Estresse Oxidativo e Fadiga Muscular Esquelética Induzida Pelo Exercício

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1 Universidade de São Paulo Escola de Educação Física e Esportes (EEFE-USP) Estresse Oxidativo e Fadiga Muscular Esquelética Induzida Pelo Exercício Mestranda: Fátima Lúcia R. Guimarães Orientador: Dr. Paulo Rizzo Ramires

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 Malefícios e benefícios da produção de EROS no exercício

4 Tópicos abordados 1. Estado Redox Celular: Conceitos Básicos Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) Agente oxidante / agente redutor 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 Malefícios e benefícios da produção de EROS no exercício

5 Estado Redox : Conceitos Básicos O que você entende sobre radicais livres no organismo humano? (AUGUSTO, O. 2006)

6 Radicais Livres bet365.com/pt/ Profieanandrade.blogspot.com.br Administrar deias.blogspot.com.br doutissima.com.br

7 Radical Livre São como ladrões deficiente em energia Atacam para satisfazer sua necessidade de energia Elétron desemparelhado instável

8 Reação de Óxido-Redução Oxidação perdeu elétron Redução recebeu elétron Elétron desemparelhado estável

9 Reação de Óxido-Redução agente redutor agente oxidante Elétron desemparelhado estável

10 Oxigênio Molecular Cite um exemplo de Radical Livre: O 2 é considerado um biradical (2 elétrons não pareados)

11 Reações com o Oxigênio

12 Reações com o Oxigênio REDUTOR OXIDANTE ENERGIA (CALOR) Lenha

13 Reações com o Oxigênio Substrato + O 2 respiração celular Calor + ATP Calor trabalho celular

14 Oxigênio Molecular Porque precisamos de oxigênio para viver? O 2 é considerado um biradical (2 elétrons não pareados)

15 Reações Bioquímicas na Cadeia de elétrons (AUGUSTO, O. 2006)

16 Metabolismo Energético

17 Metabolismo Energético

18 Espécies Carboidrato s Lípides Proteínas Reativas

19 Espécies Reativas Moléculas instáveis (alta reatividade) Nem sempre são radicais Tempo de vida curta Oxigênio Ânion Superóxido Peróxido Peróxido de hidrogênio Radical hidroxila Radical hidroxila (FERREIRA, L. F. & REID, M. B., 2008)

20 Espécies Reativas R 3 C. R-S. R 3 N. R-O. Espécies Reativas de Carbono Espécies Reativas de Enxofre Espécies Reativas de Nitrogênio Espécies Reativas de Oxigênio

21 Espécies Reativas

22 Espécies Reativas de Oxigênio

23 De que maneira as EROs afetam os sistemas biológicos?

24 Efeitos deletérios das EROs/ERNs

25 Reações com EROs O O H + H 2 O 2 + O 2 O NO. ONOO - Reações com metais H 2 O 2 + Fe 2+ + Fe OH + - OH O 2 -. Fe 3+ Fe 2+ + O 2 O H 2 O 2 +. OH + - OH + O 2 (POWERS, S & JACKSON, M., 2008; AUGUSTO, O. 2006)

26 ENZIMÁTICO Agentes Antioxidantes - Superóxido dismutase (SOD) - Catalase - Glutationa Peroxidase (GSH-Px) NÃO ENZIMÁTICO - Glutationa (GSH) - vitamina C - vitamina E

27 Enzimas Antioxidantes - Superóxido dismutase (SOD) 2 O H + O 2 + H 2 O 2 - Catalase 2 H 2 O 2 2 H 2 O + O 2 - Glutationa Peroxidase (GSH-Px) H 2 O GSH 2 H 2 O + GSSG

28 Glutationa (GSH) Principal tampão redox celular cisteína

29 Vias de Produção e Eliminação de EROs (ALLEN, D.G.; LAMB G.D. ; WESTERBLAD, H., 2008)

30 Vitaminas

31 Porque os mecanismos e conteúdos de antioxidantes são importantes para a função celular?

32 Equilíbrio Redox FUNCIONAMENTO ÓTIMO CELULAR

33 Estresse Oxidativo Oxidação de estruturas celulares: membranas, proteínas e DNA DISFUNÇÃO CELULAR JONES, 2006

34 Porque os mecanismos e conteúdos de antioxidantes são importantes para a função MUSCULAR?

35 Tópicos abordados 1. Estado Redox Celular: Conceitos Básicos Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) Agente oxidante / agente redutor 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 Malefícios e benefícios da produção de EROS no exercício

36 Estrutura do Músculo Esquelético wikipedia.org

37 Estrutura do Músculo Esquelético (COSTIL, D. L.; KENNEDY, W. L.; WILMORE, J. H., 2010)

38 Estrutura do Músculo Esquelético

39 Organização das Fibras Musculares

40 Proteínas Contráteis (SILVERTHORN, D. U., 2010)

41 Contração Muscular

42 Contração Muscular (SILVERTHORN, D. U., 2010)

43 Deslocamento dos miofilamentos

44 Velocidade de Contração X tipos de fibras lookfordiagnosis.com

45 Fadiga x Tipos de fibra A. Fibras FDB em repetidas contrações tetânicas B. O mesmo tipo de fibra em presença de inibidor de fosforilação oxidativa mitocondrial (ALLEN, D.G.; LAMB G.D. ; WESTERBLAD, H., 2008)

46 Unidade Motora Neurônio + todas as fibras ligadas a este neurônio (COSTIL, D. L.; KENNEDY, W. L.; WILMORE, J. H., 2010)

47 Tópicos abordados 1. Estado Redox Celular: Conceitos Básicos Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) Agente oxidante / agente redutor 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 Malefícios e benefícios da produção de EROS no exercício

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 Força muscular Velocidade de contração Tempo de relaxamento da contração

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

52 Classificação da Fadiga Muscular Quanto ao sistema neural Fadiga central Fadiga periférica (ALLEN, D.G.; LAMB G.D. ; WESTERBLAD, H., 2008)

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 valeesportivooficial.blogspot.com.br Fadiga de recuperação lenta (1-2h) Frequência de estimulação baixa (submáxima - 10 a 20Hz). ex: caminhada, corrida, pedalada, etc. serasaexperian.com.br blogspot.com.br (ALLEN, D.G.; LAMB G.D. ; WESTERBLAD, H., 2008)

54 Alterações metabólicas da Fadiga Muscular Periférica Variações nas concentrações mioplasmáticas de: Pi / ATP / Mg 2+ Alterações no ph fisiológico Fadiga Depleção do glicogênio Altas concentrações de EROS (ALLEN, D.G.; LAMB G.D. ; WESTERBLAD, H., 2008; FERREIRA, L. F. & REID, M. B., 2008)

55 Estresse metabólico envolvidos na fadiga muscular periférica Alterações no ph fisiológico Depleção do glicogênio Variações nas concentrações mioplasmáticas de: Pi ATP Mg 2+ Pressão de CO2 Aumento da temperatura Variações nas concentrações de EROS Variações no conteúdo de Ca 2+ mioplasmático e/ou insensibilidade ao mesmo pelas proteínas contráteis Fadiga (ALLEN, D.G.; LAMB G.D. ; WESTERBLAD, H., 2008; FERREIRA, L. F. & REID, M. B., 2008)

56 Tópicos abordados 1. Estado Redox Celular: Conceitos Básicos Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) Agente oxidante / agente redutor 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 Malefícios e benefícios da produção de EROS no exercício

57 Sítios de produção de EROs no ME Mitocôndria NADP(H) oxidase EROs Xantina Oxidase Óxido nítrico sintases Processos dependentes da PLA2

58 Espécies Reativas de Oxigênio (EROs) EROs afetam sistemas biológicos dependendo de: Concentrações Localização (proximidade)

59 EROs X Contração Muscular (POWERS, 2008)

60 Pré-estimulação Pós-estimulação (MICHAELSON, et al, 2010)

61 Pré-estimulação Pós-estimulação (MICHAELSON, et al, 2010)

62 (FRASIER, et al, 2013)

63 (FRASIER, et al, 2013)

64 NADP(H) oxidase (BEDARD & KRAUSE, 2007)

65 Localização das fontes de EROs no ME

66 Sítios de produção de EROS e contração Muscular Esquelética Mitocôndria NADP(H) oxidase EROs Xantina Oxidase Óxido nítrico sintases Processos dependentes da PLA2

67 Tópicos abordados 1. Estado Redox Celular: Conceitos Básicos Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) Agente oxidante / agente redutor 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 Malefícios e benefícios da produção de EROS no exercício

68 Produção de superóxido no músculo ativo Produção de radical hidroxila relacionado a Fadiga

69 Será que a administração de antioxidantes melhora função celular?

70 NAC reduzindo Fadiga

71 EXERCÌCIO Efeitos de EROS na contratilidade muscular esquelética EROS Sensibilidade miofibrilar ao Ca 2+ Retorno do Ca 2+ ao RS Liberação do Ca 2+ do RS para o citosol Força muscular

72 Será que a administração de antioxidantes melhora função celular? Disfunção celular Funcão celular ótima?

73 KUWAHARA, 2010)

74 Efeitos dos níveis de EROs no ME na força Muscular. Níveis basais de EROS são necessários para o normal funcionamento celular. Níveis elevados de EROS provocam disfunção muscular resultando em fraqueza e fadiga muscular. (POWERS, 2011)

75 Será que a administração de antioxidantes melhora função celular? Disfunção celular Funcão celular ótima?

76 Efeito da produção de EROs no Músculo Esquelético Respostas negativas positivas Estresse Oxidativo Equilíbrio redox Disfunção e danos muscular (Fadiga) Funcionamento normal da célula (Sinalização celular)

77 Situações de Estresse Oxidativo Patologias (câncer, diabetes, cardiopatologias, doenças neurológicas) Exercício Físico (EF) Produção de EROs Sistema antioxidante Estresse oxidativo Equilíbrio redox Danos Celular Funcionamento normal da célula

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80 OBRIGADA! Mestranda Laboratório de Bioquímica e Biologia Molecular do Exercício Escola de Educação Física e Esportes Universidade de São Paulo (EEFE-USP)

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83 Efeitos de EROs na Função Muscular Função muscular (banho de órgãos) solução fisiológica (Krebs) carbogênio (95% O 2 ) 25 C Força Fadiga

84 Força de contração isométrica (% do valor inicial) Indução a Fadiga CON APO 60 * * * Tempo de Protocolo de Indução de Fadiga (min) * CON vs. APO (p < 0.05) VESSONI, 2011

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87 Utilização de Antioxidantes

88 Vias de Produção e Eliminação de EROs (Dröge, 2002)

89 Vias de Produção e Eliminação de EROs (Dröge, 2002)

90 Vias de Produção e Eliminação de EROs (Dröge, 2002)

91 Vias de Produção e Eliminação de EROs (Dröge, 2002)

92 Vias de Produção e Eliminação de EROs (Dröge, 2002)

93 Vias de Produção e Eliminação de EROs (Dröge, 2002)

94 Vias de Produção e Eliminação de EROs (Dröge, 2002)

95 Vias de Produção e Eliminação de EROs (Dröge, 2002)

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