Grupo de Estudos Avançados em Saúde e Exercícios

Fisiologia

Lactato, acidose e fadiga

Paulo Gentil

19/12/2004

“Todos ‘sabem’ que a acidose lática causa fadiga. Mas, de fato, é verdade que a fadiga associada com o exercício intenso é causada pelo lactato? E, além disso, como esta opinião surgiu? Em muitos casos nossos professores nos instruíram neste fato enquanto nos encorajavam a ler trabalhos clássicos dos progenitores da bioquímica e fisiologia muscular. Subseqüentemente, nós credulamente transferimos esse conhecimento para nossos estudantes. Rotineiramente, a associação entre acidose e fadiga é reforçada em nossas mentes e psiques por jornalistas e comentaristas do esporte que reiteram o que nós previamente transportamos através de nossos ensinamentos e escritos”. (Brooks, 2001)

Uma das maiores “verdades” da Fisiologia é a idéia de que tanto o lactato quanto a acidose metabólica contribuem diretamente para a fadiga muscular. As associações entre lactato e fadiga se originaram em estudos de quase um século atrás, quando se descobriu que contrações até a exaustão levam ao acúmulo de lactato e queda no pH. Na ocasião também foi observado que a presença de oxigênio na recuperação era associada a um declínio na quantidade de lactato, aumento nos níveis de glicogênio e restabelecimento da função contrátil (Brooks, 2001). A soma deste achados fez surgir automaticamente uma suposta relação entre acidose lática e alterações na função muscular.

Entretanto estudos recentes revelaram que, em temperaturas normais, a queda de pH não interfere no funcionamento muscular (Westerblad et al. 1997; Posterino & Fryer, 2000; Westerblad et al, 2002). Pelo contrário, já estão disponíveis fortes evidências opostas ao senso comum, trazendo a hipótese que a acidose pode ser um importante mecanismo protetor contra a fadiga.

Contrações extenuantes levam a perda de K+ intracelular, com acúmulo extracelular do mineral, de modo que a concentração plasmática de íons de potássio pode chegar a 10 mM, sendo ainda maior nas adjacências do músculo. Em um estudo de Nielsen et al (2001), esta situação foi simulada através da incubação de músculos de ratos a 11 mM de K+ e obteve-se redução de 75% na força de músculos de ratos, mostrando que o acúmulo de K+ interfere negativamente na função muscular. A adição de 20 mM de lactato, no entanto, levou ao restabelecimento quase total da capacidade contrátil. Além disso, quando se adicionou lactato e K+ simultaneamente, a queda na força induzida pelo K+ foi totalmente prevenida. Em um estudo posterior, Pedersen et al. (2003) obtiveram resultados similares, verificando que 10 mM de lactato restauravam parcialmente a força em músculos de ratos incubados a 11 mM de K+. 

Com o surgimento de estudos como os citados acima, se tornou praticamente inviável sustentar a hipótese que o lactato seja causador da fadiga. Diante destas evidências, muitos se apressaram em dizer que, ao invés de lactato, são os íons de hidrogênio os grandes culpados pela fadiga, tentando sustentar parte do dogma atual. Por outro lado, também surgiu a especulação que o lactato seja favorável a performance por tamponar os íons H+ e entrar no metabolismo energético, fornecendo substratos para ressíntese de ATP. Mas nenhuma das hipóteses parece ser verdadeira. 

Para verificar se a recuperação da força era causada pela acidose em sí ou se era devido a algum efeito metabólico, foram feitos outros experimentos por Nielsen et al (2001). No primeiro, concomitante com a elevação nas concentrações de K+, a glicose também foi elevada, mas não houve efeitos positivos na recuperação da força em músculos no pH padrão. No segundo, a queda no pH foi induzida pela adição de ácido propiônico ou CO2 e se verificou uma recuperação similar à causada pela adição de lactato (Nielsen et al, 2001). Deve-se lembrar que o acréscimo de ácidos levou a uma significativa queda no pH (de 7,44 para 6,80) e ainda assim houve melhoras na performance. Ou seja, os efeitos benéficos na performance não foram causados pelo fornecimento de energia, mas sim pelos próprios íons de H+. Deste modo os experimentos de Nielsen, Paoli e Overgaard abalaram as estruturas de outro dogma da fisiologia ao demonstrar que a acidose metabólica não prejudica a contração muscular, mas a beneficia.

Além de descartar que o efeito positivo do lactato na performance é advindo do fornecimento de substratos, outros estudos também descartaram uma possível ação na bomba Na+-K+ e na dinâmica do Ca2+ (influxo e conteúdo muscular total). Aparentemente, a acidificação é associada com maior excitabilidade do músculo, contrapondo os efeitos do acúmulo de K+, conforme mostram os estudos de Nielsen et al (2001) e Pedersen et al (2003), nos quais o lactato restaurou a excitabilidade deteriorada pela concentração aumentada de K+ em músculos intactos estimulados direta ou indiretamente. 

De fato, a queda na força induzida pelo acúmulo de K+ é provavelmente relacionada à despolarização das fibras, levando a uma redução na amplitude dos potenciais de ação (Phillips et al, 1993; Sejersted & Sjogaard, 2000), no entanto a acidificação recupera a excitabilidade muscular, o que pode ser causado por alterações na função dos canais de Na+ (Nielsen et al, 2001). 

Corroborando esta hipótese, na revista Science de agosto, foi publicado um artigo de Pedersen et al (2004) revelando que a acidose preserva a excitabilidade quando os músculos tornam-se despolarizados, permitindo aos potenciais de ação se propagarem. Adicionalmente, outro estudo recente (Karelis et al, 2004) reforçou esta teoria ao examinar os efeitos da infusão de lactato na fadiga muscular durante estimulações elétricas prolongadas. O experimento envolvia contrações induzidas durante 60 minutos concomitantemente a uma infusão salina ou de lactato. Os resultados mostraram que a infusão de lactato atenuava a queda na força, sendo verificado que o lactato atua na excitabilidade (M-wave), sem estar associado à utilização de glicogênio ou efeitos na junção neuromuscular.

Outros mitos referentes a associação entre fadiga, lactato e acidose são: inibição competitiva do lactato pela união de Ca2+ à Troponina, inibição da glicólise, distúrbios do processo de captação de cálcio do reticulo sarcoplasmático e inibição direta das pontes cruzadas e da ATPase miofibrilar. 

Inibição competitiva do lactato pela união de Ca2+ à Troponina

A literatura não traz evidências consistentes a respeito de uma inibição "competitiva" do lactato nem dos íons H+ com o Ca2+. Em verdade, a análise de estudos sobre o tema traz apenas relatos de uma inibição que parece ser devido a mudanças na propriedade da troponina C (Solaro et al, 1989), sendo esta questão da acidose e contração muscular bem estudada em situações clínicas no músculo cardíaco (Orchard & Kentish, 1990). O fato dos íons H+ terem atuação na troponina C já traz questionamentos interessantes, pois o músculo esquelético e o miocárdio têm variantes diferentes desta proteína, o que pode explicar as diferentes respostas à acidose (Palmer & Kentish, 1994)

Inibição direta das pontes cruzadas e da ATPase miofibrilar

Dados consistentes revelam não haver inibição do mecanismo de contração-encurtamento em fibras musculares intactas expostas a acidose (Mainwood et al, 1987; Westerblad & Allen, 1992; Phillips et al, 1993). Em um artigo deste ano, Allen verificou que, apesar de existir a teoria que a acidose inibe a atividade das proteínas musculares, não foram encontrados efeitos da mudança do pH durante repetidas contrações tetânicas (Allen, 2004). 

Não foi possível encontrar referências sobre competição com os canais de cálcio em proteínas contráteis, no entanto há alguns relatos sobre a inibição do lactato na liberação do cálcio pelo retículo sarcoplasmático.

Distúrbios do processo de captação de cálcio do reticulo sarcoplasmático

Distúrbios na liberação de Ca2+ pelo retículo são vistos somente em situações laboratoriais que se afastam do funcionamento real do músculo. Favero et al (1997), por exemplo, encontraram uma redução de 37% na liberação de Ca2+ em vesículas de retículos sarcoplasmáticos isoladas incubadas com 20 mM de lactato. Mas em fibras estimuladas mecanicamente, este efeito parece ser reduzido (Dutka et al, 2000) ou até mesmo revertido (Andrews & Nosek, 1998). No estudo de Dutka et al (2000), apesar do lactato inibir a liberação de Ca2+ induzida pela cafeína, o mesmo não aconteceu quando a liberação dos íons foi induzida por mecanismos mais "normais" de estimulação (Dutka et al, 2000). Pode-se citar também o estudo de Posterino et al (2000) onde se verificou que o lactato tem efeitos negligenciáveis sobre a liberação de cálcio voltagem-dependente e sobre o fluxo passivo do íon pelo retículo sarcoplasmático.

Inibição da glicólise

Em relação à atividade de enzimas do metabolismo energético, é reconhecido que a queda no pH pode causar alteração da atividade enzimática, mas é importante lembrar que não estamos falando somente de sistemas energéticos em um sentido linear, há diversos outros fatores envolvidos na fadiga.

Iniciamos com uma citação de Brooks e usaremos outra frase do mesmo autor, antes de terminar o texto (Brooks, 2001):
“...não é intrigante observar, pelo menos em músculos estudados in vitro, que uma conseqüência de contrações musculares forçadas (acúmulo de H+) oferece um grau de proteção contra outraconseqüência à contração (aumento da concentração de K+)?"

Infelizmente o papel da acidose e do lactato no aumento da performance ainda não tem explicações totalmente definidas, só há a certeza de "que acontece", mas ainda não há a certeza do "como". Enfim, é possível que a questão do pH, lactato e fadiga seja mais um dogma com bases científicas seriamente questionáveis, mas que certamente se sustentará por algumas décadas (ou até mesmo para sempre) graças às suas bases "históricas", assim como (guardadas suas devidas proporções) o ácido lático, as séries de 3x10, o supino inclinado para hipertrofia do peitoral clavicular, a suplementação de proteínas...

 

Referências


Allen DG. Skeletal muscle function: role of ionic changes in fatigue, damage and disease. Clin Exp Pharmacol Physiol. Vol.8 pp:485-93, 2004.
Andrews MA and Nosek TM. Fatigue conditions alter sarcoplasmic reticulum function of striated muscle. Ann NY Acad Sci Vol.853 pp:300-303, 1998
Andrews MA, Godt RE, and Nosek TM. Influence of physiological L(+)-lactate concentrations on contractility of skinned striated muscle fibers of rabbit. J Appl Physiol Vol.80 pp:2060-2065, 1996.
Bangsbo J, Madsen K, Kiens B & Richter EA. Effect of muscle acidity on muscle metabolism and fatigue during intense exercise in man. J Physiol Vol.495 pp:587–596, 1996
Brooks GA. Lactate doesn t necessarily cause fatigue: why are we surprised? J Physiol Vol.536 p:1, 2001
Coast JR, Shanely RA, Lawler JM, and Herb RA. Lactic acidosis and diaphragmatic function in vitro. Am J Respir Crit Care Med Vol.152 pp:1648-1652, 1995.
Dutka TL and Lamb GD. Effect of lactate on depolarization-induced Ca2+ release in mechanically skinned skeletal muscle fibers. Am J Physiol Cell Physiol Vol.278 pp:C517-C525, 2000
Dutka, T. L., and G. D. Lamb. Effect of lactate on depolarization-induced Ca21 release in mechanically skinned skeletal muscle fibers. Am. J. Physiol. Cell Physiol. Vol.278 pp:C517-C525, 2000.
Erdogan S, Kurdak SS, Ergen N, and Dogan A. The effect of L-(+)-lactate on tension development and excitability in in vitro rat diaphragm muscle. J Sports Med Phys Fitness Vol.42 pp:418-424, 2002
Favero TG, Zable AC, Colter D, and Abramson JJ. Lactate inhibits Ca2+-activated Ca2+-channel activity from skeletal muscle sarcoplasmic reticulum. J Appl Physiol Vol.82 pp:447-452, 1997
Hogan MC, Gladden LB, Kurdak SS, and Poole DC. Increased [lactate] in working dog muscle reduces tension development independent of pH. Med Sci Sports Exerc Vol.27 pp:371-377, 1995
Karelis AD, Marcil M, Peronnet F, Gardiner PF. Effect of lactate infusion on M-wave characteristics and force in the rat plantaris muscle during repeated stimulation in situ. J Appl Physiol. Vol.96 pp:2133-8, 2004.
Mainwood GW, Renaud JM, and Mason MJ. The pH dependence of the contractile response of fatigued skeletal muscle. Can J Physiol Pharmacol Vol.65 pp:648-658, 1987
Nielsen OB, de Paoli F, and Overgaard K. Protective effects of lactic acid on force production in rat skeletal muscle. J Physiol Vol.536 pp:161-166, 2001
Orchard, C. H., and J. C. Kentish. Effects of changes of pH on the contractile function of cardiac muscle. Am. J. Physiol. Vol.258 (Cell Physiol. 27) pp:C967-C981, 1990
Palmer, S., and J. C. Kentish. The role of troponin C in modulating the Ca2+ sensitivity of mammalian skinned cardiac and skeletal muscle fibres. J. Physiol. (Lond.) Vol.480 pp:45-60, 1994
Pedersen TH, Clausen T, and Nielsen OB. Loss of force induced by high extracellular [K+] in rat muscle: effect of temperature, lactic acid and beta2-agonist. J Physiol Vol.551 pp:277-286, 2003
Pedersen TH, Nielsen OB, Lamb GD, Stephenson DG. Intracellular acidosis enhances the excitability of working muscle. Science. Vol.305 pp:1144-7, 2004 
Phillips SK, Wiseman RW, Woledge RC, and Kushmerick MJ. The effect of metabolic fuel on force production and resting inorganic phosphate levels in mouse skeletal muscle. J Physiol Vol.462 pp:135-146, 1993
Posterino GS and Fryer MW. Effects of high myoplasmic L-lactate concentration on E-C coupling in mammalian skeletal muscle. J Appl Physiol Vol.89 pp:517-528, 2000.
Sejersted OM & Sjogaard G. Dynamics and consequences of potassium shifts in skeletal muscle and heart during exercise. Physiological Reviews Vol.80 pp:1411-1481, 2000
Solaro, R. J., S. C. El-Saleh, and J. C. Kentish. Ca2+, pH and the regulation of cardiac myofilament force and ATPase activity. Mol.Cell. Biochem. Vol.89 pp:163-167, 1989
Westerblad H and Allen DG. Changes of intracellular pH due to repetitive stimulation of single fibres from mouse skeletal muscle. J Physiol Vol.449 pp:49-71, 1992
Westerblad H, Allen DG & Lännergren J. Muscle fatigue: Lactic acid or inorganic phosphate the major cause?News Physiol Sci Vol.17 pp:17–21, 2002.
Westerblad H, Bruton JD & Lannergren J. The effect of intracellular pH on contractile function of intact, single fibres of mouse muscle declines with increasing temperature. J Physiol Vol.500 pp:193-204, 1997.