Calorimetria e Metabolismo Energético: sistemas alático, lático e aeróbio

Toda contração muscular depende da quebra do ATP (adenosina trifosfato), a “moeda de energia” da célula:

ATP → ADP + Pi + energia

O estoque de ATP dentro do músculo é pequeno e sustenta apenas 2 a 3 segundos de esforço máximo. Por isso o ATP precisa ser ressintetizado o tempo todo, por três vias metabólicas que funcionam simultaneamente, mas com velocidades e capacidades diferentes.

Existe uma troca entre potência e capacidade: quanto mais rápido um sistema produz ATP, menos tempo ele consegue manter essa produção.

Calorimetria é a medida do gasto energético do corpo.

• Calorimetria direta: mede o calor liberado pelo corpo dentro de uma câmara isolada. É muito precisa, mas cara e pouco prática, e fica restrita à pesquisa.
• Calorimetria indireta: estima a energia a partir do consumo de oxigênio (VO2) e da produção de gás carbônico (VCO2). É a base da ergoespirometria e da medida da taxa metabólica de repouso.

Como regra prática, 1 litro de O2 consumido equivale a cerca de 5 kcal. A conversão mais usada é a equação de Weir, na forma simplificada:

Gasto energético (kcal/min) = 3,941 × VO2 + 1,106 × VCO2 (em L/min)

Quociente respiratório (QR)

A relação QR = VCO2 ÷ VO2 indica qual combustível está sendo oxidado:

A gordura precisa de mais oxigênio por molécula e rende menos energia por litro de O2. O carboidrato é o combustível mais eficiente por litro de oxigênio, o que explica sua importância em alta intensidade. No exercício intenso, o QR pode passar de 1,0 porque o bicarbonato tampona o ácido e libera CO2 extra. Nesse caso, o valor deixa de refletir o combustível oxidado.

É o sistema ATP-fosfocreatina (ATP-CP), a fonte de energia imediata. A fosfocreatina (PCr) armazenada no músculo doa seu fosfato ao ADP, regenerando o ATP em uma única reação:

PCr + ADP → ATP + creatina (enzima creatina quinase)

• Duração predominante: 0 a 10 segundos de esforço máximo
• Potência: a maior de todos os sistemas
• Rendimento: 1 ATP por molécula de fosfocreatina
• Não usa oxigênio e não produz lactato
• Fadiga: queda dos estoques de fosfocreatina
• Recuperação: cerca de metade da fosfocreatina é recomposta em aproximadamente 30 segundos e quase toda em 3 a 5 minutos. Essa ressíntese depende do metabolismo aeróbio durante a pausa.
• Exemplos: 100 metros rasos, saltos, arremessos, levantamento de peso

A suplementação de creatina aumenta os estoques musculares de fosfocreatina e melhora o desempenho em esforços curtos e repetidos.

É a glicólise anaeróbia: a quebra rápida da glicose ou do glicogênio muscular no citoplasma, sem necessidade de oxigênio:

Glicose / glicogênio → piruvato → lactato

• Duração predominante: de 10 segundos a cerca de 2 minutos de esforço intenso
• Potência: alta, menor que a do sistema alático
• Rendimento: 2 ATP por glicose do sangue ou 3 ATP por glicose vinda do glicogênio
• Fadiga: acidose, acúmulo de fosfato inorgânico e queda da força de contração
• Exemplos: 400 e 800 metros, natação de 100 a 200 metros, sprints repetidos

O lactato não é o vilão

Por muito tempo o lactato foi visto como a causa da fadiga e da dor muscular. Hoje se sabe que a acidose vem principalmente dos íons H+ liberados na quebra do ATP, e que a formação de lactato, na verdade, consome H+ e ajuda a tamponar. O lactato também é um combustível: é reaproveitado pelo coração, pelas fibras musculares oxidativas e pelo fígado, que o transforma de volta em glicose (ciclo de Cori). Esse conceito é conhecido como lançadeira do lactato. Ainda assim, o lactato no sangue continua sendo um excelente marcador da intensidade glicolítica do exercício.

É o metabolismo oxidativo, que ocorre dentro das mitocôndrias, no ciclo de Krebs e na cadeia respiratória. Usa oxigênio e produz gás carbônico e água.

• Duração predominante: esforços acima de 2 minutos, de minutos a horas
• Potência: moderada, mas com capacidade praticamente ilimitada enquanto houver substrato e oxigênio
• Combustíveis: carboidratos e gorduras e, em menor grau, proteínas
• Rendimento: cerca de 30 a 32 ATP por glicose e cerca de 106 ATP por ácido graxo (palmitato)
• Fadiga: esgotamento do glicogênio, aumento da temperatura corporal e desidratação
• Exemplos: maratona, triatlo, ciclismo de estrada

Em baixa intensidade predomina a oxidação de gordura. Com o aumento da intensidade cresce o uso de carboidrato: é o conceito de crossover. O sistema aeróbio também recupera a fosfocreatina e remove o lactato nas pausas, e é por isso que uma boa base aeróbia ajuda a repetir sprints. O treino de endurance aumenta o número de mitocôndrias, a rede de capilares e o VO2máx.

Os três sistemas funcionam ao mesmo tempo. A intensidade e a duração do esforço definem qual deles predomina, nunca qual trabalha sozinho. Mesmo num esforço máximo de 10 segundos, o

sistema aeróbio já participa. Por volta de 75 segundos de esforço máximo, as contribuições aeróbia e anaeróbia se igualam.

Limiares

Num teste de intensidade progressiva, o lactato sanguíneo permanece baixo até o 1º limiar (LT1 ou limiar ventilatório 1, em torno de 2 mmol/L). Depois sobe gradualmente até o 2º limiar (LT2 ou limiar ventilatório 2, em torno de 4 mmol/L), que se aproxima da máxima fase estável de lactato: a maior intensidade sustentada sem acúmulo progressivo de lactato. Acima dele o lactato acumula rapidamente e a fadiga chega em poucos minutos. Esses valores são referências gerais, porque os limiares variam de pessoa para pessoa.

• Ergoespirometria (calorimetria indireta no exercício): VO2máx, limiares ventilatórios, quociente respiratório e zona de maior oxidação de gordura
• Lactato sanguíneo: limiares de lactato, máxima fase estável e acompanhamento da resposta ao treino
• Testes anaeróbios: teste de Wingate, RAST, saltos e plataforma de força, para medir potência e índice de fadiga
• Calorimetria de repouso: taxa metabólica de repouso, para a prescrição nutricional

Aplicação no treino