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FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO: METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS Prof. Dr. Marcel Chehuen 1) Síntese e Armazenamento do Glicogênio 2) Degradação e Utilização do Glicogênio 3) Glicólise Anaeróbia e Aeróbia - diferenças PERGUNTAS 1) Quais são os locais de armazenamento da glicose? 2) Quantos ATPs são gerados pela glicólise e pela glicogenólise? 3) Qual é o nome do produto final na degradação da glicose pela anaeróbia e pela via aeróbia? 4) Qual é o nome do processo em que ocorre a ressíntese do lactato no fígado? 5) O que acontece com a utilização dos carboidratos com o aumento da duração e com o aumento da intensidade do exercício ? 6) Quais são os locais de destino do lactato ? 1) Síntese e Armazenamento do Glicogênio 2) Degradação e Utilização do Glicogênio 3) Glicólise Anaeróbia e Aeróbia - diferenças OBJETIVOS DA AULA Sítios de reservas de glicogênio em um homem de 70 Kg, em repouso, alimentado com dieta Ocidental padrão Tecido Peso ou Volume Estoques de CHO Fígado 1,8Kg 70g (0-135) Fluído extracelular 12L 10g (8-10) Músculo 32Kg 450g (300-900) Hargreaves, 1995. Estoques de Glicogênio Músculo –ATP contração / Fígado – metabolismo e manutenção glicemia [CH dieta] [glicose] plasmática PÂNCREAS INSULINA SECREÇÃO INSULINA + (pós-prandial) GLUCAGON - Captação de GLICOSE: Músculo Esquelético e Tec. Adiposo - Glicogênio Muscular. FISIOPATOLOGIA Ilhotas de Langerhans Células Insulina AÇÕES DA INSULINA Ações no Fígado: • Inibe: produção de glicose gliconeogênese e glicogenólise . •Aumenta: captação de glicose, glicogênese e lipogênese Ações no Tecido Adiposo: • Inibe: lipólise •Aumenta: lipogênese e captação de glicose Ações nos Músculos: • Inibe: degradação protéica •Aumenta: glicogênese e as captações de glicose e aminoácidos Adap. An Acad Bras Cienc (2015) 87 (1). Representação esquemática do transporte facilitado de glicose através da membrana da célula = GLUT Transportadores de Glicose e suas principais características Km p/ Glicose Localização GLUT 1 5-10 mM olhos, placenta, cérebro e testículos GLUT 2 20-40 mM fígado, intestino delgado, rins e cél do pâncreas GLUT 3 1-5 mM Cél parênquima cerebral e cél tumorais GLUT 4 2-10 mM Cél Musc Esq, cardíaca e adipócitos insulino-dependente insulina > até 30X GLUT 5 > afinidade Intestino delgado, rim,cérebro, Frutose tecido adiposo e testículo GLUT 7 __ Retículo endoplasmático Richter, 1984. 1) Síntese e Armazenamento do Glicogênio 2) Degradação e Utilização do Glicogênio 3) Glicólise Anaeróbia e Aeróbia - diferenças OBJETIVOS DA AULA UTILIZAÇÃO DA GLICOSE SANGUÍNEA Ativação simpática 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 -30 0 30 60 90 120 150 180 210 Tempo (min) V O 2 ( m l/ m in ) 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 -30 0 30 60 90 120 150 180 210 Tempo (min) V O 2 ( m l/ m in ) 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 -30 0 30 60 90 120 150 180 210 Tempo (min) V O 2 ( m l/ m in ) Exercício Prolongado – Steady-State (Leve a moderado) Exercício Intenso (Curta Duração) 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 -30 0 2.5 5 7.5 10 12.5 15 17.5 Tempo (min) V O 2 ( m l/ m in ) • Prolongado – fadiga por degradação • Intenso – fadiga por acidose PRODUÇÃO HEPÁTICA DE GLICOSE • Intensidade – > produção • Duração – > produção 0 20 40 60 0 15 30 45 60 75 90 105 120 Tempo (min) R a ( u m o l. k g -1 .m in -1 ) 25% VO2max 65% VO2max 85% VO2max (Adaptado de Romjjn JA. et al. Am. J. Physiol. 265:E380-91.1993 Degradação do Glicogênio Muscular 0 100 200 300 400 10 30 50 70 90 110 Tempo de Exercício m m o le s /k g p es o s ec o 120% 90% 75% 60% 30% Exaustão 0 100 200 300 400 10 30 50 70 90 110 Tempo de Exercício m m o le s /k g p es o s ec o 120% 90% 75% 60% 30% Exaustão Adaptado de Felig et al. NEJM 20:1078-1084, 1975 • > Int. = > degradação • > Dur. = > degradação Captação de Glicose pela Perna 0 1 2 3 4 10 20 30 40 Tempo de Exercício (m m o le s /m in ) Exercício Intenso Exercício Moderado Exercício Leve 0 1 2 3 4 10 20 30 40 Tempo de Exercício (m m o le s /m in ) Exercício Intenso Exercício Moderado Exercício Leve Adaptado de Felig et al. NEJM 20:1078-1084, 1975 • > Int. = > captação • > Dur. = > captação Captação de Glicose e Oxidação de CHO • > intensidade = > oxidação e captação • > intensidade = > uso glicogênio muscular 0 50 100 150 200 250 300 25% 65 85 %VO2max u m o l. k g -1 .m in -1 Captação de Glicose Oxidação de CHO (Adaptado de Romjjn JA. et al. Am. J. Physiol. 265:E380-91.1993 Treinamento e GLUT4 – fibra muscular Daugaard JR, Nielsen JN, Kristiansen S, Andersen JL, Hargreaves M, Richter EA. Diabetes 49: 1092–1095, 2000. Treinamento e GLUT4 - vasto lateral – após 10 dias UT: untrained T: trained DT: detraining McCoy M, Proietto J, Hargreves M. Effect of detraining on GLUT-4 protein in human skeletal muscle. J Appl Physiol 77: 1532–1536, 1994 1) Síntese e Armazenamento do Glicogênio 2) Degradação e Utilização do Glicogênio 3) Glicólise Anaeróbia e Aeróbia - diferenças OBJETIVOS DA AULA GLICÓLISE É UMA VIA COM DOIS DESTINOS: McCardle, Katch & Katch. Fisiologia do Exercício; 7° Eddição; Editora Guanabara Koogan Quais são os destinos do lactato? LACTATO OXIDAÇÃO CIRCULANTE/ EXCREÇÃO TRANSAMINAÇÃO GLICONEOGÊNESE Destinos do Lactato: Oxidação Transporte intracelular do lactato – «Shuttle» Bertuzzi et al., Rev Bras Cineantropom Desempenho Hum 2009, 11(2):226-234 Destinos do Lactato: Gliconeogênese McArdle, W., Katch, F.I., Katch, V.L. Fundamentos de Fisiologia do Exercício. Editora Guanabara Koogan, 5 ed, Rio de Janeiro, 2003. Conceito: conjunto de processos pelos quais o organismo pode converter substâncias não glicídicas (como aminoácidos, lactato, piruvato, glicerol e propionato) em glicose ou glicogênio. Transporte extracelular de Lactato Ciclo de Cori ou Glicose-Lactato-Glicose Destinos do Lactato: Gliconeogênese Plowman & Smith, Fisiologia do exercício para saúde, aptidão e desempenho, 2ª ed. 2010. Transporte extracelular de Lactato Oxidativas Lentas Glicolíticas Rápidas Destinos do Lactato: Transaminação Houston ME. Biochemistry primer for exercise science, 3°Ed.; Human Kinetics, 2006. Conceito: caracteriza-se pela transferência de um grupo amina de um aminoácido para um cetoácido. Ex: Glutamato + oxalacetato = α-cetoglutarato + aspartato Em linhas gerais, assume-se que durante os esforços de curta duração e com alta intensidade, a molécula de adenosina trifosfato (ATP) é ressintetisada, predominantemente, pela degradação da fosfocreatina e do glicogênio muscular, com subsequente formação de lactato. Rev Bras Cineantropom Desempenho Hum 2009, 11(2):226-234 Durante muitos anos acreditou-se que o ácido lático (AL) fosse o principal fator limitante do desempenho humano; Todavia, a partir da década de 1990, muitos achados contribuíram para a mudança parcial do paradigma do AL, em especial, ao que se refere a sua relação com a acidose intramuscular; • inibição da liberação de Ca+; • aumento do Ca+ livre; • inibição do motoneurônio; • inibição no tempo de transição do estado de ligação das pontes cruzadas de forte para fraca; • inibição das enzimas associadas à glicogenólise e à glicólise. Relação entre a produção do Lactato e a liberação dos íons H+ e diminuição do pH intramuscular. agentes depressores da contração FATO: o pH intracelular diminui de forma progressiva com o aumento da duração do exercício intenso Bertuzzi et al., Rev Bras Cineantropom Desempenho Hum 2009, 11(2):226-234 Mecanismos de Fadiga • Lactato e H+ • Redução da concentração de ATP • Redução da concentração de PCr • Maior concentração de fosfato (Pi) 4) Com o incremento de carga ocorre modificações na taxa de remoção de Lactato.[Lactato] = Produção - Remoção Ex. leve Ex. Mod-Int Ex. Intenso Mitocôndria Oxidação de AGL Glicólise Piruvato Produção de H+ e Lactato Uso de piruvato e NADH + H+ pela mitocôndria Acúmulo de Lactato no sangue Remoção de Lactato Quais são os efeitos globais do treinamento físico aeróbio na produção e acúmulo de Lactato? PERGUNTAS 1) Quais são os locais de armazenamento da glicose? 2) Quantos ATPs são gerados pela glicólise e pela glicogenólise? 3) Qual é o nome do produto final na degradação da glicose pela anaeróbia e pela via aeróbia? 4) Qual é o nome do processo em que ocorre a ressíntese do lactato ? 5) O que acontece com a utilização dos carboidratos com o aumento da duração e da intensidade do exercício ? 6) Quais são os locais de destino do lactato ? Slide 1 Slide 2 Slide 3 Slide 5 Slide 6 Slide 7 Slide 8 Slide 9 Slide 10 Slide 11 Slide 12 Slide 13 Slide 14 Slide 15 Slide 16 Slide 18 Slide 20 Slide 21 Slide 22 Slide 23 Slide 24 Slide 28: Quais são os destinos do lactato? Slide 29: Destinos do Lactato: Oxidação Slide 30: Destinos do Lactato: Gliconeogênese Slide 31: Destinos do Lactato: Gliconeogênese Slide 32: Destinos do Lactato: Transaminação Slide 33 Slide 34 Slide 35: Mecanismos de Fadiga Slide 36 Slide 37 Slide 38