Fisiologia Musculoesquelética: Estrutura, Tipos de Fibras e Adaptações

Introdução

O sistema musculoesquelético é fundamental para o movimento, a postura e o metabolismo energético. Sua complexidade estrutural, desde o nível subcelular até a organização das fibras musculares, permite uma vasta gama de respostas adaptativas a diferentes estímulos, como o exercício físico.

Estruturas Musculoesqueléticas Subcelulares

Os músculos são compostos por longas células cilíndricas denominadas fibras musculares. Essas fibras contêm organelas e outras estruturas internas essenciais para a contração e relaxamento muscular (2). O sarcoplasma, que é o citoplasma da célula muscular, é um líquido viscoso avermelhado que abriga múltiplos núcleos, mitocôndrias, mioglobina e miofibrilas (2).

As miofibrilas são unidades contráteis compostas por filamentos finos e grossos sobrepostos, constituídos por proteínas (2). O arranjo regular desses filamentos confere ao músculo esquelético sua característica aparência estriada, visível ao microscópio (2).

Os filamentos grossos são compostos por moléculas de miosina. Cada molécula de miosina possui uma cauda em forma de bastão e uma cabeça globular que contém sítios de atividade de adenosina trifosfatase (ATPase) e sítios de ligação à actina (2). Os filamentos finos, por sua vez, são formados por moléculas de actina e diversas proteínas reguladoras. Os monômeros de actina globular (G-actina) polimerizam-se para formar longos cordões de actina fibrosa (F-actina) (2).

Circundando as miofibrilas, encontra-se uma elaborada estrutura membranosa em forma de saco, o retículo sarcoplasmático. Este é o local de armazenamento de energia na forma de gordura (gotículas de triacilglicerol), glicogênio, fosfocreatina (PCr), um pequeno pool de aminoácidos livres e adenosina trifosfato (ATP) (2).

Tipos de Fibras Musculares

Os músculos esqueléticos consistem em uma mistura de diferentes tipos de fibras musculares, embora as proporções variem significativamente entre os músculos e entre indivíduos (2). As fibras musculares são classificadas com base em sua velocidade de contração e características metabólicas em Fibras do tipo I e Fibras do tipo II (2).

As fibras musculares são notavelmente plásticas. Embora a distribuição dos tipos de fibra seja geneticamente determinada e não possa ser completamente alterada por um programa de treinamento, o treinamento físico exerce um efeito considerável sobre o potencial metabólico do músculo, independentemente da proporção dos tipos de fibras (2). Não há diferenças significativas na distribuição dos tipos de fibras entre homens e mulheres ou com a idade.

Diferentes tipos de exercício recrutam preferencialmente distintos tipos de fibras: o exercício leve utiliza principalmente as fibras do tipo I; o exercício moderado recruta as fibras do tipo I e IIa; e os exercícios de alta intensidade ativam todos os três tipos de fibra (2).

Fibras do Tipo I (Oxidativas Lentas)

As fibras do tipo I são conhecidas como fibras oxidativas ou de contração lenta. Elas possuem uma maior concentração de enzimas oxidantes e um maior volume de mitocôndrias, sendo circundadas por um maior volume de capilares, o que lhes confere alta resistência à fadiga (2). São células vermelhas de pequeno diâmetro, contendo ATPases de miosina relativamente lentas, o que resulta em uma contração lenta (2). As numerosas mitocôndrias produtoras de energia estão localizadas principalmente perto da periferia da fibra, próximas aos capilares que fornecem um rico suprimento de oxigênio e nutrientes (2). As fibras do tipo I exibem alta capacidade de metabolismo oxidativo, sendo especializadas em realizar contrações repetidas por períodos prolongados. No entanto, sua força é menor devido à quantidade reduzida de pontes cruzadas, miosina e actina.

Fibras do Tipo II (Glicolíticas Rápidas)

De modo geral, as fibras do tipo II apresentam menor eficiência na produção de ATP.

Fibras do Tipo IIx (Glicolíticas Rápidas)

Também denominadas fibras glicolíticas rápidas, utilizam predominantemente o processo de glicólise, possuindo um número menor de mitocôndrias. São as que geram maior potência, apesar de serem menos eficientes. As fibras IIx possuem ATPases de miosina de ação rápida, o que resulta em um tempo de contração (e relaxamento) relativamente rápido (2). Essas fibras contêm menos mitocôndrias e um suprimento capilar menor, mas suas reservas de glicogênio e fosfocreatina são maiores em comparação às fibras do tipo I (2). Elas também apresentam uma elevada capacidade de produção rápida de ATP (embora de curta duração) na ausência de oxigênio (capacidade anaeróbia). No entanto, o lactato e os íons de H+ acumulam-se rapidamente nessas fibras, levando a uma fadiga precoce (2). São fibras mais adequadas para a realização de contrações potentes e rápidas por breves períodos (2).

Fibras do Tipo IIa (Intermediárias)

As fibras do tipo IIa possuem características intermediárias, sendo uma mistura entre as fibras do tipo I e do tipo IIx. Elas contêm ATPases de miosina de ação rápida, similar às fibras do tipo IIx, mas sua capacidade oxidativa é mais semelhante à das fibras do tipo I (2).

Fadiga Muscular

A fadiga muscular é definida como o declínio da capacidade muscular de gerar potência (força x velocidade de encurtamento). Difere da lesão por ser um processo reversível, desde que haja tempo adequado para recuperação.

A fadiga é influenciada por múltiplos fatores, incluindo:

Condicionamento físico individual.
Estado nutricional.
Tipo de composição de fibra muscular utilizada.
Intensidade e duração do exercício.
Acúmulo de íons de H+, radicais livres.
Deficiência de eletrólitos e glicogênio.

Uma maior quantidade de mitocôndrias está correlacionada com uma maior capacidade de geração de ATP, assim como um maior número de capilares envolvendo as fibras musculares. É relevante notar que uma pessoa habituada ao treinamento gasta menos energia para realizar a mesma tarefa do que alguém que está iniciando o treinamento.

Processo de Anabolismo Muscular

O anabolismo muscular é desencadeado por microtraumas, que fornecem o estímulo para a ativação das células satélites. Essas células se transformam em mioblastos, que são então incorporados pelas fibras musculares existentes, resultando no aumento do número de núcleos, da quantidade de citoplasma, actina e miosina (1). Consequentemente, as células contráteis tornam-se maiores e mais potentes (1). É importante ressaltar que esse fenômeno não aumenta o número de fibras musculares, mas sim o seu tamanho (hipertrofia) (1).

O treinamento de força é um potente estímulo para que as células satélites forneçam núcleos adicionais às fibras musculares já existentes. O aumento do número de núcleos nas fibras musculares leva a uma maior capacidade de síntese proteica no músculo.

Informações Gerais Adicionais

Ao analisar a perda de peso em estudos, é crucial verificar a composição do peso perdido (gordura versus massa magra).
Cada quilograma de músculo gera um gasto adicional de ≈13 kcal devido à produção de calor.
O músculo possui função endócrina, produzindo interleucinas (ex: IL-6) que atuam como anti-inflamatórios e influenciam o sistema endócrino.
A perda de massa muscular pode gerar prejuízos para o sistema endócrino.
Músculos flexores são aqueles que diminuem ângulos articulares (ex: músculos ativados na cadeira flexora).
Músculos extensores são aqueles que aumentam ângulos articulares (ex: músculos ativados na cadeira extensora).
As células musculares, diferentemente da maioria das células do corpo, são multinucleadas.
As células satélites desempenham um papel central no crescimento e reparo muscular.

Referências Bibliográficas

HIRSCHBRUCH, M. D. Nutrição esportiva – Uma visão prática. 3. ed. Barueri, SP: Manole, 2014. 496 p.
JEUKENDRUP, A. E.; GLEESON, M. Nutrição no esporte – Diretrizes nutricionais e bioquímica e fisiologia do exercício. 3. ed. São Paulo: Manole, 2021. 559 p.