Ciclo de Krebs Na Utilização de Ácidos Graxos Durante o Exercício Aeróbico, Pesquisas de Medicina
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prysandes24 de Março de 2014

Ciclo de Krebs Na Utilização de Ácidos Graxos Durante o Exercício Aeróbico, Pesquisas de Medicina

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135Arq Bras Endocrinol Metab vol 47 nº 2 Abril 2003

RESUMO

Os ácidos graxos (AG) representam uma fonte importante de energia durante exercícios de intensidade leve ou moderada, e principalmente naqueles de duração prolongada. A utilização dos AG pelos músculos esqueléticos depende de passos importantes como a mobilização, transporte via corrente sangüínea, passagem pelas membranas plas- mática e mitocôndrial, β-oxidação e, finalmente, a oxidação no ciclo de Krebs e atividade da cadeia respiratória. O exercício agudo e o treinamento induzem adaptações que possibilitam maior aproveita- mento dos AG como fonte de energia, ao mesmo tempo em que o glicogênio muscular é preservado. Contudo, as tentativas de manipu- lação da dieta e suplementação com agentes ativos para aumentar a mobilização e utilização dos AG durante o exercício não apresentam resultados conclusivos. Nesse trabalho, a hipótese de que o ciclo de Krebs é o fator limitante da utilização de ácidos graxos pelo tecido mus- cular no exercício prolongado é apresentada. (Arq Bras Endocrinol Metab 2003;47/2:135-143)

Descritores: Exercício; Oxidação de ácidos graxos; Agentes lipolíticos; Ciclo de Krebs; Glicogênio

ABSTRACT

The Krebs Cycle as Limiting Factor for Fatty Acids Utilization During Aero- bic Exercise. Fatty acids are important fuels for muscle during moderate and pro- longed exercise. The utilization of fatty acids by skeletal muscle depends on important key steps such as lipolysis in the adipose tissue, plasma fatty acids transport, and passage through plasma and mitochondrial mem- branes, β-oxidation, and finally oxidation through the Krebs cycle and respiratory chain activity. Acute exercise and exercise training induce adaptations that lead to an increase in fatty acid oxidation. As a result muscle glycogen is preserved. Nevertheless, diet manipulation and sup- plementation with lipolytic agents that raise fatty acids mobilization and oxidation during exercise failed to show beneficial results on exercise per- formance. The hypothesis that Krebs cycle is a limiting factor for fatty acid oxidation by the skeletal muscle during prolonged exercise is pre- sented herein. (Arq Bras Endocrinol Metab 2003;47/2:135-143)

Keywords: Exercise; Fatty acid oxidation; Lipolytic agents; Krebs cycle; Glycogen

revisão

Ciclo de Krebs Como Fator Limitante na Utilização de Ácidos Graxos Durante o Exercício Aeróbico

Rui Curi Cláudia J. Lagranha Jair Rodrigues G. Jr

Tania Cristina Pithon-Curi Antonio Herbert Lancha Jr

Ídico L. Pellegrinotti Joaquim Procopio

Laboratório de Fisiologia Celular (RC, CJL, JP), Departamento de Fisiologia e Biofísica, Instituto de

Ciências Biomédicas, Universidade de São Paulo;

Departamento de Educação Física (JRGJ), Universidade Estadual

Paulista “Julio de Mesquita Filho”, Bauru; Universidade

Metodista de Piracicaba (TCPC, ILP), FACEF, Piracicaba;

Unicastelo (TCPC), São Paulo e; Escola de Educação Física

(AHLJr.), Departamento de Biodinâmica do Movimento do

Corpo Humano, Universidade de São Paulo, SP.

Recebido em 17/07/02 Revisado em 18/12/02

Aceito em 21/02/03

Ciclo de Krebs e Limitação do Exercício Curi et al.

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OEXERCÍCIO FÍSICO DEMANDA intenso consumo detrifosfato de adenosina (ATP), que pode aumen- tar em até dezenas de vezes dependendo da intensi- dade e duração do esforço. Nos músculos esqueléticos, há sistemas muito eficientes que possibilitam a ressín- tese constante do ATP que está sendo utilizado para a contração muscular. Estes sistemas são o da fosfocre- atina, glicólise e a fosforilação oxidativa. Este último é o mais complexo dos três e depende da utilização do oxigênio. Tem como característica baixa produção, porém capacidade praticamente ilimitada, sendo apto a fornecer energia para a ressíntese de ATP, principal- mente em esforços de longa duração com intensidades leve ou moderada. Nesta condição, o glicogênio é preservado havendo maior utilização dos ácidos graxos (AG) como substrato energéticos (1).

Essa preferência dos músculos esqueléticos pelos AG é muito importante em exercícios físicos de longa duração, já que os lipídios armazenados no organismo na forma de triacilglicerol (TG) represen- tam o principal estoque de energia disponível (2). Por outro lado, o glicogênio, imprescindível durante o exercício físico, possui um estoque relativamente limi- tado, que necessita ser preservado para continuar sendo utilizado concomitantemente aos AG, porém em menor proporção, até o final do esforço.

Os TGs estão estocados principalmente no tecido adiposo (~ 17.500mmol em um homem adul- to, magro), músculo esquelético (~ 300mmol) e plas- ma (~ 0,5mmol). O total de energia estocada como TG é cerca de 60 vezes maior que aquela como glicogênio. Desta forma, a oxidação dos AG durante o exercício possibilita manter a atividade física por perío- dos mais prolongados e retarda a depleção do glicogênio e a hipoglicemia.

Nos exercícios físicos de longa duração, é imprescindível que a utilização do estoque abundante de TG/AG seja a maior possível justamente para que a quebra do glicogênio muscular e a oxidação de gli- cose circulante sejam as menores possíveis. A hipótese que parece melhor explicar esse “desvio” do metabo- lismo dos carboidratos para os lipídios é o ciclo de Randle (3). Com o aumento da disponibilidade de AG há maior oxidação deste diminuindo paralelamente a degradação de glicogênio e a utilização de glicose. Os AG desempenham assim papel crítico na manutenção da atividade física e, por isso, uma etapa limitante desta atividade é a lipólise.

O estoque de glicogênio muscular é suficiente para pouco mais de uma hora de esforço de intensi- dade moderada, fazendo com que os músculos depen- dam também da captação de glicose circulante para

manter a contração. Por sua vez, a manutenção da glicemia é fundamental, principalmente para preservar a função cerebral durante exercícios prolongados, nos quais se observa diminuição da glicemia para até cerca de 40-50mg.dL-1, levando o indivíduo à exaustão (4). Por isso, ajustes ocorrem para aumentar a eficiência na mobilização dos AG a partir do tecido adiposo, que é um estoque abundante.

Os depósitos energéticos do organismo Os lipídios armazenados representam a fonte corpórea mais abundante de energia potencial. Em relação aos outros nutrientes, a quantidade de lipídios disponível para a produção de energia é quase ilimitada. No homem, uma massa aproximada de 9000g de lipídios é suficiente para fornecer 81000Kcal. Este estoque permitiria a um homem adulto andar 259 horas ou correr durante 67 horas. Por outro lado, o estoque de glicogênio muscular (350g) fornece 1400Kcal, per- mitindo caminhar apenas 4,8 horas ou até mesmo cor- rer durante 1,2 horas (2).

Os AG, estocados na forma de TG, representam a principal reserva energética disponível no homem. O armazenamento de TG é ilimitado, já que a esterifi- cação dos AG com o glicerol não depende de água, diferentemente do glicogênio que é estocado com 3g de água para cada grama do polímero. Outra vantagem dos AG é sua eficiência energética (9Kcal.g-1), mais que 2 vezes a do glicogênio/glicose (4Kcal.g-1) (5). Por esses motivos, e de acordo com a primeira lei da termodinâmica (lei da conservação de energia), todo excesso de energia proveniente da alimentação, incluindo gorduras, carboidratos e proteínas, é armazenado na forma de TG.

Mobilização e captação dos ácidos graxos nos músculos esqueléticos As fontes de AG para utilização nos músculos esqueléticos são o TG do tecido adiposo, o TG dos quilomicrons e lipoproteínas de muito baixa densidade (VLDL) circulantes, e o TG do próprio tecido muscu- lar que pode atingir uma quantidade de cerca de 400g em indivíduos treinados (5).

A mobilização dos AGL a partir do tecido adi- poso é dependente da taxa de lipólise, da capacidade de transporte dos AGL pelo plasma e da reesterificação desses pelos adipócitos.

A atividade lipolítica do tecido adiposo aumen- ta com o exercício (6), em particular no treinamento aeróbio, que resulta em um aumento significativo no número e na atividade das mitocôndrias além de um aumento na oxidação de AGL. Contudo, em alguns

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estudos foi sugerido que a noção de que o treinamen- to sempre aumenta a eficiência da utilização dos AGL durante o exercício (7) pode não ser correta. Turcotte e cols. (8) mostraram que a captação de AGL do plas- ma é significativamente maior em homens treinados do que em não treinados, durante 3 horas de exercí- cio. Esses dados são sugestivos de que a captação de AGL pelo músculo esquelético é mediada por um transportador saturável e que o treinamento aumenta a capacidade máxima para o transporte de AGL no músculo esquelético, possivelmente por elevar o con- teúdo de carreadores de AG.

Ainda não está muito bem estabelecida qual é a principal fonte de AG disponíveis para oxidação nos músculos esqueléticos. Alguns autores sugerem que o treinamento aumenta a atividade de degradação do triacilglicerol intramuscular (TGIM) em relação ao estocado no tecido adiposo (5). Foi observado que o conteúdo intramuscular de TG aumenta com o treina- mento (5) e pode diminuir de 25% a 50% durante o exercício prolongado de intensidade de 55% a 75% do VO2máx. (9). Uma vantagem significativa da utilização do TGIM é que as etapas de transporte dos AG no plasma e sua passagem através da membrana da célula muscular não são necessárias e, portanto, a sua oxi- dação é mais rapidamente disparada.

Em relação aos AG provenientes do tecido adi- poso, o primeiro passo para sua utilização é a mobili- zação, ou seja, a hidrólise do TG. O metabolismo do adipócito é controlado por hormônios e pelo sistema nervoso. De um lado, a insulina inibe a lipólise e estimula o processo de lipogênese e esterificação (10). Por outro lado, a mobilização dos AG é estimulada pela ação da adrenalina, noradrenalina, cortisol e hor- mônio do crescimento (GH). Em adipócitos de ratos, as catecolaminas, glucagon, hormônio do crescimento e os hormônios adrenocorticotrópicos aumentam a lipólise (5), mas em adipócitos isolados de humanos apenas as catecolaminas, hormônio estimulador da tireóide e paratormônio têm mostrado efeito lipolítico consistente (11).

Apenas as catecolaminas podem estimular a lipólise no homem, em condições fisiológicas. As cate- colaminas têm ação inibitória através de receptores α2- adrenérgicos e estimulatória via receptores β1-adrenér- gicos, por alterações correspondentes na atividade da adenilato ciclase e na produção intracelular de AMPc (12).

O exercício agudo promove liberação intensa dos hormônios lipolíticos e aumenta a responsividade dos receptores β-adrenérgicos dos adipócitos às cate- colaminas (13). Em conseqüência, aumenta a mobi-

lização e da concentração plasmática de AG, que é o passo determinante para sua maior oxidação nos mús- culos esqueléticos (3). Stich e cols. (14) demons- traram que trabalho aeróbio intermitente (como por exemplo, 50% do VO2máx. durante 60 minutos com período de repouso semelhante entre uma sessão e outra) são mais eficientes na mobilização dos AG do que apenas uma sessão de esforço físico. No caso do treinamento, é observado um aumento na concen- tração plasmática de AG, porém a oxidação desses nos músculos esqueléticos depende da intensidade relativa do esforço (15).

Romijn e cols. (16) estudaram a mobilização e utilização de carboidratos e lipídios durante exercícios de diferentes intensidades (25%, 65% e 85% do VO2máx.) em homens treinados. Como esperado, a captação de glicose pelos músculos e a glicogenólise intramuscular aumentaram proporcionalmente à intensidade do esforço. A lipólise e a conseqüente li- beração dos AG na circulação foram mais elevadas durante o exercício de menor intensidade. Por outro lado, a lipólise do TG intramuscular (TGIM) foi ele- vada com o aumento da intensidade do exercício. Resultados semelhantes foram encontrados, mais recentemente, no estudo dos mesmos parâmetros em mulheres treinadas (17).

Metabolismo dos triacilgliceróis intramusculares (TGIM) Durante os primeiros 90min de exercício, a taxa lipolítica é aproximadamente 2 vezes maior do que a taxa de oxidação dos AG. No entanto, a entrada de AG no plasma é similar à taxa de oxidação no mesmo período. Alguns pesquisadores sugerem que outra fonte de lipídios, além dos AG provenientes do tecido adiposo, provavelmente plasmático ou TGIM, é tam- bém oxidada pelo músculo (18,19).

Postula-se que a reserva mais importante de AGL não plasmáticos, disponível para a oxidação durante exercício moderado e prolongado, é o TGIM (20). Esses são encontrados em concentrações diferen- tes conforme o tipo de fibra muscular, sendo armazenados em maior quantidade nas fibras muscu- lares de contração lenta do que em fibras musculares de contração rápida (20). Além disso, o próprio treina- mento faz com que a deposição de TG seja diferente entre os tipos de fibra muscular (20).

A regulação da hidrolíse dos TGIM parece estar, em grande parte, sujeita à estimulação β-adre- négica, em contraste com a lipólise do tecido adiposo, que é parcialmente inibida por bloqueadores β-adrené- gicos.

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tetase (28). O acil-CoA atravessa as membranas mito- condriais por meio de um processo dependente de carnitina e das enzimas carnitina acil transferase I (CAT I), localizada na membrana externa, carnitina acil transferase II (CAT II), localizada na membrana interna e carnitina-acilcarnitina translocase (29), que atua entre as duas. As duas primeiras enzimas são tam- bém denominadas carnitina palmitoil transferase I e II (CPT I e II), devido ao fato do ácido palmítico ser o principal ácido graxo metabolizado nos músculos esqueléticos (30).

Conforme Cleroux e cols. (21), a utilização de β-bloqueador não seletivo resulta em inibição total da utilização de TG no músculo vasto lateral de humanos submetidos a trabalho no ciclo ergômetro. Conforme Stankiewicz-Choroszycha e Gorski (22), a utilização de β-bloqueador seletivo previne a diminuição na con- centração de TG no músculo esquelético de ratos durante o exercício, enfatizando a importância da estimulação adrenérgica na regulação da hidrólise do TGIM. O efeito da adrenalina ocorre sobre as enzimas que atuam na hidrólise dos TG. Oscai e cols. (23) pro- puseram que uma isoforma intracelular da lipase lipoproteica (LLP) atua como lipase de TG em mús- culo esquelético e coração. Evidências desta hipótese estão no fato de que a atividade da LLP intracelular está aumentada em músculo esquelético de ratos em exercício e que este incremento depende da intensi- dade do esforço (23).

Outros investigadores propõem que uma lipase sensível a hormônio, similar à lipase hormônio sensível (LHS) do tecido adiposo, pode regular a hidrólise intramuscular de TG (24). Esta proposição foi confir- mada com a produção de anticorpos contra LHS purificada de tecido adiposo de ratos. Holm e cols. (25) constataram através de “imunoblotting” a pre- sença de uma proteína com peso molecular similar a LHS do tecido adiposo em extrato de músculo esquelético de ratos.

Recentemente, Guo e cols. (26) avaliaram, no músculo vasto lateral de 12 adultos, a cinética de TGIM e de AGL durante o exercício moderado (45% do VO2máx.). Nesse estudo, não foi observada diminuição significativa no conteúdo de TGIM em resposta ao exercício. Os autores sugerem que, durante o exercício de duração e intensidade modera- da, o TGIM é simultaneamente hidrolisado e reesteri- ficado e assim a concentração deste é mantida pratica- mente constante.

A razão para as divergências quanto à importân- cia dos TGIM durante o exercício ainda não está clara. Tais divergências talvez reflitam variações decorrentes de protocolos e variabilidade nas técnicas para deter- minar a concentração do TGIM muscular (27).

Oxidação dos ácidos graxos nos músculos esqueléticos No sarcoplasma, os AG precisam atravessar mais uma barreira, representada pelas membranas externa e interna da mitocôndria, a fim de serem oxidados. Ainda no citossol, os AG são ativados (figura1), recebendo uma coenzima A (CoA) e tornando-se acil- CoA numa reação catalisada pela enzima acil-CoA sin-

Figura 1. Ciclo de Krebs: O piruvato gerado a partir de gli- cose e glicogênio é transportado para o interior da mitocôndria. Nesta, o piruvato é convertido em oxalaceta- to via piruvato carboxilase e em acetil CoA via piruvato desidrogenase. O acetil CoA é também proveniente da β- oxidação de ácidos graxos. O acetil-CoA e o oxalacetato geram citrato pela citrato sintetase. O citrato proveniente do ciclo de Krebs é parcialmente transportado para o citossol. O oxoglutarato é convertido em glutamato e este em glutamina. Assim, nesses dois mecanismos, há perda continua de esqueletos de carbono do ciclo de Krebs. Em conseqüência, a geração de oxaloacetato é uma etapa importante para manter a atividade deste ciclo. CS = citrato sintetase; HK = hexoquinase; PC = piruvato car- boxilase; PDH = piruvato descarboxilase; CAT = acilcarnitina transferase; TGIM = triglicerídeos intramusculares.

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Os passos para a entrada do acil-CoA na mitocôndria são os seguintes: a CAT I promove a liga- ção do acil com a carnitina, formando acil-carnitina, ao mesmo tempo que a CoA é liberada (figura 1). Por meio da ação da carnitina-acilcarnitina translocase, o complexo acil-carnitina atravessa a membrana externa, o espaço intermembranas e a membrana interna, onde a CAT II rompe o complexo acil-carnitina, liberando a carnitina e restabelecendo a ligação acil-CoA (31).

O passo seguinte é a entrada da molécula de acil-CoA no processo de β-oxidação que consiste na remoção sucessiva de pares de carbonos e formação de um certo número de moléculas de acetil-CoA propor- cional ao de carbonos do ácido graxo original. Durante a β-oxidação são liberados íons H+ e elétrons, reduzindo as flavoproteínas NAD+ e FAD em NADH + H+ e FADH2, para sua posterior utilização na cadeia respiratória. Além disso, o acetil-CoA resultante é metabolizado no Ciclo de Krebs, onde há a redução de outras flavoproteínas. Como já mencionado, o exercí- cio é uma situação na qual há aumento significativo da liberação de hormônios que estimulam a lipólise, e aumenta a concentração plasmática de AG. A maior disponibilidade de AG circulantes aumenta propor- cionalmente sua captação e utilização pelos músculos esqueléticos (3,32). Entretanto, essa relação ocorre apenas quando o esforço é leve ou moderado. Sabe-se que, acima de 70% (33) e 85% (34) do VO2máx., a mobilização de AG é diminuída, provavelmente devi- do ao aumento da concentração plasmática de lactato, um metabólito anti lipolítico (5).

Exercício físico com intensidade moderada (25% a 65% do VO2máx.), quando comparado ao repouso, aumenta em cerca de 5 a 10 vezes a oxidação de ácidos graxos, devido à alta demanda energética dos músculos ativos e disponibilidade dos AG provenientes da lipólise do tecido adiposo. Nesta condição, há aumento de 2 a 3 vezes da lipólise (6), mediada pela estimulação β-adrenérgica (35). Além disso, a por- centagem de liberação dos AG que são reesterificados diminui pela metade (6), provavelmente devido às alterações do fluxo sangüíneo que facilitam a remoção dos AG do tecido adiposo para os músculos ativos. O exercício de intensidade moderada dobra o fluxo sangüíneo no tecido adiposo e causa aumento maior que 10 vezes deste no músculo esquelético (18).

Durante exercício prolongado com intensidade de 40% do VO2máx., a oxidação de ácidos graxos aumenta e permanece elevada durante pelo menos uma hora no período de recuperação. Em exercícios prolongados com intensidade de 70% do VO2máx., cerca de 50-60% da energia é suprida pelos car-

boidratos, com utilização predominante nos primeiros 30-40 minutos do esforço. O restante da energia (40- 50%) é suprido pelos AG que têm sua concentração plasmática e oxidação muscular aumentadas progres- sivamente, tornando-se o substrato mais utilizado pelos músculos a partir de 40-50 minutos de esforço e até várias horas enquanto este se prolonga (32). A con- tribuição dos AG para o metabolismo muscular em exercícios prolongados de intensidade moderada (75% do VO2máx.) pode ser confirmada pelo fato de que a concentração de acilcarnitina aumenta em cerca de três vezes durante o esforço e se mantém elevada até a exaustão (36).

Os tipos de exercícios físicos que se beneficiam de forma significativa do metabolismo dos AG são aqueles com duração superior a 30 minutos e que se prolongam por algumas horas. Como já mencionado, a intensidade é um fator determinante na mobilização e utilização do glicogênio/glicose e TG/AG, visto que há uma relação direta entre a intensidade do esforço e a utilização de glicose como substrato (16). De modo geral, indivíduos bem treinados podem manter uma intensidade de 80-85% do VO2máx. durante pouco mais de 2 horas, como numa corrida de maratona, por exemplo, devido ao aumento do estoque de glicogênio nos dias precedentes à prova, e à capacidade elevada de utilização dos AG pelos mús- culos (32). Nestes indivíduos, os triacilgliceróis dos próprios músculos esqueléticos representam uma fonte importante de AG para a oxidação. Alguns pesquisadores sugerem que o treinamento não aumen- ta a oxidação dos AG provenientes do plasma mas, provavelmente, do estoque de TGIM.

Além da utilização dos AG durante o exercício, no período de recuperação, quando o estoque de glicogênio está acentuadamente diminuído e a ativi- dade metabólica continua aumentada, os AG cons- tituem o principal substrato energético utilizado.

Suplementação com ácidos graxos e facilitadores de sua utilização A manipulação da dieta e suplementação com certos tipos de lipídios ou outros agentes que estimulam a lipólise e oxidação dos AG, vem sendo estudados como estratégias para melhorar o desempenho no exercício.

Hagerman (32) sugeriu que uma manipulação dietética, no sentido de aumentar o fornecimento de lipídios, pode ser benéfica para indivíduos treinados pois aumenta os estoques intramusculares de TG. Dietas ricas em lipídios apresentam resultados contro- versos; em alguns casos apontando aumento e, em

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outros, diminuição do desempenho físico, em com- paração com dietas balanceadas ou ricas em car- boidratos (5). Dietas ricas em lipídios aumentam a atividade da LLP, que catalisa a degradação do TG cir- culante aumentando a disponibilidade de AG para os músculos ativos. No entanto, o exercício agudo por si só estimula a LLP (37). Também se menciona que há um aumento do metabolismo lipídico durante o exer- cício de intensidade de 60-80% VO2máx. após o con- sumo de dietas ricas em lipídios por apenas alguns dias (38); entretanto, esse pode ser simplesmente um efeito da diminuição da disponibilidade de carboidratos.

Há consenso contudo de que o desempenho no exercício aumenta após alguns dias consumindo uma dieta rica em lipídios seguida pelo consumo de uma dieta rica em carboidratos três dias antes do esforço físico. Esta é a dieta de supercompensação, proposta por Bergström e cols. (39) há mais de 30 anos, e está mais diretamente relacionada ao aumento da disponi- bilidade de glicogênio muscular do que da utilização dos AG.

No início da década de 80, Ivy e cols. (4) com- pararam o efeito de 30g de triacilglicerol de cadeia média (TCM) com a mesma quantidade de triacil- gliceróis de cadeia longa (TCL), a humanos, quando administrados juntamente com carboidratos durante exercício de uma hora a 70% do VO2máx.. Verificou-se uma contribuição para o metabolismo energético de 37% dos TCM e 39% dos TCL. Esses valores estão abaixo daqueles da contribuição dos lipídios durante a realização do exercício em jejum que é de 49%. Nesse caso, a suplementação com TCM e TCL provavel- mente não aumentou a proporção de lipídios metabo- lizados, pois os carboidratos inibem o metabolismo lipídico (3,40).

A carnitina, como visto anteriormente, é um agente importante na oxidação dos AG, atuando no seu transporte para o interior da mitocôndria. Neste sentido, Decombaz e cols. (41) estudaram o efeito da suplementação de L-carnitina (3g.d-1 durante 7 dias) sobre o metabolismo de lipídios durante exercício a 57% do VO2máx. após a depleção prévia do glicogênio. Em relação ao grupo que recebeu placebo, não foram observadas diferenças nos parâmetros sangüíneos, quociente respiratório (indicativo do substrato utiliza- do), freqüência cardíaca e detecção de fadiga, levando os autores a concluírem que a suplementação de car- nitina não altera o metabolismo energético, mesmo durante um exercício de intensidade moderada realiza- do após a depleção do glicogênio.

Em um estudo de Yan e cols. (29), foi demons- trado que o aumento da atividade contrátil dos mús-

culos esqueléticos, seja causado pelo exercício ou estimulação elétrica crônica, aumenta a expressão do RNAm da CAT II. Esses autores postulam que a car- nitina, é obtida em quantidades suficientes numa dieta não vegetariana (42), tendo também sua síntese e aproveitamento aumentados.

Agentes lipolíticos utilizados por atletas A lipólise é principalmente regulada pelas catecolami- nas, através de β-adrenorreceptores, que promovem elevação da concentração intracelular do AMPc ati- vando a proteina quinase A (PKA) (24). Desta forma, os principais agentes lipolíticos são aqueles que atuam na resposta dos β-adrenoreceptores, como a cafeína. Essa metil-xantina, além do seu efeito estimulante no sistema nervoso central aumentando a concentração plasmática de noradrenalina, estimula diretamente o processo lipolítico (5). A cafeína inibe a fosfodi- esterase, aumentando a meia-vida do AMPc e como conseqüência a atividade da proteína quinase A (PKA) e da lipase sensível a hormônios (LSH). A dose que provoca esses efeitos é de 3-6mgKg-1, enquanto que a dose de 8mgKg-1 é considerada “doping” e doses de 10-15mgKg-1 são tóxicas, podendo provocar distúr- bios gastrointestinais, arritmia, ansiedade e aluci- nações (43).

Outras drogas que podem atuar como lipolíticas são Clembuterol, Fenoterol, Salbutanol, Salmeterol, Isoprenaline, Dobutamina e demais substâncias que atuam via receptor beta adrenérgico (44).

Regulação da oxidação de ácidos graxos pelo músculo esquelético quando há oferta abundante de glicose A metabolização elevada da glicose pelo músculo esquelético reduz a oxidação de ácidos graxos. O efeito da glicose sobre a oxidação de ácidos graxos ocorre da seguinte maneira: a glicose ao ser metabo- lizada pela via glicolítica gera piruvato e este através da piruvato desidrogenase forma acetil CoA. Este con- densa-se ao oxaloacetato pela citrato sintase levando à produção de citrato (2). Este sai da mitocôndria para o citoplasma e pela ação da ATP-citrato liase gera acetil CoA. O acetil CoA é convertido em malonil CoA pela acetil CoA carboxilase. O citrato é um ati- vador importante da acetil CoA carboxilase (48). Por- tanto, este metabólito além de precurssor ativa a pro- dução de malonil CoA.

O malonil CoA é um potente inibidor da CAT- I (47). Assim, ocorre inibição da oxidação de ácidos graxos na mitocôndria (48). Os ácidos graxos que per- manecem no citoplasma na forma de acil CoA são

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então esterificados em triglicerídeos, fosfolípides ou ésteres de colesterol (48,49). Este mecanismo da inte- ração glicose-ácidos graxos leva à redução da oxidação de ácidos graxos e o seu acúmulo como macro- moléculas lipídicas.

Fatores que limitam a atividade do ciclo de Krebs O ciclo de Krebs apresenta, como caracteristica pecu- liar, a geração de precursores e produtos com a libera- ção de CO2. Além disso, o ciclo libera metabólitos como citrato e glutamina. Há, portanto, uma perda contínua de esqueleto de carbono que precisa ser reposta. A síntese de oxalacetato é a etapa de inserção de novas moléculas no ciclo.

Durante o exercício, os principais substratos utilizados na reposição dos intermediários do ciclo de Krebs são o piruvato e aminoácidos como aspartato, asparagina e glutamato (45). Lancha Jr. e cols. (46) verificaram que, durante o exercício físico em ratos, ocorre ativação da piruvato carboxilase, enzima que converte piruvato em oxaloacetato. Este último metabólito condensa-se ao acetil-CoA e forma citrato, pela ação da citrato sintase, iniciando o ciclo de Krebs. Desse modo, são duas as principais limitações para maior utilização de AG no exercício de intensidade moderada e de longa duração: a disponibilidade de glicogênio para o fornecimento de intermediários do ciclo de Krebs (45) e a mobilização de AG do tecido adiposo e do músculo esquelético (5).

Proposição do presente trabalho Conforme Bergstrom e cols. (39), o aumento do con- teúdo de glicogênio muscular é um fator determinante para o desempenho no exercício aeróbio moderado e prolongado. Os ácidos graxos atuariam como fonte energética principal e o glicogênio para a manutenção da atividade do ciclo de Krebs na geração de oxala- cetato (figura 1).

O fornecimento do oxalacetato seria, portanto, um fator limitante, já que o acetil CoA, proveniente do ácido graxo, reage com este para a formação de citra- to, pela citrato sintase, com posterior fornecimento de ATP. Assim, ocorrendo redução de oxalacetato, a reação deste com acetil CoA para formar citrato é diminuída independentemente da oferta de acetil CoA derivada da mobilização aumentada de ácidos graxos do tecido adiposo (figura 2). Haveria então, lipólise, aumento de ácidos graxos no plasma ou do próprio tecido com aumento da oferta desses ao músculo. A atividade reduzida do ciclo de Krebs, no entanto, limi- ta a oxidação de ácidos graxos por este tecido. A

exaustão do ciclo de Krebs se deve à perda de esquele- to de carbonos. Como conseqüência, há queda do ATP e ocorre a exaustão do indivíduo no esforço físi- co prolongado.

Os autores deste trabalho acreditam que a capacidade do músculo esquelético para oxidar ácidos graxos apresenta relação intima com a oferta e meta- bolização de glicose, quer seja esta proveniente do plasma ou da degradação do glicogênio muscular. Assim, a oxidação de ácidos graxos, para ser máxima, requer metabolização de glicose em taxas apropriadas. Situações de oferta muito elevada ou diminuída de gli-

Figura 2. Hipótese do presente trabalho. Havendo redução do conteúdo de glicogênio e, conseqüentemente, na pro- dução de piruvato ocorre a queda de oxalacetato. A reação deste com acetil-CoA para formar citrato fica reduzida independente da oferta de acetil-CoA derivada da mobilização aumentada de ácidos graxos no tecido adiposo. Assim, mesmo havendo oferta de ácidos graxos, o músculo esquelético não consegue oxidar o acetil-CoA gerado na β-oxidação. Como conseqüência ocorre a redução na produção de ATP. Portanto, a exaustão do ciclo de Krebs seria o fator determinante da exaustão no exercício físico. HK = hexoquinase; CS = citrato sintetase; PC = piruvato car- boxilase; PDH = piruvato descarboxilase; CAT = acilcarnitina transferase; TGIM = triglicerídeos intramusculares.

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cose levam à redução da oxidação de ácidos graxos por mecanismos distintos. Quando a oferta de glicose é elevada, o malonil CoA gerado inibe a CPT-I. Por sua vez, na depleção de glicogênio, falta esqueletos de car- bono para manter o fluxo de metabólitos pelo ciclo de Krebs funcionante.

AGRADECIMENTO

Os autores dedicam este estudo à memória da Profes- sora Dra. Lor Cury, querida colega do Departamento de Fisiologia e Biofísica, ICB-USP.

Nosso grupo recebe suporte financeiro da FAPESP, CNPq, CAPES e Pronex.

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Endereço para correspondência:

Rui Curi Instituto de Ciências Biomédicas-USP, ICB1 Av. Prof. Lineu Prestes 1524 05509-900, São Paulo, SP Fax: (11) 3091-7285 e.mail: ruicuri@fisio.icb.usp.br

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