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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS – UNICAMP
FACULDADE DE EDUCAÇÃO FÍSICA - FEF
DIEGO PEREIRA JERÔNIMO
INFLUÊNCIA DA SUPLEMENTAÇÃO DE CREATINA E CAFEÍNA
SOBRE A FADIGA NEUROMUSCULAR
Campinas, SP
2016
DIEGO PEREIRA JERÔNIMO
INFLUÊNCIA DA SUPLEMENTAÇÃO DE CREATINA E CAFEÍNA SOBRE A FADIGA
NEUROMUSCULAR
Tese apresentada à Faculdade de Educação Física da
Universidade Estadual de Campinas como parte dos
requisitos exigidos para obtenção do título de Doutor em
Educação Física, na área de concentração Biodinâmica do
Movimento e Esporte.
ORIENTADOR: PROF. DR. ANTONIO CARLOS DE MORAES
ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE A VERSÃO FINAL
TESE DEFENDIDA PELO ALUNO DIEGO PEREIRA
JERÔNIMO E ORIENTADO PELO PROF. DR. ANTONIO
CARLOS DE MORAES.
Campinas, SP
2016
COMISSÃO EXAMINADORA
_________________________
Prof. Dr. Antonio Carlos de Moraes
Orientadora
_________________________
Prof. Dr. João Paulo Borin
_________________________
Prof. Dr. Leandro Ricardo Altimari
_________________________
Prof. Dr. Luiz Eduardo Barreto Martins
_________________________
Prof. Dr. Martim Francisco Bottaro Marques
As assinaturas dos membros da Comissão Examinadora estão na ata da defesa que consta no
processo de vida acadêmica da aluna
Dedicatória
Dedico este trabalho à minha família, especialmente ao meu filho Matheus de Assis
Pereira Jerônimo e minha filha Yasmin de Assis Pereira Jerônimo.
Quando entraram em minha vida, me transformaram em uma pessoa melhor, sempre
me impulsionando, dando forças nos momentos em que quase fraquejei, me fazendo sonhar e
concretizar projetos inimagináveis, pois com sua alegria contagiante e sabedoria de nove e
três aninhos foram molas que me impulsionaram a seguir, a buscar, nas muitas vezes, em que
fiquei perdido no caminho.
Agradecimento
A Deus, pelo dom da vida, pelo amparo e acalento nos momentos difíceis, pela força
espiritual quando me sentia exausto, por me guiar nos momentos de incertezas e por me
impulsionar a continuar a caminhada.
A minha família, a qual amo muito, pelo carinho, paciência e incentivos.
Ao Prof. Dr. Antonio Carlos de Moraes pela disponibilidade, atenção e compreensão
na incansável busca do conhecimento e por me abreviar esta procura, o reconhecimento
sempre e minha sincera gratidão.
E finalmente, posso dizer que, hoje, agradeço ás dificuldades encontradas e aos
obstáculos que se interpuseram em minha vida acadêmica, pois nesses momentos em que
encontrei forças para superá-las e seguir, comprovando assim que as facilidades nos impedem
de crescer e de superar adversidades e que quando almejamos “algo” com todas as forças do
nosso ser, o universo conspira a nosso favor.
RESUMO
Embora sejam amplamente conhecidos os efeitos ergogenicos tanto da creatina quanto da
cafeína ainda não temos evidências científicas suficientes sobre a conciliação destes dois
ergogênicos no desempenho físico. Diante desta questão o presente estudo investigou a ação
da suplementação de creatina e cafeína sobre a ativação neuro muscular, fadiga e torque.
Foram selecionados 16 indivíduos físicamente ativos, saudáveis com idades entre 18 e 30
anos. O estudo foi executado em duas etapas (experimento 1) os indivíduos foram
suplementados com cafeína (6mg/kg) (Caf) durante 3 dias, creatina (3g /dia) (Cre 3) durante 7
dias e associação de cafeína e creatina (CrCaf), (experimento 2) os indivíduos foram
suplementados com creatina (20g/dia) (Cr High), durante 7 dias, associação de cafeína e
creatina (CrCaf High), e suplementação placebo (Pla). Após os periodos de suplementação
foram submetidos ao teste de extensão de joelho no dinamómetro isocinético onde foi
monitorada da atividade eletromiográfica (EMG) da musculatura. O protocolo de teste se
consistiu em 45 repetições de extensão e flexão de joelho com velocidade constante angulares
de 1200/s no dinamómetro isocinético Biodex, onde foi monitorado o torque na fase de
extensão bem como a atividade EMG dos músculos vasto lateral (VL), vasto medial (VM) e
reto femoral (RF). Podemos observar nos grupos CrCaf e CrCaf High uma menor ativação de
UMs através dos valores de RMS (p<0,05), o que corrobora com os valores obtidos de MDF
que apresentaram nestes mesmos grupos valores de 5,67% menos fadiga (p<0,05) e um
torque total de 7,47% maior (p<0,05). Diante destes resultados a associação de creatina e
cafeína provou ajudar a melhorar o torque total e retardar a manifestação da fadiga o que pode
influenciar diretamente no desempenho de exercícios de alta intensidade em uma variedade de
esportes.
Palavra-chave: Creatina; Suplementos Dietéticos; Eletroneuromiografia; Dinamômetro.
ABSTRACT
Although it is widely known the ergogenic effects of creatine as much caffeine we have no
sufficient scientific evidence on reconciling the two ergogenic on physical performance.
Faced with this question the present study investigated the action of creatine and caffeine
supplementation on neuromuscular activation, fatigue and torque. We selected the 16
physically active, healthy subjects aged between 18 and 30 years, the study was performed in
two stages (experiment 1) individuals were supplemented with caffeine (6 mg / kg) (Caf) for 3
days, creatine (3g / day) (Cre 3) for 7 days and combination of caffeine and creatine (CrCaf)
(experiment 2) the participants were supplemented with creatine (20g / day) (Cr higt) for 7
days, combination of caffeine and creatine (CrCaf higt) and placebo supplementation (Pla).
After the supplementation periods underwent knee extension test in isokinetic dynamometer
which was monitored electromyographic (EMG) activity of the muscles. The test protocol
consisted of 45 repetitions of extension and knee flexion angle at a constant speed of 1200 / s
in isokinetic dynamometer Biodex, Where was monitored torque to the extent of making and
the EMG activity of the vastus lateralis (VL), vastus (VM) and rectus femoris (RF). We can
observe CrCaf groups and CrCaf Higt a lower activation MUs through the RMS values (p
<0.05), which agrees with the values of MDF that had these same groups 5.67% for values
less fatigue (p <0.05) and total torque increased 7.47% (p <0.05). Given these results creatine
and caffeine proved association help improve the total torque and delay the onset of fatigue
which can directly influence the performance of high-intensity exercise in a variety of sports.
Keyword: Creatine; Dietary Supplements; electromyography; Dynamometer.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
FIGURA 1: HIDRÓLISE DO ATP .......................................................................................... 17
FIGURA 2: ESTRUTURAS MOLECULARES DA CR, PCR E CRN .................................. 18
FIGURA 3: PROCESSO DE CONTRAÇÃO MUSCULAR .................................................. 21
FIGURA 4: ATIVAÇÃO NEURAL ........................................................................................ 25
FIGURA 5: VIA BIOQÍMICA DA SÍNTESE DE Cr ............................................................. 29
FIGURA 6: PRINCIPAIS REAÇÕES QUÍMICAS DO SISTEMA ENERGÉTICO
CREATINA FOSFATO .......................................................................................................... 30
FIGURA 7: PROCESSO DE OBTENÇÃO DE ENERGIA NO EXERCÍCIO FÍSICO ......... 34
FIGURA 8: ESTRUTURAS MOLECULARES DA CAFEÍNA E SEUS ANÁLOGOS ....... 35
FIGURA 9: PROCESSO DE NEUROTRANSMISSÃO DOPAMINÉRGICA. ..................... 40
FIGURA 10: SISTEMA ADENILATO CICLASE AMPC ACOPLADO À PROTEÍNA G
ILUSTRANDO UMA CASCATA SINALIZADORA ............................................................ 43
FIGURA 11: RECEPTORES GΑS E GΑI, ACOPLADOS À PROTEÍNA G QUE ESTIMULA
OU INIBE A ADENILIL CICLASE A CATALISAR A FORMAÇÃO DE AMPc ............... 44
FIGURA 12: ATIVAÇÃO DA ADENILIL CICLASE, PROMOVENDO FOSFOLIÇÃO DE
PROTEÍNAS CITOSÓLICAS ESPECÍFICAS E LIBERAÇÃO DE CA2+
DO RETÍCULO
ENDOPLASMÁTICO PARA O CITOSOL ............................................................................ 45
FIGURA 13: ESQUEMÁTICA DO SENSOR EMG PARA AQUISIÇÃO DO SINAL ........ 50
FIGURA 14: ELETRODO BIPOLAR ATIVO COM DISTANCIA INTERELETRODO DE
2cm, E ESQUEMÁTICA DE AQUISIÇÃO DO SINAL ........................................................ 52
FIGURA 15: EQUIPAMENTO DINAMÔMETRO ISOCINÉTICO ...................................... 55
FIGURA 16: ESQUEMÁTICA ANATÔMICA DE POSICIONAMENTO DO ELETRODO
SEGUNDO SITE SENIAN ...................................................................................................... 58
FIGURA 17: ESQUEMA DA EXECUÇÃO DO EXERCÍCIO E FOTO DO AVALIADO
PRESO PELAS CINTAS ESTABILIZADORAS NA CADEIRA DO DINAMÔMETRO .... 59
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ACETIL CoA ACETIL COENZIMA A
ACH ACETILCOLINA
ACHE ACETILCOLINESTERASE
AGL ÁCIDOS GRAXOS LIVRES
AMP ADENOSINA MONOFOSFATO
BCAA AMINOÁCIDOS DE CADEIA RAMIFICADA
ABIC ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DA INDÚSTRIA DO CAFÉ
AC AUTOCORRELAÇÃO
BUCHE BUTIRILCOLINESTERASE
CA2+
CÁLCIO
ASICS CANAIS DE ÍONS SENSÍVEIS AO ÁCIDO
COI COMITÊ OLÍMPICO INTERNACIONAL
Cr CREATINA
PCr CREATINA FOSFATO
CK CREATINA QUINASE
Crn CREATININA
ADP DIFOSFATO DE ADENOSINA
RDHP DIHIDROPIRIDINA
EMG ELETROMIOGRAFIA
EMGPRO ELETROMIOGRAFIA DE PROFUNDIDADE
EMGS ELETROMIOGRAFIA DE SUPERFÍCIE
FIFA FEDERAÇÃO INTERNACIONAL DE FUTEBOL
Pi FOSFATO INORGANICO
PDES FOSFODIESTERASE
MNF FREQUÊNCIA MÉDIA (MEAN FREQUENCY)
MDF FREQUÊNCIA MEDIANA (MEDIAN FREQUENCY)
GMP GUANOSINA MONOFOSFATO
AMPc MONOFOSFATO CÍCLICO DE ADENOSINA
NGF NERVE GROWTH FACTOR
OTG ÓRGÃO TENDINOSOS DE GOLGI
PGG2 PROSTAGLANDINA G2
PK-A PROTEÍNA QUINASE A
RMS RAIZ QUADRÁTICA MÉDIA (ROOT MEAN SQUARE)
TRP RECEPTOR DE POTENCIAL TRANSITÓRIO
RYR1 RIANODINA
SAH S ADENOSILHOMOCISTEÍNA
SER SERINA
SNC SISTEMA NERVOSO CENTRAL
THR TIROSINA
TYR TREONINA
ATP TRIFOSFATO DE ADENOSINA
UM UNIDADE MOTORA
ARV VALOR RETIFICADO MÉDIO (AVERAGE RECTIFIED VALUE)
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................... 14
2 REVISÃO DA LITERATURA - FADIGA .......................................................................... 16
2.1 PROCESSO DE FADIGA NO MECANISMO CONTRATIL ................................ 16
2.1.1 DEPLEÇÃO DOS ESTOQUES DE GLICOGÊNIO ........................................ 16
2.1.2 DEPLEÇÃO DAS RESERVAS DE ATP E PCr .............................................. 18
2.1.3 AUMENTO DO PH CELULAR ....................................................................... 19
2.2 PROCESSO DE FADIGA NA JUNÇÃO NEUROMUSCULAR ........................... 20
2.2.1 PROCESSO METABÓLICO DA FADIGA ..................................................... 22
2.3 PROCESSO DE FADIGA NEURAL CENTRAL ................................................... 23
2.3.1 AÇÃO SOBRE OS AFERENTES .................................................................... 24
2.3.2 AÇÃO DO PH SOBRE OS RECEPTORES AFERENTES ............................. 25
3 CREATINA ........................................................................................................................... 27
3.1 NECESSIDADES ..................................................................................................... 29
3.2 SÍNTESE E ARMAZENAMENTO ......................................................................... 29
3.3 FUNÇÕES METABÓLICAS ................................................................................... 31
3.4 PAPEL DA CREATINA NO DESEMPENHO FÍSICO .......................................... 34
4 CAFEINA .............................................................................................................................. 36
4.1 MOBILIZAÇÃO INTRACELULAR DE CÁLCIO DO RETÍCULO
SARCOPLASMÁTICO .................................................................................................. 37
4.2 AÇÃO NA BOMBA NA+ / K
+ ................................................................................. 38
4.3 ESTIMULAÇÃO DAS CATECOLAMINAS .......................................................... 39
4.4 MODULAÇÃO DA GLICOSE PLASMÁTICA ..................................................... 41
4.5 ANTAGONISMO DOS RECEPTORES DE ADENOSINA ................................... 42
4.5.1 ADENOSINA .................................................................................................... 42
4.5.2 RECEPTORES A1 E A2 DE ADENOSINA .................................................... 44
4.5.3 RECEPTORES A1 DE ADENOSINA ............................................................. 45
4.5.4 RECEPTORES A2a DE ADENOSINA............................................................ 46
4.6 INIBIÇÃO DA ENZIMA FOSFODIESTERASE .................................................... 46
4.7 PAPEL DA CAFEINA NO DESEMPENHO FÍSICO ............................................. 48
5 ELETROMIOGRAFIA ......................................................................................................... 51
5.1 SINAL EMG ............................................................................................................. 53
6 DINAMÔMETRO ISOCINÉTICO ....................................................................................... 54
7 MATERIAIS E MÉTODOS .................................................................................................. 56
7.1 DELINEAMENTO EXPERIMENTAL ................................................................... 57
7.1.1 PRIMEIRA FASE ............................................................................................. 57
7.1.2 SEGUNDA FASE ............................................................................................. 58
7.2 AQUISIÇÃO DO SINAL EMG ............................................................................... 58
7.3 DINAMÔMETRO ISOCINÉTICO BIODEX .......................................................... 60
8 ARTIGO 1 ............................................................................................................................. 62
9 ARTIGO 2 ............................................................................................................................. 85
10 CONSIDERAÇÕES .......................................................................................................... 101
11 REFERENCIAS ................................................................................................................ 102
12 ANEXO ............................................................................................................................. 122
14
1 - INTRODUÇÃO
Durante toda a história da humanidade o homem tem buscado recursos que possam
melhorar o desempenho esportivo, força física e a aparência. Nos tempos modernos, a
suplementação tem sido apontada como recurso para se atingir esses objetivos,
comprovadamente consumo de suplementos nutricionais é um fenômeno que vem crescendo
de maneira vertiginosa com a finalidade de aumentar do rendimento físico, melhorias no
tônus muscular e força (SILVA et. al., 2004, CLARKE et. al., 2005), quanto para promoção
de saúde, prevenção de doenças crônicas e recuperação de patologias (BENDERMACHER et.
al., 2005).
Segundo Williams (1996) os principais efeitos obtidos com o uso de tais suplementos
incluem aumento das reservas energéticas, aumento da mobilização de substratos para os
músculos ativos durante os exercícios físicos, aumento do anabolismo proteico, diminuição da
percepção subjetiva de esforço e reposição hidroeletrolítica adequada, promovendo um
retardo da fadiga e aumentando o poder contrátil do músculo esquelético e/ou cardíaco,
aprimorando, portanto, a capacidade de realizar trabalho físico, ou seja, o desempenho atlético
(CLARKSON, 1996).
Segundo o Colégio Americano de Medicina do Esporte (ACSM, 2000), dentre uma
variedade de suplementos disponíveis no mercado, a creatina (Cr) se destaca devido a suas
características sobre de melhora no desempenho físico. Somente no ano de 1999, foram
consumidos cerca de 2,7 milhões de quilos desse suplemento em todo o mundo (WILLIAMS,
KREIDER, 2000; WYSS e KADDURAH-DAOUK, 2000).
A utilização de creatina na forma de suplemento propicia um aumento na
concentração intramuscular de Creatina Fosfato (PCr), além de elevar a hidratação celular
criando um meio propício para a síntese proteica e ao mesmo tempo desfavorecendo a
proteólise, como constatado em humanos suplementados que apresentaram aumento da massa
muscular (ACSM, 2000, NEWSHOLME e HARDY, 1998, SLATER e JENKINS, 2000).
Outro contexto importante relacionado à suplementação com creatina é a prevenção de fadiga
muscular trazendo benefícios no desempenho esportivo (WAGENMAKERS, 1998).
A Cr desempenha um significativo papel na produção de energia, pois doa seu grupo
Fosfato da PCr para o Difosfato de Adenosina (ADP) promovendo a ressíntese do Trifosfato
de Adenosina (ATP), esta ação depende da enzima Creatina Quinase (CK) (MCARDLE,
2006), aumentando assim o pool orgânico deste composto de 10% a 20%, embora alguns
15
estudos tenham evidenciado acréscimo de até 50% em seus níveis totais, após a
suplementação (BURKE e BERNING, 1996).
Com o intuito de protelar a fadiga e consequentemente aprimorar o desempenho
físico, sobretudo em atividades de longa duração a cafeína vem sendo muito utilizada
também, pois trata-se de um substância pertencente ao grupo das metilxantinas (1,3,7
trimetilxantina) capaz de protelar a fadiga e aumentar o poder contrátil do músculo
esquelético e/ou cardíaco, melhorando a eficiência metabólica dos sistemas energéticos
durante o esforço, como em exercícios intensos de curta duração. (SINCLAIR et. al., 2000;
ALTIMARI et. al., 2001)
Devido a estes mecanismos de ação central e periféricos a cafeína pode desencadear
importantes alterações metabólicas e fisiológicas durante a prática de exercícios físicos, o que
por sua vez melhora o rendimento físico protelando a manifestação fadiga (ABIAN et. al.,
2015).
A cafeína e/ou creatina são encontrados naturalmente em uma ampla variedade de
alimentos e bebidas, como tal, é possível obter-se 5 mg / kg de cafeína a partir de café e de 5 g
de creatina a partir de certos tipos de peixe ou carne, embora o consumo destes alimentos
devam ser elevados para obter-se estes valores (TARNOPOLSKY et. al., 2010).
Diante da visão geral sobre a farmacocinética, mecanismo (s) de ação, e evidências
sobre estes ergogênicos (ASTORINO et. al., 2010; TARNOPOLSKY et. al., 2010;
JERÔNIMO et. al., 2012, TIMMINS et. al., 2014, DUNCAN et. al. 2014) em hipótese a
ingestão associada destes pode agir potencializando seus respectivos efeitos ergogênicos,
assim promovendo uma melhora no desempenho em atividades físicas, principalmente de
intensidades mais elevadas de curtas durações.
Porém, recomenda-se cautela aos indivíduos que desejam buscar melhora do
rendimento físico através da ingesta de cafeína ou creatina como um auxílio ergogênico,
devendo primeiramente experimentá-los antes de uma competição importante a fim de
observar algum efeito adverso (cafeína - tremor, creatina - desconforto gastrointestinal).
Diante deste contexto esta pesquisa teve como objetivo o monitoramento da
manifestação da fadiga a partir da atividade eletromiográfica e análise do torque a partir do
dinamômetro isocinético em indivíduos suplementados com creatina alta e baixa dosagem,
cafeína e a associação dos dois compostos. Para exposição dos dados a tese foi estruturada
seguindo modelo Escandinavo onde os dados serão apresentados em dois artigos científicos
distintos localizados após a metodologia.
16
2 - REVISÃO DA LITERATURA – MODELOS DE FADIGA
A fadiga trata-se de um processo bastante complexo onde seus mecanismos de
ativação ainda não foram plenamente elucidados, e pode ser caracterizada como a
incapacidade de manutenção da força ou potência produzida pelo tecido musculoesquelético
em uma determinada tarefa (TOURNY-CHOLLET et. al., 2000; KALMAR et. al., 2004;
RATTEY et. al., 2006; KRONBAUER e CASTRO, 2013). Segundo ABBISS e LAURSEN
(2005) em uma vasta revisão da literatura atribuíram alguns modelos para melhor mapear este
fenômeno, tais como: depleção dos estoques energéticos, neuromuscular, lesão muscular,
biomecânica, termorregulação, psicológica, Governador Central.
Em nosso estudo abordaremos três modelos para mapear a manifestação da fadiga,
processo de fadiga no mecanismo contrátil, processo de fadiga na junção neuromuscular e
processo de fadiga neural central.
Diante desta informação caracterizamos o mecanismo contrátil e junção
neuromuscular como mecanismos periférico, pois ocorre depleção de substratos, acúmulo de
metabólitos, falhas na ativação, alteração do fluxo de cálcio o que entre outras gera
irregularidade na interação de pontes cruzadas entre actina e miosina, (AMENT e
VERKERKE, 2009) e a fadiga neural central ocorre em resposta ao primeiro na tentativa de
preveni-lo (ABBISS e LAURSEN 2005; BARON et. al., 2007; AMENT e VERKERKE,
2009) chamado de ativação neural central ou governador central, ainda não elucidado por
completo pela literatura, porém, estudos concordam que se trata de um processo de declínio
no ritmo de descargas no motoneuronio α, isso devido à ativação dos receptores aferentes
provenientes dos músculos exercitado, que levam ao Sistema Nervoso Central (SNC) as
informações de um limiar crítico de fadiga muscular, com isso diminuindo os estímulos
motores, o que evita um processo mais agudo de fadiga ou colapso total (MCKENNA e
HARGREAVES, 2008; AMENT e VERKERKE, 2009).
2.1 PROCESSO DE FADIGA NO MECANISMO CONTRATIL
2.1.1 – DEPLEÇÃO DOS ESTOQUES DE GLICOGÊNIO
A energia para manter os seres vivos na terra tem duas fontes o sol e a água, sem
estes dois elementos (até o momento, pelo que sabemos) os processos químicos para manter a
vida são improváveis. A energia emanada do sol é capturada pelas plantas (autotróficos) que
17
extraem carbono e oxigênio do dióxido de carbono, nitrogênio do solo e hidrogênio e
oxigênio da água para promover a fotossíntese que é a sintetize das biomoléculas, como
glicose (C6H12O6) e aminoácidos (MCARDLE et. al., 2006 SILVERTHORN, 2010).
Os animais (heterotróficos) por sua vez por não terem a mesma capacidade das
plantas, utilizam dos seus processos enzimáticos para conseguir energia das biomoléculas,
esta energia é o que mantem as atividades celulares dos animais e sem as mesmas dificilmente
o planeta terra sustentaria vida animal (DOUGLAS, 2006; MCARDLE et. al., 2006; CURI e
FILHO, 2009).
Nos seres humanos as biomoléculas ou macronutrientes fornecem energia para uso
celular imediato, o excesso de energia é armazenado nas formas de glicogênio (Muscular,
Hepático e Plasmático) e triglicerídeo quando ocorre excesso de carboidratos, proteínas e
lipídeos (DOUGLAS, 2006; MCARDLE et. al., 2006; CURI e FILHO, 2009).
O glicogénio é a principal forma de armazenamento de glicose do nosso corpo e o
armazenado no tecido muscular estriado esquelético fornece uma fonte imediata de energia
para a contração muscular.
A conversão de glicose para glicogênio e vice-versa ocorre no citoplasma das células
hepáticas e musculares onde contém enzimas para a síntese de glicogênio (Glicogênese) e
fracionamento do glicogênio em glicose (Glicogenólise) este processo é dependente do estado
energético das células, quando em excesso de glicose no organismo, a mesma é utilizada
imediatamente pelas vias do metabolismo energético ou é armazenado na forma de glicogênio
ou até mesmo como triglicerídeo (GUYTON e HALL, 2006; DOUGLAS, 2006; MCARDLE
et. al., 2006; CURI e FILHO, 2009; SILVERTHORN, 2010).
A glicose e o glicogênio são oxidados no citoplasma celular pela via glicolítica, nas
mitocôndrias (na presença de O2) pelo ciclo do ácido cítrico e nas cristas mitocondriais pela
cadeia respiratória, tudo isso para promover a ressíntese de trifosfato de adenosina (ATP) a
partir de difosfato de adenosina (ADP) e fosfato inorgânico (Pi) (CURI e FILHO, 2009;
SILVERTHORN, 2010).
Uma vez o ATP sendo a “moeda energética” que fornece energia para toda a
atividade celular e a formação desta molécula é dependente da concentração de Glicose e
Glicogênio no organismo, a atividade física principalmente a prolongada de trinta a quarenta
minuto gera uma diminuição drástica nas reservas musculares de glicogênio, esta depleção
inibe os processos metabólicos para a formação de ATP (FOSS e KETEYIAN, 2010;
SILVERTHORN, 2010).
18
2.1.2 - DEPLEÇÃO DAS RESERVAS DE ATP E PCr
O ATP como molécula energética de nossas células, como visto anteriormente a
energia proveniente da oxidação dos macronutrientes é transferida (em parte) para a ressíntese
deste nucleotídeo de alta energia, o ATP funciona como um doador e recebedor de energia o
que permite o acionamento dos diversos processos celulares, entre eles a ativação do tecido
muscular estriado esquelético.
A molécula de ATP é formada de uma adenina ligada a uma ribose (Adenosina)
ligada a três grupos fosfato, os quais são ligados entre si por ligações fosfoanidrido, cada um
destes sendo constituídos de fosfato e oxigênio. As ligações que unem estes fosfatos são os
locais onde está efetivamente armazenando a energia da molécula (Ligações de alta energia),
quando quebrada ou hidrolisada através de uma reação catalisada pela adenosina trifosfatase
(ATPase), a molécula de ATP liberando uma alta quantidade de energia, cerca de -30,5
kJ/mol-1
de energia, esquema abaixo:
Figura 1: Hidrólise do ATP
ATP + H2O => Energia => ADP + Pi + H+
Quando ocorre a hidrólise do ATP, a ligação fosfoanidrido mais extrema é quebrada
e dá-se a libertação de um íon fosfato, próton H+ e ADP. Esta reação liberta aproximadamente
7,3 kcal de energia livre por mole de ATP degradada para ADP (MCARDLE et. al., 2006;
SILVERTHORN, 2010).
É a partir desta energia libertada que a célula consegue obter a energia necessária ao
seu funcionamento, com isto, as células continuamente produzem ATP por processos que
envolvem a ligação do fosfato inorgânico (Pi) ao ADP e que requerem uma fonte de energia.
Por sua vez, a energia do ATP é transferida para os diferentes processos biológicos (síntese de
biomoléculas, principalmente contração muscular, transporte de íons etc...) através da
hidrólise de seu fosfato terminal, o que gera um contínuo ciclo de síntese e degradação do
ATP. É importante ressaltar que o ADP, produto da hidrólise do ATP, também pode ser
hidrolisado, gerando AMP, o qual pode gerar o nucleotídeo adenosina (DOUGLAS, 2006;
MCARDLE et. al., 2006; CURI e FILHO, 2009).
A PCr trata-se da ligação de uma molécula de (Cr) e um fosfato, assim como o ATP,
estão armazenados em pequenas quantidades no músculo, a sua concentração relativa é
19
alterada rapidamente com qualquer aumento do metabolismo energético ou sua obtenção de
forma exógena (MCARDLE et. al., 2006). Quando se rompe a ligação do grupo fosfato da
PCr, ocorre a libertação de energia (cerca de -43,1 kJ/mol-1
) que é utilizada para a ressíntese
do ATP, através da ligação do grupo fosfato ao ADP. A enzima que promove a libertação do
fosfato da PCr é a CK, sendo produto desta reação creatina e fosfato inorgânico (Pi) (FOSS e
KETEYIAN, 2010; SILVERTHORN, 2010).
Figura 2: Estruturas moleculares da Cr, PCr e Crn
Fonte: (WYSS; KADDURAH-DAOUK, 2000).
O sistema ATP-PCr ou sistema fosfagênio é o mais simples dos sistemas energéticos
do ponto de vista bioquímico e o que oferta energia de forma mais rápida, sendo um sistema
de obtenção de energia, importante durante a realização de exercícios intensos e de curtíssima
duração, fornecendo energia para o exercício físico por apenas de alguns segundos.
Com a continuação da degradação do ATP, de forma a suprir as necessidades
energéticas para a contração muscular na região miofibrilar, ocorre um aumento da
concentração intracelular de ADP, Pi e principalmente prótons de H+, o que acaba
desencadeando uma série de processos de forma a diminuir o ritmo de oxidação e aumentar a
regeneração do ATP (FOSS e KETEYIAN, 2010).
2.1.3 - AUMENTO DO pH CELULAR
Assim como abordado anteriormente a presença de ATP é fator determinante para
que haja a contração muscular ou interação de filamentos actina e miosina, para que ocorra
esta interação o ATP precisa ser hidrolisado em ADP com isso o ATP transfere, então, parte
20
da sue energia química para os processos de interação dos filamentos e encurtamento do
sarcômero, ocorrendo à contração muscular.
Esta elevação na concentração de prótons de H+ (figura 1) eleva o pH intracelular
tornando-o mais ácido já que o pH normal no meio intracelular é por volta de 7.0, esta
alteração no meio intracelular pode provocar alteração na funcionalidade de proteínas como
constatado por Williams e Ward, (1992) e Favero et. al., (1997), que perceberam in vitro
distúrbio na liberação de cálcio (Ca2+
) pelo retículo sarcoplasmático em um meio com pH
ácido (6,5). Ainda segundo Williams e Ward, (1992) observaram que a velocidade de
bombeamento de Ca2+
do retículo sarcoplasmático do tecido muscular esquelético de rãns foi
prejudicada significativamente em pH de 6,5 (POSTERINO et. al., 2000; DUTKA et. al.,
2000, BRIAN et. al., 2012), além de alterar a concentração de Ca2+
no meio intracelular um
pH mais acido interfere no processo de interação do Ca2+
com os filamentos de troponina. A
sensibilidade de cálcio do músculo esquelético é reduzida durante a acidose citosólica, e essa
inibição é mais pronunciada no músculo cardíaco. Estudos sugerem que esta sensibilidade
diminuída do pH depende de uma única diferença de aminoácidos da troponina
(VARGUHESE e LI, 2011, IAN et. al., 2014).
O pH ácido também interfere na atividade da enzima fosfofrutoquinase, enzima que
utiliza o fosfato do ATP, para converter frutose-6-fosfato em frutose 1,6 bifosfato processo
bioquímico da glicólise (FOSS e KETEYIAN, 2010).
Um pH mais ácido parece afetar também diretamente as propriedades do aparato
contrátil, promovendo alterações nas pontes cruzadas do ciclo cinético com o aumento de Ca+,
ocorrendo uma possível interferência na interação da miosina com a actina, além disso, o pH
recupera-se mais lentamente do que o gradiente eletroquímico para K+ ou Na
+ e pode estar
relacionado à atuação do co-transportador lático/H+ (PALMER e KENTISH, 1994).
2.2 PROCESSO DE FADIGA NA JUNÇÃO NEUROMUSCULAR
A junção neuromuscular trata-se da porção terminal de um moto neurônio
proveniente do SNC o qual se acopla “virtualmente” ao tecido muscular esquelético (placa
motora), a este acoplamento virtual é dado o nome de junção neuromuscular, onde é liberado
o neurotransmissor acetilcolina (ACh) para que haja despolarização do tecido e ativação da
contração muscular.
Na porção terminal do neurônio, numerosas concentrações de mitocôndrias
sintetizam acetil Coenzima A (Acetil CoA) a partir do piruvato proveniente da glicólise, na
presença da enzima colina acetiltransferase o Acetil CoA é ligado a acetato, e posteriormente
21
transportado para o interior de vesículas sinápticas pelo transportador vesicular de acetilcolina
(BEIGNEUX et. al., 2004; BROWN, 2006).
Após ser liberada no terminal sináptico (figura 3), a ACh interage com seus
receptores e é hidrolisada pela enzima Acetilcolinesterase (AChE) em colina e acetato,
portanto, cabe a AChE limitar as concentrações de ACh na fenda sináptica. A colina é então
recapturada para o neurônio pré-sináptico pelo transportador de colina de alta afinidade
(CHT1), e utilizada para a síntese de novas moléculas de ACh (CURI e FILHO, 2009;
BEIGNEUX et. al., 2004; BROWN, 2006).
Com a liberação de ACh na junção neuromuscular tem a início a propagação do
potencial de ação gerado na placa motora, o qual percorre toda a extensão do músculo e
interior da fibra através dos túbulos transversos (Túbulos T), o qual passa pela membrana do
retículo sarcoplasmático e despolariza os receptores de di-hidropiridina (RDHP) o que ativa
(via interação proteína/proteína) a proteína rianodina (RyR1) que por sua vez permite a
liberação do cálcio (Ca+) do interior do retículo sarcoplasmático para o meio extra retículo
(CURI e FILHO, 2009).
O cálcio liberado para o meio intracelular interage com a troponina, o que gera
deslocamento do complexo troponina-tropomiosina, liberando o bloqueio do sítio ativo da
actina e permitindo a interação com a cabeça da miosina se a mesma estiver em interação com
ATP (todo processo descrito acima pode ser identificado na figura 3).
As fibras musculares do Tipo II que fisiologicamente necessitam de uma maior
frequência de estímulo para serem excitadas, mostram uma incapacidade da junção
neuromuscular em retransmitir os impulsos nervosos para a fibra muscular, apresentando uma
limitação na liberação de neurotransmissor ACh por parte das terminações nervosas
(SILVERTHORN, 2010).
Figura 3: Processo de contração muscular
22
Fonte: SILVERTHORN, DEE UNGLAUB. Fisiologia Humana: Uma abordagem integrada. 5
edição, Porto Alegre, Ed. Artmed, 2010.
2.2.1 PROCESSO METABÓLICO DA FADIGA
Entre as principais causas para a perda de eficiência durante o trabalho muscular
estão as alterações do pH, da temperatura, do fluxo sanguíneo, a acumulação de produtos do
metabolismo celular, particularmente os resultantes da hidrólise da adenosina trifosfato, a
perda da homeostasia do íon cálcio, a lesão muscular focal, e a alteração da cinética de alguns
íons nos meios intra e extracelulares nomeadamente, o potássio, sódio, cloro e magnésio.
Estudos demonstraram que contrações extenuantes levam a perda de K+
intracelular,
com acúmulo extracelular do mineral, de modo que a concentração plasmática de íons de
potássio pode chegar a 10 mM, sendo ainda maior nas adjacências do músculo
(MACINTOSH et. al., 2012). Em um estudo de Nielsen et. al., (2001), esta situação foi
simulada através da incubação de músculos de ratos a 11 mM de K+
e obteve-se redução de
75% na força de músculos de ratos, mostrando que o acúmulo de K+ interfere negativamente
na função muscular. A adição de 20 mM de lactato, no entanto, levou ao restabelecimento
quase total da capacidade contrátil. Além disso, quando se adicionou lactato e K+
23
simultaneamente, a queda na força induzida pelo K+
foi totalmente prevenida. Em estudos
posteriores, Pedersen et. al., (2003), Pedersen et. al., (2004), obtiveram resultados similares,
verificando que 10 mM de lactato restauravam parcialmente a força em músculos de ratos
incubados a 11 mM de K+.
2.3 PROCESSO DE FADIGA NEURAL CENTRAL
Os distúrbios gerados pela contínua contração muscular assinalam ao SNC que é
necessário enviar sinais inibitórios ao sistema motor, isso resulta em um declínio no
rendimento do trabalho muscular (FOSS e KETEYIAN, 2010).
2.3.1 AÇÃO SOBRE OS AFERENTES
A eficiência motora depende de uma interação coordenada entre as fibras
musculares, neurônio motor que inerva esta fibra muscular e proprioceptores ou inervações
aferentes (CURI e FILHO, 2009).
Os receptores aferentes musculares, articulares e cutâneos são responsáveis por
informar ao SNC as condições em que se encontram a periferia, posição de nosso corpo no
espaço, carga imposta, amplitude e velocidade do movimento (RIBEIRO e OLIVEIRA, 2008;
CURI e FILHO, 2009).
Os receptores musculares são divididos em grupos Ia, Ib, II, III e IV (TAYLOR at.
Al., 2000; GANDEVIA, 2001, AMANN et. al., 2014), as fibras aferentes do tipo Ia (terminal
primário) caracteristicamente aferem a região central das fibras do fuso muscular tendo maior
sensibilidade à velocidade do estiramento, permitindo identificar o exato instante do início do
estiramento e súbito termino do mesmo. Já as fibras aferentes do tipo Ib localizadas nos
tendões de origem e inserção, emaranhados entre os colágenos e os proteoglicanos que
constituem o tendão muscular, conhecido como Órgão Tendinosos de Golgi (OTG) é sensível
a tensão gerada pela contração muscular, os terminais sensitivos do OTG que se encontram
entrelaçados no tendão são comprimidos mecanicamente à medida que aumenta a tensão
gerada pela contração muscular (RIBEIRO e OLIVEIRA, 2008; CURI e FILHO, 2009;
KRONBAUER e CASTRO, 2013).
As fibras aferentes do tipo II (terminal secundário) ou fusos musculares secundários
localizam-se na região mais lateral das fibras de cadeia nuclear apresentando fibras mais finas
e em menor número, porém mostram rápida adaptação se comparadas com o tipo Ia (CURI e
FILHO, 2009).
24
Os aferentes do tipo III (nociceptores mielinizados) localizado no interstício do
músculo esquelético e tendões são ativados quando ocorre deformação mecânica no tecido,
tendo também sua sensibilidade modulada por algumas substancias químicas, se tornando
mais sensíveis a alterações do tônus muscular com o acúmulo de metabólito da via das
ciclooxigenases, e menos sensíveis com a sua diminuição (SMITH et. al., 2006; HAYES et.
al., 2006).
A via da Ciclooxigenases (COX-1) e (COX-2) são enzimas que sintetizam
prostaglandinas e tromboxanos a partir do ácido araquidônico (composto lipídico derivado do
ácido linoleico sendo encontrado nos fosfolipídios, que são componentes estruturais da
membrana celular). O estímulo inicial para esta via metabólica é a liberação do ácido
araquidônico das membranas celulares, pela ação da fosfolipase A2. Em seguida, a COX-1 ou
COX-2 metabolizam o ácido araquidônico em prostaglandina G2 (PGG2) e, posteriormente,
prostaglandina H2 (PGH2). As prostaglandinas causam uma maior permeabilidade do
endotélio vascular e também têm o poder de quimiotaxia, atraindo células como neutrófilos e
outros leucócitos especializados na fagocitose de restos celulares resultantes durante
o processo inflamatório (TIDBALL, 2005; BASSEL-DUBY e OLSON, 2006). Conjugados,
estes fatores viabilizam o influxo de células inflamatórias para o local lesionado, fenômeno
denominado de diapedese.
O aferente tipo IV (nociceptores não mielinizados) caracterizado como um
importante metaborreceptor localizado próximo aos vasos sanguíneos são sensíveis à
diminuição da concentração de oxigênio ofertado ao tecido muscular esquelético, o que por
sua vez ativa o gatilho simpático, aumentando a ventilação pulmonar e vasoconstrição nos
músculos que não estão em exercício, parecem ser sensíveis também ao pH (BELLI et. al.,
2011, AMANN et. al., 2014), e a metabólitos produzidos durante a contração muscular assim
como o aferente III, em menor grau agem como mecanorreceptores durante o exercício
(MIDDLEKAUFF e CHIU, 2004; SMITH et. al., 2006; HAYES et. al., 2006).
Assim sendo essencial a ativação das fibras aferentes III e IV na resposta
hemodinâmica normal ao exercício, com o acúmulo de metabólitos e alteração estrutural da
fibra muscular mecanorreceptores e metaborreceptores enviam estímulos à medula espinhal
que é, provavelmente, a área de resposta e controle a estes estímulos (ANDREANI et. al.,
1997; PIEPOLI et. al., 2008; BELLI et. al., 2011, AMANN et. al., 2014).
Segundo as ideias do antigo autor Melzack e Wall (1965) “a percepção e a resposta à
dor envolve a classificação e codificação de uma série de padrões de impulsos nervosos
provenientes dos aferentes, cabendo ao SNC escolher e abstrair as informações que recebe
25
pelo sistema sinestésico”, já de acordo com Douglas (2006) o estimulo doloroso é
determinado pela excitação de vários tipos de receptores tais como os: a) Nociceptores
Termossensitivos que são excitados à medida que a temperatura aumenta ou diminui alguns
graus além do normal 37° C ± 0,5; b) Nociceptores Mecanossensíveis excitáveis com a
deformação do tecido; c) Nociceptores Quimiossensíveis excitáveis por substancias químicas
e alérgicas, entre outros.
2.3.2 AÇÃO DO pH SOBRE OS RECEPTORES AFERENTES
Não há consenso sobre a identidade do receptor molecular específico que é ativado
por um potencial hidrogeniônico ácido, em nociceptores.
Porém um grupo de receptores chamados de TRP (Receptor de Potencial
Transitório) (localizados na extremidade periférica dos neurónios sensoriais de diâmetro
pequeno) sensíveis a estímulos mecânicos, térmicos (quente e frio) e alguns produtos
químicos, em principal a classe TRPV1 é estimulada pela diminuição no pH (6,0)
extracelular, pelo calor nocivo acima de 44°C, pelos metabólitos do acido linoleico e pela
capsaicina (TOMINAGA e TOMINAGA, 2005).
Quando TRPV1 é submetido a qualquer um destes estímulos, o receptor é ativado e
muda a sua conformação resultante na abertura do canal de cátions. Íons de Ca⁺⁺ e Na⁺ entrar
massivamente para o citoplasma da fibra nervosa que cria uma despolarização (BAUTISTA e
JULIUS, 2008).
Durante lesão tecidual, independentemente da sua natureza, uma reação inflamatória
ocorre o que provoca acidose local, devido a uma forte libertação de H⁺ no meio. Este excesso
de prótons e ATP, lançado no local da inflamação, sensibiliza TRPV1 e provocar uma
diminuição do limiar de ativação a 34°C (em meio neutro, o receptor ativa somente a partir de
44°C) (BAUMANN et. al., 1996; BAUMANN et. al., 2004; HUANG et. al., 2007).
Esta hipersensibilidade é devido à libertação no local da lesão do polipeptídio de
NGF (Nerve Growth Factor) pelas células envolvidas na resposta inflamatória. A presença de
NGF induz a fosforilação, o que por sua vez aumentar a tradução do gene que codifica os
receptores TRPV1 (cerca de 48 horas após o início da inflamação). Assim, o número de
TRPV1 é aumentado significativamente, o que provoca um aumento da sensibilidade ao calor
que é característico da resposta inflamatória. Tornando o limiar para a ativação de TRPV1
menor (que pode cair para 34°C) um estímulo térmico não nocivo pode ser percebido como
doloroso (BAUTISTA e JULIUS, 2008, TOMINAGA e TOMINAGA, 2005).
26
Outro sensor de prótons é o canal ASICs (canais de íons sensíveis ao ácido) isso foi
comprovado, pois estes canais que disparam os potenciais de ação em resposta a prótons, não
são disparados sempre em resposta a capsaicina (MOGIL et. al., 2005).
Segundo Mogil e colaboradores a sensibilidade aos prótons nos neurônios do GRD
(neurônios do gânglio dorsal), de seres humanos, foi examinada pela acidificação rápida do
fluido extracelular de pH 7,35 a 6,00 causando uma despolarização prolongada do potencial
de membrana em todas as 40 células testadas (figura 4). Surpreendendo, a despolarização da
membrana foi associada a uma diminuição na condutância de membrana em 27 das 40 células
testadas, em vez do aumento na condutância que seria esperado com a ativação do TRPV1 ou
do ASICs. Subsequentes experimentos de substituição dos íons indicaram que a diminuição
na condutância após a acidificação era devido a uma diminuição da permeabilidade ao íon
potássio (PK) (BAUMANN et. al., 1996; BAUMANN et. al., 2004; HUANG et. al., 2007).
Figura 4: Ativação neural
NGF
TrKA
Inflamação Membrana Celular
Ativação p38
Extremidade
Terminal
Fibras
Sensoriais NGF
Aumento na
expressão do TRPV1
Capsaicina
Alta concentração
de H⁺
Na⁺ Ca²⁺
Temperatura (>44°C)
Despolarização da
membrana
Receptor TRPV1
Disparo do
potencial de
ação
Transmissão do
impulso neural
Extremidade
Terminal
Fibras
Sensoriais Gânglios da
raiz dorsal
Corno Dorsal da medula espinhal
27
3 CREATINA
De acordo com Walker (1979), a Cr (ácido acético α-metilguanidina) é uma amina
nitrogenada encontrada em alimentos de origem animal e sintetizada naturalmente pelo
organismo humano a partir dos aminoácidos glicina, arginina e metionina.
A Cr foi descoberta em 1835, pelo cientista francês Michael Eugene Chevreul, o qual
extraiu este constituinte orgânico da carne. Em 1847, Justus Von Liebig confirmou que a
creatina era um constituinte regular da proteína animal e relatou um maior conteúdo dessa
substância em animais selvagens quando comparados a animais de cativeiro e fisicamente
menos ativos (DEMANT e RHODES, 1999). Ainda no século XIX, em 1880, foi descoberta
creatinina (Crn) na urina, e autores especulavam que ela era derivada da creatina e estaria
relacionada com a massa muscular total.
Como a extração da Cr ocorria a partir da carne fresca e este se tratava de um processo
caro, as primeiras pesquisas foram limitadas, porém já no início do século XX, a
suplementação de creatina demonstrou aumentar o conteúdo de creatina muscular em animais
(HUNTER, 1928).
A PCr, forma fosforilada da creatina foi descoberta em 1927, com observações de que
estava envolvida no gasto energético do exercício. Já a enzima que catalisa a fosforização da
Cr, foi descoberta em 1934. Com o advento da técnica da biópsia por agulha para extrair
amostras de músculo, cientistas suecos investigaram o papel da PCr durante o exercício e sua
recuperação (BALSON et al, 1993).
Muitos estudos foram desenvolvidos entre 1940 e 1964, demonstrando evidências de
um efeito benéfico sobre o desempenho físico (WILLIAMS et. al., 2000), na década de 1970
a 1980, pesquisas sobre o potencial médico dos efeitos da Cr e/ou PCr forneceram algumas
evidências sobre o seu poder ergogênico.
Nos Jogos Olímpicos de Barcelona em 1992, Linford Christie, na corrida de 100 m
rasos masculino, e Sally Gunnel, na corrida feminina de 400 m com barreiras, relataram o uso
de suplementos de Cr. A equipe de remo da Universidade de Cambridge também fez uso de
Cr antes de vencer a favorita Oxford, em 1993.
Após sua suplementação a Cr é absorvida de forma intacta, através dos intestinos,
passando para o sangue, posteriormente é absorvida pelos músculos ou é eliminada pela urina.
Isto significa que a creatina não é degradada no estômago e a absorção intestinal não é um
fator limitante para a retenção muscular (FELDMAN, 1999).
28
Esta substância natural não é proibida pelo Comitê Olímpico Internacional (COI),
sendo também liberada pela Federação Internacional de Futebol (FIFA), e vem sendo
amplamente utilizada por várias equipes de profissionais em todo o mundo, sendo
recomendada para o aumento de massa muscular, maior explosão muscular, diminuir o tempo
de recuperação e aumentar a velocidade em esportes.
De acordo com Demant e Rhodes (1999) nosso corpo geralmente produz cerca de 2
gramas de creatina por dia, sendo sintetizado a partir de três aminoácidos específicos os quais
são também encontrados em vários alimentos, tais como a carne vermelha e o peixe. A
creatina é um precursor essencial na produção de energia do músculo e pode ser armazenada
em abundância no tecido muscular. Aumentando as concentrações de creatina no músculo
atletas podem se recuperar mais rapidamente entre exercícios intensos como, por exemplo, no
treinamento com peso, sabe-se que aproximadamente 95% da Cr total do nosso corpo estão
armazenadas no tecido muscular esquelético, os outros 5% restantes são armazenados em
outros órgãos como coração, cérebro, pulmões, testículos, fígado e rins (GREEN et. al., 1996;
IPSIROGLU et. al., 2001 e SOUZA, 2006).
Cerca de 40% a 45% da Cr é encontrada na sua forma livre, o restante está ligada ao
fosfato formando PCr (McARDLE et. al., 2006; MACHADO e CAMERON, 2004;
BROUNS, 2005 e WILLIAMS, 2000). Os principais estudiosos acreditam que a maioria dos
atletas pode armazenar mais creatina do que normalmente é obtida pela dieta. A
suplementação deste produto ajuda a “saturar” (encher) seus músculos com Cr, quando o
músculo armazena doses extras de creatina, há mais combustível reservado para exercícios
intensos que podem resultar em aumentos significativos de energia (WILLIAMS et. al.,
2000).
A Cr é usada na tentativa de impulsionar os níveis de força, acentuar ganhos no
tamanho e na força do músculo, prevenir avaria no tecido muscular, que pode ocorrer após
exercícios intensos (McARDLE et. al., 2006). Durante sua suplementação, com aumento de
seus níveis no músculo, atletas podem produzir mais energia durante rápidas e intensas
“explosões” de força, como treinamento com peso e corrida de velocidade. Este é o principal
motivo da popularidade da Cr nos últimos anos, além de fornecer aos atletas mais força por
curtas durações de tempo, e também atuar como um soluto na célula, semelhantemente a
glutamina.
O aumento celular ocorre pelo processo nos quais moléculas de água são puxadas
para dentro da célula do músculo, ajudando-a no processo osmótico, com isso a célula
29
muscular fica mais hidratada e cria todas as condições favoráveis para o crescimento do
músculo (SOUZA, 2006).
Até o momento não existe um roteiro definitivo sobre como e que quantidade de Cr
deve ser tomada. A maioria dos especialistas concorda que grandes quantidades devem ser
tomadas como a “fase de saturação (carregamento)”, para a primeira semana da
suplementação, quando o corpo está mais propício.
De acordo com Urbanski et. al., (1999), a maneira mais eficiente de suplementação
de Cr envolve duas fazes, a primeira fase de carregamento ou “saturação” (Loading Phase)
tem duração de 5 a 7 dias com ingestão de 20 a 30 gramas por dia de Cr, logo após a primeira
fase é feita apenas a manutenção, com a ingestão de 2 a 5 gramas por dia de Cr em um
período total que varia de 4 a 10 semanas (STEVENSON e DUDLEY, 2001) podendo ser
usada junto com outros suplementos, como aminoácidos, BCAA, proteína do soro do leite
entre outros.
3.1 NECESSIDADES
Segundo Greenhaff (2001) e Brouns (2005), a Cr é uma amina nitrogenada, é um
aminoácido de ocorrência natural presente no corpo humano, principalmente no tecido
muscular esquelético. Embora não seja um nutriente essencial, devido ao fato da necessidade
corporal ser atendida pela síntese endógena, está intimamente envolvida no metabolismo
humano sendo eventualmente catabolizada para creatinina na musculatura e excretada pelos
rins. Segundo Calfee e Fadale (2006) dependendo do tamanho do indivíduo e da taxa de
turnover, a necessidade média diária de creatina é de aproximadamente 2 g/dia, com 1g sendo
fornecido pela dieta e 1g pela produção endógena, estimada em torno de 1,6% do pool total de
creatina segundo Williams et. al., (2000). A metade dessa necessidade diária é obtida por
meio da dieta, especialmente de carnes e peixe, a outra metade é sintetizada a partir dos
aminoácidos glicina, arginina e metionina, principalmente no fígado, mas os rins e o pâncreas
também podem sintetizá-la.
3.2 SÍNTESE E ARMAZENAMENTO
De acordo com Gualano et. al., (2008), o primeiro passo na síntese de Cr envolve a
transferência reversível do grupo amidino da arginina para a glicina para formar ácido
guanidinoacético, em seguida ocorre à transferência, irreversível, de um grupo metil da S-
adenosilmetionina para o ácido guanidinoacético, formando a Cr, o que pode ser visualizado
na Figura 2.
30
A Cr obtida pela dieta é absorvida intacta no intestino. Segundo Souza (2006), após
sua absorção intestinal, aparentemente completa, a Cr no plasma é liberada para os vários
tecidos do corpo, incluindo o coração, a musculatura lisa, o cérebro e os testículos. Entretanto,
a grande maioria dos estoques corporais (95%) encontra-se localizada nos músculos
esqueléticos. Segundo Greenhalff (2001), a concentração intracelular de Cr é controlada pela
captação ativa da Cr, na qual a estimulação de receptores beta-2 e a atividade de sódio-
potássio adenosina trifosfatase (ATPase) apresentam um papel significativo.
Figura 5: Via bioquímica da síntese de Cr.
Fonte: (KREIDER, 2000).
Williams et. al., (2000), relataram que a ingestão de grandes quantidades de
carboidratos (95g) com creatina (5g) facilitou sua captação comparada à ingestão isolada
dessa nutriente, existindo evidências de que sua captação pelos tecidos pode ser mediada pela
insulina (FREIRE, 2008).
Quando a disponibilidade de Cr na dieta está baixa, a síntese endógena encontra-se
aumentada para manter os níveis normais do nutriente, assim, os vegetarianos devem
sintetizar toda a demanda de que precisam. A ingestão aumentada de Cr, particularmente pela
suplementação, pode abaixar os níveis de amidinotransferase no fígado, suprimindo a síntese,
por outro lado, o consumo de gelatina na dieta ou de arginina mais glicina aumentam a
biossíntese (WILLIAMS et. al., 2000 e ROSCHEL et. al., 2010; VEGGI et. al., 2013).
O armazenamento da Cr ocorre tanto na forma livre quanto na fosforilada, sendo
cerca de 95% armazenada no tecido muscular esquelética (MAUGHAN, KING e LEA, 2004;
CASEY e GREENHAFF, 2000), desta quantidade, cerca de 60% á 65%, é armazenada na
forma de PCr, que é incapaz de passar por membranas, mantendo dessa forma a creatina na
célula (WILLIAMS et. al., 2000), enquanto os 40% á 45% restantes permanecem como Cr
livre (McARDLE et. al., 2006; MACHADO e CAMERON, 2004; BROUNS, 2005 e
31
WILLIAMS, 2000). Entretanto, há diferenças na concentração intracelular nos vários tipos de
fibras musculares: o bíceps, músculo constituído por fibras predominantemente brancas
(glicolítica), contém cerca de 31% mais PCr que o sóleo, músculo com predominância de
fibras vermelhas (oxidativo) (FREIRE, 2008; VEGGI et. al., 2013). O conteúdo normal de
creatina no músculo é cerca de 120-125 mmol/kg de peso seco e corresponde a 30 mmol/kg
no músculo úmido ou 4 g/kg de músculo, ainda que os estoques possam ser maiores ou
menores, dependendo de sua disponibilidade na dieta (MACHADO e CAMERON, 2004).
Tem-se relatado que a suplementação de creatina aumenta os estoques desse nutriente em até
160 mmol/kg de peso seco.
3.3 FUNÇÕES METABÓLICAS
Metabolicamente, a PCr tem habilidade de ressintetisar ATP, isto é, fornecer energia
durante exercício de alta intensidade, conforme reação demonstrada a seguir, na Figura 3. A
PCr ao perder seu grupamento fosfato libera energia que é utilizada para regenerar ADP e Pi
em ATP, isto é, a PCr fornece energia para a ressíntese do ATP, a enzima CK catalisa a
reação (ROSCHEL et. al., 2010).
Figura 6: Principais reações químicas do sistema energético creatina fosfato
Fonte: (KREIDER, 2000).
A energia derivada da degradação da PCr permite ao pool de ATP ser reciclado mais
de doze vezes durante um exercício máximo (ALVES e LIMA, 2009). Greenhalff (1997)
indicou que a utilização de PCr começa a decair após apenas 1,28 s de contração, enquanto a
taxa de glicólise correspondente não alcança o pico até após cerca de 3s de contração.
Observou também declínio progressivo nas taxas de produção de ATP a partir do PCr e da
glicólise após ambas alcançarem seus picos iniciais (CURI e FILHO, 2009).
O aumento na disponibilidade de PCr aumenta a habilidade para manter altas taxas
de produção de energia durante exercício intenso, além de promover a uma melhor
recuperação entre duas sessões de exercício intenso. Ainda que existam três a quatro vezes
32
mais PCr do que ATP no músculo, seu suprimento também é limitado e precisa ser reposto
para manter o exercício de intensidade muito alta (WILLIAMS et. al., 2000; VEGGI et. al.,
2013).
A ressíntese de PCr pode ser um fator crítico durante o exercício sustentado de
intensidade muito alta. O sistema de lançadeiras de PCr apesar de não ser claramente
entendido pode ser assim resumido (MACHADO e CAMERON, 2004; GREENHAFF, 2001),
a PCr e a Cr podem servir como mensageiros energéticos auxiliares entre a mitocôndria e os
sítios citoplasmáticos para a utilização de ATP. No sítio mitocondrial, a nova ATP sintetizada
entra no espaço membranoso, onde uma parte é utilizada pela CK mitocondrial para a
formação de PCr, com isso o ADP resultante está então favoravelmente situada para ser
transportada pela translocase ao interior da matriz mitocondrial, na troca da ATP pela matriz.
A PCr formada, ao contrário do ATP, não compete com a ADP no transporte pela translocase,
nas células musculares, a PCr se difunde até as miofibrilas, onde seu tamanho diminuto
permite a rápida penetração entre os miofilamentos para alcançar a isoenzima da CK
localizada na linha M. Lá a PCr regenera ATP a partir da ADP formada durante a contração
segundo Walsh et. al., (2001) relataram evidências que apoiam essa tese.
Em seus estudos Boudarham em (2014) constataram que apesar da expansão
considerável nos últimos anos dos conhecimentos acerca dos mecanismos e os limites da
contração muscular, o mecanismo da fadiga ainda não é totalmente compreendido. A causa da
fadiga induzida pelo exercício depende da intensidade e duração do esforço e ainda deve ser
dividida em dois universos distintos, a fadiga central (sistema nervoso central) e periférica (do
músculo esquelético) que podem estar relacionadas a vários fatores tais como formação
aumentada de neurotransmissores inibitórios, níveis diminuídos de substratos metabólicos,
redução do processo metabólico, distúrbio do equilíbrio ácido-basico ou do balanço de
eletrólitos, diminuição no transporte de oxigênio, e aumento da temperatura corporal
resultando em hipertermia. Sahlin revisou a hipótese clássica de que a fadiga muscular é
causada pela falha do processo energético em gerar ATP numa taxa adequada (VEGGI et. al.,
2013).
A Cr também está intimamente envolvida com o controle metabólico de várias
maneiras, uma delas como tampão celular ao longo da seguinte reação: PCr2-
+ ADP3-
+ H+
ATP4-
+ Cr. Segundo os autores Brouns (2005), Curi e Filho (2009), uma das funções
primárias do sistema dos fosfagênios é tamponar as elevações da ADP em vez de
simplesmente ressintetisar ATP. Segundo Clark (1998), elevações consideráveis da ADP
apresentam efeito inibitório nas reações que envolvem ATPases celulares alterando
33
significativamente o equilíbrio da cinética enzimática podendo reduzir o ciclo de acoplamento
das pontes cruzadas dos filamentos musculares. McArdle et. al., (2006) relataram que, quando
a taxa de hidrólise da ATP muscular excede a taxa de refosforilação de ADP por meio do
processo de fosforilação oxidativa, glicólise anaeróbia ou quebra de PCr, a ATP é
ressintetizada via reação da mioquinase, resultando na formação de AMP, com isso, o AMP é
deaminado pela enzima adenilato desaminase na primeira reação do ciclo das purinas
nucleotídeo, levando à depleção do pool de nucleotídeos de adenina e eventual produção de
amônia e hipoxantina. Além disso, acredita-se que a Cr produzida em sítios de alta atividade
metabólica difunde-se de volta para a mitocôndria para ser refosforilada à PCr por meio da
ação da CK mitocondrial, servindo como sinal respiratório para a mitocôndria de acordo com
Williams et. al., (2000). Se for esse o caso, o aumento do conteúdo de Cr e PCr, por meio de
suplementação, pode ter efeito metabólico importante.
A PCr além de tamponar a acidez, exerce um papel importante em muitas reações da
CK por estar intimamente envolvida com a lançadeira de PCr o que ajuda a regular o
metabolismo oxidativo. O aumento dessa capacidade celular pode servir para atenuar o
declínio nos níveis de pH durante o exercício intenso e atrasar a manifestação da fadiga
(VEGGI et. al., 2013).
As características energéticas da CR são também importantes para outros tecidos
como o coração e o cérebro, assim, sua reduzida disponibilidade tem sido associada com
insuficiência cardíaca, prevalência aumentada de arritmias ventriculares, isquemia e
instabilidade de membranas das células do miocárdio durante a isquemia (GREENHAFF,
2001). Consequentemente a administração intravenosa de PCr e oral de Cr têm sido propostas
como agentes cardioprotetores para pessoas com doenças isquêmicas do miocárdio.
No sistema nervoso central e periférico também é encontrada uma pequena
quantidade de Cr, existindo evidências de que este composto pode ter um importante papel na
função cerebral, bem como no controle neuromuscular (TARNOPOLSKY et. al., 1997). Em
pesquisa Williams et. al., (2000) investigaram o efeito da suplementação prolongada de Cr na
atrofia da coroide e da retina do olho, uma doença autossômica recessiva, relativamente rara
que está associada com a cegueira noturna, atrofia de fundo, redução dos campos visuais,
miopia e catarata. Tipicamente, essa condição resulta em cegueira no início da meia-idade (30
para 40 anos). Observou-se diminuição do número de fibras afetadas, diminuição do número e
frequência de agregados tubulares, acompanhados por atraso na progressão do
comprometimento visual.
34
Deficiências de Cr têm sido reportadas em uma variedade de doenças
neuromusculares tais como citopatias mitocondriais, doença de Huntington, esclerose
múltipla, distrofias musculares entre outras. Devido a isso a suplementação vem sendo usada
terapeuticamente no tratamento e reabilitação e na inibição do crescimento tumoral
(GREENHAFF, 2001) ainda com resultados incipientes. Parecendo haver alguns benefícios
terapêuticos promissores na suplementação de creatina em pacientes com doença
neuromuscular.
3.4 PAPEL DA CREATINA NO DESEMPENHO FÍSICO
De acordo com Demant e Rhodes, (1999) a suplementação de Cr pode beneficiar o
desempenho em uma variedade de exercícios e esforços esportivos. A disponibilidade
aumentada de PCr pode melhorar o desempenho em vários esportes devido ao incremento da
força e potência, esportes como levantamento de peso, corridas de 100 e 200m, atividades
repetitivas de alta intensidade com intervalos de repouso frequentes, podendo auxiliar também
em esportes individuais ou coletivos, como o tênis e o futebol (WALSH et. al., 2001). Todos
estes fatores são proporcionados ao aumento nos níveis de PCr no organismo, tornando assim
a ressíntese de ATP mais eficiente e consistente (NISSEN e SHARP, 2003; ALVES e LIMA,
2009).
Para a manutenção e realização de suas diversas funções, o organismo humano
necessita receber um suprimento de energia contínua, de maneira ininterrupta, sendo que essa
energia é proveniente da alimentação. No entanto, a mesma não é liberada subitamente, pois
se isso ocorresse um indivíduo ao se alimentar se transformaria em "chamas". Na verdade as
células do nosso organismo utilizam apenas a energia química, extraindo-a das moléculas dos
macronutrientes (carboidratos, gorduras e proteínas) contida nos alimentos. Esse processo de
extração é lento, e ocorre em pequenas quantidades, reduzindo a perda de energia na forma de
calor. Dessa forma, o organismo transforma energia térmica em energia química,
disponibilizando essa última para o trabalho celular (VEGGI et. al., 2013).
Segundo Curi e Filho (2009) a hidrólise do ATP libera aproximadamente 7,3 Kcal
por molécula de ATP hidrolisado, quando o ATP libera 2 moléculas de fosfato, forma-se o
AMP, ocorrendo a hidrólise do ATP com ou sem a disponibilidade de oxigênio, sendo essa
uma reação rápida e anaeróbica. Esse processo permite a liberação de energia rápida para uso
imediato, o que não ocorreria se o processo em questão fosse dependente do oxigênio.
35
O ATP é armazenado em pequenas quantidades nas células e essa molécula não pode
ser fornecida através do sangue, sendo que sua concentração está confinada a uma ressíntese
contínua, que deverá ocorrer no mesmo ritmo com que essa molécula é utilizada.
A quantidade total de ATP no organismo encontra-se por volta de 80 a 100g, sendo
suficiente para a manutenção de um exercício físico máximo por apenas alguns segundos
como demonstrado na figura 4. Nos momentos iniciais do exercício ou numa situação onde
seja exigida uma contração muscular rápida e explosiva, onde as concentrações de ATP
diminuem significativamente, a ressíntese de ATP ocorre a partir de outro composto de alta
energia denominado PCr, sendo esse essencial durante a passagem de uma baixa para uma
alta demanda energética (ALVES e LIMA, 2009).
Figura 7: Processo de obtenção de energia no exercício físico.
Fonte: (McARDLE, 2006).
A PCr é considerada como o "reservatório" de fosfato de alta energia, sendo que sua
concentração celular é 4 vezes maior que a de ATP, sendo que sua hidrólise aciona a
ressíntese de ADP, e se houver energia em quantidades suficientes, a Cr e o fosfato podem
novamente formar o PCr (MELVIN e DAVID, 1998; VEGGI et. al., 2013).
A Crn é o único produto final da degradação de Cr, sendo formado por uma reação
reversível não enzimática o que ocorre no tecido muscular esquelético. Diariamente a
excreção renal de Crn é relativamente constante, mas pode variar individualmente, e é
dependente da massa muscular total em indivíduos saudáveis. Uma vez gerada, a Crn entra na
36
circulação por difusão simples e é filtrada pelos rins por um processo independente de
energia, sendo posteriormente excretada na urina.
O PCr é utilizado para regenerar o ATP a partir do ADP, dessa forma, a utilização do
PCr pode ser um fator limitante para o desempenho muscular durante exercícios de alta
intensidade e de curta duração, quando a suplementação de Cr parece auxiliar no aumento da
concentração da PCr tendo um efeito ergogênico auxiliar para esse tipo de atividade física
(ROSCHEL et. al., 2010).
4 CAFEINA
O café é a bebida líder mundial depois da água e o seu comércio ultrapassou 20
milhões de sacas em 2013 no Brasil segundo a Associação Brasileira da Indústria do Café
(ABIC) (2014).
O agente bioquímico mais interessante encontrado no café é a cafeína (1,3,7-
trimetilxantina) que tem ações farmacológicas sobre o sistema nervoso central (SNC) (CURI
e FILHO, 2009) devido à semelhança de sua estrutura química entre a porção de adenina na
adenosina, este sendo o factor chave do modo de atuação da cafeína.
Figura 8: Estruturas moleculares da cafeína e seus análogos.
Fonte: BUTT, M.S., SULTAN M.T. Coffee and its Consumption: Benefits and Risks. Critical
Reviews in Food Science and Nutrition, v.51, p.363–373 2011.
DOI: 10.1080/10408390903586412
Após sua ingestão a cafeína leva cerca de 15 a 45 minutos para começa a atuar a
nível fisiológico, atingindo seu máximo efeito entre 30 a 120 minutos após a ingestão, sendo
excretada uma pequena fração cerca de 0,5% a 3% do total ingerida sem alteração na sua
estrutura química, com uma meia vida que varia de 3 a 6 horas, não havendo efeito
cumulativo no organismo (CURI e FILHO, 2009; BUTT e SULTAN, 2011).
37
Esta substância está presente em vários produtos consumidos diariamente, como o
guaraná, o mate, o chocolate, o café, alguns refrigerantes e chás (CLARKSON, 1993;
SLAVIN, JOENSEN, 1995; BARONE, ROBERTS, 1996). Foram relatados em alguns
estudos que a ingestão de Cafeína gerou benefícios no tratamento de Diabetes Mellitus,
problemas Cardiovasculares, Parkinson, Alzheimer, etc... (KEIJZERS et. al., 2002;
GREENBERG et. al., 2006; VAN DIJK et. al., 2009).
A ingestão de cafeína a nível celular aumenta da liberação de cálcio do retículo
sarcoplasmático devido à inibição das enzimas butirilcolinesterase (BuChE) e principalmente
acetilcolinesterase (AChE), (POHANKA e DOBES, 2013, ACQUAS et. al., 2014), o que
facilita a resposta contrátil do músculo esquelético (POHANKA e DOBES, 2013, ACQUAS
et. al., 2014), bloqueio dos receptores de adenosina, alterando as funções de neuromodulação
da transmissão sináptica e hemostáticos (CUNHA, 2001), aumenta a concentração intracelular
de AMP e guanosina monofosfato (GMP) cíclicos, por inibição da enzima hidrolisadora, a
fosfodiesterase o que ativa a proteína quinase-A (PK-A) que fosforila diversas proteínas
citosólicas específicas gerando resposta celular entre elas a atividade lipolítica (BETZ et. al.,
2009; CURI e FILHO, 2009; ZHAN et. al., 2011).
Além disso, diminui a sensibilidade à insulina o que resulta num diminuído
armazenamento da glicose (KEIJZERS et. al., 2002; KATO et. al., 2009; WARREN et. al.,
2010). Cafeína exerce efeitos benéficos no metabolismo da glicose através de um aumento da
expressão da proteína de desacoplamento e a oxidação de lipídios que por sua vez reduz a
extensão da diabetes mellitus (VAN DIJK et. al., 2009), estas alterações são dependentes de
outros componentes que desempenham um papel importante (GREENBERG et. al., 2006;
KATO et. al., 2009).
Estas alterações geradas são amplamente estudadas nos esportes, pois, são
extremamente interessantes como fator modulador do desempenho físico e atenuação da
fadiga muscular.
4.1 MOBILIZAÇÃO INTRACELULAR DE CÁLCIO DO RETÍCULO
SARCOPLASMÁTICO
A cafeína age diretamente inibindo a ação sobre das enzimas butirilcolinesterase
(BuChE) e principalmente acetilcolinesterase (AChE), que tem a função de hidrolisar o
neurotransmissor Acetilcolina ACh em acetato e colina (que é recaptado pelo CHT1 para a
síntese de novas moléculas de ACh na junção neuromuscular, este processo deve ocorrer
dentro de um período de tempo ideal, para que tenha tempo suficiente para transferir a sinapse
38
neural à placa motora e rápido o suficiente para evitar a difusão lateral e a ativação sequencial
dos receptores (POHANKA e DOBES, 2013, ACQUAS et. al., 2014).
A inibição da AChE é capaz de aumentar a duração de ação do neurotransmissor,
prolongando a duração do período ativo da sinapse, com isso permanecendo despolarizado os
receptores de dihidropiridina (RDHP) e proteína rianodina (RyR1) que por sua vez permite a
liberação do Ca+ do interior do retículo sarcoplasmático para o meio extra retículo o que torna
maior sua concentração no meio intracelular (CURI e FILHO, 2009).
A cafeína parece inibir o mecanismo de reabsorção de cálcio pelo retículo
sarcoplasmático, porém, estre processo somente foi detectado até o momento in vitro.
(NEHLIG e DEBRY, 1994; POHANKA e DOBES, 2013; ACQUAS et. al., 2014)
Estes eventos prolongam (do ponto de vista contrátil) o período de ativação dos
miofilamentos consequentemente a contração muscular, assim retardando o processo de
fadiga muscular.
4.2 AÇÃO NA BOMBA NA+ / K
+
A bomba Na+/K
+ trata-se de um complexo de proteínas globulares divididas em três
subunidades localizadas na membrana celular, separadas em subunidade α (112KDa),
subunidade β (55KDa) e subunidade γ (6,5KDa) sendo responsável por reestabelecer e
equilibrar a concentração de íons de Na+ e K
+ no meio intracelular (DOUGLAS, 2006;
MCARDLE et. al., 2006; CURI e FILHO, 2009; SAINI-CHOHAN et. al., 2013).
A subunidade α contém três locais receptores voltados para o interior da célula onde se
ligam três íons de Sódio e dois locais receptores voltados para o meio extracelular onde se
ligam dois íons de Potássio (GUYTON e HALL, 2006; CURI e FILHO, 2009), com esta
estrutura os íons Na+ são bombeados do meio intracelular para o meio extracelular e potássio
do meio extracelular para o meio intracelular (MCARDLE et. al., 2006; CURI e FILHO,
2009), para que este processo ocorra a ATPase localizada próximo ao local de ligação do
sódio captura ATP, este é quebrado, liberando energia para que ocorra uma alteração na
conformação da proteína (DOUGLAS, 2006).
Devido ao fato desta proteína transferir três íons de Na+ para o exterior da célula ao
mesmo tempo em que bombeia dois íons de K+ para o interior da célula, isso juntamente com
outros mecanismos resultando em uma diferença de cargas onde o meio extracelular acaba
ficando com mais cargas positivas que o meio intracelular que acaba ficando com um déficit
de cargas positivas, o que gera um potencial elétrico através da membrana celular sendo
chamado de potencial de membrana celular que é fundamental para a transmissão de sinais
39
musculares e nervosos (FESCHENKO et. al., 2000; BELTOWSKI et. al., 2002; GUYTON e
HALL, 2006; CURI e FILHO, 2009; SAINI-CHOHAN et. al., 2013).
A regulação da atividade da bomba se dá através de diferentes mecanismos incluindo
sinais intracelulares e/ou extracelulares. A atividade da bomba pode ser modulada pela
concentração de Na+
intracelular, de K+ extracelular e também pelas concentrações de Ca
+ no
meio intracelular. Foi sugerido que mensageiros intracelulares como proteínas cinases podem
também modular a atividade da bomba, assim como o AMP cíclico (ISAEV et. al., 2000;
FESCHENKO et. al., 2000; BELTOWSKI et. al., 2002; SILVA 2014).
A inibição da atividade da bomba pode provocar um aumento nas concentrações de
Na+ intracelulares podendo alterar a resposta celular podendo ativar a via da Src que fosforila
o receptor EGF (MCKENNA et. al., 2006; SAINI-CHOHAN et. al., 2013) e induz ativação da
via da Ras (MCKENNA et. al., 2006).
A cafeína parece ter ação sobre a atividade da bomba podendo provocar um alteração
na regulação das concentrações de K+, mantendo as concentrações altas no meio intracelular e
baixas no meio extracelular, por meio do aumento da atividade da bomba Na+/K
+ ATPase, o
que contribui para o prolongamento e maior ativação de unidades motoras durante exercícios
físicos assim retardamento da fadiga (SIMMONDS et. al., 2010; SILVA 2014).
A redução dos conteúdos de Na+ e K
+ na bomba levam à perda de contratilidade e
resistência, possivelmente contribuindo para a fadiga associada com várias dessas condições.
O aumento induzido por excitação no fluxo Na+, aumentando o tempo de abertura ou o
conteúdo de canais de Na+ reduzindo a resistência contrátil. Excitabilidade e contratilidade
depender da relação entre o transporte passivo Na+/K
+ e o bombeamento e Na
+/K
+ atividade
da bomba, os vazamentos passivos, muitas vezes desempenhando um papel dominante
(CLAUSEN 2003).
Tendo em vista que altas concentrações de K+
no plasma e baixas no interior das
células geram despolarização das membranas celulares interferindo diretamente da
excitabilidade dos músculos contráteis, observa-se que este pode ser outro mecanismo de ação
a nível celular, capaz de explicar os efeitos ergogênicos da cafeína nos exercícios de
enderence, (CLAUSEN 2003; MCKENNA et. al., 2006; SAINI-CHOHAN et. al., 2013).
4.3 ESTIMULAÇÃO DAS CATECOLAMINAS
Nosso organismo é capaz de sintetizar três diferentes catecolaminas, chamadas de
catecolaminas endógenas: a adrenalina, a noradrenalina e a dopamina. Sendo que a adrenalina
40
tem uma função muito maior como hormônio porque ela é sintetizada pela glândula adrenal
ou supra renal, e a noradrenalina e a dopamina atuam mais como neurotransmissores
MCARDLE et. al., 2006; CURI e FILHO, 2009).
Todas essas três catecolaminas apresentam como precursor direto o aminoácido
tirosina, esse aminoácido é carreado para dentro do neurônio pré-ganglionar, onde ele é
transformado em dopa no citoplasma da célula pela enzima tirosina hidroxilase, e em seguida
essa DOPA é transformada em dopamina pela enzima dopamina descarboxilase, tudo isso
ocorre no citoplasma da célula. Agora a dopamina por sua vez entra na vesícula onde ela será
armazenada, se o neurônio for dopaminérgico ele liberará dopamina, se o neurônio for
noradrenérgico, lá dentro da vesícula existe uma enzima chamada dopamina β-
hidroxilase (DβH), ela transforma a dopamina em noradrenalina (figura 1). Para transformar a
noradrenalina em adrenalina, transformação que ocorre principalmente no citoplasma de
células adrenais, a noradrenalina sai de dentro da vesícula e volta para o citoplasma e por sua
vez é transformada em adrenalina por uma enzima chamada fenil n-metiltransferase
(MCARDLE et. al., 2006; RANG, 2007; CURI e FILHO, 2009). A liberação da noradrenalina
é dependente do potencial de ação excitatório que vai promover a abertura de canais de cálcio
dependentes de voltagem. Com a sua abertura o cálcio entra na célula, essa entrada do cálcio
vai ativar proteínas específicas que vão fazer com que as vesículas migrem para perto da
membrana pré-sináptica e essas mesmas proteínas fundem as vesículas com a membrana e
libera o neurotransmissor.
Segundo LUKEWICH e LOMAX, (2014) a cafeína pode aumentar a secreção de
catecolaminas nas glândulas suprarrenais a partir da ação estimulante dos derivados de
xantina, que gera um acumulo de monofosfato cíclico (AMP cíclico) resultante da inibição da
fosfodiesterase que é responsável por metabolizar AMPc intracelular (YAMADA,
NAKAZATO, OHGA, 1989; LACORTE, 2008; DAVIS e GREEN, 2009), sendo que a
presença de Ca² liberado pelo retículo sarcoplasmático gera um sinal na glândula supra renal
(ALTIMARI et. al., 2001; DAVIS e GREEN, 2009).
Figura 9: Processo de Neurotransmissão Dopaminérgica.
41
Fonte: Adaptado de David G. Standaert e Joshua M. Galanter Farmacologia da
Neurotransmissão Dopaminérgica.
4.4 MODULAÇÃO DA GLICOSE PLASMÁTICA
A concentração de glicose é variável e determinada pela ação hormonal, dentre eles a
insulina tem efeito sobre mobilização da glicose plasmática, sendo metabolizada nas células β
pancreáticas. A glicose presente no plasma é transportada para o meio intracelular das células
β pancreáticas através dos receptores GLUT2, no citosol ocorre metabolização e formação de
ATP, consequentemente este aumento provoca um bloqueio nos canais de K+ sensíveis a
ATP, o que provoca despolarização da membrana celular e permite a entrada de Ca2+
, a
elevação da concentração de Ca2+
no meio intracelular estimula a secreção de insulina
(MCARDLE et. al., 2006; CURI e FILHO, 2009).
Alguns estudos como de Park et. al., (2009) atribuíram a suplementação de cafeína uma
diminuição na concentração de glicose sanguínea atribuída a um aumento de células β
pancreáticas o que consequentemente eleva a secreção de insulina (GREENBERG et. al.,
2006) pode ocorrer também ação inibidora da enzima glucose-6-fosfatase, que controla o
nível de glicose circulante no sangue (LACORTE, 2008).
42
Outro fator que estaria associado (GREENBERG et. al., 2006; NABHOLZ, 2007;
DAVIS e GREEN, 2009) seria uma elevação de GLUT4 no músculo esquelético, que pode
estar correlacionado a ação da cafeína sobre a bomba Na+ / K
+, as concentrações de Ca
2+
intracelular e níveis elevados de AMPc.
4.5 ANTAGONISMO DOS RECEPTORES DE ADENOSINA
A cafeína é antagonista não seletiva dos receptores de adenosina A1 e A2, com uma
constante de inibição (Ki) de 44 e 40 µmol.L-1
respectivamente. Estas concentrações
correspondem às concentrações plasmáticas encontradas após o consumo de qualidades
médias de cafeína na dieta. (ROSS et. al., 2000; XU et. al., 2003; CHEN et. al., 2007).
4.5.1 ADENOSINA
A adenosina é um nucleotídeo constituído por uma base púrica (adenina) ligada a
uma pentose (D-ribose) que está envolvida em funções de neuromodulação da transmissão
sináptica e hemostáticos (CUNHA, 2001). De modo geral, a adenosina atua como um
mensageiro intercelular, embora não seja considerado um neurotransmissor clássico (CURI e
FILHO, 2009).
As diversas ações que a adenosina é capaz de desenvolver no SNC são mediadas
através de receptores específicos, os quais são classificados como receptores de adenosina A1,
A2 existentes na proteína G localizada na membrana celular. Cada receptor possui uma ação
característica, mediando diferentes eventos. Assim, cada receptor deve ser ativado por
diferentes limites de concentração de adenosina (HALLDNER et. al., 2004, CUNHA, 2005).
Com isso, a concentração de adenosina no meio, sob diferentes condições, será o diferencial
para a ativação de um ou outro sub-tipo de receptor.
O ciclo de geração de adenosina inicia-se a partir da quebra de nucleotídeos de
adenina, como o ATP que é hidrolisado resultando em ADP que também podem ser
hidrolisado em AMP (como já abordado anteriormente) este por sua vez é hidrolisado pala
enzima 5'-nucleotidases (5’ND) resultando em adenina e fosfato inorgânico
(SILVERTHORN, 2010).
Outra possível fonte de adenosina é via a liberação de monofosfato cíclico de
adenosina (AMPc) que é gerada quando uma molécula sinalizadora ativa a proteína G que por
sua vez ativa a proteína adenilato ciclase hidrolisa o ATP retirando duas moléculas de fosfato
resultando em AMPc que por sua vez ativa a PK-A que por sua vez fosforila outras proteínas
intracelulares como parte da cascata de evento, isso gera uma resposta da célula a mensagem
43
trazida pela molécula sinalizadora que ativou a proteína G (FOSS e KETEYIAN, 2010,
SILVERTHORN, 2010).
A produção aumentada de AMPc, em resposta à ativação dos receptores β-
adrenérgicos é resultado de uma consistente resposta coordenada, ativando várias enzimas
envolvidas na divisão e diferenciação celulares, transporte de íons, canais iônicos e proteínas
contráteis e várias enzimas envolvidas no metabolismo do glicogênio, adipócitos e células
musculares. Fazendo com que a energia armazenada na forma de glicogênio e gordura torna-
se disponível como glicose para suprir a contração muscular.
O AMPc é hidrolisado no interior das células por pela enzima fosfodiesterases
resultando em AMP esta por sua vez pode ser hidrolisada pela 5’ND. A adenosina pode ainda
ser formada pela hidrólise da S adenosilhomocisteína (SAH) pela enzima SAH hidrolase
(GUYTON e HALL, 2006). Essa enzima geraria adenosina e homocisteína a partir da SAH.
Acredita-se que sob condições normais, a maior fração de adenosina é originada da SAH, ou
seja, do meio intracelular. Contudo, sob condições de hipoxia, isquemia e estresse metabólico,
a adenosina é derivada principalmente da ação da 5'-nucleotidase (SILVERTHORN, 2010).
A adenosina sofre em seguida uma deaminação pela adenosina deaminase resultando
em inosina e um íon amônia que se fixa graças à L-glutamato-desidrogenase em presença de
NADH ao 2-oxoglutarato para dar L-glutarato, NAD e H20.
Como o aumento de adenosina é resultante da hidrólise de ATD, ADP e AMP, e
estes são hidrolisados em larga escala em exercícios físicos com alta intensidade esta via é a
mais aceita como determinante sobre a geração da fadiga.
A reação da adenilato cinase, solicita a reação catalisada pela enzima CK a qual gera
ATP a partir da doação de grupos fosfato, além de gerar coprodutos moleculares (AMP, Pi,
ADP) que ativam a glicólise a partir do catabolismo do glicogênio e as vias de respiração da
mitocôndria.
Figura 10: Sistema adenilato ciclase AMPc acoplado à proteína G ilustrando uma cascata
sinalizadora.
44
Fonte: SILVERTHORN, DEE UNGLAUB. Fisiologia Humana: Uma abordagem integrada. 5
edição, Porto Alegre, Ed. Artmed, 2010.
4.5.2 RECEPTORES A1 E A2 DE ADENOSINA
A adenosina endógena, ativa tanto receptor A1 quanto A2a e esses receptores podem
coexistir em um mesmo terminal nervoso (CORREIA-DE-SÁ et. al., 1991). O padrão de
atividade elétrica, a fonte extracelular de adenosina, bem como sua concentração determina
que tipo de receptor que será preferencialmente ativado.
Assim, estímulos de alta frequência favorecem a liberação de ATP, e formação de
adenosina extracelular, ativando preferencialmente receptores A2a, enquanto estímulos de
baixa frequência favorecem a liberação de adenosina e preferencialmente a ativação de A1
(DOUGLAS, 2006; MCARDLE et. al., 2006; CURI e FILHO, 2009; SAINI-CHOHAN et. al.,
2013). Além disso, trabalhos mostram que em baixas concentrações de adenosina extracelular
há um predomínio da ativação de receptor A1, enquanto em altas concentrações, a adenosina
45
exerça sua modulação via ativação de receptores A2a (ZHAN et. al., 2011; ZHOU et. al.,
2013).
O receptor ilustrado à esquerda está acoplado à Gαs, uma proteína G que estimula a
adenilil ciclase a catalisar a formação de AMPc. O receptor à direita está acoplado a Gαi, uma
proteína G que inibe a Adenil ciclase. Quando ambos os receptores são ativos
simultaneamente, podem atenuar ou até mesmo neutralizar uma ao outro, como mostra a
figura 10.
Figura 11: Receptores Gαs e Gαi, acoplados à proteína G que estimula ou inibe a adenilil
ciclase a catalisar a formação de AMPc.
Fonte: Chistopher W. Cairo, Josef B. Simon e David E. Golan. Princípios fundamentais de
Farmacologia: Interações Fármaco-Receptor
4.5.3 RECEPTORES A1 DE ADENOSINA
Os receptores A1 são acoplados a proteína G inibitória (Gi e Go), a qual inibe a
atividade da adenilato ciclase, diminuindo a atividade do AMPc (GUYTON e HALL, 2006).
No entanto, alguns trabalhos demonstram que a inibição da neurotransmissão pelo A1
independe do AMPc, mas depende da ativação proteína Go que inibe os canais de Ca2+
, que
por sua vez também estimula eventos de fosforilação de proteínas, que levam a alterações na
ativação de proteínas (GUYTON e HALL, 2006; ZHOU et. al., 2013). Este e outros trabalhos
sugerem então que o receptor A1 possa desencadear outras vias de sinalização como, por
exemplo, aquelas iniciadas pelas fosfolipase C e fosfolipase A2 (ZHAN et. al., 2011).
A ativação de receptores A1 parece estar relacionada às várias funções que a
adenosina exerce no sistema nervoso central. Dentre elas podemos citar a indução do sono,
ansiedade, modulação de respostas cognitivas como aprendizado e memória, promoção de
efeitos anti-nociceptivos e anti-inflamatórios na medula espinhal e neuroproteção (GUYTON
e HALL, 2006; CURI e FILHO, 2009; ZHOU et. al., 2012).
46
Figura 12: Ativação da adenilil ciclase, promovendo fosfolição de proteínas citosólicas
específicas e liberação de Ca2+
do retículo endoplasmático para o citosol.
Fonte: Chistopher W. Cairo, Josef B. Simon e David E. Golan. Princípios fundamentais de
Farmacologia: Interações Fármaco-Receptor
4.5.4 RECEPTORES A2a DE ADENOSINA
Os receptores A2 são subdivididos em A2a (alta afinidade aos agonistas) e A2b
(baixa afinidade aos agonistas) são acoplados principalmente a proteínas Gs (OLAH &
STILES, 1997), Gq, G12/G13 (ZHAN et. al., 2011) quando ativadas estimulam a adenilato
ciclase que converte ATP em AMPc a qual ativa a PK-A que fosforila diversas proteínas
citosólicas específicas (BETZ et. al., 2009).
Corroborando estes dados, diferentes trabalhos já demonstraram que a modulação da
transmissão sináptica promovida pela adenosina era atenuada por inibidores da adenilato
ciclase (BETZ et. al., 2009; CURI e FILHO, 2009; ZHAN et. al., 2011).
Trabalhos demonstram que o efeito excitatório do receptor A2a ocorre através de um
aumento na liberação de neurotransmissores nos terminais pré-sinápticos (ZHAN et. al.,
2011). A facilitação induzida por este receptor classicamente é dada por um aumento na
liberação de neurotransmissores nos terminais, onde o alvo final deste receptor parece ser
canais de Ca+ (GUYTON e HALL, 2006; MAIMON et. al., 2014).
No entanto, não é claro ainda, se o receptor A2a controla diretamente a liberação de
neurotransmissores ou se ele age de forma indireta através da atenuação da inibição mediada
por receptor A1 (BETZ et. al., 2009; CURI e FILHO, 2009).
4.6 INIBIÇÃO DA ENZIMA FOSFODIESTERASE
Há 11 tipos de enzimas fosfodiesterase (PDEs), todas com função de hidrolisar o
monofosfato de adenosina AMPc para AMP, e, de GMPc para GMP, esta hidrólise resulta em
47
5’AMP e/ou 5’GMP, a enzima PDEs quando ativada permite uma rápida renovação ou
interrupção do sinal AMPc resultando em uma modulação imediata ao processo biológico
uma vez removido o estímulo químico ou hormonal. As PDEs estão amplamente distribuídas
no organismo, com atividade variável em diferentes tecidos, as PDE5 e PDE11 são
encontradas no tecido muscular esquelético, no músculo liso visceral e vascular, nos tecidos
cerebelar e pancreático, nas plaquetas, nos rins e nos pulmões.
A enzima fosfodiesterase promove a fosforilação do AMPc para um produto inativo
a 5’AMP, uma inibição na fosfodiesterase promove um aumento do AMPc, uma vez que o
AMPc age diretamente na PK-A ativando seu sítio catalítico através da liberação de
subunidade regulatória fazendo a PK-A fosforilar um grande número de proteínas que
contenham uma sequência de aminoácidos denominada sítio PK-A PO4, transferindo PO4
Fosfato do ATP para um resíduo serina ou treonina desse sítio. (DOUGLAS, 2006; CURI e
FILHO, 2009).
A fosforilação dos aminoácidos é responsável por estímulos extracelulares e
intracelulares, que fornecem mecanismo eficiente para o controle das atividades proteicas. O
processo de fosforilação ocorre especificamente em três aminoácidos, a tirosina (Thr), a
Serina (Ser) e Treonina (Tyr) seguida do processo de fosforilação da Thr, isso devido ao fato
de que possuem o radical OH em suas cadeias laterais levando o radical hidroxi a condições
ideais para a reação de hidrólise do ATP, para “soltar” o fosfato presente.
Em função de seu papel essencial no processo de proliferação celular, metabolismo
do glicogênio, apoptose, neurotransmissão, oncogênese, desregulação ou superexpressão de
receptores em geral, elas são motivos de estudos e pesquisas.
Ela altera as atividades das proteínas-alvo, fosforilando grupos específicos de serina
e, em menor quantidade, a treonina e é ativada por concentrações de AMPc e, por isso, ela
também é conhecida como PK-A dependente do AMP cíclico.
A fosforilação destas enzimas pode resultar em alterações das atividades enzimáticas
como é o caso da fosforilação do hormônio lípase sensível (HSL), colesterol esterase ou
glicogênio fosforilase resultando na ativação enzimática. Mas por outro lado, a fosforilação de
glicogênio sintetase causa um decréscimo na atividade enzimática. As respostas específicas de
diferentes tipos celulares frente ao aumento das concentrações de AMPc e ativação da PK-Ac
são determinadas pelo fenótipo celular e pela disponibilidade de enzimas e substratos que
participam desta regulação (GUYTON e HALL, 2006). A exemplo, a maior resposta do
fígado frente ao aumento do AMPc é a glicogenólise, uma vez que os hepatócitos expressam
enzimas que sintetizam e metabolizam o glicogênio.
48
A cafeína que é derivada da família da xantina metilados, é o principais inibidor das
PDEs, com esta inibição acorre um aumento nas concentrações e no tempo de meia vida do
AMPc no meio intracelular, simulando ou prolongam as ações do sinal químico ou hormonal,
o que leva a estimulação da atividade lipolítica (DAVIS et. al., 2003). Porém essa ação só foi
observada em experimentos realizados in vitro (HALLDNER et. al., 2004).
4.7 PAPEL DA CAFEINA NO DESEMPENHO FÍSICO
Devido aos seus mecanismos de ação central e periféricos a cafeína pode desencadear
importantes alterações metabólicas e fisiológicas durante a prática de exercícios físicos, o que
por sua vez melhorar o rendimento físico protelando a fadiga (ABIAN et. al., 2015).
O efeito direto da cafeína sobre o SNC envolvendo a interação com receptores de
adenosina A1 e A2, gera um efeito analgésico, que diminui a percepção de dor muscular
induzida pelo exercício, durante contrações musculares (KALMAR e CAFARELLI, 2004) e a
estimulação simpática juntamente com a inibição da acetilcolinesterase aumenta a liberação
de Ca+ do Reticulo sarcoplasmático o que gera maiores interações dos miofilamentos de
actina e miosina (SAINI-CHOHAN et. al., 2013), associado ao aumentando a liberação e
consequentemente, a ação das catecolaminas (LUKEWICH e LOMAX, 2014) estes eventos
associados afetam a propagação dos sinais neurais entre o cérebro e a junção neuromuscular
alterando a percepção subjetiva de esforço (POHANKA e DOBES, 2013, ACQUAS et. al.,
2014). Estas alterações geradas tem grande significância, pois, são extremamente
interessantes como fator modulador do desempenho físico e atenuação da fadiga muscular
(HUDSON, GREEN, BISHOP, 2007).
A nível periférico uma série de alterações metabólicas ocorrem, durante a atividade
física a liberação de cálcio do retículo sarcoplasmático é vital para a contração muscular, a
inibição das enzimas butirilcolinesterase (BuChE) e principalmente acetilcolinesterase
(AChE), (POHANKA e DOBES, 2013, ACQUAS et. al., 2014), o que facilita a resposta
contrátil do músculo esquelético (POHANKA e DOBES, 2013, ACQUAS et. al., 2014).
Outro fator significante atrelado à ação da cafeína ocorre sobre o bloqueio dos
receptores de adenosina, alterando as funções de neuromodulação da transmissão sináptica e
hemostáticos (CUNHA, 2001), aumenta à concentração intracelular de AMP e guanosina
monofosfato (GMP) cíclicos, por inibição da enzima hidrolisadora, a fosfodiesterase o que
ativa a proteína quinase-A (PK-A) que fosforila diversas proteínas citosólicas específicas
gerando resposta celular entre elas a atividade lipolítica (BETZ et. al., 2009; CURI e FILHO,
49
2009; ZHAN et. al., 2011), este processo garante uma fornecimento mais elevado de substrato
energético o que garante por um período maior o aporte energético para exercícios físicos.
Além disso, melhora a eficiência de absorção da glicose plasmática, atribuída a um
aumento de células β pancreáticas o que consequentemente eleva a secreção de insulina
(GREENBERG et. al., 2006) e a uma elevação de GLUT4 no músculo esquelético
(NABHOLZ, 2007; DAVIS e GREEN, 2009), fornecendo assim mais glicose para as células
musculares tanto para o metabolismo anaeróbico quanto para aeróbico.
Duncan et. al. (2014) avaliaram 10 indivíduos suplementados com 6mg/kg de cafeína,
onde foram submetidos a 6 repetições de extensão e flexão do joelho no isocinético em 3
velocidades angulares 30°s/ 150°s/ 300°s, comparado com placebo, uso de cafeína resultou
em maior produção de torque (p = 0,02), a partir dos dados os autores concluíram que a
ingestão aguda de cafeína promoveu melhoras no desempenho muscular e, contrações
dinâmicas de curta duração.
Astorino et. al., (2010) examinou os efeitos da ingestão de 2 ou 5 mg / kg bm cafeína
no desempenho flexão do joelho isocinético e relatou significativa melhora no torque total
tanto na extensão do joelho / flexão de trabalho isso na ingesta de 5 mg/Kg. Porém não
houver alteração nas variáveis mensurada em ingestas de 2 mg/Kg. Alguns estudos que
procuraram investigar os possíveis efeitos deste ergogênico (cafeína) sobre a desempenho
físico em exercícios de alta intensidade e curta duração são apresentados com mais detalhes
na Tabela 1.
De acordo com os autores citados anteriormente, a cafeína pode agir diretamente sobre
o músculo, potencializando sua capacidade de realizar exercícios físicos de alta intensidade e
curta duração tanto em esportes de alta intensidade e curta duração como em intensidades
mais moderadas e longas duração. Porém estas respostas são diferenciadas nas fibras
musculares do tipo I e II, visto que as fibras de contração lenta (tipo I) são mais sensíveis à
ação da cafeína do que as fibras musculares de contração rápida (tipo II) (ALTIMARI et. al.,
2006).
Tabela 1: Efeito ergogênico da cafeína sobre a o desempenho físico em exercícios de curta
duração e alta intensidade
Autores N Sexo População Dose de
Cafeína Tipo de teste
Efeito
ergogênico Comentário
Glaister at.
al. (2015) 14 M Treinados 5mg/kg
série de 6 sprints
cicloergômetro sim
↑ Na correlação
torque total, nenhum
50
efeito encontrado
sobre o torque
Wmáx,
Timmins
et. al.
(2014)
16 M Treinados 6mg/kg
Isocinético 40
repetições de extensão
e flexão de joelho,
tornozelo e cotovelo a
60° s
Sim Aumentou no pico
de torque
Duncan et.
al. (2014) 10 M Não Treinados 6mg/kg
Isocinético 6
repetições de extensão
e flexão de joelho a
30° s/ 150° s/ 300° s
Sim Aumento no torque
total
Astorino
et. al.
(2010)
7 M Treinados 2 e 5mg/Kg
Isocinético 40
repetições de extensão
e flexão de joelho a
180° s
2mg/Kg Não
5mg/kg Sim
5mg/kg gerou
aumento do valor
total torque
Woolf et.
al. (2008) 18 M Treinados 5mg/Kg
Wingate leg press e
supine Sim
↑ potência de pico
Não houve diferença
na potencia média e
mínima no leg press.
Plaskett,
Cafarelli
(2001)
15 M Não-treinados 6mg/kg
Eletromiografia no
músculo quadríceps
(50% da contração
voluntária máxima)
Sim
↑ significativo
17,0% tempo de
exaustão e redução
da sensação de força
durante os primeiros
10-20 seg. de
contração
Kalmar,
Cafarelli
(1999)
11 M Não-treinados 6mg/kg
Eletromiografia no
músculo vasto lateral
(50% da contração
voluntária máxima)
Sim
↑ significativo no
tempo de exaustão
(25,8%) e no total de
contrações
voluntárias máximas
(3,5%)
Jacobson
et. al.
(1992)
20 M Treinados 7mg/kg
Isocinético até a falha
de extensão e flexão
de joelho a 30° s/
150° s/ 300° s
Sim ↑ Pico de torque e
torque total
Bond et. al.
(1986) 12 M Treinados 5mg/Kg
6 RM de flexão e
extensão de joelho à
velocidade de 30°,
150° e 300° s-1
Não
Não se constatou
aumento
significativo nos
picos de na potência
e no índice de fadiga
51
5 ELETROMIOGRAFIA (EMG)
Os princípios da EMG surgirão com Luidgi Galvani nascido em 1737, com as
primeiras pesquisas sobre a possibilidade de que as células musculares geravam potencial
elétrico a partir de reações químicas e estes poderiam ser mensurados (CRAM e DURIE,
2004), passando por 1849 onde Franchman Dubois-Reymond utilizou algumas técnicas para
mensurar sinais em voluntários humanos, e em 1925 onde através de um osciloscópio foi
analisado o sinal por Hebert S. Gasser e Joseph Erlanger que ganhariam o prêmio Nobel 19
anos depois abrindo novas portas e aplicações para esta técnica (MESIN et. al., 2009;
KAMEN e GABRIEL, 2010).
Porém somente após a Segunda guerra mundial percebeu-se a versatilidade e
importância desta técnica que passou a serem empregada e estudada nas diversas áreas da
saúde, tais como pesquisa clínica (SIMARD, BASMAJIAN, JANDA, 1968) ergonômica,
reabilitação e ciências do esporte, biomecânica (SIMARD, BASMAJIAN, 1967),
Cinesiologia (MORITANI et. al., 2006) entre outras (KONRAD, 2006), levando a evolução e
melhoria do eletromiógrafo, sensores, programas matemáticos e técnicas de mensuração
(MESIN et. al., 2009).
Esta técnica se consiste na mensuração da atividade elétrica do potencial de ação das
membranas celulares, gerado no SNC e transmitido através do moto neurônio à junção
neuromuscular se propagando por todo o tecido muscular esquelético, sendo tão sensível que
registra todo o tempo de duração da atividade elétrica, desde o início até o término
(CHOWDHURY et. al., 2013), com isso podemos determinar a fadiga pela quantificação dos
dados.
Figura 13: Esquemática do sensor EMG para aquisição do sinal.
Fonte: KONRAD P., The abc of emg: A pratical introduction to kinesiological
electromyoghaphy, Noraxon Inc. USA, 60, 2006.
52
Existem duas técnicas distintas para esta mensuração a eletromiografia de
profundidade (EMGpro) onde o eletrodo é inserido como uma agulha no ventre muscular, em
contato direto com as fibras musculares, sendo retirada a agulha deixando os filamentos no
ventre muscular (SIMARD, BASMAJIAN, JANDA, 1968). Devido a isso registram um sinal
a partir de uma área localizada, captando potenciais de unidades motoras isoladas, devido a
esta característica tem grande aplicabilidade na EMG clinica, sendo, porém uma técnica com
pouca utilidade nos estudos cinesiologicos por gerar um grande desconforto ao avaliado
durante contrações musculares (KAMEN e GABRIEL, 2010; CHOWDHURY et. al., 2013).
A segunda técnica é a eletromiografia de superfície (EMGS), onde os eletrodos são
fixados na pele sobre o ventre da musculatura que se deseja coletar os sinais elétricos, por se
tratar de uma técnica não invasiva sem nenhum desconforto ao avaliado é comumente
utilizada, tendo como vantagem a facilidade e padronização da aplicação (SIMARD,
BASMAJIAN, JANDA, 1968; MESIN et. al., 2009), porém tendo como limitação uma
atenuação do sinal causada pelo tecido subcutâneo e uma contaminação do sinal proveniente
de outros músculos (KAMEN e GABRIEL, 2010).
A EMGS vem sendo amplamente utilizada tanto no diagnóstico como no prognóstico
de patologias e também nas análises científicas laboratoriais tais como manifestação da
fadiga, avaliando conjuntamente a resposta das variáveis no domínio do tempo, representado
geralmente pela amplitude e frequência do sinal (HANON et. al., 1998; CIFREK et. al.,
2009); o qual também permite a verificação do tempo de sincronização do disparo das
unidades motoras no trabalho das fibras musculares do Tipo I e II (DA GAMA et. al., 2013).
A mensuração da estimulação da unidade motora, principalmente em teste de
incremento de carga ao longo do tempo, ocorrendo ativação de fibras adicionais para sustentar
o esforço (CIFREK et. al., 2009); identificação de algumas doenças neuromusculares
(LABARRE-VILA, 2006; MEIGAL et. al., 2013; YOUSEFI e HAMILTON-WRIGHT,
2014); alguns autores ainda utilizam esta técnica para mensuração da força desenvolvida pelo
músculo (SAITO e AKIMA, 2013; YOSHITAKE e SHINOHARA, 2013), isso ocorre devido
ao aumento progressivo do recrutamento da unidade motora (UM) consequentemente na
interação de miofilamentos contrateis (ZHOU e RYMER, 2004).
Porém o sinal é sensível a contaminações os chamados “ruídos”, que podem ser
gerados por movimento nos cabos dos eletrodos (0-20Hz), por sinais dos potenciais de ação
de outros músculos e até por interferências de campos eletromagnéticos, tais como rádio,
53
celular, televisões, entre outros e redes elétricas (60Hz) (KONRAD, 2006; CIFREK et. al.,
2009).
5.1 SINAL EMG
A EMGS adquire um sinal captado por meio de um eletrodo bipolar ativo (Figura
14), este eletrodo funciona detectando a diferença do potencial gerado na musculatura
avaliada em relação ao eletrodo de referência que é fixado distante dos eletrodos bipolares
para evitar ruído, o eletrodo bipolar é fixado na pele sobre o ventre muscular, com isso capta-
se a soma algébrica dos potenciais elétricos provenientes das unidades motoras os quais
estimulam musculo a se contrair.
Figura 14: Eletrodo bipolar ativo com distancia intereletrodo de 2 cm, e esquemática de
aquisição do sinal.
Fonte: CARLO I. DE LUCA. The Use of Surface Electromyography in Biomechanics.
JOURNAL OF APPLIED BIOMECHANICS, v.13, p. 135-163, 1997.
Este procedimento deve ser executado de forma técnica e padronizado, pois pode
gerar interferência “ruído” no sinal, se o eletrodo for posicionado próximo à região
miotendínea, sendo também importante a tricotomia e assepsia da pele para a fixação do
eletrodo, evitando alterações na amplitude e frequência dos sinais (LABARRE-VILA, 2006;
GOA et. al., 2014).
O sinal captado pelo eletrodo terra e o bipolar passa por um amplificador onde a
diferença entre o sinal dos dois eletrodos é amplificada, sendo, portanto, eliminado o sinal
comum entre eles. Depois de amplificado e processado o sinal emitido, o decodificador nos
permite a visualização e quantificação das informações o que permite a interpretação destes
54
dados a partir de um software específico instalado em um computador (MP System Hardware
Guide, 2003, da Biopac; KONRAD, 2006; GOA et. al., 2014).
Existem várias formas de processar e quantificar a densidade do espectro do sinal
coletado, as mais utilizadas são, Raiz Quadrática Média (Root Mean Square – RMS) e Valor
Retificado Médio (Average Rectified Value – ARV) (FARINA e MERLETTI, 2000;
MERLETTI e PARKER, 2004); Frequência Média (Mean Frequency – MNF), Frequência
Mediana (Median Frequency – MDF) e Índice MNF/MDF (FARINA E MERLETTI, 2000);
Autocorrelação (AC) e correlação cruzada (CC) (FARINA; MERLETTI, 2000; MERLETTI e
PARKER, 2004), entre outras.
Mesmo existindo uma série de técnicas para quantificar o sinal EMG, num modo
geral o mais utilizado é RMS sendo mais usualmente utilizado, devido a sua versatilidade em
resolver o delineamento gaussiano do espectro (Média é igual à zero) (KONRAD, 2006),
além de não ser afetado pela superposição dos potenciais de ação da unidade motora
(KAMEN e GABRIEL, 2010; CHOWDHURY et. al., 2013).
6 DINAMÔMETRO ISOCINETICO
Esta técnica vem sendo utilizada desde os anos 70, porém, somente nos anos 80 teve
maior difusão para avaliação das funções musculares, atualmente com o avanço da tecnologia
e novos softwares este equipamento vem sendo cada vez mais utilizado em pesquisas e
laboratórios para prevenção, tratamento e aprimoramento do processo biomecânico (DVIR,
2002; MALÝ et. al., 2010; BERNARD et. al., 2012).
De acordo com a literatura existem três tipos de contração muscular, a isométrica
onde há a produção de força, porém sem alteração angular, a contração isotônica que é
dividida em concêntrica e excêntrica, a contração isotônica concêntrica ocorre quando o
musculo se contrai gerando aproximação dos tendões de origem e inserção, a contração
isotônica excêntrica trata-se do processo inverso onde o músculo se alonga gerando
afastamento dos tendões de origem e inserção (ENOKA, 2000; DVIR, 2002; SACCO e
TANAKA, 2008).
Existe também uma terceira categoria que se trata do isocinético que produz uma
resistência variável de acordo com a força aplicada sobre a alavanca (DVIR, 2002), porém em
uma velocidade constante durante toda a execução do movimento, isso porque o movimento
55
Isocinético é produzido em um dinamômetro que se trata de um servo motor que ligado ao
computador com um software específico permite a mensuração e adequação de uma série de
movimentos biomecânicos, permitindo que a musculatura produza força muscular máxima em
todos os ângulos do movimento tanto na faze concêntrica como na excêntrica e em uma
velocidade constante, fator impossível em testes isotônicos (OSKACAR et. al., 2005; SACCO
e TANAKA, 2008; MALÝ et. al., 2010; BERNARD et. al., 2012).
Assim pode-se, avaliar alguns parâmetros tais como o pico de torque, ângulo
específico de torque, trabalho total, pico de potencia, índice de fadiga, pico de energia de
aceleração de torque (KANNUS, 1994; OSKACAR et. al., 2005), porém a grandeza mais
comumente avaliada é o torque e suas variáveis.
O Torque é definido como uma grandeza vetorial que quantifica o efeito rotatório
produzido por uma força. Essa grandeza depende tanto da intensidade da força quanto da
distância perpendicular desde a linha de ação da força até o eixo de rotação, em torno do qual
o corpo gira (também chamado de momento de força) (ENOKA, 2000; SACCO e TANAKA,
2008; MALÝ et. al., 2010).
O dinamômetro isocinético Biodex é constituído de 4 partes fundamentais figura15, a
cadeira que contém regulagens de altura, encosto, rotação para ajustes finos de
posicionamento do avaliado, além disso, possui cintos que aprisionam o tronco, quadril e
perna para tornar o movimento o mais puro possível biomecanicamente (DVIR, 2002;
SACCO e TANAKA, 2008).
Unidade de aceitação de força, local onde é fixado o membro e este aplica à força
que através do Braço de alavanca é transmitida a célula de carga.
O braço de alavanca é um aparato metálico que se encaixa no eixo da célula de carga,
onde este eixo deve-se coincidir com o eixo do movimento Biomecânico.
A célula de carga é responsável por converter o sinal de força em um sinal elétrico o
qual é transmitido ao computador, assim este valor é processado e convertido em valores de
torque (DVIR, 2002; OSKACAR et. al., 2005).
Figura 15: Equipamento dinamômetro Isocinético
56
Fonte: Operation manual, biodex advantage software (v.4x).
7 MATERIAIS E MÉTODOS
Foram selecionados 16 universitários fisicamente ativos com idades entre 18 e 30
anos, os quais participaram de todos os protocolos de suplementação, foram orientados a não
fumar, não ingerir bebidas alcoólicas ou qualquer alimento que contenha em sua composição
a cafeína ou que viessem a interferir diretamente na pesquisa. Como critérios de inclusão
amostral, foram considerados para o estudo os voluntários que apresentaram as seguintes
características: não apresentar histórico de lesão músculo tendinea ou articular no joelho e não
estivessem fazendo uso de esteroides anabolizantes, assim como quaisquer suplementos
nutricionais.
Uma semana antes do início dos testes os avaliados passaram por 5 dias de
familiarização com o EMG e execução do protocolo com o dinamômetro Isocinético, onde foi
realizada a padronização das medidas para cada indivíduo, tais como posicionamento do
indivíduo na cadeira do dinamômetro, posição do membro em relação dinamômetro e
posicionamento dos eletrodos, estes foram utilizados em todo o estudo a fim padronização.
O teste se consistiu em um protocolo de 45 repetições de extensão e flexão de joelho
este número de repetições foi escolhido, pois podemos analisar o comportamento da ativação
motora e definir a instauração da fadiga, com velocidade constante angular de 1200s, esta
velocidade é considerada intermediária o que proporciona um estudo do pico de torque e
trabalho (TERRERI et. al., 2001).
57
Os avaliados foram aconselhados a produzir o máximo de força possível desde a
primeira até a última execução do movimento sendo igualmente incentivados verbalmente
durante todo o teste.
7.1 DELINEAMENTO EXPERIMENTAL
O experimento foi dividido em duas fazes as quais foram submetidas ao Comitê de
Ética em Pesquisa da UNICAMP, a primeira faze foi realizada com dosagem de
suplementação determinada pela ANVISA (CEP 24594713.7.0000.5404), a segunda com
dosagens mais altas de CRE as quais são adotadas em diversos estudos (CEP
30986413.0.0000.5404).
7.1.1 PRIMEIRA FASE
Após o período de familiarização iniciou-se o protocolo de avaliação onde todos os 16
voluntários participaram de todas as fazes do teste, distribuídos da seguinte maneira.
1°. Controle (Con) foi submetido à avaliação sem que houvesse nenhuma intervenção.
2°. Grupo suplementado com 6mg/Kg de peso mago de cafeína (Caf), logo após a
avaliação do grupo controle iniciou-se a suplementação com cafeína por três dias
consecutivos no terceiro dia foram submetidos ao teste, após este houve um período de 5 dias
de desintoxicação (Detox).
3°. Suplementado com 3g/dia de Creatina (Cre), após o período de Detox iniciou-se a
fase de suplementação com Creatina a qual ocorreu durante sete dias consecutivos, sendo
submetidos ao teste no sétimo dia.
4°. Suplementado com 6mg/Kg de peso mago de cafeína e 3g/dia de Creatina (CrCaf),
após a avaliação do grupo Cre continuou-se com a suplementação de creatina e foi acrescida a
cafeína durante um período de três dias consecutivos no terceiro dia foram submetidos ao
teste.
Tabela 2: Delineamento experimental da primeira fase do estudo.
Situação Dosagem Tempo Detox
Controle (Con) - - -
Cafeína (Caf) 6mg/Kg de peso Magro 3 dias 5 dias
Creatina (Cr) 3g/dia 7 dias -
Creatina e Cafeína (CrCaf) 6mg/Kg de peso magro e 3g/dia 3 dias -
58
7.1.2 SEGUNDA FASE
A segunda fase iniciou-se após o termino da primeira fase.
1°. Suplementado com 5g/dia de uma substancia placebo (Pla), durante 3 dias
consecutivos foram suplementados com substancia placebo no terceiro dia foram submetidos
ao teste, após este houve um período de 5 dias de Detox.
2°. Suplementado com 20g/dia de Creatina (Cr High), após o período de Detox
iniciou-se iniciou-se a fase de suplementação com 20 gramas, fracionado em 4 porções de 5g
a cada 15 minutos, durante sete dias consecutivos, sendo submetidos ao teste no sétimo dia.
3°. Suplementado com 6mg/Kg de peso mago de cafeína e 20g/dia de Creatina (CrCaf
High), após a avaliação do grupo Cr High continuou-se com a suplementação de creatina e foi
acrescida a cafeína durante um período de três dias consecutivos no terceiro dia foram
submetidos ao teste.
Tabela 3: Delineamento experimental da segunda fase do estudo.
Situação Dosagem Tempo Detox
Placebo (Pla). 6mg/dia (Talco Farmacológico) 3 dias 5 dias
Creatina 20g (Cr High) 20g/dia (Fracionada em 4 doses) 7 dias -
Creatina e Cafeína (CrCaf High) 6mg/Kg de peso magro e 20g/dia 3 dias -
7.2 AQUISIÇÃO DO SINAL EMG
A atividade EMG foi registrada por um eletromiógrafo de 16 canais modelo NP 20
REJ 95 (Biopac System®, USA) com frequência de amostragem de 2000 Hz. A relação entre
os ganhos diferenciais e de modo comum de rejeição foi de 95 dB, e os limites de entrada de
sinal foram estabelecidos em ± 5 mV. O eletrodo de referência (terra) foi posicionado no
cotovelo do membro esquerdo (epicôndilo lateral).
Antes do inicio de cada teste, foi realizada a tricotomia e limpeza da pele com lamina
para afeitar, álcool e algodão. Logo após os eletrodos bipolares ativos (BIOPAC Systems®,
USA), com distância intereletrodos fixa de dois centímetros, foram fixados com fita adesiva
hipoalergênica (Transpore) no membro dominante, sobre nos músculos vasto lateral (VL),
vasto medial (VM) e reto femoral (RF), (figura16) seguindo a padronização proposta pelo
SENIAM (HERMENS et. al., 2000).
Figura 16: Esquemática anatômica de posicionamento do eletrodo segundo site SENIAN.
59
Fonte: Adapted of ABC of EMG – A Practical Introduction to Kinesiological
Electromyography
Para a captação e processamento dos sinais foi utilizado o software AcqKnowledge
3.8.1™ (BIOPAC Systems®, USA). Os sinais EMG brutos foram submetidos à filtragem
digital utilizando filtro passa-banda de 20Hz e 500Hz e em seguida, retificados e suavizados
(janela móvel de 10 amostras) (Figura 1). Para análise dos valores correspondentes aos sinais
EMG utilizou-se da média de RSM – root mean square (%) a cada 5 s.
Vários estudos envolvendo situações de fadiga e testes isométricos tem sido
correlacionados com uma diminuição dos valores da Frequência Mediana, bem como um
aumento do valor de RMS, verificados por meio da frequência da amplitude do sinal EMG e
aumento do disparo das Unidades Motoras (HANON et. al., 1998; SODERBERG e
KNUTSON, 2000).
Uma diminuição dos valores da Frequência Mediana tem sido associada à diminuição
da velocidade de condução do potencial de ação através da membrana celular por fadiga das
Unidades Motoras de maior tamanho. Paralelo a isso ocorre um aumento da amplitude do
sinal EMG que é um indicativo da ativação de novas UMs na tentativa de manutenção da
produção de força em função da fadiga de UMs previamente recrutadas (SODERBERG e
KNUTSON, 2000).
60
7.3 DINAMÔMETRO ISOCINÉTICO BIODEX
Para mensuração do trabalho foi utilizado um dinamômetro isocinético da marca
BIODEX, modelo System 3 (Biodex Medical System, Shyley, NY-USA) foi utilizado para a
obtenção de dados referente ao torque produzido durante contrações.
O teste se consistiu em um protocolo de 45 repetições de contração concêntrica de
extensão e flexão de joelho no dinamômetro isocinético com velocidade constante angular de
1200s, onde os avaliados foram aconselhados a produzir o máximo de força possível desde a
primeira até a última execução do movimento sendo igualmente incentivados verbalmente
durante todo o teste.
O avaliado foi posicionado sentado na cadeira do dinamômetro isocinético e mantido
fixo á mesma com faixas junto ao tronco, pelve e coxa, a fim de manter a estabilidade
corporal durante o esforço máximo. Os ângulos de posicionamento do quadril e do joelho
foram em aproximadamente 900 de flexão (0 correspondente a extensão completa) (DVIR,
2002; SACCO e TANAKA, 2008). O seguimento a ser testado (membro dominante) foi
fixado por meio de cintas, a fim de manter a estabilidade do movimento. Ao posicionar o
indivíduo na cadeira do dinamômetro isocinético, o eixo da articulação do joelho (epicôndilo
lateral do fêmur) foi alinhado com o eixo de rotação do braço mecânico do dinamômetro
isocinético.
Figura 17: Esquema da execução do exercício e foto do avaliado preso pelas cintas
estabilizadoras na cadeira do dinamômetro.
61
Logo após o posicionamento do avaliado no dinamômetro Isocinético e antes de todos
os testes foi necessária à calibração do dinamômetro as quais foram definidas como ponto
AWAY = 800, ponto TOWARD = 0
0 e a pesagem do membro que era posicionado em
semiextensão do joelho em angulação de 39 graus, para corrigir a ação da gravidade sobre o
movimento de flexão (fator de correção realizado pelo próprio software do dinamômetro).
Logo após o próprio equipamento liberava o inicio do teste, o qual sincronizado com o EMG
fornecia ao mesmo tempo os sinais de torque, posicionamento, tempo de execução e atividade
elétrica do músculo avaliado no computador conectado aos equipamentos através do sofware
AcqKnowledge 3.8.1™ (BIOPAC Systems®, USA) permitindo uma melhor interpretação dos
dados.
62
CAFFEINE POTENTIATES THE EFFECTS ERGOGENIC OF CREATINE
Diego Pereira Jerônimo1, 2
, Moisés Diego Germano2, Luiz Vieira da Silva Neto
1, Renato
Aparecido de Souza3, Fabiano Fernandes da Silva
3, Antônio Carlos de Morais
1.
1 Faculdade de Educação Física, Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Avenida
Érico Veríssimo, 701, Cidade Universitária Zeferino Vaz, Barão Geraldo CEP 13.083-851,
Campinas, SP, Brasil.
2 Departamento de Educação Física , Faculdades integradas ASMEC / UNISEP, Av. Prof. Dr.
Antônio Eufrásio de Toledo, 100, CEP 37.572-000, Ouro Fino, MG, Brasil.
3 Grupo de Pesquisa em Ciências da Saúde (GEP-CS), Instituto Federal de Educação, Ciência
e Tecnologia do Sul de Minas Gerais (IFSULDEMINAS), Campus Muzambinho, Rua Dinah,
Bairro Canaã , 75, Muzambinho, Minas Gerais 37890-000, Brasil.
Address correspondence to Diego Pereira Jerônimo, Faculty of Physical Education, State
University of Campinas (UNICAMP), Av. Érico Veríssimo, 701, City University Zeferino
Vaz, Barão Geraldo CEP 13.083-851, Campinas, SP, Brazil. Tel.: +55 35 9839-1004.
Electronic mail: [email protected]
63
ABSTRACT
The association of creatine (Cr) and caffeine (Caf) supplementation can change the ergogenic
effects of both, on the fatigue and torque production rate in physical exercises, this concept
has been little investigated. The objective from this research was to verify the effect of Cr and
Caf supplementation on the electromyographic activity and torque production. It was selected
16 physically active individuals, healthy with age between 18 and 30 years old, which were
supplemented with caffeine 6 mg/kg and creatine 3g, after the supplementation period, they
were submitted to the test of knee extension on the isokinetic dynamometer and monitoring
the electromyographic activity of the muscles. We observed that the Caf group achieved
4,57% increase in EMG activity and 4,25% increase in torque production, in the Cr group we
observed 17,07% decrease in the EMG activity and 3,45% increase in torque production,
while in the group where there were the association between the two compounds caffeine and
creatine 3g (CrCaf) we achieved 3,07% increase in EMG activity and 5,79% increase in the
torque production (p < 0,05). The balance evidence indicates that the consumption of caffeine,
associated with creatine can generated a significant performance improve, increasing
performance.
Key Word: Creatine, Caffeine, Dietary Supplements, Electromyography, Muscle Strength
Dynamometer
64
BACKGROUND
Recently, the food supplements consumption became highly diffused and adopted by
athletes and sportsmen in search for a physical performance improvement and for the general
individual health, these food supplements are characterized as ergogenic resources which are
substances or phenomena that improve the individual performance. The term is derived from
two Greek words: “ergon” (work) and “gennan” (produce)
Several studies indicate the benefits generated by the supplementation1,2,3
, among
others, indicate that the ingestion of these food supplements can reduce the fatigue4,5
, the
injury level and/or recovery them quickly, optimize the energy deposits6,7
, due to these
benefits there are a bigger demand and consumption for these products.
Among these several available compounds on the market two of them distinguish from
others, the Caf and the Cr, these two compounds have been responsible for the largest
supplements sales during the last few years4,8
, mainly the Cr that in 2000, was estimated
according the American College of Sports Medicine a world consumption by 2500 ton4.
In reference to a market that is growing each year as a result of the use by professional
athletes so it becomes more apparent its action9. Beyond that, neither the Cr and the Caf are
currently on the list of banned substances of any sports federation10,11
. Therefore, there is a
bigger necessity for a scientific research to better determine the action of these substances on
the physical performance.
The Cr implements an important role in the fast energy supply during the muscle
contraction involving the transfer of a phosphate group from the phosphorylcreatine (Pcr) to
ADP to regenerate ATP trough a reversible reaction catalyzed by kinase phosphorylcreatine
kinase (PCK)12,13
, Physiologically, the Cr is predominantly used by tissues with higher energy
demand4,7
.The main location for Cr storage is in the skeletal muscle tissue which covers about
95% of the total number of the body Cr9,13
.
65
Inserted in the sporting context since the 1990s the Cr supplementation has become an
ergogenic resource that helps to increase the performance in physical exercises14
due to a
reduction from the muscle protein degradation or an amplification in the increase of the
protein synthesis, or indirectly as a result of increased training load performed as a function of
its ergogenic effect15,16,7
, mechanisms such as the increase in mRNA of myosin heavy chain
and protein expression16
, increase in liquid nitrogen retention17,18,19
and anti-catabolic effects
in some tissues19
.
The caffeine ingestion also generates interesting physiological effects on the physical
performance, the cellular level increases the release of calcium from the sarcoplasmic
reticulum due to inhibition of enzymes butyrylcholinesterase (BuChE) and mainly
acetylcholinesterase20,21
, what facilitates the contractile response of skeletal muscle20
,
blockade of adenosine receptors, altering the neuromodulation functions from the synaptic
transmission and hemostatic22
, increases the intracellular concentration of adenosine-5
'monophosphate (AMP) and guanine monophosphate (GMP) Cyclical, by inhibition from the
enzyme hydrolyzer, phosphodiesterase which activates the protein kinase A (PKA) that
phosphorylates several cytosolic proteins generating a specific cellular response between
them and lipolytic activities23,16,24
. Besides, decreases the cells sensitivity to insulin which
results in a reduced glucose storage25,26
.
The caffeine exerts beneficial effects on glucose metabolism through an increase from
the uncoupling protein expression and from the lipids oxidation which in turn reduces the
diabetes mellitus extension27
, these changes are subordinate from other components that play
an important role [28,26] (GREENBERG et. al., 2006; KATO et. al., 2009).
According to Vandenberghe et. al. (1996)29
the interaction between the caffeine and
creatine can reduce the creatine supply and the pharmacokinetics, what could affect in a
negative manner the protein synthesis process, according to the author, the Caf action in the
66
calcium sarcoplasmic reticulum release induces to a chronic depletion levels of an
intracellular calcium by changing the fatigue process and damaging the protein synthesis30
,
however this understanding about the antagonistic action between the caffeine and creatine
association is being demystified by recent researches in animals31,32,8
. Even though, such
researches are rare in humans, there are still no reseaches that allow us to categorize the real
action on the physical performance, in face of this context our research comes in order to
better understand these compounds front to sports and sports nutrition.
METHODS
There were selected 16 individuals physically active, healthy with ages between 18
and 30 years old, the volunteers who were considered for the study had no history of muscle
left atrioventricular apparatus or knee join injuries and weren't making use of anabolic
steroids, as well as any nutritional supplements.
The test consisted in a protocol of 45 repetitions of extension and flexion of the knee
with constant angular speed of 120ºs on the isokinetic dynamometer Biodex, where was
monitored the torque reproduced in the extension phase as well as in the EMG activity from
the VL, VM and RF.
The volunteers were submitted to a period of three days to becoming familiar with the
protocol and adaptation to the isokinetic dynamometer and the electrodes, as soon as after this
period the control group (Con = 16) was submitted to the first test, immediately after they
begin the supplementation phase for 3 days, where the same individuals who participated in
the Con phase were submitted to supplementation with caffeine 6mg/kg (Caf)(n=16), after
this there was a detox period of 5 days.
After this detox period, it began the supplementation with Creatine 3g (Cr)(n=16),
which occurred in the period of 7 consecutive days, at the end of this period there was the
67
protocol implementation from the volunteers evaluation, as soon as the period of 7 days has
remained we kept the stage of supplementation based on creatine 3g and we added
supplementation based on caffeine 6mg/kg (CrCaf) (n=16) during a period of three days, at
the end of this period there was the protocol implementation from the volunteers evaluation.
AQUISITION FROM EMG SIGNAL
The EMG activity was record by a 16 eletromyographer channels model MP150™
(Biopac System®, USA) with sampling frequency of 2000Hz. The relationship between the
differential gains and the limits of signal input was established in ⫨ . The reference
electrode (terra) was was placed on the left elbow (lateral epicondyle).
Before the beginning of each test, it was performed the trichotomy and the cleaning of
the skin with razor, alcohol and cotton. Just after the active bipolar electrodes model TSD
150™ (BIOPAC Systems®, USA) the rejection was from 95dB, with distance between the
electrodes fixed to two centimeters, the electrodes were fixed in the dominant limb with
hypoallergenic adhesive tape (Transpore) on the muscles VL, VM and RF, following the
standardization proposal by SENIAM33
.
For the capture and processing of signals, it was used the software AcqKnowledge
3.8.1™ (BIOPAC Systems®, USA). The integrals EMG signals were submitted to digital
filtering using band-pass filter to 20Hz and 500Hz and then rectified and smoothed (moving
window of 10 samples). For the analysis of the corresponding EMG signals values, we used
the normalized values from RSM – root mean square (µV) each 5s.
ISOKINETIC DYNAMOMETER BIODEX
68
For the measurement of work it was used an isokinetic dynamometer from BIODEX,
model System 3 (Biodex Medical System, Shyley, NY - USA) that it was used for the
attainment of data regarding the torque produced during the maximal voluntary contractions,
concentric and eccentric isokinetic.
The qualified person was positioned sitting in the chair of the isokinetic dynamometer
and kept fixed to the same with tracks from the trunk, pelvic and thighs in order to keep the
body stability during the maximum effort. The hip and knee positioning angles were
approximately 90º of flexion (corresponding to a full extension)34,35
. The follow-up to be
tested (dominant limb) was fixed by straps, in order to maintain the motion stability. When we
position the individual in the isokinetic dynamometer chair, the knee joint axis (lateral
epicondyle thigh bone) was aligned with the rotation axis from the isokinetic dynamometer
mechanical arm.
Just after the positioning on the isokinetic dynamometer and before beginning all the
tests with the qualified person, it was required to make the dynamometer calibration and
which were defined as AWAY = 80º, TOWARD = 0º points, and the And the limb weighing
that was positioned in semi extensions from the knee at an angle of 39 degrees, to correct the
gravity action over the flexion motion (Correction factor performed by the dynamometer
software). As soon as the equipment has released the beginning of the test, which was
synchronized with the provision of information from EMG and at the same time the torque
signs, positioning, time of execution and electrical activity from the evaluated muscle on the
computer that was connected to the equipment through the software AcqKnowledge 3.8.1™
(BIOPAC Systems®, USA) allowing a better interpretation from the data.
STATISTIC
The data were extracted and treated in statistical programs GraphPad Prisma 5 and
69
Origin8 where they were analyzed through ANOVA One-Way, the torque values were
quantified and paired trough repeated measures ANOVA and Tukey´s Multiple Comparison
Test and Tukey to compare the obtained results with the evaluations from different
supplementation protocols. Variance analyzes (ANOVA one-way) maximum work and
maximum torque normalized and index of muscle fatigue.
RESULTS
The 1ST
figure shows the values from normalized RMS, acquired by the medical values
from the VL, RF, VM muscles EMG during the implementation of the knee extension on the
isokinetic dynamometer Biodex, statistically significant difference (p<0,05) it was found in
groups, in relation to Pre group we can observe that there was a greater signal activation in the
groups supplemented with caffeine2,36
which reached higher values compared to other groups.
In relation to the Pre group, the Caf group reached an increase of 4,57% in the EMG activity
during the whole work, the CrCaf group reached an increase of 3,07%, and the group
supplemented with Creatine 3g (Cr) had a significant decrease of 17,07% in the EMG activity,
as we can see in the 1ST
figure.
1ST
Figure: Median Frequency (Hz), RMS values normalized by the eletromyographic activity
from the evaluated muscles, the results were statistically significantly *, # (p <0,05), δ no
70
significant.
In the graphics below 2A and 2B we can observe the behavior of the curves that show
a drop in the work or torque efficiency, for a better visualization we divided into two parts the
45 executions, in which the graph 2A is characterized from the beginning of the test tol the
twenty-fifth (25ª) execution, the graphic 2B is characterized from the twenty-fifth to the forty-
fifth (45ª) execution from the dynamometer protocol, where we can observe a similar
behavior in all the groups. These values are consistent with the fatigue pattern generated
during protocols with higher executions numbers and intermediate speed37,38,39
.
2nd
Figure: The torque behavior generated along the 45 executions of knee extension
on the isokinetic dynamometer, 2A is characterized from the beginning of the test tol the
twenty-fifth (25ª) execution, the graphic 2B is characterized from the twenty-fifth to the forty-
fifth (45ª) execution the results were statistically significantly *, # (p <0,05).
71
We found an increase of 4,25% in the amount of torque generated by the Caf group, an
increase of 3,45% in the Cr and 5,79% in the CrCaf group, these values testify the data from
the electromyographic activity in the1ST
Figure.
In the 3rd
figure we can observe the behavior in the peak torque and the fatigue values
from % (B) generated during the study, there was no significant difference in these values
between the groups, even though we observe an interesting decrease over the fatigue in CrCaf
group.
3rd
Figure: On (A) we see a peak torque and on (B) the fatigue generated during the
whole work on the isokinetic dynamometer (p>0,05).
Although the peak torque data and % fatigue do not show significant differences front
72
to the protocol used, these data are complementary and may not change the importance of the
results found front to the Cr and Caf supplementation.
We can observe in the 1ST
Graphic the comparison of the torque produced in relation
to the total run time of sequel on the isokinetic dynamometer, where we can observe that in
some groups while the manifestation of torque has been increased the time of work execution
was reduced, which associated with the data already exposed confirms the effectiveness of the
protocol used.
1ST
Graphic: The correlation between the torque produced and the time for execution
of work.
Con Caf Cr CrCaf
Peak Torque (N-
M) 179,7 ± 35,0 179,1 ± 29,2 170,4 ± 28,3 175,0 ± 25,3
Work Fatigue (%) 53,9 ± 9,8 53,9 ± 10,9 53,3 ± 8,0 51,4 ± 10,2
Time (S) 69,3 ± 6,5 66,7 ± 7,4 65,4 ± 7,6 65,4 ± 6,1
DISCUSSIONS
It has been demonstrated on the 1st figure that the caffeine ingestion increase the EMG
activity from both groups, the Caf group and the CrCaf group, a possible explanation for this
result is due to caffeine inhibit the action from the Butyrylcholinesterase (BuChe) e mostly
the Acetylcholinesterase enzymes (AChE)40,41
.
Another important finding in our study was that the CrCaf group obtained values in
the EMG activity similar to the Caf group which demonstrates that the association between
these two compounds don't interfere with the ergogenic action of one another which is
contrary to some studies42,43
which suggested that this association can inhibit or even
73
eliminate the ergogenic action from the supplementation, so being wrong the ingestion of
these two ergogenic simultaneously.
We found another animator data, when we analyzed the torque production throughout
the work (2nd
figure) we observed that there were a significant torque increment (p<0,001),
these values can be explained in the groups supplemented with Cr that increase in the PCr
concentration by the Cr supplementation in the skeletal muscle tissue, can improve the ability
to resynthesize ATP (Adenosine Triphosphate)44,4
, this means, it provides energy during high-
intensity exercise and decreasing the reliance on anaerobic glycolysis to attend the demand for
energy during the maximum workloads5,45
, it also reducing the concentration on the
intramuscular H+
accumulation, increases the buffering capacity46,47,48,8
, that, in turn, increases
the force production force and delays the fatigue onset.
Although interestingly the group who achieved greater torque values was the CrCaf
group achieving an increase of 5,79%, these findings corroborate with the findings from other
authors, although found with researches in animals31,32
indicating that occurs an ergogenic
action potentiation and perhaps a complement of actions, that joins these two compounds.
Despite the fact that we found significant values in EMG activity and torque did not
find changes in the peak torque and nor in the fatigue index (3rd
figure) despite the fact that
we observe a fatigue decrease around 4.58% in CrCaf group, but it was not significant
(p>0,05).
In the 1ST
graphic when we correlated the torque produced during all the work and the
total time that the evaluated led to perform all the protocol it was perceived that the
supplemented groups obtained higher values of torque at lower total time, and the group
CrCaf got the best correlation torque and time.
Perhaps a point of limiting our research is the fact that we did not perform tests of
dosages of metabolites such as Creatine dosage absorption by the tissue which could provide
74
further explanation due to this physiological function in stock13
, however this technique
requires costly equipment and acquisition of skeletal muscle tissue for analysis, which
precluded any such tests.
From the analyzed data we were able to determine that the caffeine ingestion
generated improves mainly on the EMG activity, and the Cr ingestion improved mainly the
rate torque production in the protocol used, however we obtained better results when
combined the two substances CrCaf, in which we observed an improvement in both EMG
activity and the torque production.
In front of this context, new possibilities for the Cr and Caf administration, front
several physical training methodologies, aiming an improvement in the performance, this way
leading to new research on the different dosages or different intensities of work.
CONCLUSION
Scientifically the balance from the evidence indicates that the consumption of caffeine
at 6 mg/kg, associated with creatine 3g during 7 days generated significant change in the
resistant performance.
We observed significant torque increase on the supplemented groups with Cre 3g and
Caf, logically the group supplemented with association from these two generated data more
significant which proves that the caffeine action does not inhibit the Cr ergogenic effects, but
potentiates them, providing higher results where the supplementation was reconciled in
comparison to the isolated supplementation.
COMPETING INTERESTS
The authors declare that they do not have conflicting interests.
75
AUTHORS CONTRIBUTIONS
The authors have read and approved the final manuscript.
Author contributions: D.P.J. and A.C.M. conception and design of research; D.P.J.,
T.M.F.S, L.V.S.N., and A.C.M. performed experiments; D.P.J., R.A.S and A.C.M. analyzed
data; D.P.J., R.A.S and A.C.M. interpreted results of experiments; D.P.J. and A.C.M. prepared
figures; D.P.J., F.F.S and A.C.M. drafted manuscript; D.P.J., F.F.S and A.C.M. edited and
revised manuscript.
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85
A CAFEÍNA POTENCIALIZA O EFEITO ERGOGÊNICO DE ALTAS DOSES DE
CREATINA
Diego Pereira Jerônimo1, 2
, Moisés Diego Germano2, Luiz Vieira da Silva Neto
1, Renato
Aparecido de Souza3, Fabiano Fernandes da Silva
3, Antônio Carlos de Moraes
1.
1 Faculdade de Educação Física, Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Avenida
Érico Veríssimo, 701, Cidade Universitária Zeferino Vaz, Barão Geraldo CEP 13.083-851,
Campinas, SP, Brasil.
2 Departamento de Educação Física , Faculdades integradas ASMEC / UNISEP, Av. Prof. Dr.
Antônio Eufrásio de Toledo, 100, CEP 37.572-000, Ouro Fino, MG, Brasil.
3 Grupo de Pesquisa em Ciências da Saúde (GEP-CS), Instituto Federal de Educação, Ciência
e Tecnologia do Sul de Minas Gerais (IFSULDEMINAS), Campus Muzambinho, Rua Dinah,
Bairro Canaã, 75, Muzambinho, Minas Gerais 37890-000, Brasil.
Address correspondence to Diego Pereira Jerônimo, Faculty of Physical Education, State
University of Campinas (UNICAMP), Av. Érico Veríssimo, 701, City University Zeferino
Vaz, Barão Geraldo CEP 13.083-851, Campinas, SP, Brazil. Tel.: +55 35 9839-1004.
Electronic mail: [email protected]
86
Resumo: Embora sejam amplamente conhecidos os efeitos ergogenicos tanto da creatina
quanto da cafeína ainda não temos evidencias científicas suficientes sobre a conciliação destes
dois ergogenico sobre a performance. Diante desta questão o presente estudo investigou a
ação da suplementação de creatina e cafeína sobre a ativação neuro muscular, fadiga e torque.
Foram selecionados dos 16 indivíduos físicamente ativos, saudáveis com idades entre 18 e 30
anos, os indivíduos foram suplementados com cafeína (6mg/kg) (Caf) durante 3 dias,
posteriormente foram suplementados com creatina (20g/dia) (Cr Higt), durante 7 dias,
associação de cafeína e creatina (CrCaf Higt), e suplementação placebo (Pla). Após os
periodos de suplementação foram submetidos ao teste de extensão de joelho no dinamómetro
isocinético onde foi monitorada da atividade eletromiográfica (EMG) da musculatura. O
protocolo de teste se consistiu em 45 repetições de extensão e flexão de joelho com
velocidade constante angulares de 1200/s no dinamómetro isocinético Biodex, onde foi
monitorado o torque na faze de extensão bem como a atividade EMG dos músculos vasto
lateral (VL), vasto medial (VM) e reto femoral (RF). Podemos observar nos grupo CrCaf Higt
uma menor ativação de UMs através dos valores de RMS (p<0,05), o que corrobora com os
valores obtidos de MDF que apresentaram nestes mesmos grupos valores de 5,67% menos
fadiga (p<0,05) e um torque total de 7,47% maior (p<0,05). Diante destes resultados a
associação de creatina e cafeína provou ajudar a melhorar o torque total e retardar a
manifestação da fadiga o que pode influenciar diretamente no desempenho de exercícios de
alta intensidade em uma variedade de esportes.
Palavra-chave: Creatina; Suplementos Dietéticos; Eletroneuromiografia; Dinamômetro.
Abstracty: Although widely known the ergogenic effects of creatine as much caffeine we do
not have sufficient scientific evidence on the reconciliation of these two ergogenic on
performance. Faced with this question the present study investigated the action of creatine and
caffeine supplementation on neuromuscular activation, fatigue and torque. We selected the 16
active, physically healthy individuals aged between 18 and 30 years, individuals were
supplemented with caffeine (6mg / kg) (Caf) for 3 days, were later supplemented with
creatine (20g / day) (Cr Higt) for 7 days, combination of caffeine and creatine (CrCaf higt)
and placebo supplementation (PLA). After the supplementation periods underwent knee
extension test in the isokinetic dynamometer which was monitored electromyographic (EMG)
activity of the muscles. The testing protocol consisted of 45 repetitions of extension and knee
flexion with constant angular velocity of 1200 / s in isokinetic dynamometer Biodex, which
was monitored torque to the extent of doing and the EMG activity of the vastus lateralis (VL)
vastus (VM) and rectus femoris (RF). We can see in CrCaf Higt group less activation MUs
through the RMS values (p <0.05), which agrees with the values of MDF presenting these
same groups 5.67% values less fatigue (p <0 , 05), and a total torque increased 7.47% (p
<0.05). Given these results creatine and caffeine proved association help improve the total
torque and delay the onset of fatigue which can directly influence the performance of high-
intensity exercise in a variety of sports.
Keyword: Creatine; Dietary Supplements; Electromyography; Dynamometer.
87
INTRODUÇÃO
Recentemente, o consumo de suplementos alimentares tornou-se altamente difundido e
adotado por atletas e esportistas em busca de uma melhora na performance física e para saúde
geral do indivíduo, estes suplementos alimentares são caracterizados como recursos
ergogênicos que são substâncias ou fenômenos que melhoram o desempenho do indivíduo. O
termo é derivado de duas palavras gregas: “ergon” (trabalho) e “gennan” (produzir).
Diversos estudos indicam os benefícios gerados pela suplementação1,2,3
entre outros,
indicam que a ingestão destes suplementos alimentares pode reduzir a fadiga4,5
, o nível de
lesões e/ou repará-las mais rapidamente, otimizar os depósitos de energia6,7
, devido a estes
benefícios ocorre um maior procura e consumo destes produtos.
Dentre os diversos compostos disponíveis no mercado dois se destacam, a Caf e a Cr,
sendo estes responsáveis pela maior parte das vendas de suplementos durante os últimos
anos4,8
, principalmente a Cr que em 2000, foi estimado segundo American College of Sports
Medicine um consumo mundial de 2500 toneladas [4] (GREENHAFF, 2001). Em se tratando
de um mercado que cresce a cada ano como resultado da utilização por atletas profissionais
assim tornando mais notório sua ação [9] (WILDER et. al., 2001). Além disso, a Cr nem Caf
constam atualmente na lista de substâncias proibidas de qualquer federação esportiva10,11
.
Neste sentido, há uma maior necessidade de investigação científica para melhor determinar a
ação destas substancias sobre a performance física.
A Cr desempenha um papel importante no fornecimento de energia rápida durante a
contração muscular envolvendo a transferência de um grupo fosfato a partir da fosfocreatina
(PCr) para ADP para regenerar ATP através de uma reação reversível catalisada pela
creatinofosfoquinase (PCK)12,13
. Fisiologicamente, a Cr é utilizada predominantemente por
tecidos com alta demanda de energia4,7
. O principal local de armazenamento da Cr é o tecido
muscular esquelético no qual se concentra cerca de 95% do total de Cr do corpo9,13
.
Inserida no contesto esportivo desde a década de 90 a suplementação de Cr tornou-se
um recurso ergogênico que auxilia o aumento da performance em exercícios físicos14
devido a
uma redução da degradação proteica muscular ou um incremento no aumento da síntese de
proteína, e/ou indiretamente como resultado da maior carga de treinamento realizada em
função de seu efeito ergogênico15,16,7
, mecanismos como o aumento no mRNA da miosina de
cadeia pesada e expressão proteica16
, aumento do líquido na retenção de nitrogênio17,18,19
e
efeito anticatólico em alguns tecidos19
.
88
A ingestão de cafeína também gera efeitos fisiológicos interessantes sobre a
performance física, a nível celular aumenta da liberação de cálcio do retículo sarcoplasmático
devido à inibição das enzimas butirilcolinesterase (BuChE) e principalmente
acetilcolinesterase20, 21
, o que facilita a resposta contrátil do músculo esquelético20
, bloqueio
dos receptores de adenosina, alterando as funções de neuromodulação da transmissão
sináptica e hemostáticos22
, aumenta a concentração intracelular de adenosine monophosphate
(AMP) e guanosina monofosfato (GMP) cíclicos, por inibição da enzima hidrolisadora, a
fosfodiesterase o que ativa a proteína kinase A (PKA) que fosforila (phosphorylates) diversas
proteínas citosólicas específicas gerando resposta celular entre elas a atividade lipolítica23,16,24
.
Além disso, diminui a sensibilidade das células à insulina o que resulta num diminuído
armazenamento da glicose25,26
.
A Cafeína exerce efeitos benéficos no metabolismo da glicose através de um
aumento da expressão da proteína de desacoplamento e a oxidação de lipídios que por sua vez
reduz a extensão da diabetes mellitus27
, estas alterações são dependentes de outros
componentes que desempenham um papel importante28,26
.
Segundo Vandenberghe et. al. (1996)29
a interação da cafeína com a creatina pode
reduzir os estoques e a farmacocinética da creatina, que poderia afetar negativamente o
processo da síntese proteica, segundo o autor, a ação da Caf na liberação de cálcio do retículo
sarcoplasmático induz uma depleção crônica nos níveis intracelulares de cálcio alterando o
processo de fadiga e prejudicando a síntese proteica30
, porém este entendimento de ação
antagônica da associação da cafeína a creatina vem sendo desmistificada pelas recentes
pesquisas com animais31,32,33
, ainda assim, tais pesquisas são raras com humanos, ainda não
existem pesquisas que nos permitam categorizar a real ação sobre a performance física, diante
deste contexto nossa pesquisa vem no intuito de melhor compreendermos estes compostos
frente ao esporte e nutrição esportiva.
MÉTODOS
Os protocolos deste estudo foram aprovados pelo Comitê de Ética em Pesquisa com
Seres Humanos da Faculdade de Ciências Médicas da UNICAMP sob Certificado de
Apresentação para Apreciação Ética 24594713.7.0000.5404.
Foram selecionados 16 indivíduos fisicamente ativos, saudáveis com idades entre 18 e
30 anos, foram considerados para o estudo os voluntários que não apresentavam histórico de
lesão músculo tendinea ou articular no joelho e não estivessem fazendo uso de esteroides
anabolizantes, assim como quaisquer suplementos nutricionais.
89
O teste se consistiu em um protocolo de 45 repetições de extensão e flexão de joelho
com velocidade constante angular de 1200s no dinamômetro isocinético Biodex, onde foi
monitorado o torque gerado na faze de extensão bem como a atividade EMG dos músculos
vasto lateral (VL), vasto medial (VM) e reto femoral (RF).
Os voluntários foram submetidos a um período de três dias para familiarização ao
protocolo e adaptação ao dinamômetro isocinético e aos eletrodos, logo após este período o
grupo controle (Con = 16) foi submetido ao primeiro teste, imediatamente após iniciaram a
fase de suplementação por três dias, onde os mesmos indivíduos que participaram da fase Con
foram submetidos à suplementação com 6mg/kg de cafeína (Caf) (n=16), após este houve um
período de 5 dias de desintoxicação.
Após a fase de desintoxicação iniciou-se a suplementação com Creatina 20g (Cr high)
(n=16) a qual foi fracionada em 4 porções de 5g a cada 15 minutos por dia, durante 7 dias
consecutivos, ao termino do período houve a execução do protocolo de avaliação dos
voluntários, logo após o mesmo manteve-se a fase de suplementação de Creatina 20g e
acrescentou-se a suplementação com 6mg/kg de Cafeína (CrCaf high) (n=16), durante um
período de três dias, logo após o termino houve a execução do protocolo de avaliação os
voluntários, havendo um período de 7 dias sem a utilização de nenhuma suplementação, e
iniciou-se a suplementação placebo (Pla).
AQUISIÇÃO DO SINAL EMG
A atividade EMG foi registrada por um eletromiógrafo de 16 canais modelo MP150™
(Biopac System®, USA) com frequência de amostragem de 2000 Hz. A relação entre os
ganhos diferenciais, e os limites de entrada de sinal foi estabelecida em ± 5 mV. O eletrodo de
referência (terra) foi posicionado no cotovelo do membro esquerdo (epicôndilo lateral).
Antes do inicio de cada teste, foi realizada a tricotomia e limpeza da pele com lamina
para afeitar, álcool e algodão. Logo após os eletrodos bipolares ativos modelo TSD 150™
(BIOPAC Systems®, USA) modo de rejeição foi de 95 dB, com distância intereletrodos fixa
de dois centímetros, foram fixados com fita adesiva hipoalergênica (Transpore) no membro
dominante, sobre os músculos vasto lateral (VL), vasto medial (VM) e reto femoral (RF),
seguindo a padronização proposta pelo SENIAM34
.
Para a captação e processamento dos sinais foi utilizado o software AcqKnowledge
3.8.1™ (BIOPAC Systems®, USA). Os sinais EMG brutos foram submetidos à filtragem
digital utilizando filtro passa-banda de 20Hz e 500Hz e em seguida, retificados e suavizados
90
(janela móvel de 10 amostras). Para análise dos valores correspondentes aos sinais EMG
utilizou-se os valores normalizados de RSM – root mean square (μV) a cada 5 s.
DINAMÔMETRO ISOCINÉTICO BIODEX
Para mensuração do trabalho foi utilizado um dinamômetro isocinético da marca
BIODEX, modelo System 3 (Biodex Medical System, Shyley, NY-USA) foi utilizado para a
obtenção de dados referente ao torque produzido durante contrações voluntárias máximas
isocinética concêntricas e excêntricas.
O avaliado foi posicionado sentado na cadeira do dinamômetro isocinético e mantido
fixo á mesma com faixas junto ao tronco, pelve e coxa, a fim de manter a estabilidade
corporal durante o esforço máximo. Os ângulos de posicionamento do quadril e do joelho
foram em aproximadamente 900 de flexão (0 correspondente a extensão completa)
35,36. O
seguimento a ser testado (membro dominante) foi fixado por meio de cintas, a fim de manter a
estabilidade do movimento. Ao posicionar o indivíduo na cadeira do dinamômetro
isocinético, o eixo da articulação do joelho (epicôndilo lateral do fêmur) foi alinhado com o
eixo de rotação do braço mecânico do dinamômetro isocinético.
Logo após o posicionamento do avaliado no dinamômetro Isocinético e antes de todos
os testes foi necessário à calibração do dinamômetro as quais foram definidas como ponto
AWAY = 800, ponto TOWARD = 0
0 e a pesagem do membro que era posicionado em
semiextensão do joelho em angulação de 39 graus, para corrigir a ação da gravidade sobre o
movimento de flexão (fator de correção realizado pelo próprio software do dinamômetro).
Logo após o próprio equipamento liberava o inicio do teste, o qual sincronizado com o EMG
fornecia ao mesmo tempo os sinais de torque, posicionamento, tempo de execução e atividade
elétrica do músculo avaliado no computador conectado aos equipamentos através do sofware
AcqKnowledge 3.8.1™ (BIOPAC Systems®, USA) permitindo uma melhor interpretação dos
dados.
ESTATÍSTICA
Os dados foram extraídos e tratados e analisados através de ANOVA One-Way, os
valores de torque foram quantificados através de medidas repetidas ANOVA e "Tukey's
Multiple Comparison Test" pareado e Tukey para comparar os resultados obtidos com as
avaliações dos diferentes protocolos de suplementações. Análises de variância (ANOVA one-
way) trabalho máximo e torque máximo normalizado e índice de fadiga muscular.
91
RESULTADOS
A figura 1 mostra os espectros sobrepostos dos grupos Con, Caf, Cr High, CrCaf High
e Pla, na figura 1 (A) mostra Frequência mediana, observamos que a queda nos valores é mais
lenta e menos acentuada durante o tempo de exercício quando comparado com o grupo Con (p
< 0,05). Na figura 1 (B) onde mostra os valores normalizados de RMS observamos diferença
estatisticamente significativa, em relação ao grupo Pla (p < 0,05), podemos observar que
houve uma maior ativação do sinal no grupo Placebo.
Figura 3: Valores da Frequência mediana (Hz) e RMS normalizados na Atividade
eletromiográfica dos músculos avaliados, os resultados foram estatisticamente
Significativamente *, # (p < 0,05), o δ significativa.
Na Figura 4 podemos observar o comportamento característico da curva que exibem a
queda na eficiência do trabalho ou torque, porém o grupo CrCaf Higt observamos um nível de
produção de torque significativamente (p < 0,05) mais elevado que os outros grupos. O que
pode ser explicado pela elevação dos estoques intramusculares de PCr.
Figura 4: Comportamento do torque gerado ao longo das 45 execuções de extensão de joelho
no dinamômetro isocinético, os resultados foram estatisticamente Significativamente *, # (p <
0,05), o δ significativa.
92
Na tabela 1 podemos observar a comparação do pico de torque, os valores de % de
fadiga e o tempo médio gasto para execução das 45 repetições do protocolo, não houve
diferença significativa (p < 0,05) nestes valores entre os grupos apesar de observarmos um
interessante aumento nos valores do Pico de Torque no grupo CrCaf High, uma queda sobre o
percentual de fadiga no grupo Cr High, um aumento nos valores do Pico de Torque no grupo
CrCaf High.
Tabela 1: Valores médios e desvio-padrão do Pico de Torque, Fadiga e Tempo do protocolo
desenvolvido pelos grupos. Comparação das medias através do teste de variância ANOVA
para dois fatores.
Peak Torque Work Fatigue Time
Con 179,7 ± 35,0 53,9 ± 9,8 69,3 ± 6,5
Caf 179,1 ± 29,2 53,9 ± 10,9 66,7 ± 7,4
Cr High 170,7 ± 31,0 46,7 ± 14,0 63,6 ± 7,2
CrCaf High 186,4 ± 29,1 54,1 ± 9,6 64,7 ± 5,2
Pla 173,6 ± 35,6 48,0 ± 12,9 62,7 ± 8,0
Apesar dos dados de pico de torque e % de fadiga não apresentarem diferenças
significativas frente ao protocolo utilizado, estes dados são complementares e não podem
alteram a importância dos resultados encontrados frente à suplementação de Cre e Caf.
DISCUSÃO
93
Está claro pela literatura científica especializada que o fenômeno da fadiga muscular
altera certas faixas de frequência do sinal EMG assim temos a possibilidade de se detectar a
instalação desse processo através da observação de indicadores relacionados à densidade de
seu espectro de frequência20,21
. Em situações de fadiga são observados simultaneamente
aumento nos componentes de baixa frequência e, de forma mais discreta, diminuição nos de
alta frequência34
.
Foi demonstrado na figura 1ª onde analisamos a Frequência mediana (mV) que a
ingestão de cafeína proporcionou uma menor queda a atividade EMG tanto do grupo Caf
quanto CrCaf High, a queda mais lenta desse parâmetro durante o tempo de exercício quando
comparado entre os grupos mostra que houve menor susceptibilidade de fadiga. Já o a figura
1B com valores de RMS (%) observamos alteração nos padrões de ativação, uma possível
explicação para isso, ocorrer devido à cafeína inibir a ação das enzimas butirilcolinesterase
(BuChE) e principalmente acetilcolinesterase (AChE)41,42
que na junção neuromuscular tem a
função de hidrolisar o neurotransmissor Acetilcolina ACh em acetato e colina, a ação mais
intensa da ACh devido à inibição da AChE é capaz de aumentar a duração de ação do
neurotransmissor, prolongando a duração do período ativo da sinapse20,21
.
Outro dado importante do nosso estudo foi no grupo CrCaf High que obtiveram
valores na atividade EMG similares ao grupo Caf o que demonstra que a associação destes
dois compostos não interfere na ação ergogênico um do outro o que é contrario a alguns
estudos43,44
os quais propuseram que esta associação pode inibir ou até eliminar a ação
ergogênico da suplementação sendo então errada a ingestão destes dois ergogênicos
simultaneamente.
Encontramos outro dado animador, quando analisamos a produção de torque durante
todo o trabalho (Figura 2 e 4) observamos que houve um incremento significativo (p<0,001)
no torque, principalmente no grupo CrCaf High, estes valores podem ser explicados pois a
suplementação com Cr aumenta a concentração de PCr no tecido muscular esquelético o que
melhora habilidade de ressíntese de ATP (Adenosina trifosfato)45,4
, isto é, fornecer energia
durante exercício de alta intensidade diminuindo a dependência da glicólise anaeróbia para
atender às demandas de energia durante as cargas de trabalho supra máximas5,46
, também
reduzindo a concentração no acumulo de H+ intramuscular, aumentar a capacidade de
tamponamento47,48,49,33
, o que por sua vez, aumenta a produção de força e retarda o
aparecimento da fadiga.
Interessantemente o grupo que alcançou maiores valores de torque foi o grupo CrCaf
High conseguindo a menor perda relativa de 13,8% em ralação a outros grupos, estes achados
94
corroboram com aos de outros autores, porém encontrados com pesquisas em animais31,32
indicando que ocorre uma potencialização da ação ergogênico e talvez um complemento das
ações, ao se associar este dois compostos.
Como encontramos valores significativos na atividade EMG e no torque,
interessantemente não encontramos alterações no pico de torque e nem no índice de fadiga
(tabela 1).
Na tabela 1 quando correlacionamos o torque produzido durante todo o trabalho e o
tempo total que o avaliado levou para executar todo o protocolo percebeu-se que o grupo
CrCaf High obtive maior valor de torque em menores tempos totais, obtendo a melhor
correlação torque e tempo.
Talvez um ponto limitante de nossa pesquisa seja o fato de não termos efetuado testes
de dosagens de metabólitos tais como dosagem de absorção de Creatina pelo tecido o qual
poderia nos fornecer maiores explicações devido a este ação fisiológica nos estoques13
, porém
esta técnica necessita de equipamentos de alto custo e aquisição de tecido muscular
esquelético para análise, o que inviabilizou tais testes.
A partir dos dados analisados podemos determinar que a ingestão de cafeína gerou
melhora principalmente sobre a atividade EMG, e a ingestão de creatina promoveu melhora
principalmente na taxa de produção de torque no protocolo utilizado, porém obtivemos
melhores resultados quando associada as duas substancias Creatina e Cafeína, na qual
observamos melhora tanto na atividade EMG quanto na produção de torque.
Diante deste contesto surgem novas possibilidades para administração da destes
compostos frente às diversas metodologias de treinamento físico, objetivando uma melhora na
performance, assim cabendo novas pesquisas quando a diferentes dosagens ou a diferentes
intensidades de trabalho.
CONCLUSÃO
O consumo de cafeína associado com creatina em baixa dosagem gera significativa
melhora no desempenho físico tanto na produção de torque quanto no retardo na manifestação
da fadiga, principalmente quando associada à alta dosagem de creatina. Podendo a associação
destes dois compostos, influenciar diretamente no desempenho de exercícios de alta
intensidade em uma variedade de esportes.
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10 CONSIDERAÇÕES
A partir dos dados analisados sugere-se que a ingestão de cafeína gerou melhora
principalmente sobre a atividade EMG, e a ingestão de creatina promoveu melhora
principalmente na taxa de produção de torque no protocolo utilizado.
Diante deste contexto surgem novas possibilidades para administração da destes
compostos frente às diversas metodologias de treinamento físico, objetivando uma melhora na
performance, assim cabendo novas pesquisas quando a diferentes dosagens ou a diferentes
intensidades de trabalho.
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122
ANEXO
Estudo 1
Peak Torque Work Fatigue Time
Con 179,7 ± 35,0 53,9 ± 9,8 69,3 ± 6,5
Caf 179,1 ± 29,2 53,9 ± 10,9 66,7 ± 7,4
Cr 170,4 ± 28,3 53,3 ± 8,0 65,4 ± 7,6
CrCaf 175,0 ± 25,3 51,4 ± 10,2 65,4 ± 6,1
123
Estudo 2
Peak Torque Work Fatigue Time
Con 179,7 ± 35,0 53,9 ± 9,8 69,3 ± 6,5
Caf 179,1 ± 29,2 53,9 ± 10,9 66,7 ± 7,4
Cr High 170,7 ± 31,0 46,7 ± 14,0 63,6 ± 7,2
CrCaf High 186,4 ± 29,1 54,1 ± 9,6 64,7 ± 5,2