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Estresse Oxidativo e Fadiga Muscular Esquelética Induzida Pelo
Exercício
Mestranda: Fátima Lúcia R. Guimarães
Universidade de São Paulo Escola de Educação Física e Esportes
(EEFE-USP)
Orientador: Dr. Paulo Rizzo Ramires
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1. O que é um radical livre?
2. O que é um antioxidante?
3. A reação realizada com o radical livre é uma reação de oxidação ou redução? Explique:
4. Qual a importância biológica dos radicais livres?
5. Descreva características funcionais do músculo esquelético em fadiga e características do exercício que podem agravá-la:
6. Defina o estresse oxidativo e descreva como ele pode interferir a contração muscular:
7. Qual o papel do antioxidante na fadiga muscular?
8. Aponte algumas características que fazem a fibra de contração rápida fatigar mais rápido que as de contração lenta.
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Tópicos abordados
1. Estado Redox Celular: Conceitos Básicos • Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) • Agente oxidante / agente redutor (antioxidantes) • Estresse oxidativo
2. Músculo Esquelético • Estrutura e funções
3. Fadiga Muscular Esquelética • Conceituações • Classificações • Causas
4. EROS no Músculo Esquelético • Vias de Produção • Defesa antioxidante
5. Efeitos de EROs na Função Muscular • Malefícios e benefícios da produção de EROS no exercício
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Tópicos abordados
1. Estado Redox Celular: Conceitos Básicos • Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) • Agente oxidante / agente redutor • Estresse oxidativo
2. Músculo Esquelético • Estrutura e funções
3. Fadiga Muscular Esquelética • Conceituações • Classificações • Causas
4. EROS no Músculo Esquelético • Vias de Produção • Defesa antioxidante
5. Efeitos de EROs na Função Muscular • Malefícios e benefícios da produção de EROS no exercício
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Estado Redox : Conceitos Básicos
(AUGUSTO, O. 2006)
O que você entende
sobre radicais livres no
organismo humano?
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Profieanandrade.blogspot.com.br
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doutissima.com.br
Radicais
Livres
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Radical Livre
Elétron desemparelhado
instável
São como ladrões deficiente em energia
Atacam para satisfazer sua necessidade de energia
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Reação de Óxido-Redução
Redução
recebeu elétron
Elétron desemparelhado
Oxidação
perdeu elétron
estável
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agente oxidante
Elétron desemparelhado
Reação de Óxido-Redução
agente redutor
estável
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O2 é considerado um biradical (2 elétrons não pareados)
Oxigênio Molecular
Cite um exemplo de Radical Livre:
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Reações com o Oxigênio
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ENERGIA (CALOR)
Lenha
OXIDANTE REDUTOR
Reações com o Oxigênio
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Substrato + O2 respiração
celular
Calor + ATP
trabalho celular
Calor
Reações com o Oxigênio
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O2 é considerado um biradical (2 elétrons não pareados)
Oxigênio Molecular
Porque precisamos de oxigênio para viver?
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Reações Bioquímicas na Cadeia de elétrons
(AUGUSTO, O. 2006)
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Metabolismo Energético
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Metabolismo Energético
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Carboidratos
Lípides Proteínas
Espécies Reativas
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Espécies Reativas
– Moléculas instáveis (alta reatividade)
– Nem sempre são radicais
– Tempo de vida curta
(FERREIRA, L. F. & REID, M. B., 2008)
Peróxido de hidrogênio Radical hidroxila Radical hidroxila
Oxigênio Ânion Superóxido Peróxido
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Espécies Reativas
R3C.
R3N.
R-O.
R-S.
Espécies Reativas de Carbono
Espécies Reativas de Enxofre
Espécies Reativas de Nitrogênio
Espécies Reativas de Oxigênio
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Espécies Reativas
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Espécies Reativas de Oxigênio
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De que maneira as EROs afetam os sistemas biológicos?
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Efeitos deletérios das EROs/ERNs
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O2- . + O2
- . + 2H+ → H2O2 + O2
H2O2 + Fe2+ → + Fe3+ + . OH + -OH
O2- . Fe3+ → Fe2+ + O2
O2- . + NO . → ONOO-
O2- . + H2O2 → + . OH + -OH + O2
Reações com metais
Reações com EROs
(POWERS, S & JACKSON, M., 2008; AUGUSTO, O. 2006)
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- Superóxido dismutase (SOD)
- Catalase
- Glutationa Peroxidase (GSH-Px)
- Glutationa (GSH)
- vitamina C
- vitamina E
Agentes Antioxidantes
NÃO ENZIMÁTICO
ENZIMÁTICO
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- Superóxido dismutase (SOD)
- Catalase
- Glutationa Peroxidase (GSH-Px)
2 O2- + 2 H+ O2 + H2O2
H2O2 + 2 GSH 2 H2O + GSSG
2 H2O2 2 H2O + O2
Enzimas Antioxidantes
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Principal tampão redox celular
cisteína
Glutationa (GSH)
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Vias de Produção e Eliminação de EROs
(ALLEN, D.G.; LAMB G.D. ; WESTERBLAD, H., 2008)
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Vitaminas
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Porque os mecanismos e conteúdos de antioxidantes são importantes
para a função celular?
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Equilíbrio Redox
FUNCIONAMENTO ÓTIMO CELULAR
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Estresse Oxidativo
Oxidação de estruturas celulares: membranas, proteínas e DNA
DISFUNÇÃO CELULAR JONES, 2006
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Porque os mecanismos e conteúdos de antioxidantes são importantes
para a função MUSCULAR?
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Tópicos abordados
1. Estado Redox Celular: Conceitos Básicos • Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) • Agente oxidante / agente redutor • Estresse oxidativo
2. Músculo Esquelético • Estrutura e funções
3. Fadiga Muscular Esquelética • Conceituações • Classificações • Causas
4. EROS no Músculo Esquelético • Vias de Produção • Defesa antioxidante
5. Efeitos de EROs na Função Muscular • Malefícios e benefícios da produção de EROS no exercício
![Page 36: Estresse Oxidativo e Fadiga Musculardisciplinas.stoa.usp.br/pluginfile.php/238013/mod_resource/content/… · • Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) •](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051812/602cccaf6fde8877a55a70da/html5/thumbnails/36.jpg)
Estrutura do Músculo Esquelético
wikipedia.org
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(COSTIL, D. L.; KENNEDY, W. L.; WILMORE, J. H., 2010)
Estrutura do Músculo Esquelético
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Estrutura do Músculo Esquelético
http://www.clubdofitness.com.br/quais-sao-fibras-musculares-voce-usa/
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Organização das Fibras Musculares
http://www.sobiologia.com.br/conteudos/FisiologiaAnimal/sustentacao7.php
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Proteínas Contráteis
(SILVERTHORN, D. U., 2010)
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Contração Muscular
http://blogmiguelh.blogspot.com.br/
http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Histologia/epitelio22.php http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Histologia/epitelio22.php
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Contração Muscular
(SILVERTHORN, D. U., 2010)
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Deslocamento dos miofilamentos
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Velocidade de Contração X
tipos de fibras
lookfordiagnosis.com
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Fadiga x Tipos de fibra
(ALLEN, D.G.; LAMB G.D. ; WESTERBLAD, H., 2008)
A. Fibras FDB em repetidas contrações tetânicas B. O mesmo tipo de fibra em presença de inibidor de fosforilação oxidativa mitocondrial
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Unidade Motora
(COSTIL, D. L.; KENNEDY, W. L.; WILMORE, J. H., 2010)
Neurônio + todas as fibras ligadas a este
neurônio
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Tópicos abordados
1. Estado Redox Celular: Conceitos Básicos • Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) • Agente oxidante / agente redutor • Estresse oxidativo
2. Músculo Esquelético • Estrutura e funções
3. Fadiga Muscular Esquelética • Conceituações • Classificações • Causas
4. EROS no Músculo Esquelético • Vias de Produção • Defesa antioxidante
5. Efeitos de EROs na Função Muscular • Malefícios e benefícios da produção de EROS no exercício
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Fadiga Muscular (FM)
Definição
Perda progressiva e temporária de potência e tensão muscular que quando continuada acarreta em exaustão (ALLEN; LAMB; WESTERBLAD, 2008).
Redução da força máxima produzida pelo exercício devido ao uso intenso da musculatura (POWERS; NELSON; HUDSON, 2010)
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Aspectos funcionais da Fadiga
http://vejaoesporte.blogspot.com.br/2008/07
Força muscular
Velocidade de contração
Tempo de relaxamento da contração
http://www.drosmarsaude.com
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Fadiga Muscular Esquelética no exercício
• Exigências no sistema muscular esqueléticos pelo exercício:
• Padrão de recrutamento de fibras para realização do exercício (intensidade)
• Duração do recrutamento de fibras (duração do exercício
http://www.webrun.com.br
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Características dos Tipos de Fibras
(LIEBER, R. L., 2010)
RECRUTAMENTO BAIXO
RECRUTAMENTO MODERADO
RECRUTAMENTO ELEVADO
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Classificação da Fadiga Muscular
Quanto ao sistema neural
Fadiga central
Fadiga periférica
(ALLEN, D.G.; LAMB G.D. ; WESTERBLAD, H., 2008)
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Classificação da Fadiga Muscular
Quanto a velocidade de recuperação
Fadiga de rápida recuperação (+ ou – 5 min)
• Frequência de estimulação alta (próxima da máxima - 50 a 100 Hz) . ex: levantar um objeto pesado
Fadiga de recuperação lenta (1 -2h)
• Frequência de estimulação baixa (submáxima - 10 a 20Hz). ex: caminhada, corrida, pedalada, etc.
(ALLEN, D.G.; LAMB G.D. ; WESTERBLAD, H., 2008)
blogspot.com.br
serasaexperian.com.br
valeesportivooficial.blogspot.com.br
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Alterações metabólicas da Fadiga Muscular Periférica
Fadiga
Variações nas concentrações
mioplasmáticas de: Pi / ATP / Mg2+
Alterações no pH fisiológico
Depleção do glicogênio
Altas concentrações
de EROS
(ALLEN, D.G.; LAMB G.D. ; WESTERBLAD, H., 2008; FERREIRA, L. F. & REID, M. B., 2008)
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Estresse metabólico envolvidos na fadiga muscular periférica
Fadiga
Variações nas concentrações
mioplasmáticas de: • Pi • ATP • Mg2+ Alterações no
pH fisiológico
Depleção do glicogênio
Variações nas concentrações
de EROS
Variações no conteúdo de Ca2+ mioplasmático
e/ou insensibilidade ao mesmo pelas
proteínas contráteis Aumento da temperatura
Pressão de CO2
(ALLEN, D.G.; LAMB G.D. ; WESTERBLAD, H., 2008; FERREIRA, L. F. & REID, M. B., 2008)
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Tópicos abordados
1. Estado Redox Celular: Conceitos Básicos • Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) • Agente oxidante / agente redutor • Estresse oxidativo
2. Músculo Esquelético • Estrutura e funções
3. Fadiga Muscular Esquelética • Conceituações • Classificações • Causas
4. EROS no Músculo Esquelético • Vias de Produção • Defesa antioxidante
5. Efeitos de EROs na Função Muscular • Malefícios e benefícios da produção de EROS no exercício
![Page 57: Estresse Oxidativo e Fadiga Musculardisciplinas.stoa.usp.br/pluginfile.php/238013/mod_resource/content/… · • Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) •](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051812/602cccaf6fde8877a55a70da/html5/thumbnails/57.jpg)
Sítios de produção de EROs no ME
EROs
Mitocôndria NADP(H) oxidase
Xantina Oxidase Óxido nítrico sintases
Processos dependentes da PLA2
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EROs afetam sistemas biológicos dependendo de:
– Concentrações
– Localização (proximidade)
Espécies Reativas de Oxigênio (EROs)
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EROs X Contração Muscular
(POWERS, 2008)
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(MICHAELSON, et al, 2010)
Pós-estimulação
Pré-estimulação
![Page 61: Estresse Oxidativo e Fadiga Musculardisciplinas.stoa.usp.br/pluginfile.php/238013/mod_resource/content/… · • Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) •](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051812/602cccaf6fde8877a55a70da/html5/thumbnails/61.jpg)
(MICHAELSON, et al, 2010)
Pós-estimulação
Pré-estimulação
![Page 62: Estresse Oxidativo e Fadiga Musculardisciplinas.stoa.usp.br/pluginfile.php/238013/mod_resource/content/… · • Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) •](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051812/602cccaf6fde8877a55a70da/html5/thumbnails/62.jpg)
(FRASIER, et al, 2013)
![Page 63: Estresse Oxidativo e Fadiga Musculardisciplinas.stoa.usp.br/pluginfile.php/238013/mod_resource/content/… · • Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) •](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051812/602cccaf6fde8877a55a70da/html5/thumbnails/63.jpg)
(FRASIER, et al, 2013)
![Page 64: Estresse Oxidativo e Fadiga Musculardisciplinas.stoa.usp.br/pluginfile.php/238013/mod_resource/content/… · • Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) •](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051812/602cccaf6fde8877a55a70da/html5/thumbnails/64.jpg)
NADP(H) oxidase
(BEDARD & KRAUSE, 2007)
![Page 65: Estresse Oxidativo e Fadiga Musculardisciplinas.stoa.usp.br/pluginfile.php/238013/mod_resource/content/… · • Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) •](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051812/602cccaf6fde8877a55a70da/html5/thumbnails/65.jpg)
Localização das fontes de EROs no ME
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Sítios de produção de EROS e contração Muscular Esquelética
EROs
Mitocôndria NADP(H) oxidase
Xantina Oxidase Óxido nítrico sintases
Processos dependentes da PLA2
![Page 67: Estresse Oxidativo e Fadiga Musculardisciplinas.stoa.usp.br/pluginfile.php/238013/mod_resource/content/… · • Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) •](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051812/602cccaf6fde8877a55a70da/html5/thumbnails/67.jpg)
Tópicos abordados
1. Estado Redox Celular: Conceitos Básicos • Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) • Agente oxidante / agente redutor • Estresse oxidativo
2. Músculo Esquelético • Estrutura e funções
3. Fadiga Muscular Esquelética • Conceituações • Classificações • Causas
4. EROS no Músculo Esquelético • Vias de Produção • Defesa antioxidante
5. Efeitos de EROs na Função Muscular • Malefícios e benefícios da produção de EROS no exercício
![Page 68: Estresse Oxidativo e Fadiga Musculardisciplinas.stoa.usp.br/pluginfile.php/238013/mod_resource/content/… · • Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) •](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051812/602cccaf6fde8877a55a70da/html5/thumbnails/68.jpg)
Produção de radical hidroxila relacionado a Fadiga
Produção de superóxido no músculo ativo
![Page 69: Estresse Oxidativo e Fadiga Musculardisciplinas.stoa.usp.br/pluginfile.php/238013/mod_resource/content/… · • Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) •](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051812/602cccaf6fde8877a55a70da/html5/thumbnails/69.jpg)
Será que a administração de antioxidantes melhora função
celular?
![Page 70: Estresse Oxidativo e Fadiga Musculardisciplinas.stoa.usp.br/pluginfile.php/238013/mod_resource/content/… · • Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) •](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051812/602cccaf6fde8877a55a70da/html5/thumbnails/70.jpg)
NAC reduzindo Fadiga
![Page 71: Estresse Oxidativo e Fadiga Musculardisciplinas.stoa.usp.br/pluginfile.php/238013/mod_resource/content/… · • Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) •](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051812/602cccaf6fde8877a55a70da/html5/thumbnails/71.jpg)
Efeitos de EROS na contratilidade muscular esquelética
EROS
Força muscular
Sensibilidade miofibrilar ao Ca2+
Liberação do Ca2+ do RS para o citosol Retorno do
Ca2+ ao RS
EXERCÌCIO
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Será que a administração de antioxidantes melhora função
celular?
Disfunção celular Funcão celular ótima
?
![Page 73: Estresse Oxidativo e Fadiga Musculardisciplinas.stoa.usp.br/pluginfile.php/238013/mod_resource/content/… · • Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) •](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051812/602cccaf6fde8877a55a70da/html5/thumbnails/73.jpg)
KUWAHARA, 2010)
![Page 74: Estresse Oxidativo e Fadiga Musculardisciplinas.stoa.usp.br/pluginfile.php/238013/mod_resource/content/… · • Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) •](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051812/602cccaf6fde8877a55a70da/html5/thumbnails/74.jpg)
Efeitos dos níveis de EROs no ME na força Muscular.
(POWERS, 2011)
• Níveis basais de EROS são necessários para o normal funcionamento celular.
• Níveis elevados de EROS provocam disfunção muscular resultando em fraqueza e fadiga muscular.
![Page 75: Estresse Oxidativo e Fadiga Musculardisciplinas.stoa.usp.br/pluginfile.php/238013/mod_resource/content/… · • Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) •](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051812/602cccaf6fde8877a55a70da/html5/thumbnails/75.jpg)
Será que a administração de antioxidantes melhora função
celular?
Disfunção celular Funcão celular ótima
?
![Page 76: Estresse Oxidativo e Fadiga Musculardisciplinas.stoa.usp.br/pluginfile.php/238013/mod_resource/content/… · • Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) •](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051812/602cccaf6fde8877a55a70da/html5/thumbnails/76.jpg)
Efeito da produção de EROs no Músculo Esquelético
positivas negativas
Funcionamento normal da célula (Sinalização celular)
Respostas
Disfunção e danos muscular (Fadiga)
Estresse Oxidativo Equilíbrio redox
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Situações de Estresse Oxidativo
Patologias (câncer, diabetes, cardiopatologias,
doenças neurológicas)
Exercício Físico (EF)
Produção de EROs
Estresse oxidativo
Danos Celular
Sistema antioxidante
Equilíbrio redox
Funcionamento normal da célula
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![Page 79: Estresse Oxidativo e Fadiga Musculardisciplinas.stoa.usp.br/pluginfile.php/238013/mod_resource/content/… · • Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) •](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051812/602cccaf6fde8877a55a70da/html5/thumbnails/79.jpg)
![Page 80: Estresse Oxidativo e Fadiga Musculardisciplinas.stoa.usp.br/pluginfile.php/238013/mod_resource/content/… · • Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) •](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051812/602cccaf6fde8877a55a70da/html5/thumbnails/80.jpg)
OBRIGADA!
[email protected] Mestranda
Laboratório de Bioquímica e Biologia Molecular do Exercício
Escola de Educação Física e Esportes
Universidade de São Paulo
(EEFE-USP)
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![Page 82: Estresse Oxidativo e Fadiga Musculardisciplinas.stoa.usp.br/pluginfile.php/238013/mod_resource/content/… · • Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) •](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051812/602cccaf6fde8877a55a70da/html5/thumbnails/82.jpg)
![Page 83: Estresse Oxidativo e Fadiga Musculardisciplinas.stoa.usp.br/pluginfile.php/238013/mod_resource/content/… · • Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) •](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051812/602cccaf6fde8877a55a70da/html5/thumbnails/83.jpg)
Efeitos de EROs na Função Muscular
Função muscular (banho de órgãos)
solução fisiológica
(Krebs)
carbogênio (95% O2)
25°C
Força Fadiga
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Indução a Fadiga
VESSONI, 2011
0 1 2 3 4 5 6 7 80
20
40
60
80
100
CON
APO
**
*
Tempo de Protocolo de Indução de Fadiga (min)
* CON vs. APO (p < 0.05)
Fo
rça d
e c
on
tração
iso
métr
ica
(% d
o v
alo
r in
icia
l)
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![Page 87: Estresse Oxidativo e Fadiga Musculardisciplinas.stoa.usp.br/pluginfile.php/238013/mod_resource/content/… · • Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) •](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051812/602cccaf6fde8877a55a70da/html5/thumbnails/87.jpg)
Utilização de Antioxidantes
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(Dröge, 2002)
Vias de Produção e Eliminação de EROs
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Vias de Produção e Eliminação de EROs
(Dröge, 2002)
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Vias de Produção e Eliminação de EROs
(Dröge, 2002)
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Vias de Produção e Eliminação de EROs
(Dröge, 2002)
![Page 92: Estresse Oxidativo e Fadiga Musculardisciplinas.stoa.usp.br/pluginfile.php/238013/mod_resource/content/… · • Radicais livres (RL) / espécies reativas de oxigênio (EROs) •](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051812/602cccaf6fde8877a55a70da/html5/thumbnails/92.jpg)
(Dröge, 2002)
Vias de Produção e Eliminação de EROs
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