strength and power physiology

PROF. BERNARDO NEME IDE

LABORATÓRIO DE BIOQUÍMICA DO EXERCÍCIO – LABEX - UNICAMP

CRONOGRAMA DO MÓDULO

SÁBADO

•REVISÃO FISIOLOGIA NEUROMUSCULAR, HIPERTROFIA MUSCULAR,

•DOMINGO

•ADAPTAÇÕES NEURAIS AO TREINAMENTO E DANO TECIDUAL INDUZIDO PELO

EXERCÍCIO

AVALIAÇÃO DO MÓDULO

ROTEIROS DE ESTUDO REALIZADOS EM SALA DE AULA – ENTREGA NO ÚLTIMO DIA

DE AULA

NEURAIS MUSCULARES

ASPECTOS FUNCIONAIS

FORÇA/POTÊNCIA FLEXIBILIDADERESISTÊNCIA

•SINCRONIA

•RECRUTAMENTO

•VELOCIDADE DE P.A.

•INIBIÇÃO PRÉ-PÓS SINÁPTICA

•REFLEXO DE ESTIRAMENTO, ETC.

•ÁREA DA FIBRA

•SUBSTRATOS ENERGÉTICOS

•ATIVIDADE ENZIMÁTICA.

•ISOFORMAS DE MIOSINA

•DENSIDADE MITOCONDRIAL, ETC.

MYOSIN LIGHT CHAIN (MLC)

MYOSIN HEAVY CHAIN (MHC)

TIPO II MAIOR PARTE BANDA I.

TIPO IEXCLUSIVAMENTE NA BANDA A.

TITINA PROTEÍNA M-ACTININA

TIPO II FLEXIBILIDADE

NEBULINA

FORMAS DE CLASSIFICAÇÃO E DELINEAMENTO

CONTEÚDO DE MIOGLOBINA

RANVIER (1900)

POUCA Mb - BRANCAMUITA Mb - VERMELHA

I; IIA; IIB (IIX)

MHCI, MHCIIA, MHCIIX

Staron (2000); Bottinelli (2000)

ISOFORMAS DE MIOSINA DE CADEIA PESADA (MHC)

200 kDa

20kDa

MHC IATP + H2O → ADP + Pi + H+

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

MHC IIA

MHC IIX

ATIVIDADE

ATPásica

IDE (2008)

Spangenburg,2003

Andersen (2000)

Núcleos

Miofibrilas

Citoplasma

IDE (2011)

MECÂNICOSCONTRAÇÃO

MUSCULAR

HORMONAISTE; GH; INSULINA

METABÓLICOSVIAS DE

RESSÍNTESE DE ATP

HIPERTROFIA

MUSCULAR

PROCESSO

INFLAMATÓRIOCÉLULAS

SATÉLITES

FATORES DE

CRESCIMENTOIGF-1; MGF; TGF-β

Núcleos

Miofibrilas

Citoplasma

IDE (2011)

TRANSCRIÇÃO

TRADUÇÃO

PROTEÍNA

DNA

RNAm

RNAt

RNAr

mTOR

PI3K

PKB

IGF-1; INSULINA

SÍNTESEPROTÉICA

IRS

p70S6K

4E-BP1

DNA

MGF

LEUCINA

? GLICOGÊNIOIDE (2009)

IGF-1

GENES ALVO

mTOR

PI3K

PKB

IRS

p70S6K

SÍNTESE PROTÉICA

Ca

na

is d

e C

a+

+

calcineurinaCa++ calmodulina

Entrada de Ca++

Potencial de ação

Ca++

MECANOTRANSDUÇÃO

Hornberger (2004)

DOMÍNIO MIOCUCLEAR (ALLEN, 1999)

NÚMERO DE NÚCLEOS

(Hawke, 2005)

HAWKE (2001)

HAWKE (2001)

ATIVAÇÃO PROLIFERAÇÃO DIFERENCIAÇÃO

MRFs

(MyoD; Myf-5);

HGF;

IGF-I ;

IGF-IE (MGF);

TGF-β;

FGF

MIOGENINA

McPherron (1997)

CONTROLE SEM GDF-8 (MIOSTATINA)

Kadi, 1999

DIVERSIDADE NEURAL

PROPRIEDADES DE MEMBRANA DENSIDADE DE CANAIS IÔNICOS

EXCITABILIDADE FREQUÊNCIA DE RECRUTAMENTO

VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO DOS P.A.

DIÂMETRO DO MOTONEURÔNIO

UMDENSIDADE DE

CANAIS DE Na+

VM DE REPOUSO

(mV)

FREQUÊNCIA DE

RECRUTAMENTO (Hz)

I BAIXA -85 10-20

IIA MÉDIA -92.7 40-90

IIX ALTA -94.6 200

Repouso Desp Rep Hiperpolarização Repouso

8

Pote

ncia

l de m

em

bra

na (

mv)

+30

-70

12

3

4

5

6

7

9Limiar de excitação

1) Potencial de repouso da célula; 2) Estímulo despolarizante; 3) Abertura de canais de

Na+ dependente de voltagem; 4) Entrada de Na+ na célula; 5) Fechamento de canais de

Na+ e abertura de canais de K+ dependentes de voltagem mais lentos; 6) Saída de K+ da

célula; 7) Canais de K+ dependente de voltagem ainda abertos, hiperpolarizando a célula;

8) Fechamento de canais de K+ dependente de voltagem; 9) Retorno da permeabilidade

iônica e do potencial de repouso da célula.

mV

- 85.3

- 92.7

+ 30

I

IIA

IIX

- 70

- 94.6

POTÊNCIA = FORÇA (N) x VELOCIDADE (m/s) = Watt (W)

500 1000 1500 2000 2500 3000

0

2000

4000

For

ce (

N)

Leg press MVC

PF = 4709.3624N

500 1000 1500 2000 2500 3000-4-2024

x 104

Em

g (

µV

)

Vasto Lateral

Rms = 3306.046µV Fm = 121.0938Hz

500 1000 1500 2000 2500 3000-4-2024

x 104

Em

g (

µV

)

Vasto Medial

Rms = 9205.1935µV Fm = 95.7031Hz

500 1000 1500 2000 2500 3000-4-2024

x 104

Em

g (

µV

)

Reto Femoral

Rms = 3973.2594µV Fm = 76.1719Hz

500 1000 1500 2000 2500 3000-4-2024

x 104

Em

g (

µV

)

Bíceps Femoral

Rms = 1105.1768µV Fm = 46.875Hz

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

x 104

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

0

2000

4000

6000

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

-2

0

2

x 104

mic

ro

vo

lts

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

-2

0

2

x 104

mic

ro

vo

lts

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

-2

0

2

x 104

mic

ro

vo

lts

milisegundos

0 2 4 6 8 10 12 14

x 104

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

ANÁLISE DO SINAL

ELETROMIOGRÁFICO

AMPLITUDE DO SINAL

FREQUÊNCIA DO SINAL

VELOCIDADE DE CONDUÇÃO PA

RECRUTAMENTO SELETIVO DE

UM DO TIPO II

FADIGA NEUROMUSCULAR

RECRUTAMENTO DE UM

SINCRONIZAÇÃO DE UM

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

x 105

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1x 10

4

IDE et al, 2012

Merletti, 2004

Walker, 2012

Smilios, 2011

IDE et al, 2012

0 2000 4000 6000 8000

-10

1

x 104

Em

g (µ

V)

30%CVM

0 2000 4000 6000 8000

-101

x 104

Em

g (µ

V)

50%CVM

0 2000 4000 6000 8000

-10

1

x 104

Em

g (µ

V)

70%CVM

0 1000 2000 3000

-10

1

x 104

Em

g (µ

V)

CVM

Tempo (ms)

0 2000 4000 6000 8000

-10

1

x 104

Em

g (µ

V)

30%CVM

0 2000 4000 6000 8000

-101

x 104

Em

g (µ

V)

50%CVM

0 2000 4000 6000 8000

-10

1

x 104

Em

g (µ

V)

70%CVM

0 1000 2000 3000

-10

1

x 104

Em

g (µ

V)

CVM

Tempo (ms)

A indivíduo não treinado força

Bindivíduo treinado em força

NEURAL FACTORS VERSUS HYPERTROPHY IN THE TIME

COURSE OF MUSCLE STRENGTH GAIN.

Moritani T, deVries HA.

Am J Phys Med. 1979 Jun;58(3):115-30.

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

0

2000

4000

6000

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

-2

0

2

x 104

mic

rovo

lts

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

-2

0

2

x 104

mic

rovo

lts

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

-2

0

2

x 104

mic

rovo

lts

milisegundos

FORÇA, POTÊNCIA E TAXA DE

DESENVOLVIMENTO DE

FORÇA

ADAPTAÇÕES NEURAIS AO TREINAMENTO DE

FORÇA E POTÊNCIA

ATIVAÇÃO DOS

AGONISTAS

ATIVAÇÃO DOS

SINERGISTAS

ATIVAÇÃO DOS

ANTAGONISTAS

RECRUTAMENTO DE UNIDADES

MOTORAS DO TIPO II

SALE, 2003

FUSO NEUROMUSCULAR ÓRGÃO TENDINOSO DE GOLGI

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

0

2000

4000

6000

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

-2

0

2

x 104

mic

ro

vo

lts

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

-2

0

2

x 104

mic

ro

vo

lts

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

-2

0

2

x 104

mic

ro

vo

lts

milisegundos

ADAPTAÇÕES NEURAIS AO

TREINAMENTO

RECRUTAMENTO DAS UM DO TIPO II

FREQUÊNCIA DE DISPAROS

DE POTENCIAIS DE AÇÃO

INIBIÇÃO NEURAL

ATIVAÇÃO DOS ANTAGONISTAS

ATIVAÇÃO DOS AGONISTAS

ATIVAÇÃO DOS SINERGISTAS

RECRUTAMENTO DE UM NAS

AÇÕES EXCÊNTRICAS

SALE (1988)

EXCITAÇÃO

E - C COUPLING

CONTRAÇÃO

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

ACETILCOLINA POTENCIAL DE AÇÃO Na+ K+ Ca++

ACOPLAMENTO

ACTINA MIOSINATROPOMIOSINATROPONINA

PÓS ATIVIDADE CONTRÁTILESTADO BASAL

MENSURAÇÃO

DO

DANO TECIDUAL

HISTOLOGIA

↑ [ ] PLASMÁTICAS DE

PROTEINAS

MIOFIBRILARES

↓ DESEMPENHO

NEUROMUSCULAR

↓ AMPLITUDE DE MOVIMENTO

CK

MIOGLOBINA

ROMPIMENTO DE

LINHA Z

DESORGANIZAÇÃO

MIOFIBRILAR

↓ FORÇA

↓ POTÊNCIA

WARREN, GL (1999)↑ PERCEPÇÃO DE DOR

CK

CK

CK

CK

CKCK

CK

CKCK

CKCK

CKCKCK

CKCK

PCr + ADP + H+ ATP + Cr Célula

Sangue

CK

CHAPMAN (2006)

Zona H

Banda A

Banda IBanda I

E

N

C

U

R

T

A

M

E

N

T

O

AÇÃO ISOMÉTRICA

Zona H

Banda A

Banda IBanda I

AÇÃO EXCÊNTRICA

Zona H

Banda A

Banda IBanda I

A

L

O

N

G

A

M

E

N

T

O

ALONGAMENTO ATIVO ENCURTAMENTOPRÉ ATIVAÇÃO

CICLO ALONGAMENTO ENCURTAMENTO

CONTROLE CON EXC

GIBALA, 1995