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Rafaela Jussara dos Santos Soares, Alanne Ysla Souza de Moura, Andreza Linhares Floripes e Alexandre Coelho Serquiz

Envelhecimento saudável, exercício físico, nutrientes estimulantes e a biogênese

mitocondrial

Healthy aging, exercise, nutrient stimulus and mitochondrial biogenesis

ResumoAs mitocôndrias são responsáveis pela conversão dos macronutrientes em ATP, a principal fonte de energia celular. A função mitocondrial em déficit resulta em excesso de fadiga, sendo uma possível queixa das doenças crônicas. Portanto, o objetivo deste estudo é investigar a eficácia do envelhecimento celular saudável promovendo a biogênese mitocondrial, partindo do consumo de nutrientes estimulantes. O estresse oxidativo acontece devido a uma instabilidade entre compostos oxidantes e antioxidantes, em favor da geração excessiva de radicais livres. O exercício aumenta o conteúdo mitocondrial, melhorando a capacidade do tecido para o consumo de oxigênio e formação de energia na ingestão alimentar de antioxidantes, assim como vitaminas, minerais, compostos fenólicos, entre outros. O estresse oxidativo induzido pelo exercício exaustivo pode prejudicar a função hepática e muscular, porém a suplementação nutricional apresenta melhora nos danos oxidativos causados pelo exercício por aumentar a capacidade antioxidante. O desempenho mitocondrial no exercício de resistência é reforçado com suplementação de nutrientes, diminuindo o estresse e estimulando a biogênese mitocondrial nos músculos esqueléticos. A dieta e a suplementação de nutrientes antioxidantes atuantes como moduladores ainda não têm resultados conclusivos, levando em consideração a relação da dosagem, tempo de uso e avaliações de condições individuais.

Palavras-chave: Biogênese mitocondrial, estresse oxidativo, doenças mitocondriais, envelhecimento saudável.

Abstract

Mitochondria are responsible for the conversion of macronutrients in ATP, the main source of cell energy. Mitochondrial function in deficit results in excessive fatigue, and a possible complaint of chronic diseases. Therefore, the aim of this study is to investigate the effectiveness of healthy cellular aging by promoting mitochondrial biogenesis, based on the consumption of stimulating nutrients. Ox-idative stress occurs due to instability between oxidants and antioxidants in favor of the excessive generation of free radicals. Exercise increases mitochondrial content, improving the tissue capacity of oxygen consumption and energy production in food intake of antioxi-dants as well as vitamins, minerals, phenolic compounds, among others. Oxidative stress induced by exhaustive exercise can harm the liver and muscle function, but nutritional supplementation shows improvement in oxidative damage caused by exercise by increasing the antioxidant capacity. Mitochondrial performance in endurance exercise is enhanced with supplementation of nutrients, reducing stress and stimulating mitochondrial biogenesis in skeletal muscles. Diet and supplementation of antioxidant nutrients acting as modulators still have no conclusive results, taking into account the relationship of dosage, duration of use and evaluations of individual conditions.

Keywords: Mitochondrial biogenesis, oxidative stress, mitochondrial diseases, healthy aging.

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Rafaela Jussara dos Santos Soares, Alanne Ysla Souza de Moura, Andreza Linhares Floripes e Alexandre Coelho Serquiz

NIntrodução

No processo de envelhecimento ocorrem alterações fisiológicas, morfológicas, funcionais, bioquímicas e psicológicas que provocam reduções impactantes no que diz respeito à sobrevida dos idosos no meio ambiente, com possível surgimento de doenças crônicas não transmissíveis que impactam na saúde e qualidade de vida. O envelhecimento também se caracteriza por transformações nas expressões congênitas e maior estímulo de estresse oxidativo, gerando mutação e encurtamento nos telômeros a partir de radicais livres1.

Os radicais livres são responsáveis pela danificação do DNA, portanto, no envelhecimento ocorrem danos genéticos e redução dos reparos genômicos, promovendo maior estresse oxidativo, aumentando a quantidade de macronutrientes e ácidos nucleicos oxidados, principalmente quando o metabolismo mitocondrial de adenosina trifosfato (ATP) – principal fonte energética celular – está em declínio, produzindo, assim, mais radicais livres e espécies reativas2.

Esses ATPs são formados a partir das mitocôndrias, que são organelas encontradas em células eucarióticas, responsáveis pela geração de energia para diversas reações celulares do corpo humano e, principalmente, pela respiração celular, com exceção das células vermelhas. Além disso, são responsáveis pela conversão das proteínas, gorduras e carboidratos em ATP, que promove crescimento e manutenção da vida. No processo de envelhecimento, as mitocôndrias vão diminuindo, resultando consequentemente em menor produção de ATP dentro da célula. A baixa produção de energia pode causar lesão ou até morte celular, podendo prejudicar a qualidade de vida do indivíduo, principalmente no processo de envelhecimento. Estudos mostram, porém, que essa ação ocorre também independente de idade, podendo gerar redução no desempenho mitocondrial3.

A função mitocondrial em déficit resulta em excesso de fadiga, sendo uma possível queixa das doenças crônicas. A fadiga é comumente descrita por indivíduos em processo de envelhecimento ou doentes, ou até mesmo atletas de atividade extenuante em caso de ausência de suplementação, bem como falta de energia, cansaço mental,

cansaço físico, resistência diminuída e recuperação prolongada após atividade física extenuante4,5.

A atividade muscular contrátil crônica promove a biogênese mitocondrial no músculo, que é uma importante forma quando se pretende estimular um envelhecimento saudável, independente de idade4. Portanto, o objetivo deste estudo é investigar e esclarecer a eficácia do envelhecimento celular saudável, promovendo a biogênese mitocondrial partindo do consumo de nutrientes estimulantes.

Revisão da literatura

A estrutura da mitocôndria é constituída de duas membranas, sendo elas interna e externa, separadas por espaço intermembranas, revestidas da matriz mitocondrial, constituída principalmente de proteínas e lipídios6. A mitocôndria é responsável por transformar a energia proveniente dos alimentos em energia útil às células – faz, portanto, a manutenção de várias funções celulares, bem como a fosforilação oxidativa. Na cadeia respiratória mitocondrial, tem-se a obtenção de oxigênio e substratos derivados de glicose, aminoácidos e ácidos graxos convertidos em moléculas de ATP, por meio de uma sucessão de citocromos. Contudo, o nível de ATP retrata o equilíbrio entre geração e utilização de energia, fornecendo energia satisfatória aos tecidos para não decorrer danos celulares, embora a cadeia respiratória também seja fonte de radicais livres, podendo provocar estresse oxidativo2,7,8.

O estresse oxidativo é uma condição biológica causada pelo desequilíbrio entre espécies reativas de oxigênio e compostos antioxidantes. A produção desses radicais é naturalmente realizada pelo organismo por processos metabólicos oxidativos, e a ativação do sistema imunológico é altamente dependente. Esse desequilíbrio pode acarretar em alterações na fisiologia de células e tecidos em decorrência da oxidação de biomoléculas9.

Embora as defesas endógenas antioxidantes sejam efetivas, há constante formação de radicais livres em diferentes níveis de ambiente celular; todavia, certo nível dessas espécies reativas é imprescindível para a fisiologia celular, bem como compostos antioxidantes obtidos da dieta, que ajudam na defesa apropriada contra oxidação. Além disso, há fatores genéticos, variações dos níveis de atividade física e ingestão calórica que

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Envelhecimento saudável, exercício físico, nutrientes estimulantes e a biogênese mitocondrial

podem auxiliar na formação do estresse oxidativo. Quando levado em consideração a elevada ingestão calórica, resultando em obesidade, mostra-se aumento da produção de espécies reativas, havendo indução de estresse oxidativo. Contudo, a restrição calórica eleva a biogênese mitocondrial muscular, fornecendo consequentemente maior quantidade de energia celular10,11.

A biogênese mitocondrial é um processo de aumento da massa mitocondrial para aumentar a produção de adenosina trifosfato em resposta ao aumento de gasto energético. A normalização também é executada por abundantes razões que são suscetíveis aos efeitos tóxicos de substâncias interferentes na síntese de proteínas mitocondriais. Essa síntese advém da multiplicação de novas proteínas, proporcionando o aumento da mitocôndria. Entretanto, a mitocôndria também apresenta outras funções importantes, como a atuação da morte celular por apoptose5,12.

A morte celular é um processo fundamental na manutenção e fisiologia normal de diferentes tecidos e órgãos com balanço homeostático para crescimento. Estudos relatam que existem erros nesse processo, que estão relacionados com o desenvolvimento de mecanismos tóxicos, tendo em vista os casos crescentes de câncer e envelhecimento acelerado. Há relação entre o envelhecimento e o aumento de radicais livres em decorrência do encurtamento telomérico, e esta ação pode estar associada ao maior risco de doenças crônicas não transmissíveis. A omissão na homeostasia está relacionada com os mecanismos tóxicos, destacando-se o acréscimo de episódios caracterizantes da morte celular, distinguidos por alterações morfológicas e bioquímicas em mecanismos apoptóticos, necróticos e autofágicos6,8,11.

A geração de radicais livres estimula aconteci-mentos patológicos que mostram envolvimentos com processos cardiovasculares, carcinogênicos e neurodegenerativos, tendo impacto direto com a etiologia de uma quantidade de enfermidades crônicas não transmissíveis, associadas ao enve-lhecimento ou ao estilo de vida, como ateroscle-rose, diabetes, obesidade, síndrome metabólica, hipertensão, artrite reumatoide, transtornos neuro-degenerativos (doença de Alzheimer e Parkinson) e câncer. De acordo com estudos, há evidência que as células e o organismo alegam mecanismos

celulares e moléculas adaptativas a doses subletais de radicais livres, induzindo vias que assinalam o aumento da longevidade10,13.

O exercício físico apresenta atuação positiva no metabolismo energético, favorecendo ocorrências fisiológicas e bioquímicas que conduzem à biogênese mitocondrial em todos os tipos de fibras musculares. O exercício físico aumenta o conteúdo mitocondrial, melhorando a capacidade do tecido para o consumo de oxigênio e formação de energia. A resistência à fadiga e o controle do peso corporal resultam em melhoria, relacionando-se a um aumento na execução enzimática mitocondrial e produção de ATP; além disso, a biogênese no exercício físico contribui para o aumento da síntese de proteínas estruturais e de outras organelas. Esse processo é ocasionado a partir de uma relação entre a produção de proteínas presentes nas fibras musculares e proteínas advindas da glicólise3,14,15.

O sistema de defesa não-enzimático é oriundo da dieta ou de suplementação nutricional. As substâncias antioxidantes que atuam agindo diretamente na neutralização de ações dos radicais livres são as vitaminas, como a vitamina A (β-caroteno), a vitamina C (ácido ascórbico), vitamina E (α-tocoferol), os minerais cobre, zinco, magnésio e selênio, e os fitoquímicos, como o resveratrol, catequinas, quercetinas e ácidos fenólicos3,10,16,17.

Um estudo18 realizado com ratos Wistar verificou dietas com proteínas isocalóricas e baixa proteína isocalórica, ambos com e sem taurina, sendo submetidos ao consumo de suplementações de nutrientes que estimulavam a fusão mitocondrial, desempenhando papel importante na funcionalidade da rede mitocondrial. O resultado obtido no estudo sugere que o estresse oxidativo induzido pelo exercício exaustivo pode prejudicar as funções hepática e muscular, porém com a suplementação nutricional houve melhora nos danos oxidativos causados pelo exercício por aumentar a capacidade antioxidante no plasma, baço e músculo. Com relação às mitocôndrias estimuladas com nutrientes, a transcrição de genes envolve-se não só na biogênese mitocondrial, mas também na fusão mitocondrial da musculatura esquelética, aumentando a mitocôndria e a defesa antioxidante. O desempenho mitocondrial no exercício de resistência é reforçado com suplementação de nutrientes, diminuindo o

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estresse oxidativo e estimulando a biogênese mitocondrial nos músculos esqueléticos, devido ao cansaço e lesão muscular resultantes de um exercício de resistência de alta intensidade, que estão intimamente relacionados ao estresse oxidativo e à disfunção mitocondrial18,19. Portanto, os resultados sugerem que a redução do estresse oxidativo e a disfunção mitocondrial com a utilização de suplementação de nutriente podem obter excelente eficácia no desempenho físico e na recuperação da fadiga.

Conclusão

A instabilidade entre fatores pró-oxidantes e antioxidantes causam estresse oxidativo.

Os processos oxidativos devem ser mantidos em defesa antioxidante, no caso de alterações fisiológicas, para que os danos não alcancem a incapacidade de ser reparáveis. A dieta e a suplementação de nutrientes antioxidantes atuantes como moduladores do estresse oxidativo ainda não têm resultados conclusivos, levando em consideração a relação da dosagem, tempo de uso e avaliações de condições individuais, mas estudos mostram que há efeitos positivos. Portanto, são necessários mais estudos, buscando avaliar também questões de individualidades de pessoas, bem como sexo, idade, índice de massa corporal, estado de saúde, uso de fármacos com possíveis interações, hábitos de vida, dosagem e tempo de uso da suplementação.

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