ARQUITECTURA MUSCULAR - PARTE I

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1 ARQUITECTURA MUSCULAR - PARTE I O seguinte artigo será dividido em três sub-artigos. No primeiro irei definir resumidamente arquitetura muscular, sendo que de seguida (num segundo artigo) irei descrever quais as implicações funcionais na variação de cada um dos parâmetros de arquitetura muscular. Por fim, o último artigo irá cobrir as questões mais práticas, ou seja, a maneira como o músculo esquelético (parâmetros de arquitetura) se adapta ao treino. Na musculatura esquelética humana existem tantos arranjos na arquitetura muscular quanto o número de músculos que existem. De grosso modo, podemos distinguir dois principais grupos de músculos esqueléticos de acordo com o arranjo das suas fibras: os músculos fusiformes ou paralelos (por exemplo, biceps brachii) cujas fibras estão orientadas em paralelo com a linha de ação do músculo (4,5) e os músculos penados onde as fibras se inserem na aponeurose com um certo ângulo em relação à linha de tração (4-7). Os músculos penados podem ainda ser divididos em músculos unipenados (por exemplo, semi-membranoso) e músculos multipenados (por exemplo, deltoide), dependendo respectivamente se as fibras musculares se inserem na aponeurose num único ângulo ou em vários ângulos (Figura 1) (1,2). Como veremos mais tarde, este ângulo que caracteriza os músculos penados, tem um papel determinante na função muscular.

2 Figura 1 Um exempo de um músculo paralelo (A), unipeando (B) e multipenado (C) (1) Podemos definir arquitetura muscular como sendo o arranjo das fibras musculares no músculo (1,6,8). As medidas normalmente incluídas no estudo da arquitetura muscular são: o ângulo de penação (PA, pennation angle), que é o ângulo medido entre a inserção do fascículo e a aponevrose inferior; e o comprimento dos fascículos (FL, fascicle length) (9 12). Dada a intima relação com a estrutura do músculo, estes dois parâmetros são geralmente relacionados com um ou mais indicadores do tamanho do músculo como a área de seção anatómica/fisiológica ou a espessura muscular (MT, muscle thickness) (3,13 15). A Figura 2 é uma imagem obtida através de ultrasonografia onde o PA, FL e MT podem ser observados.

3 Figure 2 Imagem de ultrasom dos parâmetros de arquitectura do vasto lateral (imagem do autor). Historicamente, a arquitetura do músculo esquelético foi descrito utilizando dados obtidos em dissecção directa de cadáveres (16-18). Para além de outras questões, os estudos in vitro têm a enorme limitação da óbvia incapacidade de estudar os parâmetros de arquitetura muscular durante contração ou em diferentes posições musculares, sendo que é sabido que estes parâmetros se alteram mesmo durante contrações isométricas (7,19-21). No entanto, o progresso da tecnologia, como a ultrasonografia (US) (3,6,7,14,21-24) ou a ressonância magnética (3,6,21) permitiu medir os parâmetros de arquitetura in vivo, tanto em repouso (3,6,15,23,25-28) como durante contração (7,19-21). Figura 3 Organização do músculo esqulético Antes do final deste primeiro capítulo introdutório, gostaria de chamar a atenção para o uso incorreto do termo " fibra muscular ", sendo que isso acontece mesmo entre a comunidade científica. Creio que na literatura de arquitetura muscular, quando

4 alguém fala em fibra muscular, provavelmente se está a referir a fascículo (Figura 3). Coloco esta questão porque a análise de uma fibra muscular distinta só é possível através de métodos microdissecação ou outros métodos caros e pouco práticos (identificação bioquímica através de marcadores de glicogénio). Posto isso, os métodos comummente utilizados para a análise de parâmetros de arquitetura muscular (por exemplo, ultra-som, ressonância magnética, etc ) só nos permitem observar feixes de fibras (fascículos) e não fibras em separado. Esta confusão foi esclarecida anteriormente por alguns autores na literatura (1,2) e merece alguma atenção, já que por exemplo o tamanho dos fascículos nem sempre reflete o tamanho das fibras musculares - uma vez que nem todas as fibras acompanham o fascículo ao longo de todo o seu comprimento (1,2). Agora que relembrámos os parâmetros de arquitetura muscular, nos próximos dois artigos irei escrever sobre: as implicações funcionais de diferentes arranjos de arquitetura muscular (por exemplo, maior ângulo de penação); e sobre a maneira como o músculo esquelético (arquitetura) se adapta ao treino. 1. Lieber RL, Fridén J. Clinical significance of skeletal muscle architecture. Clin Orthop Relat Res [Internet] Feb;(383): Available from: 2. Lieber RL, Fridén J. Functional and clinical significance of skeletal muscle architecture. Muscle Nerve [Internet] [cited 2013 Jan 28];(November): Available from: DCLINICALSIGNIFICANCE.pdf 3. Aagaard P, Andersen JL, Dyhre-Poulsen P, Leffers a M, Wagner a, Magnusson SP, et al. A mechanism for increased contractile strength of human pennate muscle in response to strength training: changes in muscle architecture. J Physiol [Internet]. 2001;534(Pt. 2): Available from: centrez&rendertype=abstract 4. Narici M. Human skeletal muscle architecture studied in vivo by non-invasive imaging techniques: functional significance and applications. J Electromyogr Kinesiol [Internet] Apr;9(2): Available from:

5 5. Jones DA, Rutherford OM, Parker DF. Physiological changes in skeletal muscle as a result of strength training. Exp Physiol [Internet] Jan 1;74(3): Available from: 6. Kawakami Y, Abe T, Kuno SY, Fukunaga T. Training-induced changes in muscle architecture and specific tension. Eur J Appl Physiol Occup Physiol [Internet]. Springer Verlag; 1995;72(1-2): Available from: 7. Kawakami Y, Ichinose Y, Fukunaga T. Architectural and functional features of human triceps surae muscles during contraction. J Appl Physiol [Internet] Aug 1;85(2): Available from: 8. Mairet S, Maïsetti O, Portero P. Homogeneity and reproducibility of in vivo fascicle length and pennation determined by ultrasonography in human vastus lateralis muscle. Sci Sports [Internet] Oct [cited 2013 Jan 28];21(5): Available from: 9. Abe T, Brown JB, Brechue WF. Architectural characteristics of muscle in black and white college football players. Med Sci Sports Exerc [Internet]. Lippincott Williams & Wilkins; 1999 [cited 2013 Jan 31];31(10): Available from: Nimphius S, McGuigan M, Newton RU. Changes in muscle architecture and performance during a competitive season in female softball players. J Strength [Internet] [cited 2013 Jan 28];26(10): Available from: aspx 11. Kumagai K, Abe T, Brechue WF, Ryushi T, Takano S, Mizuno M. Sprint performance is related to muscle fascicle length in male 100-m sprinters. J Appl Physiol [Internet] Mar 1;88(3): Available from: Kawakami Y, Abe T, Fukunaga T. Muscle-fiber pennation angles are greater in hypertrophied than in normal muscles. J Appl Physiol [Internet] Jun 1;74(6): Available from: Reeves ND, Narici M V, Maganaris CN. Effect of resistance training on skeletal muscle-specific force in elderly humans. J Appl Physiol [Internet] Mar 1;96(3): Available from: Blazevich A, Cannavan D, Coleman DR, Horne S. Influence of concentric and eccentric resistance training on architectural adaptation in human quadriceps muscles. J Appl Physiol [Internet]. American Physiological Society; 2007 Nov

6 [cited 2013 Jan 28];103(5): Available from: Blazevich A, Gill ND, Deans N, Zhou S. Lack of human muscle architectural adaptation after short-term strength training. Muscle nerve [Internet]. [New York, NY, etc., Wiley, etc.]; 2007 Jan [cited 2013 Jan 28];35(1): Available from: Lieber RL, Fazeli BM, Botte MJ. Architecture of selected wrist flexor and extensor muscles. J Hand Surg Am [Internet] Mar;15(2): Available from: Friederich JA, Brand RA. Muscle fiber architecture in the human lower limb. J Biomech [Internet]. 1990;23(1):91 5. Available from: Wickiewicz TL, Roy RR, Powell PL, Edgerton VR. Muscle architecture of the human lower limb. Clin Orthop Relat Res [Internet] Oct;(179): Available from: Fukunaga T, Ichinose Y, Ito M, Kawakami Y, Fukashiro S. Determination of fascicle length and pennation in a contracting human muscle in vivo. J Appl Physiol [Internet] Jan 1;82(1): Available from: Muramatsu T, Muraoka T, Kawakami Y, Shibayama A, Fukunaga T. In vivo determination of fascicle curvature in contracting human skeletal muscles. J Appl Physiol [Internet] Jan 1;92(1): Available from: Narici M V, Binzoni T, Hiltbrand E, Fasel J, Terrier F, Cerretelli P. In vivo human gastrocnemius architecture with changing joint angle at rest and during graded isometric contraction. J Physiol [Internet] Oct 1;496 ( Pt 1: Available from: centrez&rendertype=abstract 22. Abe T, Fukashiro S, Harada Y, Kawamoto K. Relationship between sprint performance and muscle fascicle length in female sprinters. J Physiol Anthropol Appl Human Sci [Internet] Mar;20(2): Available from: Blazevich AJ, Giorgi A. Effect of testosterone administration and weight training on muscle architecture. Med Sci Sport Exerc [Internet]. 2001;33(10): Available from: Rutherford O, Jones D. Measurement of fibre pennation using ultrasound in the human quadriceps in vivo. Eur J Appl Physiol [Internet] [cited 2013

7 Jan 28];39(3): Available from: Alegre LM, Jiménez F, Gonzalo-Orden JM, Martín-Acero R, Aguado X. Effects of dynamic resistance training on fascicle length and isometric strength. J Sports Sci [Internet]. Routledge; 2006 May [cited 2013 Jan 28];24(5): Available from: Gondin J, Guette M, Ballay Y, Martin A. Electromyostimulation training effects on neural drive and muscle architecture. Med Sci Sport Exerc [Internet] Aug [cited 2013 Jan 28];37(8): Available from: Matta T, Simão R, Salles B de. Strength training s chronic effects on muscle architecture parameters of different arm sites. J Strength [Internet] [cited 2013 Jan 28];25(6): Available from: Narici M V, Flueck M, Koesters a, Gimpl M, Reifberger a, Seynnes OR, et al. Skeletal muscle remodeling in response to alpine skiing training in older individuals. Scand J Med Sci Sports [Internet] Aug [cited 2013 Jan 28];21 Suppl 1:23 8. Available from: