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Skeletal muscle adaptation to strength training: molecular mechanisms. Adaptação muscular esquelética ao treinamento de força: mecanismos moleculares.
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ADAPTAÇÕES MUSCULARES
ESQUELÉTICAS AO
TREINAMENTO DE FORÇA
Dra Aline Villa Nova Bacurau
Eugene Sandow
(1867- 1925)
Arnold Schwarzenegger
1970
"Ronnie" Coleman
2000
Exercício Adaptação?
Abordagem Clássica
“Black box”
Exercício Adaptação
Signal transduction & gene regulation
Abordagem da Fisiologia do Exercício Molecular
Molecular Exercise Physiologist
“Black box”
O que é força muscular?
É a capacidade dos músculos em gerar tensão ao ativar-se.
Goldspink, 1992
Capacidade de se opor a uma resistência externa
Manifestações da força muscular
I. Força Máxima
II. Força explosiva (potência)
III. Resistência de Força
Manifestações da força muscular
I. Força Máxima
É o vigor máximo que um músculo/grupo muscular pode gerar.
Wilmore & Costil, 2001
Manifestações da força muscular
II. Força explosiva (potência)
Força máxima vs. Velocidade máxima
Manifestações da força muscular
III. Resistência de Força
Capacidade de exercer força repetidamente ou manter produção
de força por tempo prolongado
12
3
4
5
Como o músculo produz
força muscular?
• Estática
• Dinâmica
Concêntrica
Excêntrica
Contração muscular
É a ativação das fibras musculares com tendência à encurtamento.
Fatores que Afetam a Força Muscular
IDADE
SEXO
TIPO DE
TREINAMENTO
GRUPO
MUSCULAR
RESPONSIVIDADE
AO TREINAMENTO
DURAÇÃO
INTENSIDADE
FREQUÊNCIA
VOLUME
INTERVALO
NÍVEL DE
TREINAMENTO
Força sobre-humana?
Mulheres?
Crianças?
Força vs. Massa Muscular
205 Kg
Mulheres x Homens
O tamanho do músculo importa?
Recordes mundiais em levantamento de peso para homens e mulheres em 1997
Aumento do peso levantado junto com o aumento na categoria de peso
Treinamento de Força
Força
Hipertrofia
Adaptações Neurais
Tempo
Pro
gre
ssão
8-12 semanas
Modelo de fatores neurais e hipertróficos
induzidos pelo treinamento de força
• aumento no recrutamento de unidades motoras????
• aumento na frequência de disparos do motoneurônio
• alterações morfológicas nas junções neuromuscular
• inibição da coativação de músculos agonistas
e antagonistas
• aumento do sincronismo das unidades motoras
Adaptações neurais ao treinamento de Força
Adaptações Neurais ao Treinamento de ForçaCoativação dos músculos agonistas e antagonistas
Hipertrofia
Hipertrofia vs Hiperplasia
Hiperplasia
Acredita-se que a hiperplasia tem como objetivo a
substituição de fibras musculares mortas (necrose).
“De Novo” ou “geminação lateral”
Formação de uma nova fibra
“splitting”
Mitose de uma fibra em duas
?
Fibra muscular
Novas céls. mioblásticas
Céls. Musculares existentes
Hipertrofia Hiperplasia
Entre elas mesmas
Fusão
Céls. Satélites
?
TreinoEstímulo mecânico
Microtrauma
Mitose
Hiperplasia - Estiramento
Modelos experimentais (aves): modelo de estiramento por 5 semanas
Hiperplasia - EstiramentoModelos experimentais: Pássaros, galinha, codorna
334% massa muscular e 90% números de fibras
Antônio, 1993
Existem hiperplasia em mamíferos?
Gatos (Gonyea W, 1976)
Treinamento de força condicional
9-20% de fibras
Velocidade do exercício
Ratos (Tamaki T, 1992)
Agachamento
14% de fibras
“De novo”
Hiperplasia em Humanos?
Limitações Metodológicas
Avaliação Direta: Estudo em cadáveres, grande variação inter-indivíduos
(Sjöström M, 1991)
Avaliações indiretas:
CSA das fibras musculares, com CSA do músculo
Fatores Genéticos
Artefato da análise
Amostra pequena
Outros limitantes
Hiperplasia em Humanos?
19 power-lifters com uma média de
9 anos de treino:
9 reportaram uso de esteroides
anabolizantes
10 relataram nunca terem
utilizado anabolizantes
(Kelley G, 1996)
“Hyperplasia could only have a
small effect on muscle CSA and
therefore strength improvements”
Jonathan Folland and Alun Williams, 2007
Hiperplasia em Humanos?
Praticantes vs. Indivíduos treinados;
Tempo de treinamento;
Uso de esteroides anabolizantes.
Controle Body builder
D'Antona G, 2006
Skeletal muscle hypertrophy
and structure and function of
skeletal muscle fibres in male
body builders
Controle
Hipertrofia
• Transitória
• Crônica Radial: no de sarcômeros em paralelo
Longitudinal: no de sarcômeros em série
Hipertrofia
Lesão (?) Regeneração
Hipertrofia Supercompensação
Hipertrofia e lesão muscular (efeito da carga repetida)
Nosaka, k.; Med Sci Sports Exerc. 2002
MILO DE CROTONA 5 vezes campeão olímpico (536 a 520 A.C)
Atleta olímpico de luta e discípulo do
matemático Pitágoras, que relata dos
métodos de treinamento mais antigos da
humanidade e utilizado até hoje, que é a
evolução progressiva da carga.
Princípio da Sobrecarga
“Milo de Crotona foi o maior atleta da
Antiguidade"
Donald Kyle, da Universidade do Texas, historiador americano
especialista nos jogos antigos.
Pierre Puget's Milo of Croton (1682)
Another legend has it that he would train in the off years by carrying a newborn calf
on his back every day until the Olympics took place. By the time the events were to
take place, he was carrying a four year old cow on his back. He carried the full-
grown cow the length of the stadium, then proceeded to kill, roast, and eat it.
Estímulo
Lesão / Perda miofibrilas
Sarcômero
Disco ZDesminas
FibronectinasDistrofinas
Komi, 1996
Estímulo
Lesão / Perda miofibrilas
Sobrecarga miofibrilas restantes
Sarcômero
Disco ZDesminas
FibronectinasDistrofinas
Gibala et al.,1995
Turnover proteico após exercício agudo
SÍNTESE PROTÉICA
DEGRADAÇÃO PROTEICA
aaproteína
Quais são os mecanismos
envolvidos na ativação da síntese
proteica após o exercício físico?
Hernandez JM et al. J. Appl. Physiol. 2000
2 - 3 sessões de 50 rep.
Hernandez JM et al. J. Appl. Physiol. 2000
na expressão de IGF-1 a massa muscular
Musaro A et al. Nature Genetics, 2001
Massa Muscular EDL Força Tetânica
Viral expression of insulin–like growth factor- 1 enhances
muscle hypertrophy in resistance trained rats
Lee S et al. J. Appl. Physiol., 2004.
8 semanas de treinamento.
Hameed M et al. J Physiol., 2003
10 séries de 6 rept. 80 % de 1-RM no extensor de joelho.
AKT
mTORAMPK aas
Alto
turnover
de energia,
hipóxia
Músculo Esquelético
raptor
IGF-1, insulina
Tradução, síntese
proteica
Eduardo
Souza
Carlos
Ugrinowitsch
Laboratório de Adaptação ao Treinamento de Força - USP
Estímulo
Lesão / Perda miofibrilas
Sobrecarga miofibrilas restantes
Síntese protéica
?
Sarcômero
Disco ZDesminas
FibronectinasDistrofinas
Kadi et al., 1999.
C: controle
PL: power lifter
Snijders T. Ageing Research Reviews, 2009.
Domínio Mionuclear
Rosenblatt JD et al., Muscle Nerve, 1994.
Irr. Irradiação; Abl. Ablação.
Irr. Abl. Irr.+Abl. Control
ED
L m
uscle
mass
(% c
om
pare
d t
o c
ontr
ol)
*
Marcação Hoechst
núcleo
Marcação PCNA
célula satélite
proliferante
Merge
Sedentário Treinado (treinamento intervalado)
4x
20x
Bacurau A (dados não publicados)
Bruusgaard, PNAS (2010)
14 dias de sobrecarga.
14d de sobrec. + 2 mo Dener.
+ 3 mo Dener (5 meses total).
In vivo
Ex vivo
Bruusgaard, PNAS (2010)
Qual outro mecanismo está envolvido
na regulação de células satélites?
Myostatin short interfering hairpin RNA gene transfer increases skeletal muscle mass
Magee et al. Journal of Gene Medicine 2006; 8: 1171-1181
Miostatina é membro da familia
TGF.
Inibe a proliferação de mioblastos
(ação principal pré natal) e
crescimento muscular.
Belgian Blue Bull – mutação da miostatina
Miostatina
Miostatina - Whippets
NORMAL MUTANTE
Mosher, D et al., 2007
Aos 7 meses de idade com um extraordinário crescimento muscular.
Schuelke et al. N Engl J Med. 2004
O treinamento físico é capaz de
modular a expressão de
miostatina?
Roth SM et al., Experimental Biology and Medicine, 2003.
9 semanas de treinamento de força, 3 x por semana, 50 repetições máximas de
extensão de joelho.
Estímulo
Lesão / Perda miofibrilas
Sobrecarga miofibrilas restantes
Síntese protéica
Células satélites
Sarcômero
Disco ZDesminas
FibronectinasDistrofinas
novas miofibrilas
Splitting demiofibrila
Pré treino
Pós treino
Hipertrofia - SumárioAdaptações:
ativação de células satélites
síntese de proteínas contráteis
área de miofibrilas
nº de miofibrilas ( sarcômero em paralelo)
diâmetro fibra muscular
circunferência da fibra (secção transversa)
massa
Aumento no volume e densidade de túbulos T e retículos sarcop.
capilarização ?
capacidades aeróbias
Todas as fibra musculares hipertrofiam?
4000
5000
6000
7000
8000
Tipo I Tipo II a Tipo II b
Antes Depois
mm2
Treino de força - 6 meses
O tipo de fibra muda com treinamento de força?
Fry AC et al, 2003
Possível mecanismo...
Caso 1. Arnold Schwarzenegger
Atualmente com 66 anos, ex-
governador do estado mais rico dos
EUA, ex-exterminador do futuro,
Conan e fisiculturista.
Obteve 7 títulos de Mister
Olympia.
Arnold Schwarzenegger
1. Quais são os fatores que contribuem
para a força muscular?
2. Como ocorre o processo de ganho de
massa muscular pelo TF de força para
hipertrofia?
3. Em sua opinião como seria a
distribuição de fibras no vasto lateral do
ex-atleta, quando estava em atividade?
4. Qual fibra apresenta melhor resposta ao
treinamento de hipertrofia?
Envelhecimento
Unidades Motoras
(Brooks et al., 2003)
Envelhecimento
Aos 60 anos os níveis de força (atrofia muscular)
Declínio hormonal (ex: testosterona e GH)
O treinamento de força é capaz de a força durante toda vida
Aos 60 anos o ganho de força pode ser que jovens não treinados
Ruiz et al, 2008
Caso 2. Antonio Domicil Silva
Atualmente com 78 anos, sempre foi muito
ativo e ainda pratica treinamento de força.
1.Como será a adaptação muscular do Sr.
Antonio? O que vc espera?
2.Na sua opinião quais seriam os riscos e
benefícios do treinamento de força no idoso?
Caso 2. Antonio Domicil Silva
Atualmente com 78 anos, sempre foi muito
ativo e ainda pratica treinamento de força.
1.Como será a adaptação muscular do Sr.
Antonio? O que vc espera?
1.Na sua opinião quais seriam os riscos e
benefícios do treinamento de força no idoso?
Slides Extras
Concêntrica vs
Excêntrica
Rápida vs
Lenta
Contração
Tipo de contração
Velocidade
Concêntrica vs Excêntrica
Desarranjo Sarcomérico
Pré Pós-sessão
Contração Excêntrica
Contração Excêntrica
Alta tensão
Nível de ativação voluntária diferente
da concêntrica
Maior dano
Concêntrica vs Excêntrica
Valmor Tricoli
Laboratório de Adaptações Neuromusculares ao Treinamento de Força.
4 semanas de treinamento
Grupo HI: 3 séries de 8 rep 80% 1RM.
Grupo LI: 3 séries de 15 rep 20% 1RM em associação a restrição de fluxo (LIR) ou não (LI).
Moderada oclusão do fluxo sanguíneo durante o exercício (50%), 94.8 – 10.3 mm Hg.
Valmor Tricoli
Laboratório deAdaptações Neuromusculares ao Treinamento de Força
Myotubes Expressing PGC-1a4 Show Cellular
Hypertrophy
In Vivo Expression of PGC-1a4 Induces Skeletal
Muscle Hypertrophy
Cross-section of the gastrocnemius muscle 7 days after
intramuscular injection of adenovirus expressing GFP
alone or with PGC-1a4.
PGC-1a4 Transgenic Mice Increased Muscle Mass and Strength and
Show Resistance to Muscle Wasting during Experimental Cancer
Cachexia
PGC-1a4 Expression Increases during Muscle Hypertrophy and
Resistance Training
10 days hindlimb suspension
(Suspension) or 10 days suspension
plus 24 hr of reloading (Reloading).
Analysis of gene expression in skeletal muscle biopsies from human volunteers. Percutaneous vastuls lateralis biopsies were
obtained at baseline and 8 weeks later
Eugene Sandow
(1867- 1925)
Arnold Schwarzenegger
1970
"Ronnie" Coleman
2000
