A compreensão do metabolismo energético durante o exercício exige superar uma interpretação meramente descritiva das vias bioquímicas e tratá-las como componentes de um sistema regulatório integrado, dinâmico e sujeito a múltiplos mecanismos de retroalimentação. Esse é precisamente o mérito do modelo originalmente desenvolvido por Alois Mader e revisitado por Rothschild et al. (2026), que apresentam uma implementação computacional aberta, denominada MetaboliSim. O trabalho demonstra que um conjunto relativamente compacto de equações diferenciais acopladas é capaz de reproduzir qualitativamente dez fenômenos clássicos da fisiologia e da bioquímica do exercício, incluindo a estabilidade da concentração muscular de ATP durante a fadiga, a alcalinização transitória no início do exercício, a alteração temporal da contribuição dos sistemas energéticos, a influência do glicogênio sobre o limiar de lactato, a remoção acelerada de lactato durante recuperação ativa, a dependência temporal da curva lactato–potência, a relação entre intensidade e oxidação de lipídios, o componente lento do V̇O₂, o acúmulo de lactato acima do estado estável máximo e a associação entre depleção de fosfocreatina e exaustão.
A relevância conceitual dessa abordagem reside no fato de que esses fenômenos não são introduzidos no modelo como comportamentos previamente determinados. Ao contrário, grande parte deles emerge das interações entre algumas variáveis regulatórias fundamentais: demanda de hidrólise de ATP, concentrações de ATP, ADP e AMP, disponibilidade de fosfocreatina (PCr), fluxo glicolítico, pH intracelular, concentração de lactato e capacidade de fosforilação oxidativa. O exercício é inicialmente traduzido em uma taxa de hidrólise de ATP e, a partir dessa perturbação, o sistema ATP–PCr, a glicólise e a fosforilação oxidativa respondem de acordo com suas respectivas cinéticas e mecanismos regulatórios. A fosforilação oxidativa é estimulada principalmente pelo ADP, enquanto a glicólise é estimulada por ADP e AMP e progressivamente inibida pela queda do pH. A oxidação de lipídios, por sua vez, é estimada a partir da diferença entre a demanda mitocondrial por substratos e a disponibilidade de piruvato derivado do metabolismo de carboidratos. Dessa forma, o comportamento metabólico observado durante o exercício torna-se propriedade emergente de um sistema integrado, em vez de simples soma de três sistemas energéticos independentes (MADER, 1984; MADER; HECK, 1986; ROTHSCHILD et al., 2026).
Essa concepção é particularmente importante porque a velocidade de ajuste metabólico necessária no início do exercício é extraordinariamente elevada. A taxa muscular de hidrólise de ATP pode aumentar mais de cem vezes em menos de um segundo, sem que ocorra queda proporcional na concentração intracelular de ATP. A manutenção dessa homeostase constitui um dos princípios fundamentais da bioenergética muscular: não é necessário possuir grandes estoques de ATP, mas sim sistemas capazes de regenerá-lo na mesma velocidade em que é hidrolisado. PCr, glicólise e fosforilação oxidativa, portanto, não devem ser entendidas como fontes que simplesmente se sucedem; todas participam desde o início, embora suas contribuições relativas se modifiquem em função de suas cinéticas, da intensidade do exercício e das perturbações produzidas nos metabólitos reguladores (GASTIN, 2001; ROTHSCHILD et al., 2026).
A primeira demonstração relevante do modelo diz respeito à preservação do ATP muscular durante o exercício até intensidades capazes de produzir exaustão. A noção de que a fadiga muscular ocorre porque o músculo “fica sem ATP” é bioquimicamente inadequada. Estudos utilizando espectroscopia de ressonância magnética por fósforo-31 demonstram que a concentração de ATP permanece relativamente estável durante exercício intenso, enquanto a PCr diminui acentuadamente e o fosfato inorgânico (Pi) aumenta (CHANCE et al., 1981; TAYLOR et al., 1983). O mecanismo fundamental encontra-se no elevado equilíbrio da reação catalisada pela creatina quinase, que favorece fortemente a ressíntese de ATP enquanto PCr permanece disponível. Assim, o aumento da demanda energética desloca progressivamente o sistema PCr + ADP + H⁺ ↔ ATP + creatina no sentido da formação de ATP. O custo dessa estabilidade é a progressiva depleção de PCr e o aumento de Pi, ADP e outros produtos associados ao estado energético celular (LAWSON; VEECH, 1979; ROTHSCHILD et al., 2026).
Consequentemente, o parâmetro termodinâmico mais relevante não é simplesmente a concentração absoluta de ATP, mas a energia livre disponível em sua hidrólise, expressa por ΔGATP. À medida que aumenta a concentração de produtos da reação e a PCr se aproxima da depleção, a magnitude negativa de ΔGATP diminui. Isso significa que cada mol de ATP hidrolisado passa a disponibilizar menor quantidade de energia livre para processos celulares, incluindo o ciclo das pontes cruzadas e o transporte iônico. No modelo, portanto, ATP pode permanecer relativamente estável enquanto a capacidade termodinâmica de utilizar esse ATP para sustentar a força muscular se deteriora. A aparente contradição entre ATP preservado e fadiga desaparece quando se distingue “quantidade de ATP” de “potencial energético da hidrólise do ATP”.
Outro fenômeno particularmente elucidativo é a elevação transitória do pH muscular imediatamente após o início da contração. À primeira vista, seria intuitivo imaginar que qualquer exercício deveria acidificar imediatamente o músculo. Entretanto, estudos com ^31P-MRS mostram uma breve alcalinização antes da posterior queda do pH, especialmente quando o recrutamento energético é elevado. O mecanismo é diretamente relacionado à reação da creatina quinase: durante a ressíntese de ATP a partir de PCr e ADP, um H⁺ é consumido. Como o sistema ATP–PCr responde praticamente de forma instantânea à elevação da demanda energética, enquanto a glicólise necessita de alguns segundos para aumentar substancialmente seu fluxo, existe inicialmente predominância relativa de uma reação consumidora de prótons. O resultado é uma alcalinização transitória do citosol (WACKERHAGE et al., 1996; ROTHSCHILD et al., 2026).
Com a continuidade do exercício, a situação se modifica. O aumento de ADP e AMP ativa a glicólise e eleva o fluxo através da fosfofrutoquinase, aumentando rapidamente a ressíntese glicolítica de ATP. Em paralelo, intensifica-se a formação de piruvato e lactato e desenvolve-se progressivamente o ambiente metabólico associado à acidificação. É importante observar que a relação entre lactato e H⁺ não deve ser interpretada pela antiga concepção segundo a qual o “ácido lático” seria simplesmente a fonte direta da acidose. A bioquímica da acidose associada ao exercício é mais complexa e está fundamentalmente relacionada ao balanço entre hidrólise e ressíntese de ATP e aos fluxos de prótons das diferentes reações metabólicas (ROBERGS; GHIASVAND; PARKER, 2004). Ainda assim, no formalismo de Mader, o aumento do fluxo glicolítico e do lactato está associado à progressiva redução do pH, que passa a exercer papel regulatório crucial sobre a própria glicólise.
Essa interação ajuda a explicar o terceiro fenômeno abordado: a mudança temporal da contribuição relativa dos sistemas energéticos durante exercício intenso. Nos primeiros segundos, a reação da creatina quinase fornece a maior parcela da ressíntese de ATP. Rapidamente, entretanto, o fluxo glicolítico aumenta e sua contribuição torna-se expressiva aproximadamente entre 10 e 30 segundos, dependendo da intensidade. Com a continuidade do exercício, a fosforilação oxidativa aumenta progressivamente sua participação até tornar-se dominante. A clássica transição ATP–PCr → glicólise → metabolismo oxidativo não representa, contudo, três sistemas sendo sucessivamente “ligados” e “desligados”. Representa diferenças entre constantes temporais de processos simultaneamente ativos (GASTIN, 2001; ROTHSCHILD et al., 2026).
No modelo de Mader, essa transição contém ainda um mecanismo regulatório de especial interesse. A glicólise é rapidamente ativada por ADP e AMP, mas possui caráter parcialmente autolimitante, pois a progressiva queda do pH inibe a fosfofrutoquinase e reduz o fluxo glicolítico. A fosforilação oxidativa apresenta cinética inicial comparativamente mais lenta, porém aumenta à medida que cresce a disponibilidade de ADP. Portanto, parte da transferência da ressíntese de ATP da glicólise para a mitocôndria emerge da interação entre ativação glicolítica por ADP/AMP, inibição glicolítica pelo pH e ativação da fosforilação oxidativa pelo ADP. Essa lógica regulatória será fundamental para compreender posteriormente a interpretação do componente lento do V̇O₂ proposta pelo modelo.
A disponibilidade de glicogênio acrescenta outra dimensão à regulação do metabolismo. A concentração sanguínea de lactato observada durante um teste incremental não depende exclusivamente da intensidade absoluta do exercício; depende também da disponibilidade prévia de substratos. Hughes et al., conforme analisado por Rothschild et al. (2026), demonstraram que a depleção de glicogênio reduz a concentração de lactato em determinada potência e desloca para a direita a curva lactato–potência, produzindo aparentemente um limiar de lactato em potência mais elevada. No estudo experimental utilizado para comparação, o limiar passou de aproximadamente 207 para 237 W na condição de baixo glicogênio, enquanto a concentração de lactato correspondente ao limiar foi reduzida em aproximadamente 25%.
Esse achado possui importante consequência metodológica: menor lactatemia não significa necessariamente melhor condição aeróbia. Com menor disponibilidade de glicogênio, diminui o substrato disponível para glicogenólise e glicólise, reduzindo o fluxo glicolítico e a formação de lactato. Simultaneamente, aumenta a dependência relativa da oxidação de lipídios. No modelo atualizado, a disponibilidade de glicogênio é incorporada à determinação da taxa de formação de lactato, permitindo reproduzir tanto a redução da inclinação da curva lactato–potência quanto seu deslocamento para a direita. Além disso, a menor disponibilidade de carboidrato reduz a ativação da piruvato desidrogenase (PDH), diminuindo a entrada de carbono derivado do piruvato no metabolismo oxidativo. Portanto, interpretar um limiar exclusivamente a partir de uma concentração fixa de lactato sem controlar o estado nutricional e os estoques de glicogênio pode produzir inferências fisiológicas equivocadas (ROTHSCHILD et al., 2026).
A cinética do lactato durante a recuperação oferece outra demonstração de integração sistêmica. A recuperação ativa em baixa intensidade acelera a redução da lactatemia quando comparada ao repouso passivo. Isso não significa que o lactato seja um “resíduo” que precisa ser eliminado para evitar dor muscular. O lactato constitui importante intermediário metabólico e pode ser oxidado como combustível. Durante exercício leve, a manutenção de determinada demanda oxidativa aumenta a necessidade mitocondrial de substratos. Se o fluxo glicolítico corrente não fornece piruvato suficiente para satisfazer essa demanda, o lactato previamente acumulado pode ser convertido em piruvato, alimentando a PDH e a formação de acetil-CoA. A recuperação ativa, portanto, aumenta o gradiente funcional para utilização oxidativa do lactato (FAIRCHILD et al., 2003; ROTHSCHILD et al., 2026).
No formalismo do modelo, esse mecanismo apresenta um ótimo próximo de aproximadamente 40% do V̇O₂máx. Intensidade insuficiente produz baixa demanda oxidativa e, consequentemente, menor utilização de lactato. Intensidade excessiva, por outro lado, aumenta novamente a produção glicolítica de lactato. Existe, portanto, uma faixa intermediária na qual a diferença entre oxidação e produção é maximizada. Há, contudo, um custo potencial: manter exercício durante a recuperação pode reduzir a velocidade de ressíntese de glicogênio. Assim, a melhor estratégia depende do objetivo subsequente. Se a prioridade é reduzir rapidamente a lactatemia entre esforços relativamente próximos, a recuperação ativa pode ser vantajosa; se a prioridade é maximizar a reposição de glicogênio durante uma janela prolongada de recuperação, a interpretação deve ser diferente.
Um dos resultados de maior importância para avaliação fisiológica é a demonstração de que a curva lactato–potência depende do tempo de permanência em cada estágio. Em testes incrementais, a intensidade não determina instantaneamente uma concentração de lactato. A lactatemia observada representa o resultado temporal do balanço entre aparecimento e remoção. Bourdon et al. demonstraram em remadores de elite que protocolos com estágios entre 3 e 10 minutos produzem curvas diferentes mesmo utilizando as mesmas cargas. Quanto menor o estágio, mais à direita aparece a curva, porque a coleta é realizada antes que a concentração de lactato tenha tido tempo suficiente para aproximar-se do valor correspondente àquela demanda metabólica. No estudo discutido por Rothschild et al. (2026), a potência associada ao segundo limiar caiu de aproximadamente 249 W com estágios de três minutos para 211 W com estágios de dez minutos, valor praticamente coincidente com o MLSS de 212 W.
A implicação fisiológica é fundamental: o limiar medido não é independente do protocolo utilizado para medi-lo. Próximo ao MLSS, o modelo considera uma constante temporal de acúmulo de lactato próxima de três minutos. Consequentemente, dois minutos permitiriam atingir somente cerca de 49% da resposta de estado estável, enquanto cinco minutos alcançariam aproximadamente 81%. Protocolos curtos são operacionalmente convenientes e podem ser apropriados para determinados objetivos, mas tendem a superestimar a potência correspondente ao limiar quando comparados a protocolos suficientemente longos para aproximar-se do equilíbrio metabólico. Essa constatação oferece fundamentação mecanística para a tradição das escolas alemã e escandinava de empregar estágios mais prolongados quando o objetivo é caracterizar precisamente estados metabólicos próximos ao MLSS.
A relação entre intensidade e oxidação de lipídios constitui outro fenômeno emergente do sistema. A oxidação absoluta de gordura aumenta inicialmente com a potência, atinge um máximo em intensidades moderadas e posteriormente diminui, formando a conhecida curva em U invertido. Dados de San-Millán e Brooks mostram que indivíduos com maior capacidade aeróbia alcançam taxas mais elevadas de oxidação de gordura e mantêm essa contribuição até potências absolutas superiores, enquanto indivíduos menos treinados atingem o máximo em cargas inferiores (SAN-MILLÁN; BROOKS, 2018). O modelo de Mader reproduz esse comportamento sem necessitar de uma regra específica determinando que a oxidação lipídica deva aumentar e depois diminuir.
A explicação proposta baseia-se no conceito de “déficit de piruvato” mitocondrial. Em baixa intensidade, a demanda oxidativa existe, mas o fluxo glicolítico é relativamente pequeno e não produz piruvato suficiente para fornecer todo o acetil-CoA necessário ao ciclo dos ácidos tricarboxílicos. A diferença é suprida pela β-oxidação de ácidos graxos. À medida que a intensidade aumenta, cresce simultaneamente a demanda energética e a atividade glicolítica, inicialmente permitindo aumento da oxidação absoluta de gordura. Em intensidades mais elevadas, entretanto, o fluxo de piruvato derivado dos carboidratos cresce suficientemente para suprir parcela cada vez maior da demanda mitocondrial de acetil-CoA, deslocando progressivamente a contribuição lipídica. Próximo ao MLSS ocorre aquilo que o modelo denomina crossing point: a oferta de carboidratos torna-se suficiente para atender praticamente toda a demanda oxidativa modelada.
A posição desse ponto depende criticamente da relação entre capacidade glicolítica e capacidade oxidativa, representadas respectivamente pela vLamax e pelo V̇O₂máx. Uma vLamax elevada permite maior fluxo glicolítico em determinada intensidade, aumentando precocemente a disponibilidade de piruvato e deslocando a contribuição da gordura em direção a intensidades menores. Em sentido oposto, maior V̇O₂máx representa maior capacidade oxidativa e permite sustentar elevada oxidação absoluta de lipídios em potências superiores. Assim, dois atletas com V̇O₂máx semelhante podem apresentar perfis substancialmente diferentes de utilização de substratos caso suas capacidades glicolíticas sejam diferentes. Da mesma forma, uma elevada capacidade de oxidação de gordura não pode ser interpretada simplesmente como resultado de baixa glicólise: depende da interação entre capacidade mitocondrial, demanda energética e oferta de carbono derivado dos carboidratos (ACHTEN; JEUKENDRUP, 2004; SAN-MILLÁN; BROOKS, 2018; ROTHSCHILD et al., 2026).
Talvez a contribuição conceitualmente mais provocativa do artigo seja a explicação do componente lento do V̇O₂. Tradicionalmente, o aumento progressivo do V̇O₂ durante exercício de carga constante nos domínios pesado e, principalmente, severo é associado ao recrutamento progressivo de fibras tipo II, ao maior custo de O₂ dessas fibras, ao aumento do custo de ATP para produção de força e manutenção da homeostase iônica, à acumulação de Pi e H⁺ e à progressiva redução da eficiência contrátil e/ou mitocondrial (JONES et al., 2011; COLOSIO et al., 2020). Acima da potência crítica, a ausência de um verdadeiro estado metabólico estável faz com que o V̇O₂ possa continuar aumentando até aproximar-se do V̇O₂máx.
O modelo de Mader reproduz parte substancial desse comportamento sem introduzir perda de eficiência muscular. Essa distinção é essencial. No modelo, o aumento inicial de ADP e AMP estimula intensamente a glicólise, aumentando a ressíntese glicolítica de ATP. Com a continuidade do exercício intenso, entretanto, o aumento do fluxo glicolítico associa-se à progressiva acidificação intracelular. O baixo pH inibe a fosfofrutoquinase e, portanto, reduz progressivamente a capacidade glicolítica de fornecer ATP, mesmo na presença de concentrações crescentes de ADP e AMP que continuam exercendo estímulo positivo. Desenvolve-se, assim, uma verdadeira competição regulatória: ADP/AMP aceleram a glicólise enquanto a redução do pH a freia. Quando o efeito inibitório se torna dominante, a contribuição glicolítica diminui.
Entretanto, a demanda externa permanece constante. Se o músculo necessita da mesma taxa total de ressíntese de ATP e a contribuição glicolítica diminui, essa energia precisa ser substituída por outra via. Inicialmente, parte do déficit é tamponada pela hidrólise adicional de PCr. À medida que a PCr diminui, o equilíbrio da creatina quinase desloca-se, aumentando a concentração de ADP livre. Como o ADP constitui o principal sinal ativador da fosforilação oxidativa no modelo, a mitocôndria aumenta progressivamente sua taxa de ressíntese de ATP. Consequentemente, o V̇O₂ aumenta mesmo sem qualquer elevação da potência mecânica externa. O componente lento emerge, portanto, como consequência de uma redistribuição progressiva da ressíntese de ATP da glicólise para a fosforilação oxidativa, mediada por pH, PCr e ADP.
Essa hipótese não precisa ser considerada concorrente absoluta das explicações baseadas em recrutamento de fibras tipo II e perda de eficiência. O próprio artigo reconhece que a amplitude simulada do componente lento nos domínios severo e extremo é menor que a experimental e atribui parte dessa discrepância à ausência, no modelo atual, da deterioração progressiva da eficiência contrátil. Isso sugere uma interpretação particularmente produtiva: o componente lento observado in vivo pode resultar da superposição de pelo menos dois processos — uma redistribuição bioenergética intrínseca entre glicólise e fosforilação oxidativa, como prevê Mader, e alterações adicionais relacionadas ao recrutamento de unidades motoras, propriedades das fibras musculares e aumento do custo energético da produção de força. O modelo demonstra, portanto, que a participação das fibras tipo II pode ampliar o fenômeno, mas não é matematicamente indispensável para que uma deriva ascendente do V̇O₂ apareça.
A mesma arquitetura explica a existência do MLSS como fronteira metabólica. Em exercício constante abaixo dessa intensidade, a concentração de lactato aumenta inicialmente e depois estabiliza porque a taxa de aparecimento passa a ser compensada pela taxa de remoção e oxidação. Acima do MLSS, a produção supera persistentemente a capacidade de remoção e a lactatemia aumenta progressivamente. No modelo, a produção glicolítica cresce em função da ativação metabólica associada ao aumento de ADP, enquanto a capacidade oxidativa de utilização de lactato possui limite determinado pela capacidade aeróbia. O MLSS corresponde, assim, ao ponto no qual os dois fluxos se equilibram — outro crossing point. Acima dele, não existe solução de estado estável para o lactato dentro das condições impostas pelo exercício (HECK et al., 1982; JONES et al., 2019; ROTHSCHILD et al., 2026).
Essa interpretação ajuda a compreender por que o MLSS não deve ser reduzido a uma “concentração de lactato”. Ele representa uma condição dinâmica de equilíbrio entre fluxos. A concentração sanguínea observada é consequência desse equilíbrio, não sua causa. Diferentes indivíduos podem alcançar o MLSS com concentrações distintas, e a mesma pessoa pode apresentar lactatemia diferente dependendo da disponibilidade de glicogênio, dieta, protocolo de teste, estado de treinamento e cinética de distribuição entre músculo e sangue. A fronteira fisiologicamente relevante é a intensidade máxima na qual os fluxos metabólicos ainda podem convergir para um estado estável.
A exaustão acima dessa fronteira completa a lógica termodinâmica do modelo. Durante exercício severo, quando a demanda de ATP supera aquilo que pode ser sustentado continuamente pela fosforilação oxidativa e pela contribuição glicolítica compatível com o estado metabólico, PCr é progressivamente utilizada para preservar ATP. Vanhatalo et al. (2010), utilizando ^31P-MRS, observaram que diferentes intensidades severas conduzem a velocidades diferentes de depleção de PCr, mas convergem para concentrações terminais muito baixas, aproximadamente 5–10% do valor inicial. O modelo reproduz qualitativamente essa convergência e adota concentração próxima de 1 mmol·kg⁻¹ de músculo como condição terminal.
A fadiga é, portanto, interpretada como consequência da progressiva erosão da reserva termodinâmica do sistema, e não como desaparecimento do ATP. Quanto maior a diferença entre demanda energética e capacidade sustentável de ressíntese oxidativa, maior a velocidade de utilização da PCr e menor o tempo até a falha. Essa concepção estabelece uma ponte particularmente interessante entre bioquímica e relação potência–duração: aumentar a intensidade não necessariamente altera o estado metabólico terminal de maneira proporcional, mas aumenta a velocidade com que o organismo se aproxima desse estado crítico.
A análise de sensibilidade realizada por Rothschild et al. (2026) acrescenta uma dimensão importante à interpretação do modelo. Predições relacionadas à potência, como potência no MLSS e potência no V̇O₂máx, são predominantemente determinadas por V̇O₂máx, massa corporal e parâmetros relacionados à conversão entre demanda externa e metabolismo. Em contraste, variáveis metabólicas como lactatemia, oxidação de gordura e depuração de lactato são muito mais sensíveis à vLamax e a parâmetros relacionados ao volume de distribuição do lactato. A recuperação da PCr depende principalmente da capacidade oxidativa e da massa muscular ativa, enquanto o tempo até a exaustão acima do MLSS apresenta importantes interações entre capacidade oxidativa, capacidade glicolítica e parâmetros cinéticos.
Esse resultado reforça um princípio metodológico importante: não existe um único parâmetro capaz de explicar todas as dimensões do desempenho. V̇O₂máx caracteriza a capacidade oxidativa máxima, mas não determina isoladamente a dinâmica do lactato, a utilização de substratos ou o comportamento supra-MLSS. A vLamax, inversamente, modifica profundamente os fluxos glicolíticos e a utilização relativa de substratos, mas exerce influência menor sobre determinadas predições de potência máxima aeróbia. A fisiologia do desempenho emerge justamente da interação entre essas capacidades.
O poder explicativo do modelo não elimina suas limitações. Rothschild et al. (2026) reconhecem que discrepâncias quantitativas entre simulação e experimentação decorrem de constantes fixas, simplificações estruturais e incertezas na parametrização individual. O modelo não representa explicitamente regulação hormonal, diversos moduladores enzimáticos — como a inibição da fosfofrutoquinase pelo citrato —, recrutamento progressivo e metabolicamente heterogêneo de fibras tipo I, IIa e IIx ou suas diferenças de eficiência contrátil. Tampouco incorpora plenamente o efeito da velocidade de movimento sobre o custo energético: no ciclismo, por exemplo, a cadência modifica tanto o custo de O₂ por watt quanto características do metabolismo glicolítico.
Essas limitações são especialmente importantes ao interpretar fenômenos associados ao treinamento. Uma adaptação de endurance não pode ser representada simplesmente como “aumento do V̇O₂máx” ou “redução da vLamax”. O treinamento modifica densidade mitocondrial, atividade enzimática oxidativa, densidade capilar, transporte de lactato e piruvato, capacidade de oxidação de ácidos graxos, recrutamento motor, eficiência contrátil e características metabólicas das fibras. O modelo atual agrupa parte dessas adaptações em parâmetros macroscópicos, sem representar explicitamente sua origem celular. Isso não invalida o modelo; delimita o nível de organização biológica que ele pretende explicar.
A principal contribuição científica do trabalho está justamente nessa distinção entre reprodução de um fenômeno e identificação definitiva de seu mecanismo biológico. O fato de o modelo reproduzir dez fenômenos clássicos utilizando um conjunto relativamente pequeno de relações regulatórias demonstra que muitos comportamentos aparentemente distintos podem compartilhar mecanismos bioquímicos comuns. Não prova, entretanto, que esses sejam os únicos mecanismos existentes no músculo humano. Um modelo mecanístico deve ser entendido como hipótese quantitativa: se determinadas relações forem suficientes para gerar um fenômeno observado experimentalmente, elas constituem uma explicação plausível que pode ser confrontada com novas evidências.
Sob essa perspectiva, o modelo de Mader oferece uma concepção particularmente poderosa da fisiologia do exercício. PCr, glicólise, fosforilação oxidativa, lactato, pH e utilização de lipídios deixam de constituir capítulos independentes da bioquímica e passam a integrar um sistema regulatório único. A elevação da demanda de ATP altera ADP e AMP; esses metabólitos regulam glicólise e fosforilação oxidativa; PCr estabiliza temporariamente ATP e modifica a disponibilidade de ADP; o fluxo glicolítico altera lactato e pH; o pH retroage sobre a própria glicólise; a oferta de piruvato determina quanto da demanda mitocondrial precisa ser suprida por lipídios; a capacidade oxidativa condiciona a utilização do lactato; e o desequilíbrio entre demanda e capacidade de ressíntese conduz progressivamente à depleção de PCr e à redução da energia livre de hidrólise do ATP. Dessa rede de interações emergem limiares, estados estáveis, transições entre substratos, componente lento do V̇O₂ e, finalmente, fadiga.
Assim, talvez a conclusão biologicamente mais importante do estudo seja que os chamados “limiares” do exercício não constituem interruptores metabólicos, mas manifestações macroscópicas de bifurcações no equilíbrio de fluxos bioenergéticos. Abaixo de determinadas intensidades, os mecanismos de retroalimentação conseguem estabelecer novos estados estáveis; acima delas, alguns metabólitos passam a apresentar deriva progressiva porque produção e remoção, demanda e oferta ou hidrólise e ressíntese deixam de convergir para um equilíbrio sustentável. Nesse sentido, o modelo de Mader fornece uma ponte conceitual entre bioquímica molecular, fisiologia integrativa e prescrição do treinamento: a intensidade do exercício pode ser entendida não apenas pela potência produzida ou pela concentração isolada de um biomarcador, mas pelo estado dinâmico de um sistema no qual a manutenção da homeostase energética depende da interação contínua entre capacidade glicolítica, capacidade oxidativa, disponibilidade de substratos e regulação metabólica.
Referências
ACHTEN, J.; JEUKENDRUP, A. E. Optimizing fat oxidation through exercise and diet. Nutrition, v. 20, p. 716–727, 2004.
CHANCE, B.; ELEFF, S.; LEIGH, J. S.; SOKOLOW, D.; SAPEGA, A. Mitochondrial regulation of phosphocreatine/inorganic phosphate ratios in exercising human muscle: a gated ^31P NMR study. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, v. 78, p. 6714–6718, 1981.
COLOSIO, A. L.; CAEN, K.; BOURGOIS, J. G.; BOONE, J.; POGLIAGHI, S. Bioenergetics of the V̇O₂ slow component between exercise intensity domains. Pflügers Archiv – European Journal of Physiology, v. 472, p. 1447–1456, 2020.
GASTIN, P. B. Energy system interaction and relative contribution during maximal exercise. Sports Medicine, v. 31, p. 725–741, 2001.
HECK, H.; MADER, A.; LIESEN, H.; HOLLMANN, W. Vorschlag zur Standardisierung leistungsdiagnostischer Untersuchungen auf dem Laufband. Deutsche Zeitschrift für Sportmedizin, v. 33, p. 304–307, 1982.
JEUKENDRUP, A. E.; WALLIS, G. A. Measurement of substrate oxidation during exercise by means of gas exchange measurements. International Journal of Sports Medicine, v. 26, supl. 1, p. S28–S37, 2005.
JONES, A. M. et al. Slow component of V̇O₂ kinetics: mechanistic bases and practical applications. Medicine & Science in Sports & Exercise, v. 43, p. 2046–2062, 2011.
JONES, A. M.; BURNLEY, M.; BLACK, M. I.; POOLE, D. C.; VANHATALO, A. The maximal metabolic steady state: redefining the “gold standard”. Physiological Reports, v. 7, e14098, 2019.
LAWSON, J. W.; VEECH, R. L. Effects of pH and free Mg²⁺ on the Keq of the creatine kinase reaction and other phosphate hydrolyses and phosphate transfer reactions. Journal of Biological Chemistry, v. 254, p. 6528–6537, 1979.
MADER, A. et al. Zur Beurteilung der sportartspezifischen Ausdauerleistungsfähigkeit im Labor. Sportarzt und Sportmedizin, v. 27, p. 80–88, 1976.
ROBERGS, R. A.; GHIASVAND, F.; PARKER, D. Biochemistry of exercise-induced metabolic acidosis. American Journal of Physiology – Regulatory, Integrative and Comparative Physiology, v. 287, p. R502–R516, 2004.
ROTHSCHILD, J. A.; DUNST, A. K.; AXSOM, J.; WACKERHAGE, H.; HECK, H. The Mader model of muscle energy metabolism simulates key metabolic exercise phenomena. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, v. 123, n. 40, e2525555123, 2026. DOI: 10.1073/pnas.2525555123. Rothschildetal2026Madermodel
SAN-MILLÁN, I.; BROOKS, G. A. Assessment of metabolic flexibility by means of measuring blood lactate, fat, and carbohydrate oxidation responses to exercise in professional endurance athletes and less-fit individuals. Sports Medicine, v. 48, p. 467–479, 2018.
TAYLOR, D. J.; BORE, P. J.; STYLES, P.; GADIAN, D. G.; RADDA, G. K. Bioenergetics of intact human muscle: a ^31P nuclear magnetic resonance study. Molecular Biology & Medicine, v. 1, p. 77–94, 1983.
VANHATALO, A.; FULFORD, J.; DIMENNA, F. J.; JONES, A. M. Influence of hyperoxia on muscle metabolic responses and the power-duration relationship during severe-intensity exercise in humans: a ^31P magnetic resonance spectroscopy study. Experimental Physiology, v. 95, p. 528–540, 2010.
WACKERHAGE, H. et al. Glycolytic ATP production estimated from ^31P magnetic resonance spectroscopy measurements during ischemic exercise in vivo. Magma, v. 4, p. 151–155, 1996.