Fisiologia Aplicada (Humanos) - fisio.ib.usp.· bioquímica na contração muscular Transformação

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  • 1

    Fisologia do esforo e metabolismo energtico

    2

    Fisiologia Comparativa (animais) Tem como objetivo o entendimento de como funcionam os animais durante a atividade fsica e das caratersticas que permitem um desempenho atltico notvel em txons especializados

    Pode utilizar mtodos invasivos

    Focaliza modelos animais extremos para melhor estudar a fisiologiado esforo

    Fisiologia Aplicada (Humanos) Tem como objetivo entender o desempenho atltico humano e as maneiras de melhora-lo

    Pode utilizar estudos longitudinais extensos

    Protocolos complexos podem ser aplicados

    3

    Quais os mecanismos de controle associados ao incremento da taxa metablica durante a atividade fsica?

    Que fatores fisiolgicos impem um limite superior taxametablica?

    Que substratos energticos so utilizados durante as diversas etapas de uma atividade aerbia?

    Porque a taxa de metabolismo permanhece aumentada aps da atividade fsica?

    Porque a atividade fsica cansa?

    Qual o papel do metabolismo do lactato na capacidade para desempenhar atividades de carter aerbio?

    4

    Pot

    ncia

    Durao

    Velocidade (100 m, 5 dias)

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    A taxa metablica aumenta at 25 vezesO consumo de oxignio do msculoesqueltico (utilizado) aumenta at 200 vezes

  • 5

    Tempo

    Gas

    tode

    ener

    gia

    Fim da atividadeInicio da atividade

    6

    Captaode gases

    Sensor O2 BombaFiltros

    16.35

    30% 100% VO2max

    A medio do VO2

    7

    Tempo

    Con

    sum

    ode

    O2

    Fim da atividadeInicio da atividade

    Dficit de oxignio

    Dbito de oxignio

    8

    ATP

    Fosfocreatina

    GlicolisisPiruvato

    Lactato

    Mioglobina

    H2OCO2

    Mitocndria(Ciclo de Krebs e

    fosforilao oxidativa)

    Glicognio

    Lipdeos(estoque intracelular)

    Lipdeos(do tecido adiposo, livres o

    ligados a albmina)

    O2 (liberado pelas

    hemceas)Glucose

  • 9

    Tempo

    Con

    sum

    ode

    O2

    Fim da atividadeInicio da atividade

    Re-sntese de ATPRe-sntese de fosfocreatina Converso de lactato em glucoseGliconeognese

    Reposio dos estoques de mioglobina

    Elevao da taxa de batimento cardacoAumento da temperatura corpreaEfeitos de hormnios (adrenalina,tiroxina etc.)

    10

    Durao / intensidade da atividade

    Con

    sum

    ode

    O2

    VO2 max

    VO2 rep

    EscopoMetablico

    Produode

    lactato

    Na atividade, o ciclo de Krebs e a glicolise acontecem simultanamente, embora mude, com a intensidade e durao da atividade, a importncia relativa de cada via

    11

    Intensidade da atividade

    VO2 max

    AAM (atividae aerbia mxima)

    Con

    sum

    ode

    O2

    12

    Intensidade da atividade

    VO2 max

    AAM

    Zona de mudanano tipo dominante

    de fadiga

    Fadiga a Fadiga s

    Con

    sum

    ode

    O2

  • 13

    Possveis fontes de fadiga no esforo mximo

    Limitaes na liberao deCa++ do RS por alteraes nos canais inicos ou perda da capacidade dos tubos T para transmitir potenciais de ao.

    Diminuio da concentrao de fosfatos de alta energia incluindo PCr

    Aumento da concentraode H+ , Pi, ou H2PO4-1

    Complicaes neuromotoras

    14

    Depleo das reservas energticas?

    Acmulo de metabolitos?

    Limites no transporte de oxignio?

    Limites ao esforo aerbio

    Propriedades dos substratos energticos

    15

    A disponibilidade de substratos energticos no limita uma atividade intensa e curta

    PCr (5-6 seg)

    Glicolise significativa (10 seg)

    Fosforilao oxidativa evidente (aps de 45 seg)

    porm, pode ser um fator limitante na atividade sustentada

    16

    Substratos energticos: Implicaes na fisologia da atividade aerbia

  • 17

    100

    80

    60

    40

    20

    0%da

    orig

    em d

    a en

    ergi

    a ut

    ilizad

    aTriglicerdeos musculares

    Glucose circulante

    AG via plasma

    Gligognio muscular

    Durao da atividade

    (Modificado de Coyle, 1995)

    Consideraes sobre o tamanho das reservas

    18

    Pot

    ncia

    mx

    ima

    Intensidade relativa da atividade

    100

    80

    60

    40

    20

    0

    Hidrlise de PCr

    Fermentao de glicognio

    Oxidao de glicognio

    Oxidao de AG

    Consideraes sobre a potncia sustantvel

    19

    Consideraes sobre a disponibilidade

    Triglicerdeos

    Transportados como VLDL ou HDL ou junto com albminaA entrada expressiva na clula requer transportadoresGradiente de concentrao fraco (AG livres so pouco concentrados)A difuso no citoplasma deve ser facilitada

    Os triglicerdeos no cheguam s mitocndras em condies saturantes

    Glucose

    Muito solvel em guaPrecisa ser transportada atravs da membranaOcorre em nveis saturantes em relao aos transportadores de membrana

    A disponibilidade per se parece no ser uma fator limitante para a produode ATP

    20

    Durao da atividade

    Con

    sum

    ode

    O2

    moderada extrema

  • 21

    Consideraes sobre o valor energtico total e por litro de oxignio

    Valor calrico total: AG >>> CHO (Kg vs. g)

    Valor calrico por grama: AG >> CHO (9.4 vs. 4.2 Cal/g)

    Valor calrico por molde oxignio: CHO > AG (5.1 vs. 4.7 Cal/L)

    22

    Con

    triui

    o

    de

    man

    dade

    ATP

    (por

    exe

    mpl

    om

    oll/K

    g/m

    in)

    Porcentagem do VO2 max

    AG

    GLU

    (Modificado de Brooks, 1998)

    23

    PCr Glicose (gliclise) Oxidao

    % d

    ous

    ono

    ms

    culo

    esq

    uel

    tico

    100

    Tempo em minutos

    0 1

    24

    ATP PCr Glicose (gliclise)

    Glicose (oxidao)

    Lipdeos (oxidao)

    % d

    ous

    ono

    ms

    culo

    esq

    uel

    tico

    100

    Tempo em minutos

    0 5 15

  • 25

    Tamanho das reservas decarboidratos

    Fadigamuscular na

    atividade aerbia

    Taxa relativa deuso das

    reservas de CI e AG

    Control hormonal

    Retroalimentao?

    Balano (nor)adrenalina, glucagon,insulina, Ciclo de triglicridos?

    Dietadetermina

    De que depende a durao das reservas de carboidratos?

    depende de Intensidadeda atividade

    Preparaofsica

    Herana

    ltimas refeies

    Distribuio da atividade

    Durao daatividade

    26

    Intensidade da atividade (% VO2max)Con

    cent

    ra

    ode

    lact

    ato

    (mM

    ol/l)

    10

    5

    15

    30 40 50 60 70 80 90 100

    O metabolismo do lactato parece ter um papelfundamental nas atividaes sustentadas

    27

    VO2 max 2

    MEA

    Intensidade da atividade

    Con

    sum

    ode

    O2

    VO2 max 1

    MEA

    O VO2 mximo prediz o desempenho aereobio de um atleta?

    28

    Intensidade da atividade

    VO2 max

    Con

    sum

    ode

    O2

    eMEA MEA

  • 29

    Morfo/fisiologia

    Mecanismos de controle metablico

    Condies ambientais

    Tcnica (cinemtica)

    Equipamento

    Composio de fibras (ST so mais eficintes)

    Eficincia das ATP'ases musculares

    Tamanho corporal

    Forma do corpo

    Caratersticas elsticas de msculos e tendes

    Ciclos regulatrios na generao e uso da energa bioqimica

    Coeficientes de frico e viscosidade

    Aero (hidro) dinmica

    Molecular

    Msculo

    Eficincia da transformao da

    energia bioqumica em trabalho

    Alocao de energa bioqumica na

    contrao muscular

    Transformao de energia bioqumica em

    contrao muscular

    Transformao da contrao muscular em movimento alvo

    30

    Porque o consumo de O2 no continua aumentando indefinidamente com a atividade fsica? O que limita o VO2max?

    Porque existe variao no VO2max entre espcies ou indivduos?

    31

    VO2m

    ax(m

    l/min

    /kg)

    150

    100

    50

    650

    700

    O VO2max vara entre espcies muito mais do que entre atletas humanos

    32

    Porque o VO2max maior em animais ehumanos atletas?

  • 33

    Aumento da capacidade para armazenar lipdeos e carboidratos

    Aumento da capilarizao

    Incremento do nmero e tamanho das mitocndrias e a concentrao de enzimas mitocondriais

    Aumento da capacidade de certos rgos (p. ex. corao) para utilizar lactato como substrato energtico

    Aumento da eficincia das ATPases das fibras musculares (actomiosina-ATPase, Ca2+ -ATPase e Na+/K+ ATPase)

    Aumento da capacidade para o transporte de O2 e lipdeos no sangue via SCV

    34

    Quais os limites ao VO2max de uma espcie ou indivduo?

    35

    Tecido adiposo

    Glicerol

    FgadoIntestino delgado

    SCV

    Trocas gasosas

    Fluxo sangneo

    Glucose Lactato

    H2OCO2

    cidos graxos

    ?36

    Taxa de assimilao de alimentosTaxa de absoro de glucose intestinal

    Taxa de transporte de O2 at as mitocndriasTaxa de transporte de substratos energticos atas mitocndrias:

    Taxa de difuso de cidos graxosTaxa de liberao de glucose pelo fgado

    Taxa de oxidao de substratos energticos nas mitocndrias

    Taxa de contrao - relaxamento das fibras musculares (depende de ATPases vinculadas aos processos de contrao)

    Possveis limites ao VO2max

  • 37

    Algumas concluses 1

    Existem vrios fatores que podem impor limites no VO2max, sendo que o flu