ÁCIDO LÁTICO E OXIGÊNIO PARTE II

Nesta edição, utilizaremos a terminologia de ácido lático e aeróbico/anaeróbico indistintamente do recomendado em situações técnicas. Na próxima publicação explicaremos o porquê.

Iniciamos na edição passada nossa discussão sobre os mecanismos de produção de ácido lático na célula muscular para a manutenção da contração nos músculos. A hipótese dos primeiros experimentos desenvolvidos era que, durante a contração muscular vigorosa, haveria déficit de oxigênio no músculo (hipóxia, ou seja, condições “anaeróbias”) e consequente produção de ácido lático. Para apresentarmos esta hipótese, chamaremos de ácido lático o produto da redução do piruvato. Na próxima edição, demonstraremos que isto pode não ser verdade. Este pensamento foi disseminado na comunidade científica e propagado pelos praticantes de exercício físico, tais como atletas, treinadores e praticantes de atividade física em geral.

Voltemos, então, rapidamente, à parte I deste artigo (você pode visualizá-lo em links relacionados, ao final deste texto). Vimos que os sistemas de ressíntese de ATP mitocondriais produzem cerca de vinte vezes mais ATP do que as vias metabólicas citoplasmáticas (fig. 2 do artigo ÁCIDO LÁTICO E OXIGÊNIO PARTE I). Entretanto, devido às inúmeras reações enzimáticas necessárias para a ressíntese de ATP pela mitocôndria, sua velocidade de formação de ATP é extremamente baixa. Já os sistemas citoplasmáticos são menos complexos e possuem maior velocidade para ressíntese de ATP, embora com menor eficiência.

As células devem manter concentrações razoavelmente constantes de ATP, ADP e outros sinalizadores. Sempre que a concentração de ATP diminui e a concentração de ADP (há vários sinalizadores aqui, mas explicaremos usando estes dois para melhor compreensão) se eleva, as vias metabólicas que aumentam o estoque de energia química armazenada (ATP, NADH, FADH etc) são ativadas ao mesmo tempo. É claro que se considerarmos que há vias que sintetizam ATP mais rápido e com menor eficiência do que outras (creatina fosfato, glicólise) e estimarmos a quantidade de ATP produzida num determinado tempo, teremos uma maior contribuição destas vias no ATP sintetizado no início da demanda aumentada, diminuindo sua contribuição percentual com o tempo.

Portanto, nossa célula muscular tem diversas fontes de ressíntese de ATP que funcionam com diferentes velociades e eficiência, logo, contribuem percentualmente de forma distinta de acordo com a demanda de ATP. Ou seja, tudo está regulado pela relação entre oferta e demanda de energia química, considerada aqui, essencialmente como ATP.

Em condições de repouso ou exercícios de intesidade leve a moderada, a demanda por ATP é relativamente baixa e a ressíntese pode acontecer de forma mais lenta. Por isso, o piruvato formado pela via glicolítica e as gorduras têm tempo de ser oxidados pelas mitocôndrias e contribuem com a maior parte do ATP ressintetizado necessário para a execução do exercício. Neste caso, há pequeno acúmulo de piruvato e necessidade de formação de “ácido lático” (a concentração em repouso é, em média, de 1mM). Em contrapartida, quando a demanda por ATP é grande e exige a ressíntese em altas velocidades, os sistemas citoplasmáticos de maior velocidade têm maior contribuição para a ressíntese. Como são reguladas as vias metabólicas utilizadas em diferentes situações de demanda energética? Essa é a grande questão quando estudamos regulação do metabolismo energético muscular. É necessário entender que as funções celulares são muito bem reguladas por mecanismos que chamamos de sinalização intracelular, ou seja, moléculas mensageiras dentro da célula.

Muitas das reações químicas celulares acontecem graças à ação de enzimas, que são proteínas específicas responsáveis pela aceleração de tais reações. Pelo que vimos na edição anterior, na ausência de oxigênio, não há funcionamento mitocondrial, podendo acarretar inclusive, a morte celular. Sem as mitocôndrias, a célula deve usar outras fontes de formação de ATP, o que não é compatível com células aeróbicas (todas as nossas). Em situação de hipóxia transiente, as enzimas CK, MK e as enzimas da via glicolítica estão ativadas devido à diminuição da concentração de oxigênio. Contudo, será que isso acontece durante o exercício? Em seu trabalho publicado e intitulado “A Glicólise é independente do estado de oxigenação em músculos humanos estimulados in vivo” (do inglês, Glycolysis is independent of oxygenation state in stimulated human skeletal muscle in vivo), Conley e colaboradores em 1998 demonstraram que a velocidade da via glicolítica, que posteriormente pode formar ácido lático, era idêntica nos músculos em contração tanto em concentrações normais de oxigênio quanto em hipóxia. Esses resultados foram reforçados por mais dois estudos, um em animais (KEMPER et al, 2001) e outro em humanos (CROWTHER et al, 2002), o que é óbvio visto que todos os mamíferos são aeróbicos. Estes achados já eram conhecidos pelos bioquímicos há anos.

Se não é a concentração de oxigênio, o que sinaliza para a ativação da via glicolítica? Já está descrito na literatura que algumas enzimas reguladoras da via glicolítica, como exemplo, a Fosfofrutoquinase-1 (PFK-1) é ativada por ADP, AMP, IMP e cálcio. Todas estas moléculas ou íons têm suas concentrações aumentadas dentro da célula durante a contração de uma forma dependente da ativação muscular. Em 2000, SPRIET e colaboradores, publicaram uma interessante revisão sobre a atividade das principais enzimas das vias metabólicas em várias intensidades de exercício. Foi mostrado que, quanto maior a intensidade do exercício, maior a atividade da PFK-1, podendo atingir valores 6.5 e 32 vezes maior em intensidades de 90 e 250% respectivamente, da capacidade física do indivíduo. Ademais, a enzima que oxida o piruvato na mitocôndria (chamada de piruvato desidrogenase - PDH) também aumenta, porém apenas 3 e 4 vezes, em 90 e 250% de intensidade. Esses dados da PDH mostram que as mitocôndrias não param de funcionar, mesmo em altas intensidades de exercício e, mais importante, elas funcionam ainda mais rápido.

Juntando todos os dados atuais da literatura, podemos concluir que a formação de ácido lático acontece independentemente do estado de oxigenação da célula muscular e que, em nenhuma intensidade de exercício, a célula fica de forma “anaeróbica”. O ácido lático é produzido, pois, em exercícios de alta intensidade onde há uma necessidade de rápida ressíntese de ATP para suprir a demanda celular. Portanto, o sistema glicolítico é ativado. Tal ativação é dependente, principalmente, da ativação muscular e da demanda de ATP.
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