strength and power physiology

80
PROF. BERNARDO NEME IDE LABORATÓRIO DE BIOQUÍMICA DO EXERCÍCIO LABEX - UNICAMP

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Health & Medicine


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Aula prof. Bernardo Neme Ide sobre fisiologia do treinamento de força e potência

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Page 1: Strength and power physiology

PROF. BERNARDO NEME IDE

LABORATÓRIO DE BIOQUÍMICA DO EXERCÍCIO – LABEX - UNICAMP

Page 2: Strength and power physiology

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

Page 3: Strength and power physiology

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.

Page 4: Strength and power physiology
Page 5: Strength and power physiology
Page 6: Strength and power physiology
Page 7: Strength and power physiology
Page 8: Strength and power physiology

MYOSIN LIGHT CHAIN (MLC)

MYOSIN HEAVY CHAIN (MHC)

Page 9: Strength and power physiology
Page 10: Strength and power physiology
Page 11: Strength and power physiology
Page 12: Strength and power physiology

TIPO II MAIOR PARTE BANDA I.

TIPO IEXCLUSIVAMENTE NA BANDA A.

TITINA PROTEÍNA M-ACTININA

TIPO II FLEXIBILIDADE

NEBULINA

Page 13: Strength and power physiology
Page 14: Strength and power physiology
Page 15: Strength and power physiology

FORMAS DE CLASSIFICAÇÃO E DELINEAMENTO

CONTEÚDO DE MIOGLOBINA

RANVIER (1900)

POUCA Mb - BRANCAMUITA Mb - VERMELHA

Page 16: Strength and power physiology

I; IIA; IIB (IIX)

MHCI, MHCIIA, MHCIIX

Staron (2000); Bottinelli (2000)

ISOFORMAS DE MIOSINA DE CADEIA PESADA (MHC)

200 kDa

20kDa

Page 17: Strength and power physiology

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)

Page 18: Strength and power physiology
Page 19: Strength and power physiology

Spangenburg,2003

Page 20: Strength and power physiology
Page 21: Strength and power physiology

Andersen (2000)

Page 22: Strength and power physiology

Núcleos

Miofibrilas

Citoplasma

IDE (2011)

Page 23: Strength and power physiology

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)

Page 24: Strength and power physiology

TRANSCRIÇÃO

TRADUÇÃO

PROTEÍNA

DNA

RNAm

RNAt

RNAr

Page 25: Strength and power physiology

mTOR

PI3K

PKB

IGF-1; INSULINA

SÍNTESEPROTÉICA

IRS

p70S6K

4E-BP1

DNA

MGF

LEUCINA

? GLICOGÊNIOIDE (2009)

Page 26: Strength and power physiology
Page 27: Strength and power physiology

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)

Page 28: Strength and power physiology

DOMÍNIO MIOCUCLEAR (ALLEN, 1999)

NÚMERO DE NÚCLEOS

(Hawke, 2005)

Page 29: Strength and power physiology

HAWKE (2001)

Page 30: Strength and power physiology

HAWKE (2001)

Page 31: Strength and power physiology

ATIVAÇÃO PROLIFERAÇÃO DIFERENCIAÇÃO

MRFs

(MyoD; Myf-5);

HGF;

IGF-I ;

IGF-IE (MGF);

TGF-β;

FGF

MIOGENINA

Page 32: Strength and power physiology

McPherron (1997)

CONTROLE SEM GDF-8 (MIOSTATINA)

Page 33: Strength and power physiology
Page 34: Strength and power physiology
Page 35: Strength and power physiology
Page 36: Strength and power physiology
Page 37: Strength and power physiology

Kadi, 1999

Page 38: Strength and power physiology
Page 39: Strength and power physiology
Page 40: Strength and power physiology

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

Page 41: Strength and power physiology

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.

Page 42: Strength and power physiology

mV

- 85.3

- 92.7

+ 30

I

IIA

IIX

- 70

- 94.6

Page 43: Strength and power physiology
Page 44: Strength and power physiology
Page 45: Strength and power physiology

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

Page 46: Strength and power physiology
Page 47: Strength and power physiology

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

Page 48: Strength and power physiology
Page 49: Strength and power physiology

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

Page 50: Strength and power physiology

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

Page 51: Strength and power physiology

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

Page 52: Strength and power physiology

Merletti, 2004

Page 53: Strength and power physiology

Walker, 2012

Page 54: Strength and power physiology

Smilios, 2011

Page 55: Strength and power physiology

IDE et al, 2012

Page 56: Strength and power physiology

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

Page 57: Strength and power physiology

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.

Page 58: Strength and power physiology

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

Page 59: Strength and power physiology

FUSO NEUROMUSCULAR ÓRGÃO TENDINOSO DE GOLGI

Page 60: Strength and power physiology
Page 61: Strength and power physiology
Page 62: Strength and power physiology

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

Page 63: Strength and power physiology

SALE (1988)

Page 64: Strength and power physiology

EXCITAÇÃO

E - C COUPLING

CONTRAÇÃO

ATP + H2O → ADP + Pi + H+

ACETILCOLINA POTENCIAL DE AÇÃO Na+ K+ Ca++

ACOPLAMENTO

ACTINA MIOSINATROPOMIOSINATROPONINA

Page 65: Strength and power physiology

PÓS ATIVIDADE CONTRÁTILESTADO BASAL

Page 66: Strength and power physiology

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

Page 67: Strength and power physiology

CK

CK

CK

CK

CKCK

CK

CKCK

CKCK

CKCKCK

CKCK

PCr + ADP + H+ ATP + Cr Célula

Sangue

CK

Page 68: Strength and power physiology

CHAPMAN (2006)

Page 69: Strength and power physiology
Page 70: Strength and power physiology
Page 71: Strength and power physiology

Zona H

Banda A

Banda IBanda I

E

N

C

U

R

T

A

M

E

N

T

O

Page 72: Strength and power physiology

AÇÃO ISOMÉTRICA

Zona H

Banda A

Banda IBanda I

Page 73: Strength and power physiology

AÇÃO EXCÊNTRICA

Zona H

Banda A

Banda IBanda I

A

L

O

N

G

A

M

E

N

T

O

Page 74: Strength and power physiology

ALONGAMENTO ATIVO ENCURTAMENTOPRÉ ATIVAÇÃO

CICLO ALONGAMENTO ENCURTAMENTO

Page 75: Strength and power physiology

CONTROLE CON EXC

GIBALA, 1995

Page 76: Strength and power physiology
Page 77: Strength and power physiology
Page 78: Strength and power physiology
Page 79: Strength and power physiology
Page 80: Strength and power physiology