COMO OS MÚSCULOS CRESCEM?

BASES CIENTÍFICAS DA HIPERTROFIA MUSCULAR

   O músculo esquelético representa cerca de 45 a 50% da massa corporal total de um ser humano. Este tecido possui inúmeras funções, desde o controle rápido do movimento do globo ocular, locomoção, manutenção da postura, controle da respiração e metabolismo corporal (GOODMAN e HORNBERGER, 2014).

    O músculo esquelético exibe notável plasticidade (é capaz de alterar seu tamanho, suas características e sua força) perante estímulos como o exercício físico (EGAN e ZIERATH, 2013). Em cada músculo do corpo existem diferentes tipos de fibras musculares, com predominâncias específicas. As fibras musculares são classificadas em I, IIA e IIX, sendo que esta última é mais sensível ao crescimento (hipertrofia) (WILSON et al., 2012). Os atletas de longa duração possuem maior quantidade de fibras do tipo I e fisiculturistas maior proporção do tipo IIA. 

   O músculo esquelético está em constante processo de síntese (renovação) e degradação (quebra) proteica. Assim quando a síntese é predominante sobre a degradação favorece a hipertrofia (após treinamento de força e ingestão adequada de nutrientes). Quando a degradação prevalece sobre a síntese (no jejum prolongado e algumas formas de doenças) favorece a atrofia (ATHERTON e SMITH, 2012).
   Ainda existe controvérsia no que diz respeito ao papel das micro-lesões no processo de desenvolvimento da hipertrofia (SCHOENFELD, 2012). Na presença de micro-lesões, células satélites (células tronco do músculo que permanecem "adormecidas" e são "acordadas" pelo estímulo mecânico) são ativadas, se proliferam e se diferenciam em fibras maduras substituindo ou reparando o local lesionado (VIERCK et al., 2000). No entanto, recentemente diversos estudos vêm demonstrando que a ação das células satélites não é um evento obrigatório para o desenvolvimento da hipertrofia (MCCARTHY et al., 2011). Desta maneira, aquela tese tão comentada por leigos, "no pain, no gain" perde força contra as fortes evidências científicas disponíveis.

   O paradigma de que hormônios sistêmicos circulantes exercem papel na hipertrofia também tem caído por terra. Estudos recentes vêm demonstrando hipertrofia muscular mesmo quando pouco ambiente hormonal é estimulado, ou seja, mesmo em exercícios que induzem pouca liberação do hormônio testosterona e GH (anabólicos), os pesquisadores observaram hipertrofia muscular (SCHROEDER et al., 2013). Isto demonstra que algum outro mecanismo estaria governando a hipertrofia.

     O primeiro estudo comprovando a existência de um mecanismo molecular associado à hipertrofia muscular induzida pelo treinamento de força foi o estudo pioneiro de Baar e Esser em 1999 (BAAR e ESSER, 1999). O estudo foi realizado com um modelo animal de treinamento de força em que o músculo dos ratos foram estimulados eletricamente. Os pesquisadores conseguiram demonstrar pela primeira vez a correlação da hipertrofia muscular com a ativação de uma proteína, a p70S6K. 

        Em 2001 foi publicado um artigo na Nature Cell Biology que demonstrou um dramático aumento da massa muscular quando um grupo muscular era removido enquanto sobrecarregava o antagonista. Houve associação da hipertrofia com a ativação do mTOR. (BODINE et al., 2001). Assim, diversos outros estudos também demonstraram elevação da expressão desta proteína (mTOR) no músculo esquelético hipertrofiado em resposta ao treinamento de força (APRÓ et al., 2013). 
          Recentemente foi evidenciado que a sinalização do IGF-1 não é necessário para ativação do mTOR, por meio da famosa cascata PI-3K/Akt/mTOR. Utilizando ratos com uma mutação no receptor de IGF-1 que inibia a produção de IGF-1, os pesquisadores observaram que o bloqueio do fator não evitava a hipertrofia, levando a sugerir que outras proteínas estariam ativando o mTOR (SPANGENBURG et al., 2008). Uma possível molécula fosfolipídica que poderia ser um forte candidato na ativação direta do mTOR seria o ácido fosfatídico (HORNBERGER, 2011.; YAMADA et al., 2012). No entanto, mais pesquisas sobre esta molécula necessitam ser realizadas. 
       Em 1997 pesquisadores da Universidade Johns Hopkins descobriram uma proteína na qual a "batizaram" de Miostatina. A Miostatina ou fator de crescimento de diferenciação 8 (GDF-8) controla negativamente o aumento drástico da hipertrofia, inibindo o crescimento muscular (MCPHERRON et al., 1997). Quando a Miostatina é inibida por drogas ou abordagens genéticas, diversas espécies de animais (bois, cães, camundongos) desenvolvem significativa hipertrofia (WESTHUSIN, 1997). Inclusive um caso foi descrito em humano, onde um neonato com meses de vida apresentava massa muscular duas vezes maior do que uma criança da mesma idade (SCHUELKE et al., 2004). Existem ainda alguns estudos que observaram diminuição da expressão da Miostatina no treinamento de força, sugerindo maior ativação anabólica, no entanto mais estudos precisam ser realizados (HULMI et al., 2007). 
      Podemos concluir que a hipertrofia é governada (controlada) por diferentes mecanismos que atuam em diferentes níveis biológicos (inflamação, níveis de fatores de crescimento, ativação de células tronco, sinalização intracelular, biogênese ribossomal, estado redox (produção de radicais livres em níveis fisiológicos) entre outros) que em conjunto orquestram este complexo fenótipo. Portanto, devido à dimensão existente dos mecanismos moleculares, mais estudos sobre o assunto são necessários.

NOTAS

- Hormônios circulantes como a testosterona e o GH parecem não influenciar significativamente na hipertrofia induzido por hipertrofia funcional. Ou seja, se quer aumentar a massa muscular e força esqueçam as drogas disponíveis.

- O músculo só cresce quando descansado, a recuperação é importante para a reconstrução do tecido muscular. Quando o exercício é intenso as células satélites contribuem para a hipertrofia após microlesões. Quando o treinamento é menos intenso a própria mecanotransdução (contração até a fadiga e o acúmulo de metabólitos) é suficiente em promover hipertrofia. 

- Não é possível desenvolver hipertrofia se o treino aeróbio é enfatizado ao mesmo tempo (faça esteira em dias diferentes). 

- Fibras musculares de contração rápida são mais responsivas à hipertrofia, faça movimentos rápidos. 

- Não existe um marcador universal relacionada à hipertrofia, no entanto até o momento o mTOR parece ser o principal mediador chave. 

- A miostatina exerce papel primordial na regulação do trofismo, no entanto sua família é extensa e vários ligantes estão sendo estudados. 

- Existem outras proteínas e genes que não foram descobertos e que provavelmente estejam envolvidos com a hipertrofia. 

- Associe uma nutrição adequada à base de aminoácidos com o treinamento de força para o ganho de massa muscular. 

APRÓ, W.; WANG, L.; PONTÉN, M.; BLOMSTRAND, E.; SAHLIN, K. Resistance exercise induced mTORC1 signaling is not impaired by subsequent endurance exercise in human skeletal muscle. American Journal of Physiology Endocrinology and Metabolism, v. 305, n. 1, p. E22-E32, 2013.

ATHERTON, P.J.; SMITH, K. Muscle protein synthesis in response to nutrition and exercise. Journal of Physiology, v. 590, p. 1049-1057, 2012.

BAAR, K.; ESSER, K.A. Phosphorylation of p70 (S6K) correlates with increased skeletal muscle mass following resistance exercise. American Journal of Physiology, v. 276, p. C120-C127, 1999.

BODINE, S.C.; STITT, T.N.; GONZALEZ, M, et al. Akt/mTOR pathway is a crucial regulator of skeletal muscle hypertrophy and can prevent muscle atrophy in vivo. Nature Cell Biology, v. 3, n. 11, p. 1009-1013, 2001.


EGAN, B.; ZIERATH, J.R. Exercise metabolism and the molecular regulation of skeletal muscle adaptation. Cell Metabolism, v. 17, n. 2, p. 162-184

GOODMAN, C.A.; HORNBERGER, T.A. New roles for Smad signaling and phosphatidic acid in the regulation of skeletal muscle mass. F1000 prime, v. 6, n. 20, 2014.

HORNBERGER, T.A. Mechanotransduction and the regulation of mTORC1 signaling in skeletal muscle. International Journal of Biochemistry and Cell Biology, v. 43, n. 9, p. 1267-1276, 2011.

HULMI, J.J.; AHTIAINEN, J.P.; KAASALAINEN, T, et al., Post-exercise myostatin and activin IIb mRNA levels: effects of strength training. Medicine and Science in Sports and Exercise, v. 39, n. 2, p. 289-297, 2007.

MCCARTHY, J.J.; MULA, J.; MIYAZAKI, M, et al. Effective fiber hypertrophy in satellite cell -depleted skeletal muscle. Development, v. 138, n. 17, p. 3657-3666, 2011.

MCPHERRON, A.C.; LAWLER, A.M.; LEE, S.J. Regulation of skeletal muscle mass in mice by a new TGF-beta superfamily member. Nature, v. 387, p. 83-90, 1997.

SCHOENFELD, B.J. Does exercise-induced muscle damage play a role in skeletal muscle hypertrophy? Journal of Strength and Conditioning Research, v. 26, n. 5, p. 1441-1453, 2012.

SCHROEDER, E.T.; VILLANUEVA, M.; WEST. D.D.; PHILLIPS, S.M. Are acute post-resistance exercise increases in testosterone, growth hormone and IGF-1 necessary to stimulate skeletal muscle anabolism and hypertrophy? Medicine and Science in Sports and Exercise, v. 45, n. 11, p. 20144-2051, 2013.

SCHUELKE, M.; WAGNER, K.R.; STOLZ, L.E, et al. Myostatin mutation associated with gross muscle hypertrophy in a child. New England Journal of Medicine, v. 350, n. 26, p. 2682-2688, 2004.

SPANGENBURG, E.E.; LE ROITH, D.; WARD, C.W.; BODINE, S.C. A functional insulin-like growth factor receptor is not necessary for load-induced skeletal muscle hypertrophy. Journal of Physiology, v. 586, n. 1, p. 283-291, 2008.

VIERCK, J.; O' REILLY, B.; HOSSNER, K, et al. Satellite cell regulation following myotrauma caused by resistance exercise. Cell Biology International, v. 24, n. 5, p. 263-272, 2000.

WESTHUSIN, M. From mighty mice to mighty cows. Nature Genetics, v. 17, n. 1, p. 4-5, 1997.

WILSON, J.M.; LOENEKKE, J.P.; JO, E. et al. The effects of endurance, strength and power training on muscle fiber type shifting. Journal of Strength and Conditioning Research, v. 26, n. 6, p. 1724-1729, 2012.

YAMADA, A.K.; VERLENGIA, R.; BUENO JUNIOR, C.R. Mechanotransduction pathways in skeletal muscle hypertrophy. Journal of Receptors and Signal Transduction Research, v. 32, n. 1, p. 42-44, 2012.