Resumos

ARTIGO ORIGINAL

CIÊNCIAS DO EXERCÍCIO E DO ESPORTE

Interferência da L-arginina e do exercício físico sobre a morfologia do músculo estriado esquelético em ratos jovens

Maria Patrícia Pereira Melo^I; Anna Carolina de Sena e Vasconcelos^I; Patrícia Clara Pereira dos Santos^I; Heloísa Mirelle Costa Monteiro^I; Ângela Amâncio dos Santos^I; Luciana Maria Silva de Seixas Maia^I; Liriane Baratella Evêncio^I

^IUniversidade Federal de Pernambuco (UFPE) – Recife, PE, Brasil

^{Endereço para correspondência} Correspondência: Departamento de Histologia e Embriologia. Rua Professor Moraes Rego, 1.235, Cidade Universitária. 50670-900 – Recife, PE, Brasil. liriane@uol.com.br

RESUMO

INTRODUÇÃO: O exercício físico pode promover alterações anatomofisiológicas no músculo estriado esquelético e a ingestão do aminoácido L-arginina pode influenciar na morfometria da fibra muscular esquelética.

OBJETIVO: Analisar a influência da L-arginina associada ao exercício físico sobre a fibra muscular esquelética.

MÉTODOS: Foram utilizados 24 ratos da linhagem Wistar. Aos sete dias de vida, esses animais foram divididos em dois grupos: tratados com L-arginina (grupo-Ar; 300 mg/kg/dia) e tratados com volume equivalente do veículo – água destilada (grupo-Ag; controle). A L-arginina ou a água foi administrada diariamente por gavagem. Aos 15 dias de idade, os animais dos grupos Ar e Ag foram subdivididos de acordo com a condição de exercício físico a que foram submetidos: exercitados em esteira (grupo E) e não exercitado (grupo N). O exercício foi realizado em esteira (ET 2000 Insight) cinco dias por semana com duração diária de 30 minutos. Os grupos foram assim distribuídos (n = 6): AgN, AgE, ArN e ArE. Ao atingirem a idade de 35-45 dias de vida, os animais foram pesados, sacrificados e retidado o músculo gastrocnêmio. Este foi medido, pesado e processado para análise histológica. As imagens do músculo foram capturadas na objetiva de 100x para cálculo do diâmetro médio da fibra muscular. Os dados foram expressos na forma de média ± desvio padrão, analisados através do programa SPSS. Foram utilizados os testes de Shapiro-Wilk, ANOVA one way e teste de Tukey (p < 0,05).

RESULTADOS: Não houve diferença entre os grupos, quanto ao peso corporal do animal e ao peso do músculo gastrocnêmio. No entanto, o grupo ArN apresentou diâmetro médio maior significativamente quando comparado aos dos demais grupos.

CONCLUSÃO: Isto sugere que a L-arginina, em animais que não realizaram o exercício físico, promove hipertrofia muscular, enquanto que o exercício realizado não foi capaz de promover aumento do diâmetro da fibra muscular.

Palavras-chave: arginina, exercício físico, músculo esquelético.

INTRODUÇÃO

As respostas do organismo ao exercício físico podem levar a alterações anatomofisiológicas de vários tecidos do corpo, dentre eles o tecido muscular¹. As alterações do músculo esquelético são decorrentes da sobrecarga funcional durante o exercício, promovendo assim o aumento da tensão muscular e produção de energia². Aliado a isso, o aumento de trabalho muscular durante o exercício físico é capaz de promover reações químicas que são responsáveis pela hipertrofia muscular³. Estudos mostram que durante o esforço aeróbico do exercício ocorre ruptura de proteínas do organismo, havendo então liberação de aminoácidos⁴. Deste modo, os atletas podem necessitar de um aumento na ingestão de proteínas ou de algum aminoácido específico⁵. A captação de aminoácidos pelo músculo esquelético é um evento precoce para iniciar a hipertrofia³.

A L-arginina vem sendo amplamente estudada e faz parte da composição de vários suplementos alimentares⁶. Este aminoácido é considerado condicionalmente essencial, visto que, por não ser produzido pelo próprio organismo em algumas fases da vida e sob certas condições patológicas, necessita ser adquirido através da dieta^7,8.

A administração oral desse aminoácido tem sido relacionada com a melhora do desempenho físico por redução da fadiga muscular. Esse efeito está associado à ação vasodilatadora promovida pelo óxido nítrico que é formado a partir da L-arginina. A vasodilatação resulta em aumento da perfusão muscular e maior oferta de glicose pelos músculos em atividade⁹. Acredita-se que o próprio efeito da perfusão da musculatura esquelética contribua para melhor qualidade do treinamento, resultando em aumento de massa muscular e força contrátil¹⁰.

Além dos efeitos da L-arginina relacionados à vasodilatação, há ainda associação deste aminoácido com a melhoria da força contrátil através de uma maior síntese de proteínas musculares¹¹.

Para se estudar os efeitos do exercício físico em animais de laboratório, a esteira motorizada tem sido bastante utilizada, uma vez que este tipo de exercício vem sendo amplamente empregado em programas de reabilitação e treinamento físico¹. Adicionalmente, com o intuito de se investigar alterações na fibra muscular, como hipertrofia, decorrentes da prática do exercício tem-se a mensuração de dimensões geométricas das secções transversais das fibras, como diâmetro².

Diante do exposto, tem-se como objetivo investigar as possíveis influências da ingestão do aminoácido L-arginina quando associado à prática do exercício físico sobre peso corporal e músculo esquelético de ratos jovens.

METODOS

Este estudo experimental foi submetido à apreciação da Comissão de Ética em Experimentação Animal do Centro Ciências Biológicas da Universidade Federal de Pernambuco (CEUA-UFPE), sendo aprovado sob o protocolo n^o 23076.005924/2008-80, seguindo-se as normas recomendadas pelo Comitê Brasileiro de Experimentação Animal (COBEA).

Foram utilizados 24 ratos machos da linhagem Wistar, provenientes da colônia do Departamento de Nutrição da Universidade Federal de Pernambuco, mantidos em quatro gaiolas coletivas contendo seis filhotes em cada. Esses animais foram mantidos sob condição padrão do biotério, em sala à temperatura de 22 ± 2ºC, submetidos a um ciclo artificial claro/escuro de 12/12 horas (o escuro iniciando-se às 19 horas), água e dieta Labina (Purina®, Paulínia, SP, Brasil) ad libitum.

Ao atingirem a idade de sete dias, os animais foram separados em dois grupos, de acordo com a administração de L-arginina: animais tratados com L-arginina (grupo Ar; 300 mg/kg/dia) e animais tratados com volume equivalente de água destilada (grupo Ag). A L-arginina ou a água foram administradas diariamente por gavagem do sétimo ao 35^o dia de vida, no horário das seis às oito horas. O volume total administrado em cada gavagem variou de 0,5 ml/dia (sétimo ao 14^o dia de vida do animal) a 1,0 ml/dia (15^o ao 35^o dia de vida do animal)¹².

Na idade de 15 dias, os animais (Ar e Ag) foram subdivididos em dois outros grupos segundo a prática de exercício físico: Exercitados (AgE e ArE) e Não exercitados (AgN e ArN). Cada grupo experimental possui seis animais. O exercício físico foi realizado em esteira motorizada (ET 2000, Insight Equipamentos Científicos, Ribeirão Preto, Brasil) em cinco sessões semanais, com 30 minutos de duração no horário de seis às oito horas. O exercício foi realizado do 15^o ao 35^o dia de vida do animal com velocidade da esteira de 5 m/min, 10 m/min e 15 m/min, na primeira, segunda e terceira semanas, respectivamente¹².

Todos os animais foram pesados no sétimo, 14^o, 21^o e 28^o dia de vida, assim como no dia do sacrifício (35-45 dias de vida). Para o sacrifício, os animais foram submetidos a uma anestesia com solução contendo mistura de uretana a 10% + cloralose a 0,4%, à dose de 1.000 mg/kg de uretana + 40 mg/kg de cloralose, via intraperitoneal. Foi então retirado o músculo gastrocnêmio para sua pesagem e medição de seu comprimento utilizando-se uma linha ao longo do músculo desde o seu tendão de origem até o de inserção. Essa distância foi transferida para uma régua milimetrada de medida com precisão 0,05 cm. Após a medição, o músculo foi fixado em formol a 10% por um período mínimo de 48 h, desidratado e diafanizado convencionalmente para microscopia de luz e emblocado em parafina. Secções transversais do músculo foram obtidas com aproximadamente 4 µm de espessura através do micrótomo (Leica). Todos os cortes obtidos foram corados pela hematoxilina-eosina e montados em Entellan® (Merck).

As imagens dos cortes histológicos dos músculos (magnificação 1.000 x) foram selecionadas em microscópio, capturadas e digitalizadas através de câmera digital acoplada a um microcomputador. Com a finalidade de avaliar a hipertrofia das fibras musculares foi realizada a mensuração do diâmetro médio em amostras de 50 fibras por animal por meio do software ImageJ⁶. Para a análise estatística utilizou-se inicialmente o teste de Shapiro-Wilk para testar a normalidade da amostra e para a análise de variância (ANOVA one way). Nas amostras que apresentaram diferenças significativas foi utilizado o pós-teste de Tukey. O nível de significância foi considerado com p < 0,05. Essa análise estatística foi realizada utilizando-se o programa SPSS 15.0 (Statistical Package for the Social Sciences, Chicago, USA) para Windows®.

RESULTADOS

Quanto ao peso dos animais no dia do sacrifício, não houve diferença significativa entre os grupos experimentais (0,07525), ao comparar suas médias (figura 1). Os resultados foram expressos na forma de média ± desvio padrão da média. O peso corporal (g) dos animais no dia do sacrifício foi de 139,53 ± 21,96 para o grupo AgN, 132,41 ± 15,01 para o AgE, 141,11 ± 22,37 para o ArN e 114,05 ± 13,27 para o ArE.

Peso absoluto e relativo do músculo gastrocnêmio dos animais na idade pré-determinada, foram, respectivamente: 0,6136 ± 0,1068 e 0,004416 ± 0,1068 para o grupo AgN, 0,60195 ± 0,13747 e 0,004466±0,00024 para o AgE, 0,66488 ± 0,13873 e 0,00468 ± 0,000365 para o ArN, 0,52945 ± 0,15007 e 0,004183 ± 0,000299 para o ArE. Após análise estatística, foi observado que estes dados não apresentaram diferença significativa (figura 2).

O comprimento do músculo gastrocnêmio foi de 2,11 ± 0,26 para o grupo AgN, 2,18 ± 0,26 para o AgE, 2,21 ± 0,19 para o ArN e 2,08 ± 0,27 para o ArE (figura 3). Os grupos apresentaram valores de comprimentos semelhantes, não havendo, portanto, diferença estatística entre eles (p = 0,164672). O diâmetro médio da fibra muscular (µm) do gastrocnêmio (figura 4) foi de 30.855 ± 1.627,19 para o grupo AgN, 31.671,51 ± 2.657,79 para o AgE, 35.784,9 ± 3.037,78 para o ArN e 30.857,03 ± 2.483,21 para o ArE. O grupo ArN teve um aumento do diâmetro quando comparado aos grupos AgN (p = 0,00031) e ArE (p = 0,013677).

DISCUSSÃO

Nossos resultados mostram que nem o exercício físico nem a ingestão oral do aminoácido L-arginina foram capazes de influenciar no peso corporal dos animais estudados. Há relatos na literatura de que o óxido nítrico produzido pela L-arginina pode reduzir a ingestão alimentar, resultando em uma diminuição de peso corporal de ratos e camundongos^13,14. Porém, nossos resultados contrapõem-se a estes, corroborando estudos mais recentes. Lin et al.¹⁵, Suzuki¹⁶ e Huang et al. ¹⁷ analisaram o peso corporal de ratos Wistar com diferentes idades, submetidos a diversos tipos de exercícios físicos e à administração de L-arginina em quantidades variáveis. Tais trabalhos não comprovaram diferença no peso corporal dos animais estudados. Logo, sugerimos que, independente da dose deste aminoácido, não há relação entre sua ingestão e a prática do exercício físico no que diz respeito ao peso dos animais.

Quanto ao comprimento do músculo gastrocnêmio, também não houve diferença significativa entre os grupos estudados. No entanto, não se tem registro na literatura de estudos que avaliem tal parâmetro macroscópico, relacionando-o com o exercício físico e com a ingestão deste aminoácido. Acredita-se que a contração muscular decorrente da prática do exercício físico possa levar à hipertrofia das fibras musculares¹⁰, o que reflete no aumento do comprimento do ventre do músculo esquelético. Acrescenta-se a isso o fato de que a L-arginina, por promover a vasodilatação no músculo esquelético, poderia potencializar essa hipertrofia graças a um maior aporte sanguíneo e de nutrientes para este músculo em atividade^9,10.

Os resultados deste estudo mostram que não houve diferença significativa entre o diâmetro médio das fibras dos animais que realizaram o exercício físico quando comparados ao grupo sedentário. O diâmetro médio da fibra muscular é um dado que reflete a hipertrofia muscular, sendo, portanto, uma medida bastante utilizada para se estudar os efeitos do exercício físico sobre a musculatura estriada esquelética em ratos^1,2. A hipertrofia é proveniente da demanda funcional aumentada devido à sobrecarga física e é resultado de mudanças no metabolismo e proliferação celular¹⁸. Estudos mostram um aumento do diâmetro médio em ratos submetidos à prática de exercício físico^1,2. Nossos resultados, entretanto, diferem dos já citados, visto que não obtivemos aumento do diâmetro médio das fibras dos animais submetidos à prática do exercício físico. Acreditamos que isso pode ser explicado pelo protocolo de exercício utilizado, sendo, dessa forma, uma sobrecarga insuficiente para estimular a hipertrofia. Ao comparar o protocolo deste trabalho com os de Camargo Filho et al.¹ e Brito et al.², observamos que a duração do exercício foi a mesma, porém a duração do presente estudo é inferior e a velocidade da esteira não foi mencionada por esses autores. Isto nos permite inferir que, para que haja uma resposta muscular adequada, devem ser levados em consideração fatores que caracterizam o exercício físico, como: duração, frequência e intensidade. A intensidade do exercício é definida de acordo o consumo máximo de oxigênio (VO_2máx) e frequência cardíaca máxima (FC_máx) durante a atividade, podendo ser classificada como: leve, moderada e intensa¹⁹. O exercício realizado neste trabalho baseia-se numa modificação do protocolo de Silva et al. ²⁰, que o classificam como moderado.

O diâmetro médio do grupo de animais não exercitados aos quais foi administrada a L-arginina foi significativamente maior quando comparado aos demais grupos. Em adultos, a L-arginina associada ao exercício está relacionada ao aumento da massa muscular explicada pelo efeito vasodilatador do óxido nítrico produzido por este aminoácido¹⁰. A vasodilatação aumenta a perfusão muscular e aumento de nutrientes para o músculo em atividade, o que favorece o aumento da massa muscular. Esse mecanismo explica o aumento do diâmetro em indivíduos que fizeram uso do aminoácido L-arginina enquanto realizavam exercício físico. Além disso, pesquisas recentes descobriram que o aminoácido L-arginina estimula a secreção do hormônio do crescimento (GH). O GH promove a hipertrofia muscular, pois facilita o transporte de aminoácidos para o interior das células²¹. A influência do exercício físico sobre o GH mostrou-se contraditória, sendo dependente do tipo e intensidade do exercício realizado^22,23. Stokes et al.²³ e Collier et al.²⁴ observaram que há elevação nos níveis de GH mesmo em repouso em indivíduos suplementados com L-arginina. Dessa forma, acreditamos que a dose de L-arginina (300 mg/kg) do presente estudo foi capaz de provocar hipertrofia da musculatura estriada esquelética, possivelmente através da elevação dos níveis de GH; já o efeito vasodilatador está diretamente associado à ingestão desse aminoácido concomitantemente à prática do exercício físico. Logo, nossos resultados corroboram Chiyoda et al.²⁵, que mostraram que a administração orogástrica de L-arginina não teve interação com o exercício físico. Ao compararmos o diâmetro médio dos grupos de animais exercitados, observamos que não houve diferença significativa entre aqueles que ingeriram o aminoácido e os que não ingeriram. A hipertrofia, expressada pelo aumento do diâmetro médio da fibra muscular, é entendida como o balanço positivo entre a síntese e a degradação de proteína induzida pelo exercício físico²⁶. Logo, esses efeitos do exercício físico dependem de uma melhor definição do mesmo, como intensidade específica. Além disso, a L-arginina tem-se mostrado eficaz na hipertrofia muscular, visto que eleva a taxa de síntese proteica. Matsumoto et al.²⁷ observaram que a suplementação orogástrica de L-arginina (2 g) associada ao exercício físico de intensidade moderada suprimiu a proteólise muscular durante este exercício, resultando em balanço proteico positivo e, consequentemente, em hipertrofia. No entanto, nos nossos estudos, tal efeito não foi observado, o que pode ser justificado pela dose de L-arginina utilizada neste trabalho.

A ingestão oral do aminoácido L-arginina tem-se mostrado eficaz em aumentar a angiogênese induzida pelo exercício físico através do aumento da expressão do fator de crescimento endotelial vascular (VEGF)¹⁶. Autores relatam que a elevação nos níveis de VEGF em pacientes resultou em aumento da circulação arterial colateral²⁸. Esse aumento da angiogênese pode estar relacionado com o aumento da hipertrofia muscular. No entanto, em nossos resultados, essa provável correlação parece não estar ligada à prática do exercício físico, já que a hipertrofia ocorreu apenas nos animais do grupo arginina não exercitado.

Sabe-se que o desuso da musculatura estriada esquelética, devido à falta de estímulo por sobrecarga, leva à destruição das proteínas intramusculares, o que resulta em atrofia muscular²⁹. A ingestão de 500 mg/kg de L-arginina foi suficiente para impedir a atrofia por desuso em músculos da pata posterior de ratos Wistar³⁰. Este resultado está em consonância com os nossos, porém deve-se considerar que a dose de 300 mg/kg, utilizada neste trabalho, pode apresentar o mesmo resultado.

CONCLUSÃO

Em suma, a ingestão do aminoácido L-arginina na dose de 300 mg/kg, sem interferência do exercício físico, foi capaz de promover hipertrofia da musculatura estriada esquelética. No nosso estudo, foi utilizada uma dose capaz de promover efeito positivo sobre a musculatura estriada esquelética, já que não se tem registro da dose específica deste aminoácido para esta finalidade. No entanto, a relação da L-arginina com o exercício físico não está bem estabelecida. Considera-se, então, a necessidade de uma sistematização mais detalhada do protocolo do exercício físico para que este influencie positivamente no diâmetro médio da fibra muscular. Dessa forma, parâmetros como duração, intensidade e frequência do exercício devem ser melhor definidos.

Todos os autores declararam não haver qualquer potencial conflito de interesses referente a este artigo.

Datas de Publicação