A compreensão contemporânea da bioenergética do exercício de endurance exige o abandono definitivo das interpretações simplificadas que descrevem a escolha de substratos como mera alternância quantitativa entre carboidratos e lipídios. Embora a relação recíproca entre essas fontes energéticas seja reconhecida há mais de meio século, tornou-se progressivamente evidente que o controle efetivo do fluxo metabólico não reside apenas na disponibilidade de combustíveis, mas emerge de uma arquitetura regulatória distribuída que integra transporte transmembrana, organização citoplasmática, estado redox mitocondrial, modulação enzimática fina e, de maneira particularmente decisiva, a topografia subcelular do glicogênio dentro da fibra muscular. Nesse cenário, a produção de ATP deixa de ser vista como simples resultado da oxidação de substratos abundantes e passa a refletir a capacidade do sistema de redirecionar carbono em velocidades compatíveis com a exigência mecânica imposta ao músculo.
O paradigma tradicional sustentava que o aumento da oxidação de ácidos graxos promoveria, de forma quase automática, preservação de glicogênio e, portanto, prolongamento da capacidade de exercício. Essa formulação, apesar de logicamente coerente do ponto de vista termodinâmico, mostrou-se insuficiente para explicar fenômenos observados em atletas treinados, nos quais a poupança metabólica nem sempre se traduz em manutenção da potência quando a tarefa demanda rápidas elevações de intensidade. A literatura recente demonstra que o músculo pode exibir simultaneamente abundância de glicogênio total e limitação funcional na utilização oxidativa do carboidrato, revelando que o gargalo não é quantitativo, mas regulatório.
Grande parte desse controle converge sobre o complexo piruvato desidrogenase. A PDH constitui a principal porta de entrada do carbono glicolítico na mitocôndria e, por isso, representa ponto de integração entre a velocidade da glicogenólise, a taxa de glicólise e a capacidade do ciclo de Krebs de acomodar o influxo de acetil-CoA. Sua atividade depende do balanço entre fosforilação mediada pelas piruvato desidrogenase quinases e desfosforilação pelas fosfatases correspondentes. Estados fisiológicos associados à elevada disponibilidade de lipídios – jejum, adaptação a dietas ricas em gordura, treinamento que favorece β-oxidação – promovem aumento da expressão e atividade das PDKs, particularmente PDK4, consolidando ambiente mitocondrial caracterizado por maiores razões acetil-CoA/CoA e NADH/NAD⁺. Esse arranjo bioquímico reduz a probabilidade de ativação da PDH no início do exercício e limita a velocidade com que o piruvato pode ser oxidado quando a glicogenólise é estimulada.
Tal dissociação entre disponibilidade de glicogênio e capacidade de oxidação do piruvato tornou-se evidente em experimentos nos quais indivíduos previamente expostos a dietas ricas em gordura restauraram completamente seus estoques de carboidrato antes do esforço subsequente. Apesar da reposição, a ativação da PDH permaneceu atenuada, acompanhada por menor degradação de glicogênio. O músculo, portanto, mantinha reservas, mas operava sob regime de prioridade lipídica. Essa observação impõe uma revisão profunda da noção de “poupança”: o glicogênio é preservado porque seu uso é restringido, não necessariamente porque o sistema se tornou mais eficiente em convertê-lo em trabalho.
Quando a intensidade do exercício se eleva abruptamente sob influência adrenérgica, a glicogenólise aumenta em velocidade que pode ultrapassar a capacidade mitocondrial de receber o piruvato. Em presença de PDH reprimida, a consequência inevitável é maior produção de lactato. Longe de representar simples falha oxidativa, esse acúmulo participa ativamente da reorganização metabólica. O lactato atua como molécula de sinalização capaz de modular vias dependentes de cAMP, influenciar a mobilização de ácidos graxos no tecido adiposo e alterar a distribuição sistêmica de combustíveis. Assim, o efeito inicial da inibição da PDH pode amplificar-se por mecanismos endócrinos e parácrinos que reforçam a dependência do músculo por gordura, ao mesmo tempo em que dificultam a rápida reversão do estado metabólico.
Entretanto, interpretar o desempenho apenas pela ótica do fluxo de carbono ignora a dimensão espacial do problema. O glicogênio não está uniformemente disperso; ele ocupa domínios específicos que dialogam funcionalmente com estruturas vizinhas. A maior fração encontra-se entre as miofibrilas, próxima a mitocôndrias e ao retículo sarcoplasmático. Uma porção menor, porém estrategicamente crítica, localiza-se dentro das próprias miofibrilas, na vizinhança imediata dos filamentos contráteis. Estudos histoquímicos e ultraestruturais indicam que a depleção desse compartimento intramiofibrilar associa-se fortemente à deterioração da liberação e recaptura de cálcio, bem como à redução da eficiência das pontes cruzadas. A implicação é direta: ainda que a oxidação de gordura possa suprir ATP em termos globais, ela não substitui a necessidade de disponibilidade local de glicose para manter a microarquitetura responsável pela geração de força.
Esse entendimento ajuda a resolver um paradoxo recorrente na literatura. Estratégias que aumentam a oxidação lipídica reduzem marcadores de utilização de glicogênio em intensidades moderadas, mas repetidamente falham em preservar a capacidade de produzir picos de potência. Em eventos reais, a intensidade média pode situar-se próxima ao segundo limiar metabólico, domínio no qual a contribuição de gordura é substancial e a demanda por transições rápidas é relativamente baixa. Todavia, a definição do resultado competitivo frequentemente depende de momentos breves e decisivos que requerem aceleração imediata do metabolismo glicolítico. Se a PDH não puder ser prontamente ativada, a latência na resposta compromete a entrega de energia oxidativa na velocidade necessária.
A relevância da flexibilidade metabólica emerge, portanto, como atributo central. Músculos saudáveis alternam com facilidade entre predomínio lipídico em repouso e uso intenso de carboidratos sob estímulo hormonal ou aumento de carga. Esse dinamismo implica não apenas presença das vias bioquímicas, mas preservação de sua capacidade de ativação rápida. A especialização excessiva em um perfil oxidativo pode reduzir essa amplitude adaptativa.
Importa salientar que reduções na glicogenólise não são necessariamente indício de restrição. Protocolos de treinamento intervalado demonstram que a fração ativa da PDH pode aumentar significativamente após poucas semanas, promovendo melhor correspondência entre produção de piruvato e sua oxidação. Nessa situação, menor degradação de glicogênio decorre de maior eficiência mitocondrial, e não de bloqueio enzimático. A distinção entre economia por eficiência e economia por limitação é fundamental para interpretar intervenções nutricionais e adaptações ao treinamento.
À medida que se avança na integração desses níveis, torna-se possível propor modelo hierárquico no qual a potência funcional é determinada pela interação entre três dimensões. A primeira é estrutural e depende da preservação do glicogênio em microdomínios críticos. A segunda é enzimática e envolve a regulação da PDH pelas PDKs em resposta ao ambiente metabólico. A terceira é sistêmica e incorpora a sinalização mediada por lactato e hormônios que redistribuem substratos. O desempenho observado em campo resulta do equilíbrio dinâmico entre essas camadas, e não da supremacia isolada de qualquer combustível.
Sob essa perspectiva, maximizar a oxidação de gordura deixa de ser objetivo em si mesmo. O verdadeiro desafio fisiológico consiste em sustentar alta capacidade lipídica durante esforços prolongados sem comprometer a aptidão de mobilizar rapidamente o metabolismo do carboidrato quando a competição exige. A falha em manter essa reversibilidade pode significar que a poupança metabólica venha acompanhada de perda de oportunidade funcional.
O futuro da pesquisa em endurance provavelmente residirá em metodologias capazes de monitorar simultaneamente compartimentos de glicogênio, estados de fosforilação da PDH e dinâmicas de lactato durante padrões intermitentes que mimetizem competições reais. Apenas então será possível definir em que ponto a adaptação lipídica ultrapassa o limite além do qual a flexibilidade se transforma em rigidez.
Em síntese, o avanço do campo revela que a pergunta mais relevante não é quanto de gordura o atleta consegue oxidar, mas com que rapidez o sistema pode abandonar essa preferência quando a vitória depende de alguns segundos de potência máxima.
Referências
ALGHANNAM, A. F.; GHAITH, M. M.; ALHUSSAIN, M. H. Regulation of energy substrate metabolism in endurance exercise. International Journal of Environmental Research and Public Health, v. 18, 4963, 2021.
BODEN, G. et al. Mechanisms of fatty acid-induced inhibition of glucose uptake. The Journal of Clinical Investigation, v. 93, p. 2438–2446, 1994.
BURGOMASTER, K. A.; HEIGENHAUSER, G. J. F.; GIBALA, M. J. Effect of short-term sprint interval training on human skeletal muscle carbohydrate metabolism during exercise and time-trial performance. Journal of Applied Physiology, v. 100, p. 2041–2047, 2006.
BURKE, L. M. Invited editorial: fat adaptation for athletic performance – the nail in the coffin? Journal of Applied Physiology, v. 100, p. 7–8, 2006.
HAVEMANN, L. et al. Fat adaptation followed by carbohydrate loading compromises high-intensity sprint performance. Journal of Applied Physiology, v. 100, p. 194–202, 2006.
HAWLEY, J. A.; GIBALA, M. J.; BERMON, S. Innovations in athletic preparation: role of substrate availability to modify training adaptation and performance. Journal of Sports Sciences, v. 25, p. S115–S124, 2007.
HEARRIS, M. A. et al. Regulation of muscle glycogen metabolism during exercise: implications for endurance performance and training adaptations. Nutrients, v. 10, 298, 2018.
HELGE, J. W. et al. Adaptations to a high-fat diet: effects on endurance performance in humans. The Journal of Physiology, v. 537, p. 1009–1020, 2001.
HUANG, S. et al. Mechanism of fatty acid metabolism and regulation by lactate during exercise in white adipose and skeletal muscle tissue. Sports Medicine – Open, v. 11, 2025.
KELLEY, D. E. Skeletal muscle fat oxidation: timing and flexibility are everything. The Journal of Clinical Investigation, v. 115, p. 1699–1702, 2005.
LAMBERT, E. V. et al. High-fat diet versus habitual diet prior to carbohydrate loading: effects on exercise metabolism and cycling performance. International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism, v. 11, p. 209–225, 2001.
MAUGHAN, R. J.; GREENHAFF, P. L.; LEIPER, J. B.; BALL, D.; LAMBERT, C. P.; GLEESON, M. Diet composition and the performance of high-intensity exercise. Journal of Sports Sciences, v. 15, p. 265–275, 1997.
MURRAY, B.; ROSENBLOOM, C. Fundamentals of glycogen metabolism for coaches and athletes. Nutrition Reviews, v. 76, p. 243–259, 2018.
ORFALI, K. A. et al. Long-term regulation of pyruvate dehydrogenase kinase by high-fat feeding. FEBS Letters, v. 336, p. 501–505, 1993.
PILEGAARD, H. et al. Transcriptional regulation in skeletal muscle during recovery from exercise with low glycogen. The Journal of Physiology, v. 546, p. 261–271, 2002.
RINNANKOSKI-TUIKKA, R. et al. Effects of high-fat diet and physical activity on pyruvate dehydrogenase kinase-4 in mouse skeletal muscle. Nutrition & Metabolism, v. 9, 2012.
SPRIET, L. L. New insights into the interaction of carbohydrate and fat metabolism during exercise. Sports Medicine, v. 44, p. S87–S96, 2014.
STELLINGWERFF, T. et al. Decreased PDH activation and glycogenolysis during exercise following fat adaptation with carbohydrate restoration. American Journal of Physiology – Endocrinology and Metabolism, v. 290, p. E380–E388, 2006.
YEO, W. K. et al. Skeletal muscle adaptation and performance responses to once-a-day versus twice-every-second-day endurance training regimens. Journal of Applied Physiology, v. 105, p. 1462–1470, 2008.