Avanços e Perspectivas na Otimização do Desempenho Esportivo

O desempenho de endurance é determinado por múltiplos fatores, entre eles, a capacidade do atleta de resistir à fadiga. O rendimento aeróbico depende da elevada expressão do VO2 máximo, limiar do lactato e eficiência mecânica, mas é a fadiga resultante da incompetência cardiovascular e metabólica que limita a sustentação da alta intensidade na longa duração. Nesse contexto, fadiga deve ser compreendida como fenômeno complexo que culmina na incapacidade de manter a produção de força ou potência muscular necessária para o sucesso na competição, envolvendo tanto aspectos centrais (neurovasculares e neurais) quanto periféricos (musculares e metabólicos). A compreensão dos mecanismos envolvidos na fadiga e a possibilidade de modular o metabolismo energético para retardar sua manifestação são temas centrais para a ciência do esporte e a busca por estratégias ergogênicas eficazes.
Bases Fisiológicas da Fadiga
A fadiga representa uma redução da capacidade contrátil do músculo esquelético e da eficiência do sistema neuromuscular em manter a intensidade do exercício. Ela resulta da interação complexa entre alterações no sistema nervoso central, que podem reduzir o drive neural, e mudanças intramusculares que limitam a ressíntese de ATP e a função contrátil. Os sistemas metabólicos que resintetizam ATP incluem vias anaeróbias, como a degradação da fosfocreatina (PCr) e a glicólise, além de vias aeróbias que oxidam carboidratos e lipídios. O exercício de endurance depende predominantemente do metabolismo aeróbio, que apesar de fornecer energia com maior eficiência, o faz em um ritmo mais lento, enquanto o exercício de alta intensidade depende mais das vias anaeróbias, capazes de gerar energia rapidamente, porém com menor rendimento e acúmulo de metabólitos que podem induzir fadiga. Atletas de elite apresentam adaptações estruturais e metabólicas decorrentes do treinamento que maximizam a capacidade de utilizar essas vias energéticas de forma eficiente, retardando a fadiga e otimizando o desempenho.
Metabolismo Energético
A produção e o consumo de energia no músculo esquelético durante o exercício físico dependem da coordenação precisa entre a captação e utilização de substratos energéticos, principalmente glicose e ácidos graxos. Embora a glicólise e a oxidação de carboidratos possam suprir rapidamente energia para esforços intensos e de curta duração, a oxidação de lipídios torna-se um componente metabólico fundamental para exercícios prolongados e de intensidade moderada. A eficiência na regulação dessas vias metabólicas é essencial para a performance, adaptação ao treinamento e para a saúde metabólica geral, impactando condições como obesidade, diabetes e síndrome metabólica.
Produção de ATP e Demandas Metabólicas Durante o Exercício
As células musculares requerem ATP para a contração, relaxamento, manutenção do potencial de membrana e outras funções celulares. Durante exercícios máximos, a capacidade de síntese rápida de ATP via sistemas anaeróbicos (fosfocreatina e glicólise anaeróbia) predomina inicialmente, garantindo energia imediata. A fosforilação oxidativa, embora mais lenta para ativação, produz maior rendimento energético por molécula de substrato e sustenta a demanda ao longo do exercício. A produção de lactato, derivada da glicólise anaeróbica, aumenta substancialmente em exercícios intensos, contribuindo para a acidose muscular e limitação do desempenho em esforço prolongado.
O aumento da intensidade e duração do exercício promove um deslocamento gradual na utilização de substratos, com maior dependência dos lipídeos oxidativos, especialmente em exercícios de longa duração e moderada intensidade (50-65% VO2max). Este padrão é resultado da regulação fina da captação, transporte e oxidação de ácidos graxos, além da interação dinâmica com o metabolismo dos carboidratos, incluindo a modulação da atividade da PDH e o efeito do lactato e da acidose sobre a glicólise e lipólise.
Transporte e Captação de Glicose no Músculo Esquelético
Papel do GLUT4 e sua Regulação
O transportador de glicose mais estudado no músculo esquelético é o GLUT4. Ele realiza o transporte facilitado da glicose do sangue para o interior da fibra muscular. Em repouso, a maior parte do GLUT4 está armazenada em vesículas intracelulares e o estímulo do exercício é capaz de promover a translocação rápida dessas vesículas para a membrana plasmática e túbulos T. Isso aumenta a captação de glicose independentemente da insulina. A ativação da AMPK, elevação do Ca²⁺ intracelular, aumento da concentração de AMP e outros fatores ligados ao estresse metabólico, ativam cascatas de sinalização que culminam na movimentação e fusão das vesículas contendo GLUT4. Neste contexto, as proteínas regulatórias TBC1D1 e AS160 (TBC1D4) são pontos nodais nesse processo, modulando a interação com o complexo Rab e facilitando o tráfego do GLUT4 para a superfície celular. Além disso, o exercício crônico aumenta a expressão total de GLUT4, melhorando a capacidade muscular para captar glicose e sua sensibilidade à insulina, evidenciando um importante mecanismo adaptativo do treinamento físico.
Dinâmica da Captação de Glicose em Diferentes Condições
Estudos com marcadores radioativos e técnicas de imagem mostram que a captação de glicose aumenta significativamente em músculos ativos durante o exercício, correlacionando-se com a intensidade e duração da atividade. A competição entre a oxidação de glicose e lipídios, conhecida como efeito Randle, também é regulada no nível da entrada celular e do metabolismo mitocondrial, influenciando o destino metabólico da glicose e dos ácidos graxos.
Transporte e Captação de Ácidos Graxos no Músculo Esquelético
Transportadores de Membrana para Ácidos Graxos
Diferente da glicose, os ácidos graxos são hidrofóbicos e dependem de proteínas transportadoras para atravessar a membrana plasmática do músculo. As principais proteínas envolvidas são:
• FAT/CD36 (fatty acid translocase): Possui dois domínios transmembrana e é considerado o principal mediador da captação muscular de ácidos graxos. Sua expressão e translocação para a membrana aumentam com o exercício e treinamento, contribuindo para maior capacidade oxidativa.
• FABPpm (plasma membrane fatty acid binding protein): Localizado na superfície externa da membrana, atua no transporte inicial e na facilitação do movimento de ácidos graxos.
• FATP1 e FATP4 (fatty acid transport proteins): Com múltiplos domínios transmembrana, participam do transporte e ativação dos ácidos graxos.
Estudos com modelos animais e humanos demonstram que a saturabilidade da captação de ácidos graxos via essas proteínas é maior em fibras musculares de alta capacidade oxidativa (fibras vermelhas) do que em fibras glicolíticas, refletindo adaptações funcionais ao metabolismo lipídico.
Regulação da Translocação e Expressão
A contração muscular promove a rápida translocação de FAT/CD36 e FABPpm das reservas intracelulares para a membrana, similar ao GLUT4, aumentando a captação de ácidos graxos durante o exercício. Sinais intracelulares, especialmente o aumento do Ca²⁺ e a ativação da AMPK, são candidatos a desencadear esses processos, embora as vias exatas ainda não estejam completamente definidas. Estudos em camundongos com deficiência em AMPK demonstram redução da oxidação lipídica e diminuição na expressão de transportadores, indicando o papel essencial desse sensor energético.
Lipólise Intramuscular e Mobilização de Triglicerídeos
O músculo esquelético também é capaz de armazenar triglicerídeos em gotículas lipídicas (IMTG), que são mobilizados durante o exercício para fornecer ácidos graxos para oxidação mitocondrial. Neste caso, a lipólise é regulada por enzimas lipases como:
• ATGL (adipose triglyceride lipase): Inicia a lipólise hidrolisando triglicerídeos em diglicerídeos.
• HSL (hormone-sensitive lipase): Continua a lipólise, removendo ácidos graxos dos diglicerídeos.
• MGL (monoglyceride lipase): Finaliza o processo removendo o último ácido graxo.
A regulação destas enzimas depende de modificações pós-traducionais, como a fosforilação por kinases ativadas por Ca²⁺ e AMPK, além da interação com proteínas associadas às gotículas lipídicas, as perilipinas (PLIN2, PLIN3 e PLIN5 no músculo), que modulam a acessibilidade das lipases aos triglicerídeos. A PLIN5, por exemplo, também se associa às mitocôndrias, sugerindo uma função dupla na regulação da lipólise e da oxidação lipídica.
Interações Dinâmicas e Efeitos do Treinamento
O exercício e o treinamento regular promovem aumentos na expressão das lipases, perilipinas e proteínas transportadoras, melhorando a capacidade oxidativa muscular e o aproveitamento dos lipídios como fonte energética. Estes processos também influenciam a preservação do glicogênio muscular e a resistência à fadiga.
Transporte Mitocondrial e Oxidação de Ácidos Graxos
Papel do Complexo CPT e Malonil-CoA
A entrada dos ácidos graxos na mitocôndria, onde ocorre a β-oxidação, é controlada pela carnitina palmitoiltransferase 1 (CPT1), que converte ácidos graxos em acilcarnitinas para atravessar a membrana mitocondrial externa. O metabólito malonil-CoA é um potente inibidor de CPT1, regulando negativamente o transporte mitocondrial de ácidos graxos em condições de alta síntese lipídica. Porém, estudos recentes mostraram que, durante o exercício, os níveis de malonil-CoA em músculo humano podem permanecer estáveis ou apenas diminuir levemente, e a regulação depende também da concentração local de palmitoil-CoA, que pode superar o efeito inibitório de malonil-CoA, liberando o bloqueio à oxidação lipídica.
Participação do FAT/CD36 Mitocondrial
Pesquisas recentes demonstraram a presença de FAT/CD36 na membrana mitocondrial externa, sugerindo um papel adicional além da captação na membrana plasmática. FAT/CD36 parece facilitar a entrega de ácidos graxos ao complexo CPT e promover a oxidação lipídica. Experimentos com animais deficientes em FAT/CD36 apresentam taxas reduzidas de oxidação de FAs e desempenho prejudicado em exercícios de endurance. Além disso, o treinamento aumenta a quantidade de FAT/CD36 mitocondrial proporcionalmente maior que o aumento do volume mitocondrial total, destacando sua importância funcional.
Sinalização e Adaptações à Atividade Física
Embora o mecanismo exato de regulação da translocação de FAT/CD36 para as mitocôndrias ainda seja pouco compreendido, sabe-se que as adaptações ao exercício incluem um aumento coordenado na expressão dos transportadores de membrana, enzimas lipolíticas e proteínas mitocondriais. A sinalização via AMPK e LKB1, proteínas sensíveis ao estado energético da célula, é crucial para a manutenção da homeostase energética e otimização do metabolismo durante esforços físicos prolongados.
Em síntese…
A complexa regulação do metabolismo energético muscular durante o exercício envolve a integração de múltiplos sistemas para captação, transporte e oxidação de glicose e ácidos graxos. As adaptações induzidas pelo exercício agudo e crônico resultam em aumentos na capacidade de captação e oxidação de substratos, mediadas por proteínas transportadoras como GLUT4 e FAT/CD36, além de enzimas reguladoras da lipólise e da oxidação mitocondrial. O avanço das tecnologias “ômicas” e modelagem computacional tem permitido elucidar as redes moleculares que coordenam essas respostas, apontando para novas possibilidades terapêuticas e estratégias de otimização do desempenho atlético e da saúde metabólica.

Intervenções Nutricionais e Suplementares para Modulação Metabólica
Carboidratos e Glicogênio
O papel fundamental dos carboidratos no desempenho esportivo é amplamente reconhecido. O glicogênio muscular é a principal reserva energética para exercícios prolongados e de alta intensidade, pois sustenta a geração contínua de ATP via glicólise e fosforilação oxidativa. A depleção das reservas de glicogênio está diretamente associada à fadiga muscular. Estratégias nutricionais como o carbohydrate loading elevam os estoques de glicogênio, aumentando a capacidade de resistência e o desempenho em eventos com duração superior a 60-90 minutos. Durante o exercício, a ingestão de carboidratos mantém a glicemia, evitando a hipoglicemia cerebral, que pode comprometer o drive neural central, e melhora a captação de glicose pelo músculo ativo, contribuindo para o atraso da fadiga.
Adicionalmente, a simples presença de carboidratos na boca pode estimular centros neurais relacionados ao controle motor, com efeitos ergogênicos observados mesmo sem absorção sistêmica.
Creatina
A suplementação com creatina monohidratada é reconhecida por aumentar os estoques musculares de fosfocreatina em aproximadamente 10-15%, facilitando a ressíntese rápida de ATP em exercícios de alta intensidade e curta duração. Além disso, a creatina pode favorecer ganhos de força e massa muscular em treinamentos resistidos, com ampla evidência de eficácia e segurança no curto prazo.
Dietas Ricas em Gordura e Cetogênicas
Dietas com alta ingestão lipídica aumentam a oxidação de ácidos graxos e reduzem a utilização de glicogênio durante o exercício, entretanto, evidências indicam que tais abordagens podem prejudicar o desempenho em exercícios de alta intensidade devido à menor ativação da glicólise e das vias de oxidação de carboidratos. A cetose nutricional, seja induzida por dietas cetogênicas ou por ingestão aguda de ésteres de cetona, ainda carece de evidência consistente para benefício no desempenho esportivo, podendo inclusive prejudicar atletas de elite em provas de alta exigência metabólica.
Cafeína
O efeito ergogênico da cafeína, tradicionalmente associado ao aumento da lipólise, atualmente é entendido principalmente por sua ação no sistema nervoso central. Ao antagonizar receptores de adenosina, a cafeína reduz a percepção de esforço e dor, aumentando a ativação motora e a capacidade de sustentar a contração muscular. Doses moderadas (~3 mg/kg) mostram eficácia com menor incidência de efeitos adversos, sendo recomendadas para otimização da performance.
Carnitina
A carnitina desempenha papel crucial no transporte de ácidos graxos para a mitocôndria, porém sua suplementação isolada não aumenta significativamente os níveis musculares. Quando combinada com altas doses de carboidratos para promover a liberação de insulina, pode aumentar a captação muscular de carnitina e melhorar marginalmente a performance em testes de alta intensidade.
Nitrato
O nitrato dietético, presente em alimentos como a beterraba, tem sido associado à melhora da eficiência muscular e à redução do custo de oxigênio durante o exercício, possivelmente por efeitos na vasodilatação e na função da contração muscular. No entanto, sua eficácia em atletas altamente treinados é variável.
Tamponamento de Ácido
O acúmulo de íons H+ no músculo durante exercícios intensos prejudica a função contrátil e o metabolismo energético. Suplementos como bicarbonato e β-alanina aumentam a capacidade tamponante muscular, melhorando o desempenho em esforços anaeróbios e de alta intensidade.
Papel do Treinamento na Modulação Metabólica
O treinamento físico promove adaptações musculares e metabólicas que aumentam a eficiência da produção energética e a resistência à fadiga. Aumentos na densidade mitocondrial, na capacidade de transporte e utilização do oxigênio, e na capacidade oxidativa de lipídios são adaptações típicas do treinamento aeróbio. O treinamento intervalado de alta intensidade potencializa a capacidade anaeróbia e a tolerância ao estresse metabólico, enquanto o treinamento resistido eleva força e massa muscular, aspectos potencializados por adequada intervenção nutricional.
A interação entre treinamento e nutrição é fundamental para otimizar as adaptações e o desempenho, sendo imprescindível a personalização dos protocolos para maximizar resultados.
Considerações Finais e Perspectivas Futuras
Embora o conhecimento sobre metabolismo energético durante o exercício tenha avançado consideravelmente, muitos aspectos da regulação fina das vias metabólicas ainda são pouco compreendidos, principalmente em situações de competição real. Novas tecnologias como a metabolômica, proteômica, e abordagens integradas de sistemas biológicos oferecem perspectivas para aprofundar o entendimento da regulação metabólica em níveis celulares e sistêmicos. A manipulação metabólica para ganhos ergogênicos deve considerar o perfil individual do atleta, a modalidade esportiva e o equilíbrio entre eficácia e segurança. O desenvolvimento de estratégias personalizadas e baseadas em evidências continuará sendo uma área de intensa pesquisa e aplicação prática na ciência do esporte.

Referências:
Hargreaves M, Spriet LL. Skeletal muscle energy metabolism during exercise. Nat Metab. 2020 Sep;2(9):817-828. doi: 10.1038/s42255-020-0251-4.
Hargreaves M, Spriet LL. Exercise Metabolism: Fuels for the Fire. Cold Spring Harb Perspect Med. 2018 Aug 1;8(8):a029744.