Overtraining: Uma Perspectiva Molecular

Overtraining tem sido um tema de muito debate. Este debate não tem sido tanto a descrição mecanicista do que está ocorrendo dentro do corpo, mas mais – de modo a se é uma verdadeira síndrome de indução de treinamento. Este artigo não é voltado para persuadi-lo sobre se é ou não é uma coisa. Isso porque a síndrome de overtraining é uma coisa e, por isso, eu vou tomar uma abordagem aprofundada, mecanicista em delinear alguns dos principais jogadores em relação a este fenômeno. É bem reconhecido que overtraining pode ser devido à flutuação hormonal levando a menos do que desejáveis efeitos, juntamente com disfuncionais  propriedades no nível celular. Estas serão as duas áreas abordadas neste artigo.

O organismo humano é uma constante evolução, homeostase-buscando, adaptação-induzindo, sobrevivência-focalizado, composto de imensa complexidade que ainda estamos apenas arranhando a superfície. O treinamento afeta todos os aspectos deste complexo sistema. A maneira pela qual o sinal global causa essas mudanças pode ser analisada tanto na macroescala quanto na microescala. Este artigo estará olhando diretamente para a microescala eo efeito overtraining pode ter sobre a funcionalidade celular e molecular.

Será dada especial ênfase à forma como os efeitos de transdução de sinal (facor de crescimento induzido) e de mecano-transdução (stress mecânico que conduz a uma resposta bioquímica) desempenham um papel importante no fenômeno do overtraining. A primeira área a ser observada é o efeito do overtraining no sistema endócrino.

 

O ambiental hormonal é um sistema dinâmico dentro do corpo que muda continuamente dependente do ambiente externo e interno. Em relação ao exercício, os respondedores hormonais predominantes a serem observados, pelo menos neste artigo, são o eixo do fator de crescimento semelhante à insulina (IGF-1) / Hormônio de Crescimento (GH) e o Hormônio Liberador de Hormônio Luteinizante (LHRH) / Hormônio Luteinizante (LH) / Testosterona e seus efeitos moleculares.

O foco principal destes hormônios em relação ao overtraining pode ser olhado no que diz respeito à produção total e secreção para a corrente sanguínea, juntamente com, em minha opinião, mais importante, a densidade e afinidade do tecido-alvo de que essas hormonas são projetados para interagir.

Os hormônios IGF-1 e GH não são solúveis em gordura, portanto, eles devem se ligar a um receptor no exterior da célula que, em seguida, causar um sistema de mensageiro secundário, levando ao aumento da síntese protéica. A testosterona, por outro lado, é solúvel em gordura e pode permear através da membrana celular permitindo a interação direta com moléculas de sinalização de proteínas dentro do interior da célula. Um olhar mais aprofundado de cada um desses hormônios e o efeito overtraining tem sobre eles segue.

 

Hormona de crescimento / IGF-1

Hormônio do Crescimento (GH) é um esteróide incrivelmente interessante com muitas isoformas diferentes jogando graus variados de importância em relação ao treinamento. A isoforma predominante que é estudada e que desempenha um papel integral após a resposta ao estresse, como estamos atualmente cientes, é a isoforma GH 22kd. Conhecer a isoforma específica não é importante para este artigo, por isso vou partir daqui simplesmente chamá-lo de GH. A GH é bem conhecida por aumentar bastante rapidamente após um estressor externo, tanto física como psicologicamente. Um dos principais efeitos da GH é o seu papel como um estimulador da somatomedina.

Somatomedina é um hormônio que estimula o crescimento de tecido, e a regulação deste hormônio leva ao crescimento ósseo e divisão celular – um papel claramente importante no que diz respeito à melhoria do estado de preparação física.

Após a repetição de treinamento sem descanso adequado, a capacidade de GH para estimular a secreção de somatomedina é reduzida juntamente com a capacidade do corpo para utilizar a somatomedina que fez o seu caminho para a circulação. Tomando um mundo real, perspectiva atlética, esta redução na secreção de somatomedin devido a disfuncional GH controle leva a fracos ossos, juntamente com a diminuição da proliferação celular. Com que frequência vemos fraturas de estresse no esporte de alto nível? Trata-se de lesões que, com a adequada gestão do programa, devem ser praticamente inexistentes. A disfunção da somatomedina pode ser um contribuinte chave.

Overtraining - Como evitar, curar e prevenir

Dando um rápido passo para trás, é importante olhar para o hormônio que permite a produção e secreção de GH: Hormônio Liberador de Hormônio do Crescimento (GHRH). A quantidade de GHRH libertada determina a amplitude de GH. Através de ataques cada vez maiores de treinamento com repouso mínimo, altos níveis de corticóides enviam um loop de retroalimentação negativo, o que leva a uma diminuição da GHRH e subsequente supressão da GH circulante. Este efeito é duplo quando se leva em consideração o eixo GH-IGF-1. A GH mostrou ser um estimulador chave do IGF-1 quando da sua chegada aos seus tecidos alvo.

Esta redução na GH e IGF-1, ambas os Hormônio anabólicos, leva a um aumento na proteólise, juntamente com uma diminuição na síntese de proteínas. Assim, independentemente de quão duro você pode estar treinando, os resultados podem ser desprezíveis devido ao efeito negativo que tem sobre ambos GH e IGF-1.

Testosterona

A testosterona, como o hormônio do crescimento e o fator de crescimento semelhante à insulina, é reduzida em relação ao estresse externo contínuo. Novamente, como a GH, a testosterona é ativada por hormônios precursores – Hormônio liberador de hormônio luteinizante (do hipotálamo) e Hormônio Luteinizante (da hipófise anterior), que então estimula a liberação de testosterona dos testículos. Seguindo um estressor contínuo, a totalidade deste sistema é inibida. Os declínios de LHRH conduzem a uma diminuição na LH que inevitavelmente reduz os níveis de testosterona.

Fica pior. Com este estressor aumentado, a produção e secreção de prolactina (outro hormônio) aumenta, o que diminui a responsividade da glândula pituitária para LHRH, causando uma redução na LH. No entanto, o LH remanescente que foi capaz de ser segregado, independentemente da diminuição da resposta da glândula pituitária ainda será capaz de estimular a secreção de testosterona dos testículos, certo? Errado.

Os níveis de glucocorticóides aumentados devido a este estresse inibem esta via de estimulação, conduzindo a uma redução adicional da circulação de testosterona através de uma inibição adicional da resposta dos testículos a LH. Assim, como pode ser visto, existem várias vias dentro da via de secreção de testosterona para ser afetado negativamente pelo excesso de treinamento e, quando feito, irá impedir o desempenho atlético.

Afinidade de Receptor, Densidade e Sistema de Segundo Mensageiro

Agora, digamos que há ampla testosterona, hormônio do crescimento e hormônio do fator de crescimento semelhante à insulina presente em todo o corpo. Muito frequentemente este é o caso com efeitos anabólicos ainda mínimos que ocorrem dentro de um ciclo. Muitas vezes a questão, que raramente é discutida, é a afinidade dos receptores de tecido alvo para o factor de crescimento específico (GH / IGF-1 / Teste). Isso traz origem a uma maior especulação à utilidade da relação testosterona: cortisol, mas isso é um artigo completamente diferente.

 

Como mencionado anteriormente, quando estes hormônios são liberados, eles circulam por todo o corpo e se ligam a receptores específicos em tecidos-alvo. Esses fatores de crescimento se ligam aos receptores no exterior das células (a menos que seja a testosterona, que se liga dentro da célula) e iniciar uma cascata de eventos secundários mensageiros com a esperança de causar transcrição gênica e síntese protéica. Se a afinidade destes tecidos alvo se tornou regulada para baixo, não importa quanto hormônios circulantes estão presentes.

O seu efeito anabólico não pode ter lugar. Isto reduz então as vias de sinalização de proteína necessárias dentro da célula. Tomando IGF-1 e GH como um exemplo, a interação regulada para baixo entre ele e seu receptor leva a uma redução em PI3k-Akt-mTOR-p70s6k e da seguinte iniciação de tradução mRNA e síntese de proteínas que se segue. Esta é uma má notícia se um efeito anabólico é procurado. Novamente, isto é independentemente do nível atual dos hormônios circulantes.

Examinando esta seção, pode-se ver a natureza bastante complexa do sistema hormonal e as muitas interações diferentes dentro dele. No entanto, é claro que o estresse crônico com recuperação inadequada afeta negativamente esses hormônios, o que leva a uma redução na síntese protéica juntamente com um aumento na proteólise. O bom gerenciamento do programa e a implementação de várias modalidades de recuperação são necessários para combater essas questões.

A Conexão Mecânica-Transdutora – Da ECM ao Núcleo

Deixando de lado as interações hormonais em todo o corpo, há uma maneira diferente em que o corpo pode se comunicar, o que, em minha opinião, desempenha maior importância em relação ao estado fisiológico do indivíduo de prontidão. Digo isto porque a velocidade com que este sistema responde é muito mais rápida do que o sistema endócrino (hormonal). Este sistema é o sistema mecânico-transdurora.

Nosso corpo é um organismo incrivelmente eficiente e eficaz que, através de muitos anos de evolução, construiu caminhos predominantes que permitem que a comunicação seja transmitida a um ritmo incrível de velocidade. Esta via transduz sinais mecânicos para respostas bioquímicas quer no citoesqueleto / citoplasma e / ou transduções adicionais que o sinal mecânico diretamente para o núcleo, levando a mudança na expressão genética.

Por que esse canal de comunicação mecânico é tão importante? É aproximadamente quarenta vezes mais rápido que o do factor de crescimento tradicional que liga, secundário-mensageiro que sinaliza, transcrição de gene que processa, sistema. Esta seção analisará como o sobreentrenamento afeta negativamente esse sistema e quais efeitos podem ocorrer.

 

Para que a mecânica celular funcione adequadamente, é necessária uma matriz extracelular (ECM). Donald Ingber demonstrou isso brilhantemente quando ele colocou células epiteliais mamárias em um prato de laboratório sem uma superfície ECM. Estas células perderam a sua capacidade de produzir proteínas de leite. Quando as células foram colocadas numa superfície extracelular rica, a função celular mudou para a de uma célula epitelial mamária típica e recuperou a sua capacidade para produzir proteínas de leite.

Da mesma forma, o Dr. Ingber mostrou que, ao colocar uma célula em um tecido tipo pano, havia pequenas ondulações no pano devido às propriedades contrácteis da célula, mostrando o estresse transduzido tanto para o ECM junto com a célula. Junto com isso, no Laboratório de Ingber, micropipetas foram ligados aos receptores celulares e foram puxados para fora. Isso fez com que os filamentos citoesqueléticos e estruturas no núcleo para realinhar dentro de milissegundos ao longo da linha de puxar. Isso demonstra a continuidade dentro do sistema.

Então, por que a mecanotransdução adequada é tão importante e qual é o papel do treinamento excessivo nela? É importante, em primeiro lugar, delinear os vários aspectos deste sistema. Vamos começar com a matriz extracelular. A ECM é composta de colagénio, elastina, fibronectina, laminina, proteoglicano, proteínas microfibrilares e hialuronano. Todos estes desempenham papéis fundamentais na funcionalidade do ECM e serão mais ou menos organizados, maiores em quantidade ou diferenciados em isoformas, dependendo da área em que estiverem localizados (osso, tendão, pele, etc.). As substâncias primárias dentro do ECM que será focado neste artigo são as moléculas de colágeno, laminina e hialuronano.

 

Colágeno

O colágeno é a proteína mais abundante no corpo humano e é secretada por várias células, como o fibroblasto. Estes fibroblastos, quando um estímulo externo é iniciado, irá segregar colágeno de uma forma dependente da tensão. Esta é uma resposta funcional e necessária. No entanto, na presença de uso excessivo, a secreção de colagénio pode ser segregada em quantidades demasiado grandes, o que provoca um aumento do estado de tensão da ECM. Sendo que a ECM está ligada à célula através de filamentos de proteína que atravessam (como será discutido numa próxima secção), isto conduz então ao estado de tensão celular para mudar e inevitavelmente uma mudança na comunicação bioquímica intracelular e a alteração da expressão genética.

Além disso, o colágeno é formulado a partir de uma estrutura de rede cristalina. Esta estrutura consiste em efeitos piezoelétricos, ou seja, a capacidade de transmitir carga elétrica por meio de estresse induzido mecanicamente. Fibras de colágeno, quando mecanicamente estressadas, liberam uma carga negativa, permitindo um aumento na carga negativa dentro do tecido mole. Com a carga mecânica repetida com tempo insuficiente para a recuperação, surge uma questão consistindo em uma mudança na polarização elétrica, que então afeta negativamente a fisiologia celular e molecular envolvente. Uma revisão aprofundada desta área de comunicação de colágeno é inapropriada para este artigo.

Laminina

As lamininas compreendem o andaime estrutural das membranas basais e facilitam a ligação das integrinas que abrangem a membrana celular ao colagénio dependente da integrina específica (existem 18 subunidades de integrina alfa e oito subunidades da integrina beta) e o tipo de colagénio específico (existem 24 tipos de colagénio) .

Estas lamininas são necessárias para a diferenciação celular, o movimento celular, a forma celular e a promoção da sobrevivência celular. Nos músculos humanos, o treinamento de resistência induz a regulação positiva dos níveis de expressão de mRNA e proteína de vários fenótipos de laminina. Juntamente com isto, a laminina desempenha um papel crucial na afinidade do receptor de acetilcolina em relação à sua ligação e responsividade aos ligantes transmembranares (integrinas), permitindo assim um controle neural adequado da função celular. Isto demonstra que uma tensão inadequada ou demasiada externa à laminina conduzirá a uma congruência disfuncional entre a integrina das células e o subsequente controle neurológico.

Hialurónico

O ácido hialurónico ou hialurónico é um membro da família dos glicosaminoglicanos (GAG) dentro da ECM. GAGs são incrivelmente importantes no que se refere à ECM porque eles consistem de uma alta densidade de NA + que, devido ao seu estado de atividade de osmoticamente, permitem grandes quantidades de água a ser tomadas para a matriz. Este nível de hidratação aumentado do ECM conduz a níveis de pressão que permitem a capacidade de suportar forças de compressão.

É preciso considerar o ácido hialurônico como um lubrificante que desempenha um papel importante na reparação de tecidos. Dito isto, os movimentos repetitivos crônicos com mínima variedade e descanso mínimo, como é típico em estados de overtraining, levam a qualidades de hidratação diminuída da ECM, principalmente devido à diminuição da atividade do ácido hialurônico. Este é um componente chave na subcategoria “variedade de exercícios” de fatores de overtraining.

Isto conclui alguns dos factores chave dentro da matriz extracelular. Isto demonstra como os estressores externos repetitivos sem repouso suficiente e variedade de movimento suficiente podem levar a uma qualidade de ECM fraca e, como será discutido na secção seguinte, propriedades de transducção mecânica transmembranares insuficientes.

 

Integrinas

O ECM, como foi mencionado, é tudo fora da célula. Agora a questão é, como pode a força ser transmitida de fora da célula (o ECM) para dentro da célula? Isto é permitido através da integrina, que fisicamente liga uma célula ao seu substrato de ancoragem. As integrinas são uma entidade dinâmica, em constante mudança e renovadora, todas dependentes do grau de carga, escala de tempo do estímulo (ou falta de microgravidade) que influenciará a funcionalidade das integrinas e suas propriedades subsequentes de mecano-transdução , Impactando inevitavelmente o ambiente bioquímico do ambiente intracelular.

No músculo esquelético, a integrina predominante é a integrina alfa7 beta1. A integrina alfa7 beta1 é um receptor de laminina que mantém a integridade muscular, aumenta a capacidade regenerativa, promove a hipertrofia, determina a forma da célula e permite a motilidade celular adequada. Isto, contudo, é todo susceptível de mudança dependente dos estados de tensão das moléculas que se estendem através do estado de tensão intracelular e / ou extracelular. Este estado de tensão, que dita a capacidade de responder aos estímulos mecânicos, é negativamente afectado por períodos de excesso de treino.

Em relação ao seu papel com a hipertrofia e CSA, alfa7 beta1, como demonstrado por Burkin e colegas, tem sido mostrado para “promover a organização da laminina na matriz extracelular, ea laminina tem sido mostrado para manter a proliferação de células precursoras miogênicas . Portanto, o aumento da integrina alfa7 beta1 transgênica em miofibras pode aumentar a organização da laminina na matriz que circunda as miofibras e estimular a proliferação celular via satélite. “Esse é um achado verdadeiramente incrível.

Além disso, a integrina alpha7 beta1 demonstrou alterar a sua quantidade total dentro das células devido a ataques intensivos de treino. Novamente, com uma carga de treinamento inapropriada, enquanto o excesso de treinamento pode não reduzir sua quantidade total (esta área não foi estudada por isso pode muito bem reduzir sua quantidade total), pode diminuir sua capacidade de organizar adequadamente a laminina (uma proteína no ECM ), causando posteriormente fraca integridade da fibra muscular e propriedades de transdução ineficientes.

Similarmente, esta organização de laminina diminuída pode causar uma diminuição da funcionalidade do complexo de distrofina-glicoproteína (outro complexo de transformação de mechano que atravessa a membrana celular). Estas proteínas específicas (distrofina-proteína glicoproteína) permitem a transmissão de força adequada entre a ECM e o citoesqueleto.

A funcionalidade reduzida destas proteínas, como pode ser observado com um indivíduo que tem distrofia muscular, provoca propriedades de mecano-transdução pobres em toda a rede celular. O efeito overtraining pode impactar negativamente esta via de comunicação, como pode ser visto com indivíduos que têm Distrofia Escamosa, embora em muito menor grau.

Parece que o aspecto mais importante desta integrina é a sua localização preferencial na junção miotendina (MTJ). Isto é importante porque estas integrinas proporcionam a estabilização necessaria para evitar lesões da fibra muscular em locais de transmissão de alta força, tal como o MTJ. Excesso de esforço e um estressor externo muito grande podem causar problemas com o agrupamento dessas integrinas no MTJ. Isto conduz então a uma susceptibilidade aumentada para lesão de tecido mole. Poderia uma qualidade / quantidade de integrina alfa7 beta1 disfuncional nos locais MTJ ser uma questão-chave com a prevalência cada vez maior de lesões no esporte de elite, especificamente lesões de tecidos moles sem contato? É certamente possível.

Por fim, é importante considerar o componente intracelular em relação às propriedades transmissoras de força, especificamente o citoesqueleto, as proteínas LINC e a matriz nuclear.

O citoesqueleto é composto por três componentes predominantes que formam a sua estrutura: microfilamentos, microtúbulos e filamentos intermediários. Estas estruturas produzem tensão ou compressão, causando um modelo pré-tensionado pronto para transduzir a força em qualquer perturbação. Sendo que o citoesqueleto está conectado ao núcleo e à matriz extracelular, o estado de estresse do citoesqueleto é crucial para uma comunicação adequada. Demonstrou-se que um excesso de estresse externo resulta em aumento da tensão citoesquelética, levando a respostas bioquímicas indesejáveis.

Esta estrutura citoesquelética está ligada diretamente ao núcleo através de duas proteínas nucleares predominantes que abrangem a membrana, chamadas lamininas. As duas lamininas primárias que proporcionam suporte estrutural ao núcleo, juntamente com a via de comunicação, são Laminina A e B. Esta ligação, continuando com outras proteínas LINC (ligante de esqueleto e citoesqueleto), liga directamente à cromatina no interior do núcleo. Isto agora dá luz à capacidade do núcleo para atuar como um mecanosensor celular, que pode alterar a função do gene.

Foi recentemente relatado que “o estresse de cisalhamento fluido e a aplicação de tensão compressiva aumentam o movimento intranuclear de proteínas de fusão fluorescentes ligadas ao ADN ribossómico e ARN em várias linhas de células, indicando que as forças aplicadas externamente podem de fato alterar a organização e a acessibilidade da cromatina”. Incrivelmente importante para a troca de células entre diferentes programas genéticos.

Esta via, tal como as outras mencionadas, é interrompida após uma redução ou aumento do estado de stress fisiologicamente normal, conduzindo a uma transmissão imprópria da força e, no nosso caso, um aumento dos processos catabólicos e / ou uma diminuição dos processos anabólicos.

Juntando tudo isso, uma cadeia de moléculas específicas formam o sistema de comunicação mecanicamente interativo (que se divertem umas das outras), juntamente com a mudança no ambiente hormonal, podem mudar o produto final (síntese protéica) se alguma dessas áreas específicas não forem trabalhando corretamente. Overtraining é um fenômeno multifacetado e nós olhamos somente duas das muitas causas diferentes. Este artigo não foi concebido para dizer o que fazer para combater overtraining; Este artigo foi concebido para informá-lo como overtraining efeitos do corpo. Conhecimento é poder e independentemente de quão maçante este tópico pode ser para você, discutindo overtraining sem entender o que os vários aspectos fisiológicos são podem causar má tomada de decisão e afetar negativamente você e / ou seus atletas.