Entre Mitocôndrias e Horizontes Metabólicos: a Oxidação de Gorduras como Arquitetura Integrada do Endurance Humano

por | jan 26, 2026

A oxidação de gorduras durante o exercício de endurance constitui um dos eixos centrais da fisiologia do esforço prolongado, não apenas por sua relevância quantitativa na ressíntese de ATP, mas sobretudo por revelar os limites e as possibilidades de adaptação metabólica do músculo esquelético humano. Longe de representar um processo simples ou linear, a utilização de lipídios como substrato energético emerge como o resultado de uma integração altamente regulada entre fatores hormonais, disponibilidade de substratos, controle enzimático, capacidade mitocondrial e intensidade relativa do exercício. A literatura consolidada ao longo de décadas demonstra que a oxidação lipídica não é determinada unicamente pela abundância de gordura corporal ou pela oferta plasmática de ácidos graxos, mas por um conjunto hierárquico de mecanismos celulares e bioquímicos que operam de forma dinâmica ao longo do esforço de endurance.

Em condições de repouso e durante exercícios de baixa intensidade, a predominância da oxidação de ácidos graxos decorre de um ambiente metabólico caracterizado por baixa insulinemia e elevada sensibilidade às catecolaminas. Nesse contexto, a ativação da lipase hormônio-sensível no tecido adiposo promove intensa lipólise, aumentando a liberação de ácidos graxos livres para a circulação. Estudos clássicos estabeleceram que, nessas condições, existe uma forte associação entre a concentração plasmática de ácidos graxos e sua taxa de oxidação muscular. Contudo, investigações posteriores demonstraram que essa relação se torna progressivamente dissociada à medida que a intensidade do exercício aumenta, revelando que a disponibilidade sistêmica de lipídios deixa de ser o principal fator limitante da oxidação de gorduras no músculo esquelético.

A captação de ácidos graxos pelo músculo envolve sistemas de transporte específicos na membrana sarcoplasmática, incluindo proteínas como FAT/CD36 e FABPpm, cuja expressão e atividade são aumentadas com o treinamento de endurance. Essa adaptação contribui para maior eficiência na utilização de lipídios, particularmente em atletas treinados. No entanto, mesmo diante de elevada captação celular, a oxidação efetiva dos ácidos graxos passa a ser regulada predominantemente por mecanismos intracelulares, especialmente aqueles relacionados ao transporte mitocondrial e à integração da β-oxidação com o ciclo de Krebs.

O transporte mitocondrial de ácidos graxos de cadeia longa constitui um ponto de controle crítico da oxidação lipídica. A entrada desses ácidos graxos na matriz mitocondrial depende da ação coordenada da carnitina palmitoiltransferase I (CPT-I), da translocase da carnitina e da carnitina palmitoiltransferase II. Entre essas etapas, a CPT-I destaca-se como principal sítio regulatório, sendo fortemente inibida pelo malonil-CoA. A concentração citosólica de malonil-CoA é regulada pela acetil-CoA carboxilase (ACC), cuja atividade é modulada pelo estado energético celular, pela insulina e pela ativação da AMPK. Em situações de elevada disponibilidade de carboidratos, a maior ativação da ACC eleva os níveis de malonil-CoA, reduzindo o fluxo de ácidos graxos para o interior da mitocôndria e limitando a β-oxidação. Embora estudos em humanos indiquem que as variações absolutas de malonil-CoA durante o exercício sejam relativamente modestas, o conjunto da evidência sustenta que esse eixo regulatório contribui para a transição metabólica observada com o aumento da intensidade do esforço.

Além do controle mediado pelo malonil-CoA, a disponibilidade de carnitina livre no músculo esquelético emerge como um fator limitante central da oxidação de gorduras em exercícios de maior intensidade. À medida que a intensidade do exercício aumenta, a aceleração da glicólise eleva a produção de piruvato, que é convertido em acetil-CoA pelo complexo piruvato desidrogenase. O acúmulo de acetil-CoA mitocondrial é tamponado pela carnitina, formando acetilcarnitina, processo fundamental para manter o fluxo glicolítico e a homeostase metabólica. No entanto, esse sequestro de carnitina reduz o pool de carnitina livre disponível para o transporte de ácidos graxos, criando um gargalo funcional para a oxidação lipídica que independe da lipólise ou da oferta plasmática de gordura. Esse mecanismo explica de forma consistente a queda da oxidação de gorduras observada em intensidades elevadas, mesmo quando a mobilização de lipídios permanece aumentada.

A integração da β-oxidação com o ciclo de Krebs constitui outro determinante fundamental da utilização de gorduras durante o endurance. A oxidação de ácidos graxos gera grandes quantidades de acetil-CoA, cuja entrada no ciclo de Krebs depende da disponibilidade de oxaloacetato. Em intensidades baixas a moderadas, a elevada razão ATP/ADP e NADH/NAD⁺ desacelera o ciclo, favorecendo o acúmulo de citrato e acetil-CoA. Esses metabólitos exercem efeito inibitório sobre a fosfofrutoquinase-1 e sobre a piruvato desidrogenase, reduzindo a glicólise e favorecendo a utilização de lipídios. Esse arranjo metabólico, classicamente descrito no ciclo de Randle, cria um ambiente propício à oxidação de gorduras enquanto a demanda energética permanece moderada.

Com o aumento da intensidade do exercício, entretanto, a redução da razão ATP/ADP, o aumento do ADP e do cálcio mitocondrial aceleram o fluxo do ciclo de Krebs, removendo progressivamente esses freios metabólicos. A maior taxa glicolítica aumenta a produção de acetil-CoA e eleva a razão acetil-CoA/CoA livre, reduzindo a disponibilidade de CoA necessária para a continuidade da β-oxidação. Assim, a competição funcional pelo pool mitocondrial de CoA representa um mecanismo adicional pelo qual a oxidação de carboidratos suprime a oxidação de gorduras em intensidades elevadas. Deve ser ressaltado que no ciclo de Randle, o acúmulo de acetil-CoA ocorre em um contexto de baixo fluxo glicolítico e reduzida atividade da PDH, preservando o pool mitocondrial de CoA livre e evitando a formação excessiva de acetilcarnitina. Assim, diferentemente do exercício de alta intensidade, o acetil-CoA acumulado não compromete a disponibilidade de carnitina nem limita a entrada de ácidos graxos na mitocôndria.

A intensidade relativa do exercício, expressa como percentual do consumo máximo de oxigênio, emerge de forma consistente como o principal determinante da escolha de substratos energéticos durante o endurance. A maioria dos estudos identifica uma intensidade ótima para a oxidação de gorduras, frequentemente denominada FATmax, geralmente situada entre 45% e 65% do VO₂máx, embora com ampla variabilidade interindividual. Acima dessa faixa, a oxidação lipídica absoluta declina progressivamente, enquanto a contribuição dos carboidratos aumenta de forma acentuada. O treinamento de endurance desloca essa curva para intensidades absolutas mais elevadas, em virtude do aumento da densidade mitocondrial, da capilarização e da atividade de enzimas oxidativas. Todavia, quando analisada em termos de intensidade relativa, a queda da oxidação de gorduras em intensidades elevadas permanece evidente, indicando que o treinamento amplia a capacidade oxidativa, mas não elimina os limites bioquímicos fundamentais da β-oxidação.

A disponibilidade de glicogênio intramuscular exerce papel modulador decisivo nesse contexto. Baixos estoques de glicogênio reduzem a ativação da glicólise e do eixo PDH–PDK, diminuem a formação de malonil-CoA e favorecem maior dependência da oxidação de gorduras. Estratégias como jejum, exercício prévio ou treinamento com baixa disponibilidade de carboidratos aumentam consistentemente a oxidação lipídica subsequente. Contudo, a literatura também demonstra que a depleção de glicogênio compromete a capacidade de sustentar intensidades elevadas, não por falência energética periférica, mas por limitações integradas no controle metabólico e neural do esforço, incluindo alterações na economia do movimento e na capacidade de responder a variações de intensidade.

As intervenções dietéticas, especialmente dietas com baixo teor de carboidratos e alto teor de gorduras, fornecem evidências importantes sobre a plasticidade metabólica humana. Estudos conduzidos em atletas adaptados a esse padrão alimentar demonstram aumentos expressivos nas taxas absolutas de oxidação lipídica, frequentemente superiores às observadas em indivíduos consumindo dietas ricas em carboidratos, mesmo em intensidades relativamente elevadas. Esses achados indicam que a adaptação nutricional pode deslocar o ponto de transição metabólica e ampliar a contribuição dos lipídios para a produção de energia. Entretanto, esses mesmos estudos também revelam que a capacidade de sustentar altas potências metabólicas, particularmente em situações que exigem rápidas variações de intensidade, permanece fortemente dependente da oxidação de carboidratos. Assim, a adaptação à dieta rica em gordura amplia a flexibilidade metabólica, mas não elimina a necessidade de vias energéticas capazes de fornecer ATP em alta velocidade.

A ingestão de carboidratos antes e durante o exercício modula a oxidação de gorduras por múltiplos mecanismos. A elevação da insulina, ainda que atenuada pelo exercício, reduz a lipólise no tecido adiposo e limita a disponibilidade de ácidos graxos para oxidação. Simultaneamente, a ingestão de carboidratos preserva a glicemia e o glicogênio hepático, influenciando o controle central do esforço e a regulação hormonal sistêmica. Estudos recentes reinterpretam o papel do carboidrato ingerido, sugerindo que seu principal efeito ergogênico reside na manutenção da glicemia e na prevenção da hipoglicemia induzida pelo exercício, mais do que no suprimento direto de substrato ao músculo. Ainda assim, a supressão da oxidação de gorduras pela ingestão de carboidratos permanece um achado consistente, reforçando o caráter competitivo entre as vias metabólicas.

Em conjunto, a literatura indica que a oxidação de gorduras durante o endurance é determinada por uma arquitetura regulatória complexa, na qual ambiente hormonal, disponibilidade de glicogênio, transporte mitocondrial de ácidos graxos, pool de carnitina e CoA, integração com o ciclo de Krebs e intensidade relativa do exercício interagem de forma dinâmica. A gordura é capaz de sustentar volumes expressivos de trabalho em intensidades baixas a moderadas e, em indivíduos altamente adaptados, contribuir de forma significativa mesmo em intensidades elevadas. Contudo, os mecanismos celulares e bioquímicos atualmente descritos indicam que, à medida que a potência metabólica exigida se aproxima dos limites superiores do endurance humano, a oxidação de carboidratos permanece essencial para atender à velocidade de ressíntese de ATP. O entendimento contemporâneo da fisiologia do endurance, portanto, não se ancora em uma oposição entre gordura e carboidrato, mas em um modelo integrado de flexibilidade metabólica, no qual a oxidação de gorduras ocupa papel central, porém condicionado, na sustentação do exercício prolongado.

Referências

ACHTEN, J.; JEUKENDRUP, A. E. Maximal fat oxidation during exercise in trained men. International Journal of Sports Medicine, v. 24, n. 8, p. 603–608, 2003.

BONEN, A. Regulation of fatty acid transport in skeletal muscle. Journal of Applied Physiology, v. 95, n. 2, p. 749–758, 2003.

BROOKS, G. A.; MERCIER, J. Balance of carbohydrate and lipid utilization during exercise. Journal of Applied Physiology, v. 76, n. 6, p. 2253–2261, 1994.

BURKE, L. M. et al. Low carbohydrate, high fat diet impairs exercise economy. Journal of Physiology, v. 595, n. 9, p. 2785–2807, 2017.

HAWLEY, J. A.; LECKEY, J. J. Carbohydrate dependence during prolonged endurance exercise. Sports Medicine, v. 45, p. 5–12, 2015.

KIENS, B.; ROEPSTORFF, C. Utilization of long-chain fatty acids in human skeletal muscle during exercise. Acta Physiologica Scandinavica, v. 178, n. 4, p. 391–396, 2003.

NOAKES, T. D. et al. Carbohydrate ingestion on exercise metabolism and performance. Endocrine Reviews, v. 46, p. 1–53, 2026.

RANDELL, R. K.; SPRIET, L. L. Nutritional factors affecting fat oxidation. Sports Science Exchange, v. 29, n. 206, p. 1–5, 2020.

VOLEK, J. S. et al. Metabolic characteristics of keto-adapted endurance athletes. Metabolism, v. 65, n. 3, p. 100–110, 2016.

 

Apêndice

Convergências, Tensões Interpretativas e Coerência Fisiológica entre a Abordagem Clássica da Oxidação de Gorduras e as Proposições de Noakes e Colaboradores

A discussão contemporânea sobre a oxidação de gorduras durante o exercício de endurance tem sido marcada por uma reinterpretação conceitual relevante, especialmente a partir das contribuições recentes de Noakes e colaboradores. O presente apêndice tem como objetivo explicitar, de forma analítica e rigorosa, a coerência entre o texto principal desta revisão e três artigos-chave associados a essa linha interpretativa, ao mesmo tempo em que delimita, com precisão fisiológica e bioquímica, os pontos de convergência e as fronteiras conceituais que permanecem preservadas. Essa análise não busca encerrar o debate, mas situá-lo adequadamente dentro de um arcabouço mecanístico consistente, deixando claro que outras leituras críticas e contrapontos serão desenvolvidos em momento oportuno.

No que se refere ao artigo de Noakes et al., publicado em Endocrine Reviews (2025/2026), dedicado à ingestão de carboidratos, metabolismo do exercício e desempenho, observa-se plena coerência com o texto produzido quando o foco analítico é restrito aos fatores que influenciam a oxidação de gorduras. Em nenhum momento esse trabalho nega explicitamente os limites bioquímicos clássicos da oxidação lipídica no músculo esquelético. Ao contrário, a contribuição central de Noakes reside na reinterpretação funcional do papel dos carboidratos durante o exercício prolongado, deslocando sua posição conceitual de “combustível periférico obrigatório” para um papel predominantemente regulador da glicemia, da homeostase metabólica sistêmica e, sobretudo, da estabilidade do sistema nervoso central.

Essa mudança de eixo interpretativo tem implicações importantes para a compreensão da oxidação de gorduras. Ao enfatizar o papel do carboidrato como modulador central — e não exclusivamente como substrato muscular direto — o artigo amplia a compreensão da flexibilidade metabólica humana, especialmente em exercícios de longa duração. Nesse contexto, a documentação de taxas excepcionalmente elevadas de oxidação de gorduras, inclusive em intensidades tradicionalmente classificadas como predominantemente glicolíticas, não representa uma ruptura com a fisiologia clássica, mas sim uma demonstração da plasticidade do sistema metabólico quando o estado hormonal, a duração do esforço e o histórico nutricional convergem para favorecer a lipólise e a β-oxidação.

É fundamental destacar, contudo, que esse mesmo artigo não propõe novos mecanismos mitocondriais capazes de eliminar as restrições bioquímicas conhecidas da oxidação lipídica. Permanecem intactos, do ponto de vista mecanístico, a dependência da β-oxidação em relação ao fornecimento de oxaloacetato para a continuidade do ciclo de Krebs, a limitação funcional imposta pelo pool mitocondrial de CoA livre e a competição metabólica entre o fluxo glicolítico mediado pela piruvato desidrogenase e a oxidação de ácidos graxos. Assim, a elevação da oxidação de gorduras observada em cenários específicos não invalida esses mecanismos, mas ocorre apesar deles, por meio de rearranjos hormonais, temporais e sistêmicos.

Dessa forma, o texto principal desta revisão permanece plenamente bioquimicamente correto ao acomodar as proposições de Noakes como uma ampliação do conceito de flexibilidade metabólica, e não como uma negação dos princípios clássicos da regulação mitocondrial do metabolismo energético. A coerência reside justamente no fato de que o aumento da oxidação de gorduras é interpretado como dependente de contexto — duração do exercício, estado nutricional, disponibilidade de glicogênio e ambiente hormonal — e não como evidência de que os lipídios possam substituir irrestritamente os carboidratos em qualquer intensidade ou condição fisiológica.

Essa mesma lógica de compatibilidade se aplica aos artigos que exploram os conceitos de crossover point (COP) e reverse crossover point (RCOP), publicados em periódicos como Frontiers in Nutrition e Frontiers in Physiology. O COP descreve um fenômeno classicamente dependente da intensidade do exercício, no qual o aumento progressivo da demanda energética favorece a transição do metabolismo lipídico para o glicolítico. Trata-se de um fenômeno bem estabelecido, sustentado por décadas de evidência experimental, que reflete a necessidade de vias capazes de fornecer ATP em maior velocidade conforme a intensidade se eleva.

O RCOP, por sua vez, não contradiz esse modelo, mas acrescenta uma dimensão temporal e hormonal à compreensão da escolha de substratos. Em exercícios prolongados realizados em intensidade moderada e relativamente estável, observa-se que a contribuição relativa da oxidação de gorduras pode aumentar progressivamente ao longo do tempo, superando a dos carboidratos mesmo sem alteração da intensidade absoluta. Esse fenômeno emerge da depleção gradual do glicogênio hepático e muscular, da queda progressiva da insulina, do aumento sustentado da lipólise e da ativação de vias metabólicas que favorecem a β-oxidação.

Ambos os fenômenos coexistem dentro do mesmo arcabouço fisiológico. O COP reflete uma resposta aguda à intensidade crescente, enquanto o RCOP expressa uma adaptação metabólica dependente do tempo e do estado hormonal durante o exercício prolongado. O texto principal desta revisão já incorpora implicitamente essa lógica ao reconhecer que a intensidade não é o único modulador do uso de substratos energéticos. A duração do esforço, a dinâmica da depleção de glicogênio, a manutenção da glicemia e as alterações hormonais ao longo do exercício exercem papel decisivo na reprogramação metabólica progressiva.

Nesse sentido, não há contradição entre o modelo clássico do crossover e as observações recentes sobre o reverse crossover. O que se observa é uma mudança de eixo interpretativo: de uma visão estática, centrada exclusivamente na intensidade, para uma visão dinâmica, que integra intensidade, tempo, estado nutricional e regulação hormonal. O texto produzido mantém-se alinhado a esse entendimento integrado, preservando os fundamentos bioquímicos da fisiologia do exercício ao mesmo tempo em que incorpora, de forma crítica e coerente, as contribuições recentes da literatura.

Este apêndice, portanto, estabelece um terreno comum conceitual entre a abordagem clássica da oxidação de gorduras e as proposições contemporâneas de Noakes e colaboradores. Ao fazê-lo, delimita claramente que a ampliação da flexibilidade metabólica observada em contextos específicos não implica a abolição dos limites celulares e mitocondriais conhecidos, mas sim sua modulação dentro de um sistema fisiológico altamente adaptável. O aprofundamento dos pontos de divergência interpretativa e das implicações práticas dessas diferentes leituras será objeto de análise específica em trabalhos subsequentes.