EFDeportes.com, Revista Digital. Buenos Aires, Año 19, Nº 197, Octubre de

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1 educación física educacion fisica deportes deporte sport futbol fútbol entrenamiento deportivo discapacidad aventura poker jackpot bet apuesta dados dice casino naturaleza lesión lesion deportiva psicologia sociologia estudios sociales culturales physical juegos game gambling education sports sciences education physique gimnasia fitness natacion atletismo velocidad resistencia flexibilidad fuerza potencia aerobico habilidad motora recuperacion pilates fatiga frecuencia cardiaca violencia Aspectos atuais sobre o papel metabólico e fisiológico da leucina na hipertrofia muscular Aspectos actuales sobre el papel metabólico y fisiológico de la leucina en la hipertrofia muscular *Pós graduando em Treinamento Esportivo pela Universidade Estadual do Ceará **Pós-graduada em Nutrição e Exercício Físico pela Universidade Estadual do Ceará ***Graduando em Nutrição pela Universidade Estadual do Ceará (Brasil) Abraham Lincoln de Paula Rodrigues* Andréia Dourado Cunha** Marco Antônio Vasconcelos*** lincoln7777@hotmail.com Resumo A leucina é um aminoácido de cadeia ramificada que vem sendo amplamente estudado na nutrição esportiva. Pesquisas recentes vêm demonstrando sua grande aplicabilidade no esporte, com possíveis efeitos sobre a síntese protéica muscular esquelética. A leucina tem ganhado certa atenção pelas suas propriedades fisiológicas e metabólicas nesse processo. O objetivo desta revisão de literatura foi buscar o maior número de estudos, revisões envolvendo humanos e animais, abordando os efeitos da suplementação de leucina nos processos anabólicos sobre a síntese e degradação protéica muscular. Foram verificados muitos artigos tirados de bases internacionais, publicações relevantes sobre os benefícios da suplementação de leucina associada ou não ao carboidrato como estimulador da síntese protéica tanto em animais como em humanos. Os artigos foram coletados durante o período de agosto de 2013 a maio de Alguns estudos mencionam que a leucina promove a síntese protéica muscular através da proteína quinase alvo da rapamicina em mamíferos (mtor) que estimula as três proteínas chaves: a proteína quinase ribossomal S6 de 70 kda (p70s6k), a proteína 1 ligante do fator de iniciação eucariótico 4E (4E-BP1), e o fator de iniciação eucariótico 4G (elf4g). Verifica-se também que a leucina age estimulando a fase de iniciação da tradução do RNA-mensageiro em proteína, por mecanismos tanto dependentes quanto independentes de insulina e da mtor. Apesar de todos os artigos estudados possuírem efeitos positivos com relação à suplementação de leucina na síntese protéica muscular, faz-se necessários mais estudos e pesquisas que elucidem vias de ativação ainda desconhecidas. Unitermos: Síntese protética. Leucina. Suplementação. Recepção: 04/06/ Aceitação: 20/08/2014. EFDeportes.com, Revista Digital. Buenos Aires, Año 19, Nº 197, Octubre de / 1 Introdução A leucina vem sendo discutida amplamente na literatura por seus benefícios na suplementação esportiva, é uma temática bastante contextualizada nos dias atuais devido às suas propriedades relacionadas à síntese protéica e hipertrofia muscular. Na tentativa de melhorar a desempenho físico e suprir necessidades diárias, o consumo destes suplementos protéicos vem crescendo entre os praticantes de atividades físicas, desta forma, estão surgindo vários estudos sobre seus possíveis benefícios e sua real influência como recurso ergogênico no processo de síntese protéica muscular. Em seu estudo Mero (1999) afirma que neste grupo os mais populares são os aminoácidos de cadeia ramificada. Norton & Layman (2003) destacam neste grupo a leucina como sendo o aminoácido de maior importância, desse grupo, para a recuperação muscular. Nesse contexto, diversos estudos avaliaram a suplementação com leucina na síntese protéica muscular de humanos e animais, pois como elucida Dardevet et al (2002) acredita-se que quando o consumo deste aminoácido é aumentado se estimula a síntese protéica muscular. O objetivo deste estudo foi revisar na literatura, por meio de base de dados eletrônicos, os aspectos atuais metabólicos e fisiológicos da leucina na síntese protéica e hipertrofia muscular. Bases e mecanismos moleculares da leucina Marchini et al. (1998) relata que os aminoácidos de cadeia ramificada correspondem a cerca de 35% dos aminoácidos essenciais em proteínas musculares, uma vez que a massa muscular de humanos é de cerca de 40-45% da massa corporal total. Segundo Harper et al (1984) a leucina é um dos mais abundantes aminoácidos em muitas dietas protéicas sendo responsável por mais de 20% da proteína da dieta total obtida da dieta humana. Rossi (2005) diz que ao contrário de outros aminoácidos que são degradados no fígado, os Aminoácidos de Cadeia Ramificada - (Leucina, Isoleucina e Valina) são degradados no músculo esquelético. Layman (2002) enfatiza três papéis da leucina

2 no nosso metabolismo: 1) como substrato para a síntese protéica 2) como substrato energético 3) como sinalizador metabólico. Layman (2003) adiciona que a leucina pode desempenhar diversos papéis metabólicos que funcionam em proporção com a concentração celular que é dependente da ingestão dietética e elevada concentração de leucina no tecido. Norton & Layman (2006) constatou através de estudos que grandes mudanças no metabolismo dos aminoácidos ocasionadas pelo exercício são extremamente catabólicas levando a um balanço protéico negativo e a uma taxa maior de oxidação desses aminoácidos, sendo necessária uma reposição do pool de aminoácidos através da alimentação. A magnitude desses processos catabólicos depende do tipo do exercício. Embora os efeitos agudos dos exercícios sejam catabólicos, o exercício não leva à perda muscular; pelo contrário, atividades físicas regulares são essenciais para estimular a hipertrofia muscular. Dessa forma, o exercício requer uma seqüência de ajustes metabólicos do período catabólico para o período anabólico de recuperação. Segundo Coffey et al (2007) O músculo esquelético é um tecido capaz de alterar o tipo e a quantidade de proteína em resposta a desvios na homeostase celular. Há um complexo processo de adaptação que envolvem mecanismos de sinalização, replicação da seqüência de DNA, e tradução do código genético em aminoácidos para criar novas proteínas. Essas adaptações são determinadas pelo volume de treinamento, intensidade, freqüência e turnover proteico, como, também, tipo de exercício, pois algumas dessas adaptações são dependentes para cada tipo de estímulo. A hipertrofia acontecerá quando houver predomínio da via de síntese protéica em relação à via de catabolização. Conforme Kimball & Jefferson (2006) dentre todos os aminoácidos, a leucina vem recebendo maior destaque por estimular a secreção de insulina e por ser o aminoácido mais eficaz em estimular a síntese protéica, reduzir a proteólise e favorecer o balanço nitrogenado positivo. Esses efeitos acontecem devido à leucina ativar a proteína alvo da rapamicina em mamíferos (mtor), a qual ativa uma cascata de eventos bioquímicos intracelulares que culminam na fosforilação de proteínas envolvidas na etapa de tradução protéica. Stipanuk (2007) enfatiza que a leucina é de grande interesse nutricional devido ao seu efeito anabólico, por atenuar a perca de massa magra em específicas condições metabólicas e fisiológicas como no envelhecimento. Anthony et al (2002) observou haver um grande efeito sinérgico entre a leucina, glicose e a secreção de insulina, a habilidade da leucina em estimular os níveis de síntese protéica é bloqueada quando um aumento na liberação de insulina é prevenida. Isso sugere que a alteração da síntese protéica é insulino-independente. Maloney (2005) descreve que quando é aumentada a concentração de leucina, a mtor interage com outras proteínas para formar complexos protéicos de modo à fosforilar os seus componentes chaves que são responsáveis por traduzir Rna (m) em proteínas. Dessa maneira, constatou-se que se houver depleção do pool de aminoácidos do meio intracelular e extracelular, isso resultara na supressão da síntese protéica. Estudos feitos por Prod homme et al (2004) sugerem que aminoácidos e insulina desempenham um papel importante na promoção do anabolismo proteico pós-prandial. Norton & Layman (2006) enfatizam esse efeito da insulina na síntese protéica muscular está relacionado ao papel desse hormônio em potencializar o sistema de tradução de proteínas, a insulina exerce um efeito permissivo sobre a síntese protéica na presença de aminoácidos. Rogero & Tirapegui (2008) reforça que a insulina de modo isolado não é suficiente para estimular a síntese protéica muscular, sendo necessária a ingestão de proteínas ou de aminoácidos para restaurar completamente as taxas de síntese protéica. Segundo Deldicque et al (2005) para que o processo de síntese de proteínas ocorra de maneira eficiente é necessário uma concentração de insulina plasmática que é importante para estimular esse processo através do consumo de carboidratos. A insulina ativa receptores de substratos de insulina que ativa fatores de transcrição nucleares. Segundo Rogero & Tirapegui (2008) a administração oral de leucina produz ligeiro e transitório aumento na concentração de insulina sérica, fato que age também de modo permissivo para a estimulação da síntese protéica induzida por este aminoácido.

3 Segundo Glass & Goldspink (2005) O processo de hipertrofia muscular esquelética é conhecida pelo aumento da área de secção transversal do músculo esquelético a partida biossíntese de novas estruturas envolvidas na contração muscular, sendo uma das principais adaptações geradas no músculo em decorrência do treinamento físico. Nesse processo há biossíntese de novas unidades contráteis ocorre por processos conhecidos e estudados de fluxo de informação gênica, que se iniciam com a replicação, manutenção e rearranjos do DNA, passando pela síntese e processamento de RNA (Transcrição) e culminando com a síntese, processamento e regulação protéicos (Tradução). Estudos com leucina aplicados a humanos Em um estudo feito por Luking et al (2014) duplo cego randomizado com dois grupos de idosos, onde um grupo recebeu suplemento (20 gramas de whey protein e 3 gramas de leucina); o outro grupo somente (6 g de whey protein) imediatamente após uma sessão de exercícios de resistência. A taxa de síntese de proteína muscular pósprandial chamada de FSR no artigo estudado foi mensurada por 4 horas usando um protocolo de infusão L-[anel- 13C6]-fenilalanina no sangue regular e amostragem muscular. Os valores da FSR foram maiores no grupo de idosos que receberam whey protein combinado com leucina, do que no grupo controle que recebeu somente isocalórico com whey. Com esse resultado acredita-se que maiores concentrações de aminoácidos essenciais e leucina estão relacionadas ao aumento do FSR. Chegando a conclusão que a ingestão da proteína do soro do leite enriquecido com leucina resultou num aumento de taxa de síntese muscular pós-prandial comparado ao grupo que recebeu somente a proteína láctea convencional. Em um estudo feito por Christos (2006) com 2 grupos de adultos e 2 grupos jovens para avaliar o metabolismo de síntese protéica muscular na administração de leucina com aminoácidos essenciais. Para isso foram divididos 4 grupos (2 de jovens e 2 adultos) que foram estudados antes e depois da ingestão desses aminoácidos essenciais. Os aminoácidos essenciais se basearam na composição da proteína do soro de leite enriquecido com 26% de leucina, ou foram enriquecidos com 41% de leucina. Um preparado com infusão contínua de L- [anel - 2H5] fenilalanina foi utilizado em conjunto com biópsias musculares do vasto lateral e amostras de sangue da arteriovenosa da perna para as determinações de taxa sintético fracionada (FSR) e o balanço muscular protéico. O FSR aumentou após a ingestão de aminoácidos em ambos os grupos jovens a 26% e 41% AAE + Leu. Em contraste, nos idosos, FSR não aumentou após a ingestão do AAE + 26% Leu, mas fez aumentar após a ingestão de 41% Leucina+ EAA. Semelhantes respostas ao FSR refletiram que o balanço protéico muscular melhorou em todos os grupos, com exceção do grupo idoso que recebeu 26% de leucina. Houve aumento significativo da insulina plasmática em todos os grupos. Nesse estudo podese observar que o aumento da proporção extra de leucina numa mistura de aminoácidos essenciais pode reverter uma resposta atenuada da síntese protéica muscular em idosos. O que nos leva a crer que a concentração de leucina é fator determinante na taxa de síntese protéica muscular não somente sua administração. Conforme Tipton & Wolfe (2004) o exercício de força pode resultar em uma melhora do balanço protéico muscular no que concerne à síntese e degradação protéica, porém, na ausência da ingestão suficiente de alimentos que supram as necessidades, o balanço pode permanecer negativo. Portanto, os efeitos interativos entre o exercício de força e as diferentes estratégias nutricionais devem ser considerados no metabolismo protéico muscular, verifica- se que a ingestão de aminoácidos isoladamente (leucina) aumenta a taxa de síntese protéica muscular. Contudo, o mais potente iniciador dessa síntese é a combinação de exercício de força com aumento da disponibilidade de aminoácidos. Segundo Philips et al (2009), há diminuição da massa muscular esquelética e está associada à idade e à inatividade física. Já é suficientemente comprovado que a manutenção ou o ganho de massa muscular esquelética, especialmente em pessoas idosas, contribui para uma melhor qualidade e prolongamento da vida. Exercícios físicos, principalmente os resistidos com pesos, são de grande importância para impedir a perca de massa muscular e favorecer o processo de hipertrofia muscular. Em um estudo feito por Koopman et al. (2006) com 8 jovens e 8 idosos que foram submetidos randomicamente ao consumo de bebidas uma contendo somente carboidrato e a outra contendo carboidratos

4 associados à proteínas e leucina, 30 minutos após a exercício resistidos leves no músculos posteriores da perna. Os autores verificaram um balanço protéico negativo no grupo suplementado apenas com carboidrato e positivo no grupo suplementado com carboidratos associados às proteínas, onde a taxa de síntese protéica foi significantemente maior. Em outro experimento envolvendo indivíduos ativos feitos por Koopman et al (2004) constatou que a ingestão combinada de proteína, leucina e carboidrato aumentaram a taxa de síntese protéica muscular pós exercício. Foram analisados 8 indivíduos do sexo masculino escolhidos aleatoriamente para o consumo de três preparos. No primeiro recipiente contendo somente carboidrato, o outro carboidrato mais proteína e no terceiro componente, carboidrato, proteína e leucina que foram consumidos após 45 minutos de exercício de resistência. Foi feita a infusão contínua de L [ring-13c6] fenilalanina, retiradas amostras de biópsia muscular para avaliar a taxa FSR do músculo vasto lateral e amostras de sangue para avaliar todo o turnover protéico muscular durante seis horas de recuperação pós-exercício. A resposta à insulina plasmática foi maior no carboidrato combinado com proteína e leucina, comparado com administração de carboidrato isolado e do carboidrato com proteína. O balanço protéico muscular foi negativo na administração somente de carboidrato, mas positivo com adição de proteína e de carboidrato, proteína e leucina. A FSR foi medida ao longo de 6 horas (período de recuperação pós-exercício) foi significativamente maior na administração de carboidrato proteína e leucina do que somente na administração de carboidrato, com valores intermediários na administração de carboidrato com proteína. Então se observou nesse estudo que a ingestão de proteína e leucina estimula a síntese protéica muscular e otimiza o balanço protéico muscular comparado com a ingestão de hidratos de carbono somente. Conclusão Nos estudos encontrados, observou-se que sua suplementação mostrou-se eficaz no processo de síntese protéica muscular tanto em humanos como em ratos. Observou-se que sua atuação foi bastante eficaz após a atividade física. Porém, verifica-se a necessidade de mais estudos para elucidar os efeitos da leucina e a ativação dos mecanismos chaves de síntese protéica e ativação de vias que ainda são desconhecidas. Foram observados na maioria dos estudos que a leucina administrada juntamente com carboidrato potencializa o efeito da síntese protéica muscular, outros estudos mostraram também que a leucina tem um potencial estimular a liberação de insulina. Vimos que a principal via de ativação da síntese protéica induzida pela leucina é desencadeada pela ativação do complexo mtor 1 e suas cascatas de reações envolvendo proteínas chaves, porém observou-se que existem outras vias que ainda estão sendo estudadas e melhor aprofundadas. Conclui-se que são necessários mais estudos para esclarecer essas vias de ativação na síntese protéica muscular e hipertrofia. Referencias BACURAU, Reury Frank. Nutrição e suplementação esportiva. 2. ed. São Paulo: Phorte, p. CHRISTOS, S. et al. A high proportion of leucine is required for optimal stimulation of the rate of muscle protein synthesis by essential amino acids in the elderly. Am J Physiol Endocrinol Metab 291: E381 E387, COFFEY, VG, HAWLEY, JA. The molecular bases of training adaptation. Sports Med. 2007; 37(9): DARDEVET, D.; SORNET, C; BAYLE, G; PRUGNAUD, J; POUYET, C; CRIZARD, J. Post prandial stimulation of muscle protein synthesis in old rats can be restored by a leucine supplemented meal. J.Nutr.v.132, p ,2002

5 DELDICQUE L, et al. Regulation of Mtor by aminoacids and resistance exercise in skelektal muscle. Eur J appl Physio.2005 May; 94(1:2):1-10. Epub 2005 Feb 9. GLASS, D.J. Signaling pathways that mediate skeletal muscle hypertrophy and atrophy. Nat Cell Biol., v. 5, 87-90, GOLDSPINK, G. Gene expression in muscle in response to exercise. Journal of Muscle Research and Cell Motility, v. 24, , GEORGAKIS, G. V.; YOUNES, A. From rapamicina: targeting PI3K/Akt/mTOR for cancer therapy. Expert. Rev. Anticancer Ther., v.6, p , HARPER AE, Miller RH, Block KP (1984) Branched-chain amino acid metabolism. Annu Rev Nutr 4: JOSHUA C. Anthony, Tracy Gautsch Anthony and Donald K. Layman. Biochemical and Molecular Action of Nutrients Division of Nutritional Sciences and the Department of Food Science and Human Nutrition, University of Illinois, Urbana, IL J.Nutr.129: ,1999. KIMBALL, S.R.; JEFFERSON, L.S. Signaling pathways and molecular mechanisms through which branched-chain amino acids mediate translational control of protein synthesis. J. Nutr., v.136, p.227s-231s, KOOPMAN, René, et al. Combined ingestion of protein and free leucine with carbohydrate increases postexercise muscle protein synthesis in vivo in male subjects. Am J Physiol Endocrinol Metab 288: E645 E653, November 23, KOOPMAN, R. et al. Co-ingestion of Protein and Leucine Stimulates Muscle Protein Synthesis Rates to the Same Extent in Young and Elderly Lean Men. Am J Clin Nutr. Vol. 84. Num p LAYMAN, D.K. Role of Leucine in Protein Metabolism During Exercise and Recovery. Can. J. Appl. Physiol. Vol. 27. Num p LAYMAN, D.K. (2003) The role of leucine in weight loss diets and glucose homeostasis. J Nutr 133: LUIKING, C.Y; DEUTZ, N; MEMELINK, R.G; VERLAAN, S; WOLFE, R. Postprandial muscle protein synthesis is higher after a high whey protein, leucine-enriched supplement than after a dairy-like product in healthy older people: a randomized controlled trial. Nutrition Journal, 13:9. MALONEY, C. A.; REES, W. D. Gene-nutrient interactions during fetal development. Reproduction, v.130, p , MARCHINI, J.S.; MORIGUTI, J.C.; PADOVAN, G.J.; NONINO, C.B.; VIANNA, S.M.L.; OLIVEIRA, J.E.D. Métodos atuais de investigação do metabolismo protéico: Aspectos básicos e estudos experimentais e clínicos. Medicina, v.31, n.1, p.22-30, MERO, A. Leucine supplementation and intensive training. Sports Med. v. 27, n. 6, p , NORTON, L. E.; LAYMAN, D. K. Leucine Regulates Translation Iniciation of Protein Synthesis in Skeletal Muscle after Exercise. J. Nutr. v. 136, p. 533S- 537S, PHILLIPS, S.M. et al. Resistance training reduces the acute exercise-induced increase in muscle protein turnover. Am J Physiol End Met. 1999; 276(1):E118-24

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