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METABOLISMO
Segundo a definição encontrada no dicionário, metabolismo é o conjunto de transformações que as substâncias químicas sofrem no interior dos organismos vivos. São essas reações que permitem a uma célula ou um sistema transformar os alimentos em energia, que será utilizada pelas células para que as mesmas se multipliquem, cresçam, movimentem-se, etc. Ou seja, o metabolismo é o conjunto de reações químicas responsáveis pelos processos de síntese e degradação dos nutrientes na célula. O metabolismo divide-se em duas etapas: catabolismo (onde há degradação, ou “quebra” de compostos) e anabolismo (que é a síntese, ou seja, formação de compostos).
O metabolismo é também o processo através dos quais as células capturam energia de outras células (suas vizinhas); convertem nutrientes em blocos construtores para a síntese de macromoléculas tais como os polissacarídeos (açúcares), proteínas e ácidos nucléicos; sintetizam as macromoléculas necessárias para o crescimento e replicação da célula; e degradação de macromoléculas para obter energia ou para estoque de seus blocos construtores para futuras construções.
O Catabolismo refere-se ao processo o qual leva a quebra ou degradação de compostos em moléculas menores, mais simples, tais como o íon lactato, etanol, etc. As vias catabólicas são invariavelmente acompanhadas por uma rede de liberação de energia livre, e uma das metas do metabolismo é capturar pelo menos alguma desta energia sob a forma de compostos de alta energia, como a adenosina trifosfato (ATP). Já o Anabolismo descreve seqüências de reações nas quais moléculas crescentemente mais complexas são sintetizadas às expensas de ATP, ou seja, o anabolismo requer energia para ser realizado, e esta energia é proveniente das reações de decomposição (catabolismo). Durante o metabolismo, em ambos os processos, catabolismo e anabolismo, ocorrem uma série de passos discretos e pequenos, passando através de um número de intermediários em seus caminhos até chegar aos produtos finais.
Adenosina trifostato (ATP) é a fonte primária de energia química para uma variedade aparentemente sem fim de processos biológicos. Ela alimenta processos tão diversos como a bioluminescência, o transporte de íons e moléculas através de membranas, a contração de músculos, a realização de exercícios, e a síntese de carboidratos e ácidos nucléicos. Quando um ATP libera energia ele vira ADP (adenosina difosfato) e precisa ser fosforilado para voltar a ser ATP, sendo necessário, para isso, a degradação de micronutrientes como a fosfocreatina, a glicose, o ácido graxo ou o aminoácido, para novamente ser capaz de gerar energia.
O metabolismo é simplificado por dois fatores. Primeiro, ele exibe somente pequenas variações dentro de células de uma mesma espécie. Segundo, os processos metabólicos são acoplados ao longo de reações essenciais que podem ser organizadas em vias, tais como a glicólise (degradação da glicose – carboidrato), e um entendimento de um limitado número destas vias pode revelar uma grande quantidade de informação sobre todo o processo do metabolismo.
Apesar do ensino classificatório da nutrição implicar na atribuição das funções únicas e específicas para cada nutriente: função “energética” para os carboidratos, função de “reserva” para os lipídeos e função “estrutural” (ou “plástica”) para as proteínas. Estes mesmos nutrientes podem contribuir para a produção de energia no organismo humano.
Como funciona o metabolismo
Cada pessoa necessita de um nível mínimo de energia para desempenhar as funções vitais no estado acordado. O organismo gasta uma quantidade de calorias simplesmente para manter suas funções vitais quando se está em repouso, pondo em funcionamento o menor número possível de reações, como respiração e funcionamento cardiovascular, por exemplo, esse valor refere-se à taxa de metabólica basal (TMB). Este gasto expressa as mudanças metabólicas indispensáveis e, se determina em repouso absoluto e depois de 12 horas de uma refeição ligeira. Essa demanda de energia reflete a produção de calor pelo corpo.
Os valores do consumo de oxigênio para a taxa metabólica basal (TMB) variam habitualmente entre 160 e 290 ml/min (0,8 a 1,43 Kcal/min), dependendo de fatores como sexo, idade, tamanho corporal global e peso corporal isento de gordura (PIG). O conhecimento da TMB permite estabelecer a importante linha basal energética para elaborar um bom programa de controle do peso corporal através da restrição alimentar, exercício, ou uma combinação de ambos.
Um pouco acima da TMB está a taxa metabólica de repouso (TMR), que se refere à soma dos processos metabólicos da massa de células ativas necessários para manter o equilíbrio regulador normal e as funções corporais em repouso. Para uma pessoa normal, a TMR corresponde a aproximadamente 60 a 75% do Consumo diário total de energia (CDTE), enquanto os efeitos térmicos da alimentação são responsáveis por cerca de 10% e a atividade física é responsável pelos 15 a 30% restantes.
O metabolismo em repouso varia proporcionalmente à área superficial do corpo. Isso demonstra que o dispêndio de energia está intimamente relacionado ao gasto energético/ por área de superfície corporal/ por hora (Kcal.m2.h). Ou seja, quanto maior a área superficial do seu corpo, maior será o gasto energético.
Para identificar quantas calorias são gastas em um dia é necessário incluir alguns fatores como peso (quem pesa mais, ou seja, têm maior massa muscular, possui necessidade calórica maior), idade (com o avanço da idade o metabolismo diminui), sexo (os homens possuem mais massa muscular e por isso o metabolismo é mais acelerado) e nível de atividade física (a atividade física aumenta o metabolismo) que influenciam o gasto energético do organismo.
O músculo também influencia o gasto energético, já que esse tecido é metabolicamente ativo e, quanto mais massa muscular está presente no corpo, maior será o gasto calórico. Naturalmente, os homens possuem um gasto calórico maior do que as mulheres já que eles apresentam uma maior quantidade de massa muscular e menor quantidade de gordura corpórea comparado com as mulheres.
O metabolismo dos nutrientes pode ser dividido por vias metabólicas, ou seja, existe o metabolismo dos carboidratos (glicose ou glicogênio muscular e hepático), o metabolismo das gorduras (ácidos graxos) e o metabolismo das proteínas (aminoácidos). O metabolismo pode ser dividido também em relação a presença de oxigênio (metabolismo aeróbio) e na ausência de oxigênio (metabolismo anaeróbio), o que vai definir qual será a via metabólica utilizada para gerar a ressintese do ATP será a velocidade e a intensidade do gasto energético.
O metabolismo aeróbico refere-se às reações catabólicas geradoras de energia nas quais o oxigênio funciona como um aceitador final de elétrons na cadeia respiratória e se combina com o hidrogênio para formar água. A presença de oxigênio no “final da linha” determina em grande parte a capacidade para a produção de ATP. Por sua vez, isso determina em grande parte a possibilidade de manter um exercício de endurance de alta intensidade.
O metabolismo aeróbio promove a ressíntese de ATP através da combustão de carboidratos e gorduras. O metabolismo de carboidratos, após uma cadeia de eventos, libera energia suficiente para ressintetizar 36 a 38 Moléculas de ATP por molécula de glicose. Enquanto o metabolismo das gorduras é capaz de gerar 147 moléculas de ATP provenientes da degradação completa de um ácido graxo. E 441 moléculas de ATP, a partir dos componentes dos triglicerídeos, e mais 19 moléculas de ATP são formadas durante a degradação do glicerol, dando um total de 440 moléculas de ATP para cada triglicerídeo catabolizado. O fator de limitação desse sistema é o fluxo de moléculas de oxigênio para as mitocôndrias. Ou seja, sem oxigênio esta via metabólica não consegue ressintetizar ATP em tempo suficiente que a sua demanda exige, ficando restrito a via glicolítica a ressinteze do ATP.
O metabolismo anaeróbico refere-se às reações catabólicas geradoras de energia nas quais o oxigênio não está presente, não sendo possível acontecer o processo total de degradação da glicose para ressintese do ATP, devido à alta velocidade de degradação do ATP e na dificuldade na reposição de energia para trabalho celular. Ou seja, a demanda de energia é maior que a oferta.
O que regula o metabolismo energético
Em condições normais, a transferência de elétrons e a subseqüente liberação de energia estão intimamente acopladas à fosforilação do ADP. Sem disponibilidade de ADP a ser fosforilado para ATP, em geral os elétrons não percorrem a cadeia respiratória para se unir ao oxigênio. Os compostos que inibem ou ativam as enzimas em pontos essenciais de controle nas vias oxidativas modulam o controle regulador da glicólise e o ciclo do ácido cítrico. A concentração celular de ADP exerce o maior efeito sobre as enzimas limitantes da velocidade que controlam o metabolismo energético dos carboidratos, das gorduras e das proteínas. Esse mecanismo para o controle respiratório faz sentido, pois qualquer aumento na quantidade de ADP assinala a necessidade de fornecer energia para restaurar os níveis de ATP. Inversamente, os altos níveis celulares de ATP indicam uma necessidade de energia relativamente baixa.
De uma perspectiva mais ampla, as concentrações de ADP funcionam como um mecanismo de feedback celular destinado a manter uma constância relativa (homeostasia) no nível de moeda corrente energética disponível para a realização do trabalho biológico. Esse feedback químico torna possível o ajuste metabólico rápido para as necessidades energéticas das células. Dentro da célula em repouso, a concentração de ATP ultrapassa a concentração de ADP em aproximadamente 500:1. Entretanto, uma queda na relação ATP/ADP, como ocorre no início do exercício, assinala a necessidade de um maior metabolismo dos nutrientes armazenados. Por outro lado, os níveis relativamente baixos de demanda energética mantêm as altas relações de ATP/ADP, o que reduz o ritmo do metabolismo energético.
O que acontece com o metabolismo que nos faz engordar
Foi visto anteriormente que quanto se inicia um exercício, aumenta-se o metabolismo dos nutrientes pelo efeito regulador do metabolismo, ou seja, depleta-se ATP com o exercício e é preciso ressintetizá-lo. Quando deixamos de colocar o nosso corpo para realizar exercícios, não permitimos que ele gaste ATP em quantidade adequadas para iniciar o metabolismo, tanto dos carboidratos, quanto das gorduras e proteínas, para ressintetizar o ATP. Com isso, acabamos por gerar um aumento da quantidade de micronutrientes dentro das células, aumentando assim, tanto o seu volume (hipertrofia), quanto também aumentando o número de células (hiperplasia). Em alguns casos isto acaba por se tornar prejudicial, pois a hiperplasia do tecido adiposo (adipócitos) só faz com que o nosso peso gordo e percentual de gordura aumentem, colocando em risco a nossa saúde, nos fazendo ficar com sobre peso, e em casos crônicos nos tornando obesos.
Conseqüentemente quanto menor o gasto calórico, menor será a energia que gastaremos; mais calorias ficaram armazenadas no nosso corpo e com isso, logo entraremos na faixa de sobre peso. Se não houver uma restrição calórica na alimentação ou se não houver a realização de atividades física o nosso metabolismo será cada vez menor (mais lento), menos energia será gasta e mais gordura será armazenada nos adipócitos (células de gordura) a fim de estocar energia. Uma vez que a maior fonte de energia estocada no nosso corpo seja proveniente das gorduras.
Alterações no metabolismo com o treinamento
O organismo sofre adaptações na função anaeróbica que acompanham o treinamento físico extenuante, ou treinamento de força, que requer uma sobrecarga significativa dos sistemas anaeróbicos de transferência de energia. De conformidade com o conceito de especificidade do treinamento, as atividades que exigem um alto nível de metabolismo anaeróbico produzem alterações específicas nos sistemas de energia imediato e à curto prazo, sem aumentos concomitantes nas funções aeróbicas. As alterações que ocorrem com o treinamento de velocidade, potência e força incluem: maiores níveis de substratos energéticos (aumento de ATP, fosfocreatina, creatina livre e glicogênio, acompanhados por uma melhora de 28% na força muscular); maior quantidade e atividade de enzimas-chave que controlam a fase anaeróbica do catabolismo da glicose (maior nas fibras de contração rápida); maior capacidade de gerar altos níveis de lactato sangüíneo durante o exercício explosivo (maiores níveis de glicogênio e de enzimas glicolíticas e melhor motivação e tolerância à dor no exercício extenuante).
O treinamento aeróbico produz melhoras significativas na capacidade para o controle respiratório no músculo esquelético. O treinamento de endurance faz aumentar a capacidade do indivíduo de mobilizar, transportar e oxidar os ácidos graxos para obtenção de energia durante o exercício submáximo. O catabolismo acelerado das gorduras com o treinamento aeróbico torna-se particularmente evidente para a mesma carga de trabalho absoluta do exercício submáximo, independentemente de o indivíduo estar alimentado ou em jejum. Aumentos impressionantes ocorrem também na capacidade do músculo treinado de utilizar os triglicerídeos intramusculares como fonte primária para a oxidação dos ácidos graxos. Uma lipólise (quebra de gorduras) mais vigorosa induzida pelo treinamento resulta de:
- Maior fluxo sangüíneo dentro do músculo treinado;
- Mais enzimas para a mobilização e o metabolismo das gorduras;
- Capacidade respiratória aprimorada das mitocôndrias musculares;
- Menor liberação de catecolaminas para a mesma produção absoluta de potência.
O catabolismo das gorduras aprimorado beneficia os indivíduos praticantes de atividades de endurance, pois conserva as reservas de glicogênio tão importantes durante o exercício prolongado de alta intensidade.
Em relação ao catabolismo dos carboidratos, o músculo treinado exibe uma maior capacidade de oxidar os carboidratos durante o exercício submáximo. Conseqüente, grandes quantidades de piruvato fluem através das vias energéticas aeróbicas, efeito esse consistente com a maior capacidade oxidativa das mitocôndrias e o melhor armazenamento de glicogênio dentro dos músculos. Entretanto, durante o exercício submáximo o treinamento de endurance reduz a renovação (turnover) do glicogênio muscular em favor de uma maior combustão de ácidos graxos.
A utilização reduzida de carboidratos totais como combustível no exercício submáximo com o treinamento de endurance resulta dos efeitos combinados de: menor utilização do glicogênio muscular e produção reduzida de ATP através da glicólise hepática e utilização da glicose carreada pelo plasma. A oxidação dos ácidos graxos, combinada com um catabolismo reduzido dos carboidratos, contribui para a homeostasia (estado de equilíbrio) da glicose sangüínea e uma maior capacidade de endurance após o treinamento aeróbico. A capacidade gliconeogênica hepática (formação de novo ATP pela glicose armazenada no fígado) exarcebada pelo treinamento também proporciona resistência à hipoglicemia durante o exercício prolongado.
Efeito de termogénicos no aumento do metabolismo e auxílio na diminuição de gorduras
A ação termogênica significa transformar em energia as calorias provenientes da gordura corporal e da alimentação, então a utilização de suplementos termogênicos, irá fazer com que o seu corpo aumente o metabolismo energético, utilizando mais gordura principalmente como fonte energética.
Estes produtos visam através da ação termogênica manter seu metabolismo acelerado para que você queime mais gordura ao longo do dia, mesmo durante o descanso.
Outro suplemento também age sobre o metabolismo, acelerando-o. Este é o caso do CLA (ácido linoléico conjugado). Estudos descobriram que o consumo diário de CLA ajuda pessoas acima do peso e obesas a eliminar gordura das células ao acelerar o metabolismo muscular, além de promover outros benefícios.
Metabolismo do Miocárdio (Coração)
À semelhança do que ocorre com os tecidos, o miocárdio utiliza a energia química armazenada no alimento a fim de gerar o ATP que irá acionar o seu trabalho. Entretanto, o miocárdio depende quase totalmente da energia liberada nas reações aeróbicas; esse músculo possui uma capacidade oxidativa três vezes maior que o músculo esquelético. As fibras do miocárdio contêm a maior concentração mitocondrial de todos os tecidos, com uma capacidade excepcional para o catabolismo das gorduras com um meio primário para a ressíntese do ATP.
A glicose, os ácidos graxos e o lactato, formados pela glicólise no músculo esquelético proporcionam a energia para o funcionamento apropriado do miocárdio. Em repouso, esses três substratos contribuem para a ressíntese do ATP, com a maior parte da energia proveniente do fracionamento dos ácidos graxos livres (gorduras). Em essência, o coração utiliza, para obter energia, qualquer substrato que consegue “ver” em um nível fisiológico – assim sendo, durante um exercício intenso, quando o efluxo de lactato do músculo esquelético para o sangue aumenta de maneira significativa, o coração consegue a maior parte de sua energia da oxidação do lactato circulante. No exercício mais moderado, quantidades iguais de gordura e de carboidratos proporcionam combustível energético. Durante o exercício submáximo prolongado, o metabolismo dos ácidos graxos livres pelo miocárdio aumenta até quase 70% da demanda energética total. Existem padrões semelhantes de metabolismo do miocárdio para indivíduos treinados e destreinados. Entretanto, uma pessoa treinada em endurance demonstra uma dependência consideravelmente maior do miocárdio em relação ao catabolismo das gorduras no exercício submáximo. Essa diferença, semelhante ao efeito para o músculo esquelético, ilustra o “efeito poupança (preservação) dos carboidratos” do treinamento aeróbico.
Conclusão
Foi visto que o metabolismo depende da individualidade biológica, ou seja, cada indivíduo tem o seu metabolismo num ritmo diferente. Quanto maior a sua massa magra (livre de gordura) maior será a sua taxa metabólica, conseqüentemente mais energia o seu corpo irá gastar para realizar as necessidades vitais do seu funcionamento.
Ao praticar atividades físicas, você estará contribuindo para melhorar a sua saúde, aumentando a sua taxa metabólica, consumindo mais gordura armazenada no seu organismo e estará menos suscetível a engordar, e também irá se prevenir de desenvolver doenças relacionadas a excessos de gordura armazenada e a inatividade física, como hipertensão arterial, diabetes mellitus, obesidade, entre outros.
Referências Bibliográficas
LUZ, Maurício R.M.P.; Poian, Andrea T. da,. O Ensino Classificatório do Metabolismo Humano. Cienc. Cult. vol.57 no.4 São Paulo Oct./Dec. 2005.
MCARDLE, William D. et al. Fisiologia do Exercício – Energia, Nutrição e Desempenho Humano. 5.ed. Rio de Janeiro. Guanabara Koogan, 2001.
Site: http://pt.wikipedia.org/wiki/Metabolismo
Site: http://www.medicinadoesporte.com/Aerobio.htm – Rev. 06-02-2006
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(9)(Phillips, 1997). Além disso, ela é capaz de neutralizar ácidos produzidos durante o exercício, evitando a queda de pH que leva à fadiga muscular e age nos nervos algésicos (produzindo dor). A creatina, ao ser administrada oralmente, sofre a ação da enzima creatina-quinase mitocondrial (Mi-CQ) que está acoplada ao sítio de fosforilação oxidativa na parte externa da membrana interna da mitocôndria. Essa enzima transfere um fosfato do ATP à creatina, formando ADP e Fosfocreatina. O ADP volta a matriz mitocondrial (troca por uma molécula de ATP) e a fosfocreatina (devido o seu pequeno tamanho) penetra na célula muscular. Lá, ela sofre ação da enzima creatina-quinase muscular (MM-CQ) que transfere seu fosfato de alta energia ao ADP, restituindo o ATP e proporcionando mais tempo de contração muscular.
