Skeletal muscle adaptation to strength training: molecular mechanisms. Adaptação muscular esquelética ao treinamento de força: mecanismos moleculares.

1. ADAPTAÇÕES MUSCULARES
ESQUELÉTICAS AO
TREINAMENTO DE FORÇA
Dra Aline Villa Nova Bacurau

2. Eugene Sandow
(1867- 1925)
Arnold Schwarzenegger
1970
"Ronnie" Coleman
2000

3. Abordagem Clássica
Exercício Adaptação ?
“Black box”

4. Abordagem da Fisiologia do Exercício Molecular
Signal
transduction &
gene regulation
Molecular Exercise
Physiologist
Exercício Adaptação
“Black box”

5. O que é força muscular?
É a capacidade dos músculos em gerar tensão ao ativar-se.
Goldspink, 1992
Capacidade de se opor a uma resistência externa

6. Manifestações da força muscular
I. Força Máxima
II. Força explosiva (potência)
III. Resistência de Força

7. Manifestações da força muscular
I. Força Máxima
É o vigor máximo que um músculo/grupo muscular pode gerar.
Wilmore & Costil, 2001

8. Manifestações da força muscular
II. Força explosiva (potência)
Força máxima vs. Velocidade máxima

9. Manifestações da força muscular
III. Resistência de Força
Capacidade de exercer força repetidamente ou manter produção
de força por tempo prolongado

10. 1
2
3
4
5

11. Como o músculo produz
força muscular?
É a ativação das fibras musculares com tendência à encurtamento.
• Estática
• Dinâmica
Contração muscular
Concêntrica
Excêntrica

12. Fatores que Afetam a Força Muscular

13. IDADE
SEXO
TIPO DE
TREINAMENTO
GRUPO
MUSCULAR
RESPONSIVIDADE
AO TREINAMENTO
DURAÇÃO
INTENSIDADE
FREQUÊNCIA
VOLUME
INTERVALO
NÍVEL DE
TREINAMENTO

15. Força vs. Massa Muscular
Força sobre-humana?
Mulheres?
Crianças?
205 Kg

16. Mulheres x Homens
O tamanho do músculo importa?
Recordes mundiais em levantamento de peso para homens e mulheres em 1997
Aumento do peso levantado junto com o aumento na categoria de peso

17. Treinamento de Força
Força
Hipertrofia
Adaptações Neurais
Tempo
Progressão
8-12 semanas

18. Modelo de fatores neurais e hipertróficos
induzidos pelo treinamento de força

19. Adaptações neurais ao treinamento de Força
• aumento no recrutamento de unidades motoras????
• aumento na frequência de disparos do motoneurônio
• alterações morfológicas nas junções neuromuscular
• inibição da coativação de músculos agonistas
e antagonistas
• aumento do sincronismo das unidades motoras

20. Adaptações Neurais ao Treinamento de Força
Coativação dos músculos agonistas e antagonistas

22. Hipertrofia

24. Hipertrofia vs Hiperplasia

25. Hiperplasia
Acredita-se que a hiperplasia tem como objetivo a
substituição de fibras musculares mortas (necrose).
“De Novo” ou “geminação lateral”
Formação de uma nova fibra
“splitting”
Mitose de uma fibra em duas
?

29. Fibra muscular
Céls. Satélites
Microtrauma
Mitose
Novas céls. mioblásticas
Treino
Estímulo mecânico
Céls. Musculares
existentes
?
Entre elas mesmas
Fusão
Hipertrofia Hiperplasia

30. Hiperplasia - Estiramento
Modelos experimentais (aves): modelo de estiramento por 5 semanas

31. Hiperplasia - Estiramento
Modelos experimentais: Pássaros, galinha, codorna
 334% massa muscular e
 90% números de fibras
Antônio, 1993

32. Existem hiperplasia em mamíferos?
Gatos (Gonyea W, 1976)
Treinamento de força condicional
 9-20% de fibras
Velocidade do exercício
Ratos (Tamaki T, 1992)
Agachamento
 14% de fibras
“De novo”

33. Hiperplasia em Humanos?
Limitações Metodológicas
 Avaliação Direta: Estudo em cadáveres, grande variação inter-indivíduos
(Sjöström M, 1991)
 Avaliações indiretas:
 CSA das fibras musculares, com  CSA do músculo
Fatores Genéticos
Artefato da análise
Amostra pequena
Outros limitantes

34. Hiperplasia em Humanos?
19 power-lifters com uma média de
9 anos de treino:
 9 reportaram uso de esteroides
anabolizantes
 10 relataram nunca terem
utilizado anabolizantes

35. Hiperplasia em Humanos?
(Kelley G, 1996)
 Praticantes vs. Indivíduos treinados;
 Tempo de treinamento;
 Uso de esteroides anabolizantes.
“Hyperplasia could only have a
small effect on muscle CSA and
therefore strength improvements”
Jonathan Folland and Alun Williams, 2007

36. Controle Body builder
Skeletal muscle hypertrophy
and structure and function of
skeletal muscle fibres in male
body builders
D'Antona G, 2006
C
o
n
tr
ol
e

37. Hipertrofia
• Transitória
• Crônica Radial:  no de sarcômeros em paralelo
Longitudinal:  no de sarcômeros em série

38. Hipertrofia
Lesão (?) Regeneração
Hipertrofia Supercompensação

39. Hipertrofia e lesão muscular
(efeito da carga repetida)
Nosaka, k.; Med Sci Sports Exerc. 2002

40. MILO DE CROTONA 5 vezes campeão olímpico (536 a 520 A.C)
“Milo de Crotona foi o maior atleta da
Antiguidade"
Donald Kyle, da Universidade do Texas, historiador americano
especialista nos jogos antigos.
Atleta olímpico de luta e discípulo do
matemático Pitágoras, que relata dos
métodos de treinamento mais antigos da
humanidade e utilizado até hoje, que é a
evolução progressiva da carga.
Princípio da Sobrecarga
Pierre Puget's Milo of Croton (1682)

41. Another legend has it that he would train in the off years by carrying a newborn calf
on his back every day until the Olympics took place. By the time the events were to
take place, he was carrying a four year old cow on his back. He carried the full-grown
cow the length of the stadium, then proceeded to kill, roast, and eat it.

43. Estímulo
Lesão / Perda
miofibrilas
Sarcômero
Disco Z
Desminas
Fibronectinas
Distrofinas

44. Komi, 1996

45. Estímulo
Lesão / Perda
miofibrilas
Sobrecarga
miofibrilas
restantes
Sarcômero
Disco Z
Desminas
Fibronectinas
Distrofinas

46. Gibala et al.,1995

47. Turnover proteico após exercício agudo

48. SÍNTESE PROTÉICA
proteína aa
DEGRADAÇÃO PROTEICA

49. Quais são os mecanismos
envolvidos na ativação da síntese
proteica após o exercício físico?

50. Hernandez JM et al. J. Appl. Physiol. 2000
2 - 3 sessões de 50 rep.

51. Hernandez JM et al. J. Appl. Physiol. 2000

53.  na expressão de IGF-1  a massa muscular
Massa Muscular EDL Força Tetânica
Musaro A et al. Nature Genetics, 2001

54. Viral expression of insulin–like growth factor- 1 enhances
muscle hypertrophy in resistance trained rats
Lee S et al. J. Appl. Physiol., 2004.
8 semanas de treinamento.

55. 10 séries de 6 rept. 80 % de 1-RM no extensor de joelho.
Hameed M et al. J Physiol., 2003

57. AKT
IGF-1, insulina
AMPK mTOR aas
Alto
turnover
de energia,
hipóxia
raptor
Tradução, síntese
proteica
Músculo Esquelético

58. Eduardo
Souza
Carlos
Ugrinowitsch
Laboratório de Adaptação ao Treinamento de Força - USP

59. Estímulo
Lesão / Perda
miofibrilas
Sobrecarga
miofibrilas
restantes
?
Síntese
protéica
Sarcômero
Disco Z
Desminas
Fibronectinas
Distrofinas

60. Kadi et al., 1999.
C: controle
PL: power lifter
Snijders T. Ageing Research Reviews, 2009.
Domínio Mionuclear

61. Irr. Abl. Irr.+Abl. Control
Rosenblatt JD et al., Muscle Nerve, 1994.
EDL muscle mass
(% compared to control)
Irr. Irradiação; Abl. Ablação.
*

62. Marcação Hoechst
núcleo
Marcação PCNA
célula satélite
proliferante
Merge

63. Sedentário Treinado (treinamento intervalado)
4x
20x
Bacurau A (dados não publicados)

64. 14 dias de sobrecarga.
14d de sobrec. + 2 mo Dener.
+ 3 mo Dener (5 meses total).
Bruusgaard, PNAS (2010)
In vivo
Ex vivo

65. Bruusgaard, PNAS (2010)

66. Qual outro mecanismo está envolvido
na regulação de células satélites?

67. Myostatin short interfering hairpin RNA gene transfer
increases skeletal muscle mass
Magee et al. Journal of Gene Medicine 2006; 8: 1171-1181

68.  Miostatina é membro da familia
TGF.
 Inibe a proliferação de mioblastos
(ação principal pré natal) e
crescimento muscular.

69. Miostatina
Belgian Blue Bull – mutação da miostatina

70. Miostatina - Whippets
NORMAL MUTANTE
Mosher, D et al., 2007

71. Aos 7 meses de idade com um extraordinário crescimento muscular.
Schuelke et al. N Engl J Med. 2004

72. O treinamento físico é capaz de
modular a expressão de
miostatina?

73. 9 semanas de treinamento de força, 3 x por semana, 50 repetições máximas de
extensão de joelho.
Roth SM et al., Experimental Biology and Medicine, 2003.

74. Estímulo
Lesão / Perda
miofibrilas
Sobrecarga
miofibrilas
restantes
Células
satélites
Síntese
protéica
Sarcômero
Disco Z
Desminas
Fibronectinas
Distrofinas
novas
miofibrilas

75. Splitting de
miofibrila

76. Pré treino
Pós treino

77. Hipertrofia - Sumário
Adaptações:
 ativação de células satélites
 síntese de proteínas contráteis
 área de miofibrilas
 nº de miofibrilas ( sarcômero em paralelo)
 diâmetro fibra muscular
 circunferência da fibra (secção transversa)
 massa
 Aumento no volume e densidade de túbulos T e retículos sarcop.
 capilarização ?
 capacidades aeróbias

78. Todas as fibra musculares hipertrofiam?
8000
7000
6000
5000
4000
Tipo I Tipo II a Tipo II b
Antes Depois
mm2
Treino de força - 6 meses

79. O tipo de fibra muda com treinamento de força?
Fry AC et al, 2003

80. Possível mecanismo...

81. Caso 1. Arnold Schwarzenegger
Atualmente com 66 anos, ex-governador
do estado mais rico dos
EUA, ex-exterminador do futuro,
Conan e fisiculturista.
Obteve 7 títulos de Mister
Olympia.

82. Arnold Schwarzenegger
1. Quais são os fatores que contribuem
para a força muscular?
2. Como ocorre o processo de ganho de
massa muscular pelo TF de força para
hipertrofia?
3. Em sua opinião como seria a
distribuição de fibras no vasto lateral do
ex-atleta, quando estava em atividade?
4. Qual fibra apresenta melhor resposta ao
treinamento de hipertrofia?

83. Envelhecimento

84. Unidades Motoras
(Brooks et al., 2003)
Envelhecimento

85.  Aos 60 anos os níveis de força  (atrofia muscular)
 Declínio hormonal (ex: testosterona e GH)

86.  O treinamento de força é capaz de  a força durante toda vida
 Aos 60 anos o ganho de força pode ser  que jovens não treinados

87. Ruiz et al, 2008

88. Caso 2. Antonio Domicil Silva
Atualmente com 78 anos, sempre foi muito
ativo e ainda pratica treinamento de força.
1.Como será a adaptação muscular do Sr.
Antonio? O que vc espera?
2.Na sua opinião quais seriam os riscos e
benefícios do treinamento de força no idoso?

89. Caso 2. Antonio Domicil Silva
Atualmente com 78 anos, sempre foi muito
ativo e ainda pratica treinamento de força.
1.Como será a adaptação muscular do Sr.
Antonio? O que vc espera?
1.Na sua opinião quais seriam os riscos e
benefícios do treinamento de força no idoso?

90. Obrigada!!!
alinevnb@usp.br

91. Slides Extras

92. Contração
Concêntrica
vs
Excêntrica
Rápida
vs
Lenta

93. Tipo de contração
Velocidade

94. Concêntrica vs Excêntrica

95. Contração Excêntrica
Desarranjo Sarcomérico
Pré Pós-sessão

96. Contração Excêntrica
 Alta tensão
 Nível de ativação voluntária diferente
da concêntrica
Maior dano

97. Concêntrica vs Excêntrica

100. Valmor Tricoli
Laboratório de Adaptações Neuromusculares ao Treinamento de Força.
Moderada oclusão do fluxo sanguíneo durante o exercício (50%), 94.8 – 10.3 mm Hg.
4 semanas de treinamento
Grupo HI: 3 séries de 8 rep 80% 1RM.
Grupo LI: 3 séries de 15 rep 20% 1RM em associação a restrição de fluxo (LIR) ou não (LI).

101. Valmor Tricoli
Laboratório deAdaptações Neuromusculares ao Treinamento de Força

105. Myotubes Expressing PGC-1a4 Show Cellular
Hypertrophy

106. In Vivo Expression of PGC-1a4 Induces Skeletal
Muscle Hypertrophy
Cross-section of the gastrocnemius muscle 7 days after
intramuscular injection of adenovirus expressing GFP
alone or with PGC-1a4.

107. PGC-1a4 Transgenic Mice Increased Muscle Mass and Strength and
Show Resistance to Muscle Wasting during Experimental Cancer
Cachexia

108. PGC-1a4 Expression Increases during Muscle Hypertrophy and
Resistance Training
10 days hindlimb suspension
(Suspension) or 10 days suspension
plus 24 hr of reloading (Reloading).
Analysis of gene expression in skeletal muscle biopsies from human volunteers. Percutaneous vastuls lateralis biopsies were
obtained at baseline and 8 weeks later

109. Eugene Sandow
(1867- 1925)
Arnold Schwarzenegger
1970
"Ronnie" Coleman
2000