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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPIRITO SANTO
CENTRO DE EDUCAÇÃO FÍSICA E DESPORTOS
RAPHAEL CASAGRANDE DE OLIVEIRA
WAGNER PEREIRA BARBOSA
EFEITO DA ADMINISTRAÇÃO CRÔNICA DE CAFEÍNA E DO
TREINAMENTO COM SOBRECARGA NA FORÇA E HIPERTROFIA
MUSCULARES EM MODELO ANIMAL
VITÓRIA
2017
RAPHAEL CASAGRANDE DE OLIVEIRA
WAGNER PEREIRA BARBOSA
EFEITO DA ADMINISTRAÇÃO CRÔNICA DE CAFEÍNA E DO
TREINAMENTO COM SOBRECARGA NA FORÇA E HIPERTROFIA
MUSCULARES EM MODELO ANIMAL
Trabalho apresentado ao curso de Educação Física da Universidade Federal do Espirito Santo como requisito parcial para a obtenção do título de bacharelado em Educação Física.
Orientador: Prof. Dr. Lucas Guimarães Ferreira.
Co-orientador: Prof. Me. Leonardo Carvalho Caldas.
VITÓRIA
2017
RAPHAEL CASAGRANDE DE OLIVEIRA
WAGNER PEREIRA BARBOSA
EFEITO DA ADMINISTRAÇÃO CRÔNICA DE CAFEÍNA E DO
TREINAMENTO COM SOBRECARGA NA FORÇA E HIPERTROFIA
MUSCULARES EM MODELO ANIMAL
Relatório final apresentado a Universidade Federal do Espírito Santo como parte das exigências para a obtenção do título de Bacharel em Educação Física.
Local, ___ de _____________ de _____.
BANCA EXAMINADORA
______________________________ Prof. Dr. Lucas Guimarães Ferreira (orientador) ______________________________ Prof. Dr. Richard Diego Leite ______________________________ Prof. Me. Jóctan Pimentel Cordeiro
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho a minha mãe Waldirene Casagrande pelo apoio constante e a todos os familiares.
Raphael Casagrande de Oliveira
Dedico este trabalho aos meus pais Orion Novaes Barbosa e Rosália de Fátima Pereira e a toda família. Wagner Pereira Barbosa
RESUMO
A cafeína tem sido utilizada no meio esportivo devido seu possível efeito
ergogênico, que parece estar relacionado com a estimulação do sistema
nervoso central (SNC) e também no músculo esquelético através de múltiplos
mecanismos que podem resultar na melhoria do desempenho no exercício. A
atuação da cafeína nas vias de sinalização da síntese e/ou degradação
proteica também tem sido investigada, apesar de dados a esse respeito serem
escassos. Estudos in vitro demonstraram que a cafeína pode influenciar a
atividade de proteínas de sinalização intracelulares envolvidas no processo de
síntese proteica e crescimento muscular em resposta ao treinamento de força.
Sendo assim, o presente estudo buscou avaliar se a ingestão crônica de
cafeína associada ao treinamento com sobrecarga em modelo animal interfere
nas respostas morfo-funcionais da musculatura estriada esquelética. Para
tanto, 30 ratos wistar adultos foram divididos em 3 grupos: 1) Controle (Con); 2)
Treinado (Tre); e 3) Treinado + cafeína. A suplementação foi administrada por
gavagem (30 mg/kg) divididas em duas doses diárias durante as 10 semanas
de treinamento. A carga conduzida absoluta foi maior após o período do
protocolo experimental somente nos grupos treinados (Tre e TrC), e não no
Con (P < 0,05), sem diferenças entre Tre e TrC. Quando avaliada a carga
conduzida em relação ao peso corporal do animal, o grupo TrC apresentou
valores superiores aos dos grupos Con e Tre (P < 0,05) ao final do protocolo
experimental. O peso final bruto dos músculos sóleo, plantar e EDL não foram
diferentes entre os grupos, mas quando normalizados pelo peso corporal, valor
significativamente superior foi observado no músculo sóleo no grupo TrC em
relação a Con e Tre (P < 0,05). Entretanto, a análise histológica destes
músculos não revelou diferenças na área de secção transversa das fibras
musculares entre os grupos. Os resultados sugerem que a suplementação de
cafeína associada a modelo animal de treinamento com sobrecarga não alterou
a massa muscular e a força de forma significativa, apesar de alguns
parâmetros indicarem discreto efeito positivo da suplementação de cafeína.
Palavras-chave: Cafeína, hipertrofia muscular, sistema nervoso central.
SUMÁRIO
1.INTRODUÇÃO ................................................................................................ 6
2. MATERIAL E MÉTODOS ............................................................................... 9
2.1 ANIMAIS E TRATAMENTO ...................................................................... 9
2.2 CONSUMO ALIMENTAR .......................................................................... 9
2.3 PERÍODO DE FAMILIARIZAÇÃO ........................................................... 10
2.4 TESTE DE CARGA MÁXIMA .................................................................. 11
2.5 PERÍODO DE TREINAMENTO............................................................... 11
2.6 COLETA E ARMAZENAMENTO DAS AMOSTRAS............................... 13
2.7 ANÁLISE HISTOLÓGICA ....................................................................... 13
2.8 ANÁLISE ESTATÍSTICA ......................................................................... 14
3. RESULTADOS............................................................................................. 15
3.1 EFEITOS DO TREINAMENTO E DA SUPLEMENTAÇÃO COM CAFEÍNA
...................................................................................................................... 15
3.1.1 PESO CORPORAL .............................................................................. 15
3.1.2 INGESTÃO ALIMENTAR ..................................................................... 16
3.1.3 DESEMPENHO DE FORÇA ................................................................ 17
3.1.4 MÚSCULO ESQUELÉTICO ................................................................. 20
4. DISCUSSÃO: ............................................................................................... 23
5. CONCLUSÃO ............................................................................................... 30
6. REFERÊNCIAS ........................................................................................... 31
6
1.INTRODUÇÃO
Auxílios ergogênicos vêm sendo utilizados em larga escala nos últimos anos
tanto para melhoria do desempenho esportivo quanto para estética e saúde da
população. Possuem a capacidade de melhorar o desempenho durante a prática de
exercício e/ou melhorar as adaptações ao treinamento. Qualquer método de
treinamento, técnica psicológica, dispositivo mecânico, abordagem farmacológica e
prática nutricional pode ser entendida como um auxílio ergogênico; nos dias de hoje
tem se demonstrado um grande interesse em estudar a contribuição nutricional para
otimizar o treinamento e o desempenho atlético (PORRINI; DEL BO´, 2016).
O músculo esquelético é o maior órgão do organismo, compreendendo cerca
de ~40% da massa corpórea total. Dado a sua importância, pesquisadores tem
tentado descobrir estratégias para promover o crescimento muscular, manutenção
de massa muscular e melhora no desempenho em exercício (DEANE et al., 2017).
Portanto, para o efeito ergogênico nutricional, existe uma grande área de interesse
que envolve o papel da cafeína no metabolismo e função muscular.
A cafeína é uma das substâncias mais consumidas atualmente no mundo
pelo seu fácil acesso através de bebidas e alimentos (guaraná, chocolate, café) e
tem sido bastante utilizada como uma substancia ergogênica nutricional pelos
praticantes de atividade física. Por causa de seus efeitos, foi proibida no passado
pela World Anti Doping Agency (WADA, 2004) na categoria de estimulantes (A)
(ALTIMARI et al., 2006), porém se encontra fora da lista de substancias proibidas
desde 2004 (WADA, 2014).
A cafeína (1,3,7- trimetilxantina) é um dos compostos bioativos presente
principalmente no café, sendo reconhecida como um estimulante do sistema
nervoso central (SNC) o que acarreta numa melhora na performance cognitiva e
psicomotora do consumidor. Parece que o consumo regular de café/cafeína pode ter
um efeito protetor contra o declínio cognitivo, por exemplo na doença de Parkinson
(NANCY et al., 2017). O efeito primário da cafeína no SNC é a inibição dos
receptores de adenosina. A adenosina é uma molécula neuro-modulatória, que em
altas concentrações, pode promover um decréscimo progressivo na atividade neural
quando ligado aos receptores de adenosina. A cafeína age como um antagonista a
7
esse processo fisiológico, impedindo que a adenosina se ligue nos receptores A1,
A2a e A2b. Com isso a cafeína aumenta a atividade neural. (NANCY et al., 2017)
Verifica-se que possui efeitos diretos na musculatura esquelética por meio da
mobilização de cálcio pelo retículo sarcoplasmático (ALTIMARI, 2001; ASTORINO,
2007; DAVIS, 2009; GORDON, 2010). A atuação da cafeína nas vias de sinalização
da síntese e/ou degradação proteica também tem sido investigada. Estudos
demonstraram que a cafeína, em concentrações suprafisiológicas bloqueia a via de
sinalização do mTOR (MCMAHON et al., 2005; MIWA et al., 2012). Como o mTOR é
um dos principais reguladores de síntese proteica e crescimento muscular, a cafeína
pode ter um efeito negativo na síntese proteica, prejudicando o anabolismo proteico.
Portanto a suplementação crônica de cafeína poderia prejudicar as adaptações
musculares induzidas pelo treinamento de força, particularmente no
desenvolvimento da massa muscular.
Em um recente estudo, Moore et al. (2017) investigaram os impactos da
administração de cafeína em níveis fisiológicos na sinalização anabólica do músculo
esquelético através da via mTOR, AMPK, na síntese proteica e hipertrofia muscular.
Nesse estudo verificaram que a cafeína em doses fisiológicas não impactou na
sinalização anabólica, síntese proteica e crescimento da fibra muscular, entretanto
esse estudo utilizou um modelo de sobrecarga crônica conhecido como tenotomia,
portanto diferente do treinamento de força habitualmente praticado por seres
humanos que envolve o uso de sobrecarga aguda. Outro estudo de Guo et al. (2014)
mostrou que o tratamento com o café em ratos mais velhos aumentou a taxa de
proliferação das células satélites in vitro, aumentou a síntese do DNA e a via de
sinalização da Akt. Também mostrou que o a utilização crônica do café em ratos
mais velhos, preservou a massa muscular dos membros inferiores, a força de
preensão e capacidade de regeneração dos músculos lesionados e diminuiu os
mediadores pró-inflamatórios quando comparados com o grupo controle. Esse
estudo sugere que o café ou substancias presentes no café, poderiam exercer um
efeito protetor sobre o músculo esquelético em condições de atrofia muscular, mas
não deixa claro o papel dessas substâncias nas vias de sinalização que modulam a
síntese e a degradação proteica do músculo esquelético.
Dessa forma não está claro o real papel da cafeína na hipertrofia muscular.
Verificamos que existe uma maior preocupação em avaliar o efeito agudo da cafeína
e pouco foi investigado a administração crônica e seus efeitos no desempenho. Até
8
o momento foi encontrado apenas um estudo in vivo avaliando a administração
crônica da cafeína na hipertrofia muscular esquelética, porém utilizando a
sobrecarga por tenotomia que é diferente do treinamento de força praticado pelos
seres humanos. Por esse motivo optamos pelo protocolo de treinamento envolvendo
o modelo de escalada (ladder climbing), utilizando cargas progressivas. Por ser um
modelo de treinamento que depende de uma ação muscular voluntária e permite a
uma exposição do animal a um período de sobrecarga aguda, seguido por
recuperação, sendo semelhante ao que acontece no treinamento de força com seres
humanos. Considerando o pequeno número de estudos e a lacuna existente na
literatura, o presente estudo pretende investigar os efeitos da administração crônica
oral da cafeína sobre a musculatura esquelética em condições de treinamento físico,
avaliando dados morfométricos, área de secção transversa das fibras musculares e
desempenho de força.
9
2. MATERIAL E MÉTODOS
2.1 ANIMAIS E TRATAMENTO
Foram utilizados 30 ratos Wistar adultos com peso médio de 270g e mantidos
em ciclo claro/escuro invertido de 12h aclimatados à 23ºC. Os animais
permaneceram em gaiolas coletivas com 2 a 3 animais por gaiola. Todos os animais
receberam água potável e ração padrão (Nuvilab CR-1-Nuvital®, Colombo, Paraná,
Brasil). Os animais foram pareados de acordo com o desempenho no teste de carga
máxima, como descrito na seção 2.4, e divididos em três grupos com dez animais
por grupo: 1) Grupo controle (Con); 2) Grupo treinado (Tre); 3) Grupo treinado e
suplementado com cafeína (TrC).
Os grupos foram suplementados por sonda intragástrica (gavagem) com dose
de 30mg/kg de peso corporal, de cafeína, duas vezes ao dia durante as dez
semanas de experimento. Essa dosagem foi calculada tendo por base a dose de
cafeína usualmente utilizada em estudos com humanos (3 a 9mg/kg de peso
corporal) e a fórmula proposta por Reagan-Shaw et al. (2008). Os outros grupos Con
e Tre receberam gavagem com água, estando sobre as mesmas condições
experimentais.
Os protocolos experimentais utilizados no presente estudo foram aprovados
pela Comissão de Ética para Uso de Animais (CEUA) do Centro de Ciências da
Saúde da Universidade Federal do Espírito Santo (protocolo 66/2015).
2.2 CONSUMO ALIMENTAR
Todos os grupos receberam água e ração padrão “ad libidum”. A cada dois
dias 180g de ração foi ofertado e o consumo alimentar foi mensurado como a
diferença entre oferta e a sobra da ração durante 48 horas a cada semana por caixa
coletiva (2 ou 3 animais).
10
2.3 PERÍODO DE FAMILIARIZAÇÃO
O período de familiarização iniciou-se uma semana antes do período de
treinamento. Todos os 30 animais foram familiarizados com o aparato de escalada
de escada (ladder climbing) realizando três séries de escalada por três dias
consecutivos sem carga adicional, conforme proposto por Cassilhas et al. (2013).
O aparato foi construído conforme proposto por Hornenberger e Farrar (2004),
em madeira medindo 110 cm de altura, com 2 centímetros entre cada degrau, com
inclinação de 80º e contendo no topo uma base para repouso do animal a cada série
realizada (Fotografia 1).
Fotografia 1 – Aparato de escalada de escada para treinamento em modelo animal.
11
2.4 TESTE DE CARGA MÁXIMA
O teste de carga máxima foi realizado em três momentos. O primeiro teste de
carga máxima foi realizado após o último dia de familiarização, para divisão dos
animais em três grupos (seção 2.1) e determinação da carga de treinamento. Os
outros testes foram realizados na 5ª semana de treinamento para ajuste da carga de
treinamento e na 10ª semana de treinamento para avaliação do desempenho de
força após o período de experimento (Figura 1).
Figura 1-Desenho representativo do período de treinamento
Fam. = Período de familiarização; TCmáx = teste de carga máxima; Ses. = Sessões de treino.
O primeiro teste de carga máxima iniciou com 50% do peso corporal e a cada
tentativa completada, adicionou-se 30g, até o momento que o animal não
conseguisse atingir o topo da escada. O segundo e terceiro testes de carga máxima
seguiram a mesma progressão de cargas (30g a cada tentativa bem sucedida),
porém iniciou-se o teste com a maior carga atingida na última sessão de
treinamento.
2.5 PERÍODO DE TREINAMENTO
O grupo sedentário não participou do treinamento. Os outros dois grupos (Tre;
TrC) realizaram o protocolo de treinamento com sobrecarga adaptado a partir de
12
Hornberger e Farrar (2004). O treinamento foi realizado três vezes por semana
(segunda, quarta e sexta), durante 10 semanas, totalizando 28 sessões de
treinamento (Figura 1), realizados sempre no período da tarde, durante a fase
escura do ciclo invertido de 12h.
A cada sessão de treino, os animais realizaram 4 a 5 séries de escalada com
intensidades progressivas de 50%, 75%, 90% e 100% da carga máxima
estabelecida. Após completar a 4ª série, uma última tentativa (5ª série) foi realizada
utilizando 100% da carga máxima mais um adicional de 30g, para garantir que ao
longo do tempo houvesse um aumento progressivo de carga. Caso a 5ª série fosse
completada, uma nova carga máxima era estabelecida para a próxima sessão de
treinamento.
As cargas foram construídas utilizando minério em pó armazenado em sacos
plásticos de diferentes pesos (Fotografia 2). Para fixação da carga foi utilizada fita
crepe anexada à cauda do animal e preso a um anzol.
Fotografia 2 - Modelo de carga utilizada para fixação na cauda do animal.
13
2.6 COLETA E ARMAZENAMENTO DAS AMOSTRAS
Vinte e quatro horas após a última sessão de treino, os animais foram
anestesiados com ketamina (50mg/kg/ip) e xilazina (10mg/kg/ip) e eutanasiados por
decapitação. Os músculos sóleo, plantar e extensor digital longo (EDL) foram
retirados e pesados em balança analítica e depois divididos ao meio. Parte dos
tecidos foi colocada em tubos falcon contendo solução de formaldeído em 10% e
tampão fosfato-salino para fixação do material e análise histológica. A outra metade
dos tecidos foi submetida à secagem em estufa sob temperatura de 60 ± 5ºC por 48
horas.
2.7 ANÁLISE HISTOLÓGICA
Após a fixação do material em formaldeído, o tecido foi submetido a etapa de
inclusão do material em parafina. A etapa de inclusão compreendeu três fases: 1)
Desidratação: para retirada da água dos tecidos e a substituição por álcool; 2)
Diafanização: para substituição do álcool presente nos tecidos por xilol; 3)
Impregnação: para substituição do xilol por parafina fundida em pequenos blocos.
Todas essas fases foram realizadas com processador automático. Após a inclusão
do material em parafina, um micrótomo (Leica® RM2145) foi utilizado para realizar
cortes de 5 micrômetros do tecido, que foram posteriormente transferidos para
lâminas de vidro apropriadas e submetidas a coloração com hematoxilina e eosina
(HE). As lâminas foram fotografadas utilizando o microscópio óptico com uma lente
objetiva de aumento de vinte vezes. As imagens foram digitalizadas e analisadas
usando o software Image Pro Plus, versão 3.01. A área de seção transversa média
das fibras musculares foi determinada a partir da circunferência de 250 fibras por
animal.
14
2.8 ANÁLISE ESTATÍSTICA
Todos os dados foram avaliados para a distribuição de normalidade de acordo
com o teste Shapiro-Wilk. Dados que apresentaram coeficiente de variação elevado
foram testados quanto à presença de outliers, utilizando o Grubbs’ test (disponível
em: http://www.graphpad.com/quickcalcs/grubbs1/).
A análise estatística foi dividida em dois momentos. Primeiro foi avaliado se
todos os grupos antes do período de intervenção estavam distribuídos de forma
homogênea para as variáveis peso corporal e desempenho de força. Para essa
análise, foi utilizada a análise de variância (ANOVA) one-way ou Kruskal Wallis, de
acordo com o resultado do teste de normalidade.
No segundo momento, foi avaliado o resultado do protocolo de treinamento
em conjunto com a suplementação. Para as variáveis coletadas em um único
momento do tempo (ex: peso muscular, área de secção transversa, nº de séries) foi
utilizado ANOVA one way ou Kruskal Wallis de acordo com o resultado do teste de
normalidade. Para as variáveis coletadas em 2 momentos do tempo (pré e pós
protocolo de experimento) foi utilizado ANOVA two way com medidas repetidas para
tempo. Quando necessário o pós-teste Tukey foi utilizado.
Para análise de área de secção transversa das fibras musculares foi
calculado a média de 250 fibras por animal com sete animais por grupo. Todos os
resultados obtidos foram expressos em média e desvio padrão. As conclusões
estatísticas são discutidas ao nível de significância de 5%. Para análise estatística
utilizou-se o software GraphPad Prism versão 6.01.
15
3. RESULTADOS
Inicialmente todos os animais foram pareados de acordo com o teste de
carga máxima e depois distribuídos de forma aleatória para os grupos de
intervenção. Como esperado no momento pré-intervenção, os grupos não
apresentaram diferença estatística para as variáveis, peso corporal, carga
conduzida (carga fixada à cauda) e carga total (carga fixada à cauda mais o
peso corporal) como demonstrado na Tabela (1).
Tabela 1– Peso corporal e desempenho de força basal dos grupos experimentais.
3.1 EFEITOS DO TREINAMENTO E DA SUPLEMENTAÇÃO COM CAFEÍNA
3.1.1 PESO CORPORAL
Análise estatística indicou efeito principal para tempo (p < 0.0001) e interação
(p = 0.0019). Esses resultados indicam que todos os grupos ganharam peso após 10
semanas de treinamento quando comparados de pré-treino e pós-treino. Além disso,
a análise pós-teste indicou um menor peso corporal do grupo TrC quando
comparado ao grupo controle. Entretanto não houve diferença entre os grupos
treinados e controle após a 10ª semana de treinamento (Figura 2).
Con Tre TrC
Peso Corporal (g) 271,8 ± 57,3 274,1 ± 49,4 269,2 ± 43,6
Carga conduzida (g) 215,0 ± 56,4 212,0 ± 48,0 209,0 ± 63,0
Carga total (g) 469,3 ± 127,1 468,4 ± 112,5 462,7 ± 113,1
Dados expressos em média ± desvio-padrão. Con = Controle; Tre = Treinado;
TrC = Treinado e cafeína. Dados foram avaliados por ANOVA one-way ou
KrusKal-Wallis (para carga total) de acordo com resultado do teste de
normalidade Shapiro-wilk test.
16
Figura 2- peso corporal após a 10 ° semana de treinamento
Pe
so
co
rp
ora
l (g
)
Pré
tre
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Pó
s t
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o
0
2 0 0
4 0 0
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C o n
T re
T rC
#
*
Legenda: * = Efeito principal significativo (p < 0.05) para o fator tempo; # = diferença significativa (p <
0.05) vs. Con para o mesmo momento do tempo.
3.1.2 INGESTÃO ALIMENTAR
Foi encontrada diferença estatística (p = 0,0068) com o menor consumo
alimentar nos grupos Tre = 245,6 ±11,6g e TrC = 245,8 ± 15,8g quando comparados
ao Con = 270,8 ± 26,9g para o consumo alimentar. O consumo médio diário para o
grupo Con foi de 27,1 ± 2,7g, o grupo Tre foi de 24,6 ± 1,2g, e para o grupo TrC foi
de 24,6 ± 1,6g.
Tabela 2– controle do peso corporal e ingestão alimentar durante 10 semanas de treinamento
Con Tre TrC
Peso corporal (g) 495,0 ± 58,8 456,8 ± 45,2 408,4 ± 51,0
Consumo alimentar (g) 270,8 ± 26,9 245,6 ± 11,6* 245,8 ± 15,8*
Consumo médio diário (g) 27,1 ± 2,7 24,6 ± 1,2 24,6 ± 1,6
Grupos
Dados expressos em média ± desvio-padrão a partir de 10 animais
por grupo. Con = Controle Tre = Treinado; TrC = Treinado e cafeína;
* = p < 0,05 vs. Grupo Con. Dados avaliados por ANOVA two-way.
17
3.1.3 DESEMPENHO DE FORÇA
Para avaliação do desempenho de força os resultados foram divididos em: 1)
Carga conduzida (carga fixada à cauda do animal); 2) Carga total (carga fixada à
cauda do animal somado ao peso corporal) e 3) Carga Relativa (carga conduzida ÷
peso corporal). Os testes foram realizados em 2 momentos: pré-treinamento, e 10ª
semana de treinamento.
Para o desempenho de carga conduzida, ambos os grupos apresentaram
ganho de força ao longo do tempo (efeito principal para tempo, p < 0,0001). Também
foi encontrada diferença estatística na 10ª semana de treinamento (p< 0,05, quando
comparado com o grupo Con (383,0 ± 67,0g) vs. os grupos Tre (813,0 ± 122,8g) e
TrC (907,0 ± 156,8g). Entretanto, não houve diferença estatística entre os grupos
Tre e TrC (Figura 3)
Figura 3- Carga conduzida fixada a cauda durante o teste de carga máxima
Ca
rg
a c
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du
zid
a (
g)
Pré
tre
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Pó
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1 0 0 0
1 5 0 0
C o n
T re
T rC
#
#
*
Legenda: * = Efeito principal significativo (p < 0.05) para o fator tempo; # = diferença
significativa (p < 0.05) vs. Con para o mesmo momento do tempo.
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Para o desempenho de carga total, os resultados foram semelhantes, sendo
encontrado efeito principal significativo para o treinamento (p < 0,0001), com ambos
os grupos apresentando ganho de força ao longo do tempo, entretanto maiores
ganhos de força foram observados nos grupos treinados, grupo Con (878,0 ± 81,0g)
vs. Tre (1269,8± 143,4g) e TrC (1315,4 ± 163,1g). Entretanto não houve diferença
estatística entre os grupos Tre vs. TrC. (Figura 4)
Figura 4 - Carga total (carga fixada a calda + peso corporal)
Ca
rg
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l (g
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1 5 0 0
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##
*
Legenda:*= Diferença significativa intragrupo (p < 0.05) vs. pré-treino; # = diferença
significativa (p < 0.05) vs. Con para o mesmo momento do tempo.
Para a avaliação da carga relativa apenas os grupos Tre e TrC apresentaram
diferenças significativas (p < 0,0001) quando comparados os valores pré-treino vs.
pós-treino, não sendo visualizada alteração para o grupo Con. Ao analisarmos
apenas o período pós-treino foram encontradas diferenças significativas (p < 0,001)
entre o grupo Tre e TrC em relação ao grupo controle e também entre os grupos Tre
vs. TrC (p=0,002) demonstrando que em relação a carga relativa o grupo
suplementado com cafeína obteve maiores ganhos de força relativa (Figura 5,6,7 e
8).
19
Figura 5 – carga relativa (carga conduzida/peso corporal)
ca
rg
a c
on
du
zid
a
pe
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co
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ora
l
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Pó
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0
1
2
3
C o n
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T rC#
*
#
Legenda: * = Efeito principal significativo (p < 0.05) para o fator tempo; # = diferença
significativa (p < 0.05) vs. Con para o mesmo momento do tempo. † = diferença significativa (p <
0.05) vs. Tre para o mesmo momento do tempo.
20
3.1.4 MÚSCULO ESQUELÉTICO
Não foram encontradas diferenças estatísticas para as análises: 1) Peso do
músculo; 2) Peso do músculo normalizado pelo comprimento da tíbia; 3) Peso seco
(%), para os músculos sóleo, plantar e EDL (todos os valores de p ≥ 0,05).
Entretanto, quando o peso do músculo foi normalizado pelo peso corporal, para o
músculo sóleo foi encontrado uma diferença estatística entre o grupo Con vs. TrC
(p=0,03) Tabela 3.
Tabela 3– Análise morfometria do efeito do protocolo de treinamento nos músculos sóleo, plantar e E
Quando analisada a área de secção transversa das fibras musculares, não
foram encontradas diferenças para o músculo sóleo (p = 0,752) e plantar (p =
0,7797) entre os grupos (Figuras 9 a 12).
Con Tre TrC
Peso do sóleo (mg) 192,9 ± 22,9 183,3 ± 18,3 183,0 ± 32,4
Peso do plantar (mg) 414,5 ± 70,5 383,0 ± 47,8 380,6 ± 63,5
Peso do EDL (mg) 179,4 ± 47,2 176,4 ± 23,4 179,4 ± 22,7
Peso sóleo / peso corporal (%) 0,039 ± 0,005 0,040 ± 0,003 0,045 ± 0,005*
Peso plantar / peso corporal (%) 0,084 ± 0,009 0,084 ± 0,011 0,093 ± 0,010
Peso EDL / peso corporal (%) 0,037 ± 0,009 0,039 ± 0,006 0,044 ± 0,004
Comprimento da tíbia (mm) 42,6 ± 1,0 42,1 ± 0,9 41,3 ± 1,1
Sóleo / tíbia (mg/mm) 4,5 ± 0,5 4,3 ± 0,4 4,4 ± 0,7
Plantar / tíbia (mg/mm) 9,7 ± 1,5 9,1 ± 1,1 9,2 ± 1,4
EDL / tíbia (mg/mm) 4,2 ± 1,1 4,2 ± 0,5 4,3 ± 0,5
Peso seco - músculo sóleo (%) 27,8 ± 2,1 29,9 ± 3,0 27,3 ± 2,8
Peso seco - músculo plantar (%) 27,4 ± 2,9 26,9 ± 1,3 26,1 ± 1,6
Peso seco - músculo EDL (%) 26,5 ± 0,9 27,4 ± 1,6 27,0 ± 1,7
Grupos
Dados expressos em média ± desvio-padrão a partir de 10 animais por grupo. Con =
Controle; Tre = Treinado; TrC = Treinado e cafeína; * = p < 0,05 vs. grupo Con.
Dados avaliados por ANOVA one-way ou Kruskal-wallis quando aproriado.
21
Figura 6- AST do músculo sóleo
Áre
a d
e s
ec
çã
o t
ra
ns
ve
rs
a (
m²)
C o n T r e T r C
0
2 0 0
4 0 0
6 0 0
8 0 0
1 0 0 0
Figura 7- AST do músculo plantar
Áre
a d
e s
ec
çã
o t
ra
ns
ve
rs
a (
m²)
C o n T r e T r C
0
2 0 0
4 0 0
6 0 0
8 0 0
22
CONTROLE TREINADO TREINADO E CAFEÍNA
Figura 8 – Músculo sóleo dos grupos controle; treinado e treinado com cafeína observado em corte
transversal a partir de um microscópio com lente de aumento de 20 vezes.
CONTROLE TREINADO TREINADO E CAFEÍNA
Figura 9 – Músculo plantar dos grupos controle; treinado e treinado com cafeína observado em corte transversal a
partir de um microscópio óptico com lente objetiva de aumento de 20 vezes.
23
4. DISCUSSÃO:
A hipótese desse estudo era que a cafeína pudesse aumentar a atividade da
via mTOR por meio da estimulação da síntese proteica provocando aumento da
massa muscular e força. Os resultados principais mostraram que a suplementação
com cafeína associada ao treinamento não induziu alterações na massa muscular e
somente foram visualizadas alterações no desempenho de força quando foram
observados os dados de carga relativa.
Ganhos de força foram observados ao longo do tempo independente do
treinamento, que podem ser observados quando avaliado para carga conduzida ou
carga absoluta, porém com maiores ganhos de força para os grupos treinados. Além
disso, quando avaliado a carga relativa não foram observadas alterações para o
grupo controle, indicando que esse grupo teve ganho de força proporcional ao ganho
de seu peso corporal. Para os grupos treinados (Tre, TrC) foram observados
maiores ganhos de força para a carga relativa o que sugere uma possível adaptação
neural induzida pelo treinamento. Quando avaliado para a carga relativa o grupo TrC
apresentou um maior ganho de força quando comparado ao grupo Tre o que sugere
que a cafeína pode ter um efeito positivo nas adaptações de força provocadas pelo
treinamento.
A cafeína parece antagonizar com receptores de adenosina A1, A2a e A2b,
tanto central e periférico, esses receptores participam das vias de sinalização
noiceptivas. Com isso temos a hipótese que a cafeína possa ter um efeito de
hipoalgesia durante a prática do protocolo de teste. Outro efeito ergogênico é que
aparentemente a cafeína age sobre o retículo sarcoplasmático e com isso existe o
aumento da permeabilidade ao cálcio, o mineral fica mais disponível para que ocorra
o processo de contração muscular (ROY et al., 1994).
Estudos investigando o efeito da cafeína têm encontrado aumento na força
máxima, no número de repetições executadas e no volume de treinamento (ARAZI;
DEHLAVINEJAD; GHOLIZADEH, 2016; DUNCAN; OXFORD, 2011), embora outros
estudos tenham falhado em demonstrar aumento de força e resistência muscular
(ASTORINO; ROHMANN; FIRTH, 2007; BOND et al., 1986; MARTINEZ et al., 2016).
O efeito ergogênico da cafeína está associado à ingestão aguda, sendo ainda pouco
conhecido o efeito crônico sobre o desempenho.
24
Outros estudos também se preocuparam em demonstrar os efeitos da
ingestão de cafeína no desempenho em treinamento resistido. Jozo Grgic e Pavle
Mikulic (2017) utilizando 17 homens com experiência em treinamento de força,
demonstraram em seu estudo que a ingestão aguda de 6 mg kg-1 de cafeína pode
melhorar a força e diminuir a percepção de esforço nos membros inferiores de
homens com experiência em treinamento resistido. Contudo não foi encontrado um
efeito benéfico da cafeína no desempenho de força para os membros superiores.
Pinto e Tarnopolsky (1997) através de estimulação elétrica dos músculos
dorsiflexores de homens e mulheres, observaram um aumento significativo de força
máxima após a ingestão de cafeína. No entanto, no estudo de Hespel et al. (2002),
não foi visualizada uma melhora significativa na força de contração máxima mediada
por estimulação elétrica, porém intermitente, após a ingestão de cafeína pré-esforço
(60 minutos). Entretanto, nesse mesmo estudo, foi observado um efeito positivo da
cafeína crônicamente (3 dias seguidos), proporcionando uma melhora significativa
na força de contração máxima, no tempo de contração e relaxamento do músculo
quadríceps.
É esperado que o treinamento de força promova ganho de força e hipertrofia,
foi observado nos resultados um maior ganho de peso do músculo sóleo quando
normalizado pelo peso corporal entre o grupo TrC vs Con. Entretanto, quando
analisada a área de secção transversa do músculo não foi encontrado diferença
para nenhum dos grupos, indicando que não houve hipertrofia com esse protocolo
de treinamento. A hipótese do presente estudo era que a suplementação com
cafeína teria apenas um efeito potencializador na hipertrofia do músculo esquelético,
porém com a incapacidade do protocolo de treinamento em estimular o aumento da
massa muscular o efeito potencializador da suplementação pode não ter ocorrido
principalmente por este motivo.
Alguns estudos mostram os efeitos da cafeína sobre as vias de sinalização
intracelular do músculo esquelético. Jensen et al., 2007; Raney; Turcotte, 2008;
Egawa et al., 2009, demonstraram em seus estudos in vitro que a cafeína pode
estimular a proteína AMPK. Além disso, a ativação da AMPK pode inibir a ativação
da via da mTOR em resposta a contrações do músculo esquelético por meio de
estimulação elétrica (THOMSON et al., 2008), o que poderia resultar na atenuação
da ativação desta via, e consequentemente, na hipertrofia muscular em resposta ao
25
treinamento com sobrecarga. Com o objetivo de testar essa hipótese, Moore et al.
(2017) utilizaram um modelo de sobrecarga crônica (tenotomia), capaz de induzir
hipertrofia de 15%, em combinação com a ingestão de cafeína. Todavia, os autores
não observaram alterações na massa muscular dos animais tratados com cafeína
durante o período de 2 semanas. Este estudo também não conseguiu encontrar
alterações na atividade da via mTOR. Nesse mesmo estudo, utilizando
camundongos submetidos à contração muscular por estímulos elétricos e tratados
com cafeína por injeção intraperitoneal, não foram observados diferenças na síntese
proteica e fosforilação das proteínas p70S6K, S6 ou 4EBP1(downstream da mTOR),
entre os grupos cafeína e controle. Portanto a cafeína não foi capaz de afetar a
atividade da mTOR, síntese proteica e a hipertrofia muscular induzida por
sobrecarga. Os achados de Moore et al. (2017) corroboram com os resultados desse
estudo, portanto a suplementação crônica de cafeína não altera a resposta da
massa muscular em resposta a sobrecarga crônica ou aguda.
Entretanto, outros estudos sugerem que os compostos químicos do café
oferecem um efeito protetor sobre o músculo esquelético em condições de atrofia
muscular. Durante o envelhecimento acontece a perda de massa muscular
progressiva conhecida como sarcopenia, Este processo acontece devido ao
desequilibro entre síntese e degradação proteica, ou por causa de apoptose e
processos de regeneração ou até mesmo um conjunto desses fatores (COMBARET
et al., 2009; FAN et al., 2016). O café é rico em cafeína e outros compostos
químicos, parece contribuir para a atenuação da sarcopenia. Alguns estudos em
modelos animais observaram que o café é capaz de aumentar a taxa de proliferação
celular de células satélites e melhorar a capacidade de regeneração muscular (GUO
et al.,2014). Foi observado que o tratamento com café estimula a autofagia no
músculo esquelético, o que pode contribuir com a regulação da degradação proteica
(DIRKS-NAYLOR, 2015; FAN et al., 2016). Portanto, a atenuação dessas alterações
metabólicas pode contribuir com a manutenção da massa muscular durante o
envelhecimento.
O protocolo de treinamento utilizado envolveu o modelo de escalada (ladder
climbing), utilizando cargas progressivas. Foi escolhido esse modelo por ser um
modelo de treinamento que depende de uma ação muscular voluntária e permite a
exposição do animal a um período de sobrecarga aguda, seguido por um período de
recuperação, semelhante ao que acontece no treinamento de força com seres
26
humanos, diferente dos modelos não voluntários por estimulas elétricos ou
procedimentos cirúrgicos de ablação e tenotomia (CHOLEWA et al., 2014;
HORNBERGER; FARRAR, 2004; NETO et al., 2016).
O padrão de movimento durante a escalada envolve a ação muscular tanto
dos membros anteriores quanto dos posteriores (NASCIMENTO et al., 2013) com
adaptações musculares observadas em ambos os membros (NETO et al., 2016). Em
relação ao membro posterior, aumentos de massa muscular foram encontrados em
diversos músculos como, gastrocnêmio, quadríceps, flexor longo do halux (FHL),
extensor digital longo (EDL), sóleo e plantar (CASSILHAS et al., 2013; DUNCAN;
WILLIAMS; LYNCH, 1998; JUNG et al., 2015; LEE et al., 2004; TANG et al., 2014).
O presente estudo optou analisar os músculos dos membros posteriores,
sóleo por ter predomínio de fibras tipo I (fibras de contração lenta), plantar com
predomínio de fibras tipo ll (fibras de contração rápida) e o EDL com predomínio de
fibras tipo ll, porém com ação muscular oposta, ou seja, ação de extensão plantar
(DESCHENES et al., 2015; DIMOV; DIMOV, 2007; SOUKUP; ZACHAROVA;
SMERDU, 2002). No presente estudo não foram encontradas alterações nas
massas desses músculos após o protocolo de treinamento, o que está de acordo
com parte da literatura que também não observou essas alterações após o
treinamento com o modelo escalada de escada (DENCHENES et al., 2016).
(DESCHENES et al., 2015; DESCHENES; JUDELSON; KRAEMER, 2000; NETO et
al., 2016). Diversos fatores podem ter contribuído para a divergência nos resultados.
Por exemplo, diferentes protocolos de treinamento têm sido utilizados, incluindo
variações em relação à frequência de treinamento, duração do treinamento, número
de escaladas, intensidade do treinamento e tipo de padronização da intensidade que
pode ser realizada em relação ao peso corporal ou ao desempenho de força do
animal (NETO et al., 2016).
O protocolo de treinamento utilizado no presente estudo foi adaptado de
Hornberger et al. (2014). O protocolo de Hornberger et al. (2014) foi realizado
durante 8 semanas, com uma sessão a cada 3 dias, totalizando 20 sessões. A cada
sessão foram realizadas de 4 a 9 escalas, com 50%, 75%, 90% e 100% da carga
máxima até a 4ª série, a partir da 5ª série foram adicionados 30g a cada tentativa
bem sucedida. A hipertrofia de músculos dos membros posteriores foi observada em
estudos que utilizaram esse mesmo protocolo de treinamento (LEE et al., 2004) ou
adaptado para três vezes por semana (JUNG et al., 2015). A principal diferença em
27
relação ao protocolo utilizado no presente estudo foi em relação ao número de
tentativas realizadas após a 4ª série. Apenas uma tentativa foi realizada, resultando
em 5 séries totais, o que poderia sugerir que número de escaladas, e
consequentemente o volume de treinamento diário, foram menores nesse estudo.
Infelizmente os estudos acima citados não ofereceram informações sobre o número
de escaladas totais completadas. Dados a partir do estudo piloto usando o protocolo
de Hornberger et al. (2014), encontrou que a média diária de escaladas foi de 4,2
por sessão de treino. Esse resultado é semelhante ao número de escaladas
realizado a partir desse experimento para todos os grupos treinados (T = 4,3; TC =
4,5; TAC = 4,5; TCAC = 4,3). Portanto, o número de escaldas e volume de
treinamento diário não parece ser o principal motivo das diferenças observadas.
Além disso, o protocolo utilizado no presente estudo teve duração de 10 semanas
com um total de 28 sessões de treino, portanto um volume 40% maior, se levado em
consideração o período total de treinamento.
O estudo de Cassilhas et al. (2013) também mostrou que o protocolo de
escalada de escada é efetivo para induzir hipertrofia em diferentes músculos do
membro posterior incluindo o músculo plantar com aumentos de 38% na área de
secção transversa das fibras musculares. O protocolo de treinamento utilizou o peso
corporal como referência de carga, utilizando 8 séries de escalada, a 1ª e 2ª série
com 50%, 3ª e 4ª série com 75%, 5ª e 6ª série com 90% e 7ª e 8ª série com 100%
do peso corporal. O treinamento foi realizado 5 vezes por semana durante 8
semanas. As comparações para volume de treinamento são difíceis de ser
realizadas, porque embora esse estudo apresentasse maior número de séries e
maior número de sessões, eles utilizaram o peso corporal como referência de carga.
Portanto, a carga de treinamento utilizada foi inferior ao utilizado em nosso
protocolo. No presente estudo, a carga conduzida ao final do treinamento
correspondeu a 178% do peso corporal e mesmo assim não foi suficiente para
estimular a hipertrofia muscular. Outros estudos usando intensidades inferiores
também têm encontrado hipertrofia. Por exemplo, Hellyer et al. (2012) utilizou ratos
Sprague-Dawley treinados 3 vezes por semana durante 10 semanas, realizando 3
séries de 10 escaladas. A intensidade variou de 0% a 80% do peso corporal, com
aumentos progressivos a cada semana, iniciando com apenas o peso corporal (0%)
e atingindo uma carga adicional de 80% na 10ª semana de treinamento. Os autores
28
observaram aumentos de 10 a 20% na área de secção transversa do FHL para os
diferentes tipos de fibras (I,IIa, IIb e IIx).
Estudos que observaram a hipertrofia muscular permitindo acesso livre à
ração e água para ambos os grupos (sedentário e treinado) não mensuraram o
consumo alimentar (BEGUE et al., 2013; CASSILHAS et al., 2013; HELLYER et al.,
2012; NASCIMENTO et al., 2013) ou não encontraram diferença para o consumo
entre os grupos (JUNG et al., 2015). Dentro dos estudos que avaliaram a hipertrofia
muscular, até onde se tem conhecimento, o presente estudo foi o primeiro a
encontrar menor consumo alimentar no grupo treinado com o modelo de escada.
Portanto é possível que a ausência da hipertrofia muscular no nosso estudo em
conjunto com Deschenes et al. (2000), Deschenes et al. (2015), e Neto et al. (2013),
possam estar relacionados a um menor consumo alimentar no grupo treinado,
provocando um balanço energético negativo e interferindo nos ganhos de massa
muscular. Infelizmente os estudos acima citados não mensuraram o consumo
alimentar.
O estudo de Racotta et al. 1994 observou que a cafeína pode reduzir a
ingestão alimentar e o peso corporal em ratos. Entretanto a perda de peso não
parece estar associada ao consumo uma vez que os resultados do presente estudo
não encontraram uma diferença entre os grupos (Tre e TrC).
De fato, as alterações no balanço energético e na ingestão alimentar tem sido
uma preocupação a partir de estudos com modelos animais submetidos ao
treinamento. Parte dos estudos que observaram ganhos de hipertrofia com o
protocolo de treinamento em escalada de escada criaram estratégias para igualar o
consumo alimentar. Foi o caso dos estudos de Hornberger et al. (2014) e Lee et al.
(2004). O grupo treinado teve acesso livre a ração e água, enquanto o grupo
sedentário teve o acesso restrito a ração, de forma a igualar o consumo calórico em
relação ao grupo treinado.
A análise pós-teste indicou que todos os grupos ganharam peso após a 10ª
semana de treinamento, porém apenas os animais suplementados com cafeína
tiveram um menor ganho de peso quando comparados ao grupo controle, uma
hipótese sugerida é que a ingestão de cafeína poderia aumentar a taxa metabólica
de repouso (TMR).
Vários estudos verificaram que há um efeito benéfico da cafeína no dispêndio
energético. Leblanc et al. 1985 realizou um estudo com 16 jovens divididos em dois
29
grupos igualmente entre os que eram treinados e não treinados. Ambos os grupos
consumiram café contendo 4 mg/kg de cafeína na sua composição, o resultado
encontrado foi que houve aumento da taxa metabólica de repouso (TMR) em ambos
os grupos, de modo que o aumento foi ainda maior no grupo treinado (p<0.05).
Outro estudo realizado por Poehlman et al. 1985 verificou que 300 mg de cafeína em
14 homens treinados em 10 não treinados levou ao aumento da TMR. Este efeito
parece estar associado com o aumento de ácidos graxos livres no plasma em
conjunto com uma queda do quociente respiratório o que resulta em uma
potencialização da oxidação lipídica. O menor ganho de peso só foi observado
quando o treinamento foi associado à cafeína. Dado as limitações do desenho
metodológico desse estudo não é possível fazer inferência sobre o papel da cafeína
de forma isolada para a redução do peso corporal.
30
5. CONCLUSÃO
Os resultados principais desse estudo mostraram que a ingestão de cafeína
associada ao treinamento com sobrecarga não estimula aumentos na massa
muscular e que a cafeína pode ter um efeito positivo nas adaptações de força
provocadas pelo treinamento. Os resultados secundários apontam que ratos jovens
apresentam ganhos de força ao longo do tempo que são independentes do
treinamento. Entretanto maiores ganhos de força são encontrados nos grupos
treinados. O protocolo de treinamento adotado provocou reduções no consumo
alimentar dos ratos treinados e pode ter contribuído para a ausência de hipertrofia
muscular nesses grupos.
31
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