Estresse Oxidativo e Fadiga Muscular Esquelética Induzida Pelo Exercício

(1)

Estresse Oxidativo e Fadiga

Muscular Esquelética Induzida Pelo

Exercício

Mestranda: Fátima Lúcia R. Guimarães

Universidade de São Paulo

Escola de Educação Física e Esportes

(EEFE-USP)

(2)

1. O que é um radical livre?

2. O que é um antioxidante?

3. A reação realizada com o radical livre é uma reação de oxidação ou redução?

Explique:

4. Qual a importância biológica dos radicais livres?

5. Descreva características funcionais do músculo esquelético em fadiga e

características do exercício que podem agravá-la:

6. Defina o estresse oxidativo e descreva como ele pode interferir a contração

muscular:

7. Qual o papel do antioxidante na fadiga muscular?

8. Aponte algumas características que fazem a fibra de contração rápida fatigar

mais rápido que as de contração lenta.

(3)

Tópicos abordados

1. Estado Redox Celular: Conceitos Básicos

• Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) • Agente oxidante / agente redutor (antioxidantes)

• Estresse oxidativo

2. Músculo Esquelético

• Estrutura e funções

3. Fadiga Muscular Esquelética

• Conceituações • Classificações • Causas

4. EROS no Músculo Esquelético

• Vias de Produção • Defesa antioxidante

5. Efeitos de EROs na Função Muscular

(4)

Tópicos abordados

1. Estado Redox Celular: Conceitos Básicos

• Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) • Agente oxidante / agente redutor

2. Músculo Esquelético

3. Fadiga Muscular Esquelética

4. EROS no Músculo Esquelético

5. Efeitos de EROs na Função Muscular

(5)

Estado Redox : Conceitos Básicos

(AUGUSTO, O. 2006)

O que você

entende

sobre

radicais

livres no

organismo

humano?

(6)

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Radicais

Livres

(7)

Radical Livre

Elétron desemparelhado

instável

São como ladrões deficiente em energia

Atacam para satisfazer sua necessidade de energia

(8)

Reação de Óxido-Redução

Redução

recebeu elétron

Oxidação

perdeu elétron

estável

(9)

agente oxidante

Reação de Óxido-Redução

agente redutor

estável

(10)

O

₂

é considerado um

biradical

(2 elétrons não pareados)

Oxigênio Molecular

(11)

(12)

ENERGIA (CALOR)

Lenha

OXIDANTE REDUTOR

(13)

Substrato

+

O

₂

respiração

celular

Calor

+

ATP

trabalho

celular

Calor

(14)

O

₂

é considerado um

biradical

(2 elétrons não pareados)

Oxigênio Molecular

Porque precisamos de oxigênio para

viver?

(15)

Reações Bioquímicas na Cadeia de

elétrons

(16)

(17)

(18)

Carboidrato

s Lípides Proteínas

Espécies

Reativas

(19)

Espécies Reativas

– Moléculas instáveis (alta reatividade)

– Nem sempre são radicais

– Tempo de vida curta

(FERREIRA, L. F. & REID, M. B., 2008) Peróxido de hidrogênio _{Radical hidroxila} _{Radical hidroxila}

(20)

Espécies Reativas

R

₃

C

.

R

₃

N

.

R-O

.

R-S

.

Espécies Reativas de Carbono

Espécies Reativas de Enxofre

Espécies Reativas de Nitrogênio

Espécies Reativas de Oxigênio

(21)

(22)

(23)

De que maneira as EROs afetam os

sistemas biológicos?

(24)

(25)

O₂- ._{+ O} 2- . + 2H+ → H2O2 + O2 H₂O₂ + Fe2+_{→ + Fe}3+₊._{OH +}-_OH O₂- ._Fe3+_{→ Fe}2+_{+ O} 2 O₂- ._{+ NO}._{→ ONOO}- O₂- ._{+ H} 2O2 → + . OH + -OH + O2

Reações com metais

Reações com EROs

(26)

- Superóxido dismutase (SOD)

- Catalase

- Glutationa Peroxidase (GSH-Px)

- Glutationa (GSH)

- vitamina C

- vitamina E

Agentes Antioxidantes

NÃO ENZIMÁTICO

ENZIMÁTICO

(27)

- Superóxido dismutase (SOD)

- Catalase

- Glutationa Peroxidase (GSH-Px)

2 O

₂

-

+ 2 H

+

 O

₂

+

H

₂

O

₂

H

₂

O

₂

+ 2 GSH  2 H

₂

O + GSSG

2 H

₂

O

₂

 2 H

₂

O + O

₂

Enzimas Antioxidantes

(28)

Principal tampão redox celular

cisteína

(29)

Vias de Produção e Eliminação de EROs

(30)

(31)

Porque os mecanismos e conteúdos

de antioxidantes são importantes

(32)

Equilíbrio Redox

(33)

Estresse Oxidativo

Oxidação de estruturas celulares:

membranas, proteínas e DNA

DISFUNÇÃO CELULAR

(34)

Porque os mecanismos e conteúdos

de antioxidantes são importantes

(35)

Tópicos abordados

1. Estado Redox Celular: Conceitos Básicos

2. Músculo Esquelético

3. Fadiga Muscular Esquelética

4. EROS no Músculo Esquelético

5. Efeitos de EROs na Função Muscular

(36)

Estrutura do Músculo Esquelético

(37)

(COSTIL, D. L.; KENNEDY, W. L.; WILMORE, J. H., 2010)

Estrutura do Músculo Esquelético

(38)

Estrutura do Músculo Esquelético

(39)

Organização das Fibras Musculares

(40)

Proteínas Contráteis

(41)

Contração Muscular

http://blogmiguelh.blogspot.com.br/

http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Histologia/epitelio22.php http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Histologia/epitelio22.php

(42)

Contração

Muscular

(43)

(44)

Velocidade de Contração

X

tipos de fibras

(45)

Fadiga x Tipos de fibra

(ALLEN, D.G.; LAMB G.D. ; WESTERBLAD, H., 2008)

A. Fibras FDB em repetidas contrações tetânicas

(46)

Unidade Motora

(COSTIL, D. L.; KENNEDY, W. L.; WILMORE, J. H., 2010)

Neurônio + todas as fibras ligadas a este

(47)

Tópicos abordados

1. Estado Redox Celular: Conceitos Básicos

2. Músculo Esquelético

3. Fadiga Muscular Esquelética

4. EROS no Músculo Esquelético

5. Efeitos de EROs na Função Muscular

(48)

Fadiga Muscular (FM)

 Definição

Perda progressiva e temporária de potência e tensão

muscular que quando continuada acarreta em exaustão

(ALLEN; LAMB; WESTERBLAD, 2008).

Redução da força máxima produzida pelo exercício devido

ao uso intenso da musculatura (POWERS; NELSON;

HUDSON, 2010)

(49)

Aspectos funcionais da Fadiga

http://vejaoesporte.blogspot.com.br/2008/07 Força muscular Velocidade de contração Tempo de relaxamento da contração http://www.drosmarsaude.com

(50)

Fadiga Muscular

Esquelética no exercício

• Exigências no sistema muscular esqueléticos

pelo exercício:

• Padrão de recrutamento de fibras para realização do

exercício (intensidade)

• Duração do recrutamento de fibras (duração do

exercício

(51)

Características dos Tipos de Fibras

(LIEBER, R. L., 2010) RECRUTAMENTO BAIXO

RECRUTAMENTO MODERADO RECRUTAMENTO ELEVADO

(52)

Classificação da Fadiga Muscular

 Quanto ao sistema neural

 Fadiga central

 Fadiga periférica

(53)

Classificação da Fadiga Muscular

 Quanto a velocidade de recuperação

 Fadiga de rápida recuperação (+ ou – 5 min)

• Frequência de estimulação alta (próxima da

máxima - 50 a 100 Hz) . ex: levantar um

objeto pesado

 Fadiga de recuperação lenta (1 -2h)

• Frequência de estimulação baixa (submáxima

- 10 a 20Hz). ex: caminhada, corrida,

pedalada, etc.

(ALLEN, D.G.; LAMB G.D. ; WESTERBLAD, H., 2008)

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(54)

Alterações metabólicas da Fadiga

Muscular Periférica

Fadiga

Variações nas concentrações mioplasmáticas de: Pi / ATP / Mg2+ Alterações no pH fisiológico Depleção do glicogênio Altas concentrações de EROS

(55)

Estresse metabólico envolvidos na

fadiga muscular periférica

Fadiga

Variações nas concentrações mioplasmáticas de: • Pi • ATP • Mg2+ Alterações no pH fisiológico Depleção do glicogênio Variações nas concentrações de EROS Variações no conteúdo de Ca2+ mioplasmático e/ou insensibilidade ao mesmo pelas proteínas contráteis Aumento da temperatura Pressão de CO2

(56)

Tópicos abordados

1. Estado Redox Celular: Conceitos Básicos

2. Músculo Esquelético

3. Fadiga Muscular Esquelética

4. EROS no Músculo Esquelético

5. Efeitos de EROs na Função Muscular

(57)

Sítios de produção de EROs no ME

EROs

Mitocôndria _{NADP(H) oxidase}

Xantina Oxidase

Óxido nítrico sintases

(58)

EROs afetam sistemas biológicos dependendo de:

– Concentrações

– Localização (proximidade)

(59)

EROs X Contração Muscular

(60)

(MICHAELSON, et al, 2010)

Pós-estimulação Pré-estimulação

(61)

(MICHAELSON, et al, 2010)

Pós-estimulação Pré-estimulação

(62)

(63)

(64)

NADP(H) oxidase

(65)

(66)

Sítios de produção de EROS e contração

Muscular Esquelética

EROs

Mitocôndria _{NADP(H) oxidase}

Xantina Oxidase

Óxido nítrico sintases

(67)

Tópicos abordados

1. Estado Redox Celular: Conceitos Básicos

2. Músculo Esquelético

3. Fadiga Muscular Esquelética

4. EROS no Músculo Esquelético

5. Efeitos de EROs na Função Muscular

(68)

Produção de radical hidroxila relacionado a Fadiga Produção de superóxido no

(69)

Será que a administração de

antioxidantes melhora função

(70)

(71)

Efeitos de EROS na contratilidade

muscular esquelética

EROS

Força muscular

Sensibilidade miofibrilar ao Ca2+ Liberação do Ca2+ do RS para o citosol Retorno do Ca2+ _{ao RS}

EXERCÌCIO

(72)

Será que a administração de

antioxidantes melhora função

celular?

Disfunção celular Funcão celular ótima

(73)

(74)

Efeitos dos níveis de EROs no ME na

força Muscular.

(POWERS, 2011)

• Níveis basais de EROS são

necessários para o normal funcionamento celular.

• Níveis elevados de EROS provocam disfunção muscular resultando em fraqueza e fadiga muscular.

(75)

Será que a administração de

antioxidantes melhora função

celular?

Disfunção celular Funcão celular ótima

(76)

Efeito da produção de EROs no

Músculo Esquelético

positivas

negativas

Funcionamento normal da célula (Sinalização celular)

Respostas

Disfunção e danos muscular (Fadiga)

(77)

Situações de Estresse Oxidativo

Patologias

(câncer, diabetes, cardiopatologias, doenças neurológicas)

Exercício Físico (EF)

Produção de EROs

Estresse oxidativo

Danos Celular

Sistema antioxidante

Equilíbrio redox

Funcionamento

normal da célula

(78)

(79)

(80)

OBRIGADA!

flucia@usp.br

Mestranda

Laboratório de Bioquímica e Biologia

Molecular do Exercício

Escola de Educação Física e Esportes

Universidade de São Paulo

(81)

(82)

(83)

Efeitos de EROs na Função Muscular

 Função muscular (banho de órgãos)

 solução fisiológica

(Krebs)

 carbogênio (95% O₂)

 25°C

(84)

Indução a Fadiga

VESSONI, 2011 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 20 40 60 80 100 CON APO * * *

Tempo de Protocolo de Indução de Fadiga (min)

* CON vs. APO (p < 0.05) F o rç a d e c o n tr a ç ã o i s o mé tr ic a (% d o v a lo r in ic ia l)

(85)

(86)

(87)

(88)

(Dröge, 2002)

(89)

Vias de Produção e Eliminação de EROs

(90)

Vias de Produção e Eliminação de EROs

(91)

Vias de Produção e Eliminação de EROs

(92)

(Dröge, 2002)

(93)

Vias de Produção e Eliminação de EROs

(94)

Vias de Produção e Eliminação de EROs

(95)