e a transferrina, que se trata de uma proteína transportadora,
encarregada de legar ferro para as células onde o mineral é necessário.
Bioquímica do ferro
A transferrina é capaz de ligar dois átomos de ferro, no seu estado oxidado,
e transportar o metal para as células que estejam precisando de ferro. O
mecanismo é o seguinte:
-
-
-
-
-
1: a holotransferrina se liga ao receptor de transferrina, encontrado na
membrana celular;
2: ocorre a invaginação de uma região de membrana onde encontram-se
várias holotransferrinas ligadas, com a formação de uma vesícula que é
internalizada;
3: uma segunda vesícula contendo uma bomba de ácido liga-se a vesícula
contendo as holotrensferrinas. Com isso o pH é reduzido, promovendo a
liberação do Fe3 +. A transferrina permanece ligada ao receptor e o íon
férrico permanece dentro da vesícula;
4: o Fe3 + é reduzido para Fe2 +, que pede então atravessar a membrana e
alcançar o citoplasma. Provavelmente a redução é catalisada por uma
enzima ligada a membrana, e as supostas fontes de elétrons são o NADH,
ácido ascórbico ou glutationa.
5: a vesícula contendo o complexo apotransferria-receptor de transferrina
funde-se novamente com a membrana e em pH fisiológico a
apotransferrina dissocia-se e retorna a circulação.
Os níveis de ferritina e receptor de transferrina são regulados pelas células
conforme sua necessidade por ferro. Quando mais ferro é requerido, aumenta a
expressão de receptores de transferrina e diminui a expressão de ferritina,
possibilitando a internalização de ferro e a ligação do mesmo as enzimas que
precisam do mineral.
Cerca de 7 % do ferro do nosso corpo encontra-se ligado a metaloenzimas,
que podem apresentar o ferro ligado a um grupo heme, como nas proteínas
hemoglobina (Hb) e mioglobina (Mb), e nos citocromos. Outra possibilidade de
ligação é com resíduos de cisteína, em proteínas “não -heme”. A tabela abaixo
relaciona algumas enzimas não -heme dependentes de ferro.
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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APÊNDICE
Enzima
Aconitase
Succinato dehidrogenase
Ribonucleotídeo redutase
Xantina dehidrogenase
Adrenodoxina
? 9 -desaturase
NADH dehidrogenase
Coenzima Q redutase
Função/via metabólica
Ciclo de Krebs
Ciclo de Krebs
Síntese de DNA. A enzima catalisa a
redução de ribonucleotídeos difosfatos
(ADP, UDP, GDP, CDP) para os
respectivos deoxiribonucleotídeos (dADP,
dUDP, dGDP, dCDP). Outra enzima se
encarrega da conversão para (dATP,
dUTP, dGTP, dCTP).
Catabolismo de anéis purínicos. Pode
atuar como dehidrogenase ou como
oxidase, convertendo xantinas em ácido
úrico.
Enzima
relacionada
a
síntese
de
hormônios esteróides a partir do
colesterol.
Catalisa a introdução de
átomos de oxigênio no colesterol na
biossíntese
de
aldosterona,
glicocorticóides e hormônios sexuais.
Enzima usada na síntese de ácidos
graxos insaturados
Cadeia respiratória
Cadeia respiratória
O ferro, ligado a um grupo heme, está presente nos citocromos. Os
citocromos das mitocôndrias são usados para geração de energia, na cadeia
respiratória.
O citocromo P450 e o citocromo b5 ocorrem no retículo
endoplasmático. O P450 é responsável pela hidroxilação de drogas, pesticidas,
substâncias carcinogênicas, etc. É, portanto uma enzima importante para a
desintoxicação do organismo. Participa também do metabolismo do álcool.
A Hb possui o ferro no estado reduzido. Espontaneamente uma pequena
parcela de átomos de ferro presentes na Hb são oxidados. O composto formado é
denominado meta-hemoglobina, e representa cerca de 1 % da hemoglobina
circulante. O citocromo b5, a citocromo b5 e a meta-hemoglobina redutase,
presentes nas hemácias são as enzimas responsáveis pela recuperação da Hb. O
NADH é a fonte de elétrons da reação.
A presença de nitrito aumenta a concentração de meta-hemoglobina. Em
casos de intoxicação aguda por nitrito, altos níveis de meta-hemoglobina são
formados, comprometendo o transporte de oxigênio. Nesses casos a pele assume
uma coloração azul, e o indivíduo apresenta náuseas e vomito. Crianças são mais
susceptíveis a intoxicação por nitrito, porquê?
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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APÊNDICE
Pergunta: Crianças são mais susceptíveis a intoxicação por nitrito, porquê?
Resposta:
A Hb é a proteína responsável pelo transporte de oxigênio. Seu peso
molecular é 64.500, e é composta por quatro subunidades, duas a-globulinas e
duas ß-globulinas. Cada uma delas possui um grupo heme com um átomo de ferro
ligado. O ferro encontra-se com NOX 2+.
A afinidade do oxigênio pelo ferro heme depende da concentração de
oxigênio na região próxima a hemácia. Quanto menor a concentração de oxigênio,
menor a afinidade, resultando na liberação de oxigênio para os tecidos. Se a
concentração local de oxigênio é alta, a ligação com o grupo heme é mais forte.
Outra forma de regulação é a resposta a pH. Em pHs mais baixos, a
afinidade da ligação do oxigênio ao ferro heme é reduzida, promovendo a liberação
de oxigênio no tecido. Esse mecanismo é denominado efeito Bohr.
Pergunta: Existe relação entre efeito Bohr e exercício? Explique.
Resposta:
A mioglobina (Mb) é uma proteína monomérica. Sua função é manter uma reserva
de oxigênio no tecido muscular. Semelhantemente a Hb, a afinidade do oxigênio
pela Mb depende da concentração local do gás, porém o oxigênio apresenta maior
afinidade pela Mb do que pela Hb, e apenas em condições mais severas ocorre o
deslocamento do oxigênio ligado a Mb. Em certos mamíferos mergulhadores, como
os golfinhos, a Mb representa de 3 a 8 % da proteína muscular.
Absorção de ferro
A absorção de ferro é dependente da necessidade fisiológica. Normalmente
nosso organismo absorve de 20 a 50 % de ferro heme e de 1 a 40 % de ferro não heme. A porcentagem de ferro absorvido também depende da constituição do
alimento. Como o ferro é absorvido como Fe2 +, a presença de vitamina C aumenta
a biodisponibilidade do mineral. Isso se deve ao petencial redutor do ácido
ascórbico, que reprime a formação de Fe3 +. Por outro lado existem substâncias que
reduzem a absorção de ferro, como é o caso do ácido fítico, um elemento que está
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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APÊNDICE
presente em derca de 1 a 5 % nos legumes. O fitato prejudica a absorção de
outros metais bivalentes, como o cálcio e o zinco. A absorção do cobre é pouco
afetada.
Deficiência
Em situações onde a velocidade de crescimento é grande (adolescentes,
gestantes, crianças) o risco de deficiência em ferro é maior. As mulheres em idade
fértil, devido ao fluxo menstrual, são mais susceptíveis a deficiência que os
homens.
Os primeiros sinais de deficiência envolvem o decréscimo da concentração de
ferritina (proteína estoquista de ferro) no plasma. A medida da concentração de
ferritina é interessante porque se trata de um diagnóstico bem prematuro.
A continuidade de uma dieta inadequada leva a uma diminuição da
cncentração de glóbulos vermelhos no sangue, configurando um quadro de anemia.
Além da própria fraqueza provocada pela anemia, indivíduos deficientes em ferro
são mais sujeitos a infecções. A queda de imunidade está relacionada com a
redução da atividade da metaloenzima mieloperoxidase, que media a produção de
ácido hipocloroso em vesículas encontradas em neutrófilos.
Cálcio
O cálcio representa cerca de 1,5 a 2% do peso corpóreo. Grande parte do
cálcio (~99%) está presente nos ossos e nos dentes.As funções do cálcio estão
diretamente relacionadas à formação dos ossos e dentes, além de participar de
crescimento e atuar em vários processos metabólicos. O cálcio é necessário em
várias enzimas, modula algumas respostas hormonais e é importante na
coagulação sangüínea. A transformação de protrombina em trombina é dependente
da presença de cálcio. Também atua na contração muscular e na condução de
estímulos nervosos. A absorção de cálcio está ligada a inúmeros fatores como
disponibilidade de cálcio na dieta, a idade, a raça, a presença de vitamina D, até o
uso de drogas, como os barbitúricos. A vitamina D é necessária para a melhor
utilização do cálcio. O consumo adequado de vitamina D facilita a utilização de
cálcio, enquanto consumo excessivo de carnes, sal, café, álcool inibem a absorção
de cálcio.
Osteoporose: Cálcio, Estrógeno e Exercício
Embora, as crianças durante o crescimento necessitem mais de cálcio por
unidade de massa corpórea que os adultos, um significante número de adultos
apresentam um consumo deficiente em cálcio. Esse grupo apresenta a maior
probabilidade de desenvolver a osteoporose, caracterizada pela perda de matriz
orgânica dos ossos, assim como uma desmineralização progressiva. As mulheres se
tornam extremamente suscetíveis a osteoporose durante a menopausa, quando a
perda da densidade óssea acelera. Certos fatores predispõem a osteoporose. Esses
incluem: cor branca ou mulher asiática, vida sedentária, menopausa precoce,
fumante, consumo excessivo de álcool e histórico familiar. Estudos recomendam
um aumento no consumo de cálcio para 1200-1500 mg/dia por estrógeno perdido
para assegurar um balanço positivo durante este período. Não é claro o benefício
dessa suplementação de cálcio na carência de estrógeno. Suplementos de
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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APÊNDICE
estrógeno são utilizados freqüentemente no tratamento de osteoporose, mas
aumenta o risco de câncer de útero, mama e outros órgãos.Dados mostram que a
terapia de reposição do estrógeno pode reduzir o risco de ataque cardíaco por 40 a
50% na menopausa, e reduzir a 60% fraturas no quadril. Homens e mulheres que
praticam exercícios apresentam uma maior densidade corporal em relação aos
sedentários
Fósforo
As principais funções do fósforo são: mineralização óssea e dos dentes, além
de participar do metabolismo energético, sendo constituinte, por exemplo, do ATP.
É importante na absorção e transporte de nutrientes, na regulação da atividade
protéica e no balanço ácido-básico. O fósforo é amplamente distribuído na
natureza. Como o fósforo é muito encontrado na natureza, a sua deficiência
primária é rara.
Selênio
O interesse pelo selênio foi provocado inicialmente pela sua toxicidade devido
ao envenenamento por selênio, que foi detectado em animais que pastam em
terrenos com altos níveis desse elemento químico. Mais tarde, foi identificado seu
papel positivo quando se provou que protegia ratos deficientes em vitamina E da
necrose hepática. Em 1973, foi descoberta nos tecidos a forma mais ativa da
glutationa peroxidase, uma selenoenzima.O selênio participa da defesa antixidante
e na proteção contra a peroxidação lipídica de membranas celulares e subcelulares.
Assim, age em sinergismo com a vitamina E, em sua função antioxidante. O selênio
está presente nos alimentos na forma inorgânica e ligado a dois aminoácidos
modificados, na forma de selenocisteína (origem animal) ou selenometionina
(origem vegetal). São boas fontes de selênio: aipo, alho, atum, brócolis, cebola,
cereais integrais, cogumelos, farelo de trigo, fígado, frango, frutos do mar, ovo,
germe de trigo, leite, pepino e repolho.
A deficiência de selênio resulta raramente em anemia e o excesso causa
desordens gastrointestinais e irritação do pulmão. A deficiência de selênio resulta
num aumento significativo do colesterol plasmático. Dietas com baixo teor de
selênio aumentam o risco de doença cardíaca. As enzimas que contêm selênio
diminuem a oxidação das lipoproteínas e protegem as artérias contra a deposição
do colesterol. Na china é observada uma cardiomiopatia endêmica juvenil chamada
doença de Keshan que parece resultar da interação de diversos fatores como
deficiência de selênio, de vitamina E e ácidos graxos poliinsaturados e
possivelmente de um agente infeccioso (vírus coxsackie). O selenio não parece ser
tóxico, mas certos selenídeos de hidrogênio têm grande toxicidade, semelhantes ao
arsênico.
Sódio, Cloro e Potássio
Sódio e potássio são cátions monovalentes. Cloro é um ânion monovalente.
Em contraste com os outros íons metálicos Na e K não participam da atividade de
enzimas especificas.
Sódio, potássio e cloro estão presentes como íons no corpo. O sódio e o cloro
são principalmente elementos extracelulares e o potássio intracelular. Esses três
minerais estão envolvidos em funções fisiológicas importantes como: balanço e
distribuição de água, equilíbrio osmótico, balanço ácido-base e transmissão dos
Nutrição e Esporte – Uma abordagem Bioquímica
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APÊNDICE
impulsos nervosos. A bomba Na+/K+/Ca+/ATPase é importante para manutenção do
potencial de membrana, transporte através da membrana de glicose, aminoácidos e
outras moléculas. Os três minerais são absorvidos no trato intestinal e são
excretados pela urina, fezes e suor. A maior deficiência no consumo desses
eletrólitos envolve o potássio que pode ser ligado a hipertensão e osteoporose. O
excesso de sódio causa hipertensão e retenção de fluídos. O excesso de potássio
pode causar disfunção miocárdica. A principal fonte de sódio e cloro é o sal
presente em alimentos. São boas fontes de potássio: bananas, vegetais folhudos,
leite, carnes, café, tomate e batata.
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