11 de janeiro de 2011

A resposta hormonal ao treino (Parte 2): Hormona do Crescimento



Este é o segundo artigo da série que aborda a resposta hormonal ao exercício físico, particularmente ao treino de resistência muscular. Depois da testosterona, o contemplado foi a hormona do crescimento (GH). Tal como a primeira, a GH também está associada ao doping e a terapias alternativas de rejuvenescimento, particularmente proeminentes nos EUA. Esta temática ultrapassa as minhas intenções com este pequeno texto mas torna evidente o seu interesse para o aumento de performance e, em especial, para uma melhoria da composição corporal do atleta. A resposta da GH ao treino não é um mecanismo particularmente interessante e ainda superficialmente conhecido. Os seus efeitos agudos não são de todo claros. Na verdade, grande parte dos seus efeitos em atletas é inferido através do seu uso ilegal em actividades de cariz estético como o culturismo. Por esta razão, é uma hormona envolvida numa série de mitos sem suporte científico e que merece uma pequena introdução ao seu papel fisiológico antes de abordar o efeito do treino na sua secreção e regulação.

A GH é uma hormona peptídica de 191 aminoácidos produzida na hipófise anterior. É secretada de forma episódica, pulsátil, com 70% da produção diária a ocorrer nas primeiras horas de sono profundo, a chamada slow-wave sleep, e vários pulsos discretos durante o dia, algumas horas após as refeições, na fase pós-absortiva. Durante o jejum ou privação energética e em condições de stress físico, como o exercício, a sua secreção é amplificada. Pelo contrário, os nutrientes de potencial energético, particularmente a glicose, inibem a sua produção. De grosso modo, os efeitos da GH no metabolismo dos substratos energéticos é facilmente compreensível. Em condições de excedente, ela actua em conjunto com o IGF-1 e insulina (que ela própria estimula), promovendo a retenção de azoto (nitrogénio) no organismo. Em estados de deficit energético, a GH altera os substratos catabólicos preferenciais da glicose e proteína para os lípidos, permitindo a manutenção do tecido muscular. Na verdade, a GH é a principal hormona anabólica presente em condições de carência energética, posição ocupada pela insulina em estados excedentários.

No estado basal, o efeito dominante da GH é a estimulação da lipólise e oxidação lipídica. O aumento dos ácidos gordos livres em circulação e corpos cetónicos é provavelmente o efeito mais acentuado após um pulso exógeno singular da hormona, efeito este que perdura por várias horas. A zona abdominal, subcutânea e visceral, parece ser a origem de uma parte significativa desses ácidos gordos mas, curiosamente, os triglicéridos intra-miocelulares aumentam após exposição a GH, sendo a razão ainda desconhecida. Adicionalmente, alguns estudos sugerem que a GH inibe a lipogénese através da sintase de ácidos gordos (FAS), contribuindo assim para a perda de massa adiposa que lhe é reconhecida. Os seus efeitos lipolíticos parecem também ser mediados por uma activação da HSL (Hormone Sensitive Lipase) e supressão da actividade da LPL (Lipoprotein Lipase). A inibição da expressão e actividade da enzima 11β-hidroxiesteróide desidrogenase (11β-HSD) reduz a conversão de cortisona em cortisol, e, desta forma, protege contra a deposição de gordura visceral a que estes corticosteróides estão associados.

Os resultados dos diversos estudos relativos ao metabolismo proteico no estado basal não são nada consistentes. Existem evidências in vivo para um aumento na síntese proteica e para um efeito menos evidente na sua degradação. A concentração de aminoácidos em circulação não parece variar após administração de uma dose elevada de GH. Quanto a efeitos prolongados, a administração durante uma semana aumenta significativamente o turnover proteico, embora alguns estudos não verifiquem um decréscimo notório no catabolismo. No entanto, convém salientar que a maioria dos estudos recorre a doses suprafisiológicas muito elevadas que terão invariavelmente alterado os padrões de expressão e secreção de insulina e IGF-1, duas hormonas com implicações importantes no metabolismo proteico e que dificultam a compreensão dos efeitos particulares da GH. Por outro lado, a GH parece actuar no fígado como inibidor da síntese de ureia e aumentando a libertação de glutamina, reduzindo assim a excreção da pool azotada em circulação. Isto sugere que os efeitos da GH no metabolismo proteico não se limitam à sua síntese e degradação nos tecidos periféricos mas também a uma redução na eliminação de azoto, retendo-o no organismo.

Embora seja dominante em períodos de carência energética, vários estudos apontam para que a GH aumente os gastos energéticos em repouso independentemente das alterações na composição corporal que promove. A GH estimula a conversão periférica de T4 em T3, aumenta a expressão de UCP-3 nas mitocôndrias do tecido muscular e adiposo (uma proteína que promove a dissipação de energia como calor durante a fosforilação oxidativa, sem síntese de ATP), aumenta o output cardíaco em repouso e a perfusão de vários órgãos, todos estes mecanismos capazes de aumentar o dispêndio energético basal e assim maximizar a perda de gordura que muitas vezes acompanha a administração de GH exógena em pacientes com hipopituitarismo.

Como disse inicialmente, a secreção de GH aumenta em resposta ao jejum e stress, sendo este também o domínio em que a GH tem o maior impacto e benefício no metabolismo energético. Um homem comum consegue armazenar cerca de 400g de glicogénio, 7kg de músculo mobilizável e 15kg de gordura. Com um jejum prolongado, a oxidação de glicose fica dependente da degradação proteica pois são os aminoácidos os substratos preferenciais no processo de gluconeogénese. Desta forma, a manutenção da homeostase energética fica dependente da utilização de ácidos gordos e a GH a desempenha um papel central neste processo sendo a única hormona anabólica que aumenta em condições de carência energética. Num estudo levado a cabo por Norrelund, verificou-se que com a supressão de GH verifica-se um notável aumento em 50% da excreção de ureia e um aumento em 25% da degradação proteica. Outros trabalhos com indivíduos obesos reforçam estes resultados e o excesso de peso está associado a níveis suprimidos de GH. Adicionalmente, quando a lipólise é bloqueada com fármacos específicos durante o jejum, a excreção de ureia e degradação de proteína aumentam drasticamente e o efeito da GH é anulado. Resumindo, é durante os períodos de jejum que a GH revela o seu potencial anti-catabólico, não por um efeito directo mas pela capacidade dos ácidos gordos em poupar as reservas de proteína.

Existem patologias bem descritas em que a secreção de GH é anormalmente elevada, como é exemplo a acromegalia. Os sintomas associados a esta doença também se verificam em indivíduos sujeitos a terapia de substituição e caracterizam-se por essencialmente por um aumento da lipólise e concentração de ácidos gordos livres em circulação, resistência à insulina (com elevada produção de glicose e reduzida captação nos tecidos periféricos), preservação proteica, altos níveis de IGF-1 e insulina e baixa percentagem de gordura corporal. A exposição aguda ou crónica a níveis elevados de GH induz um estado de resistência à insulina ou pré-diabetes, caracterizado por um aumento na gluconeogénese hepática e um reduzido consumo deste substrato nos tecidos periféricos, nomeadamente no músculo, dois efeitos provavelmente secundários à competição entre a glicose e ácidos gordos como substratos energéticos. Uma hipótese controversa postula que a acumulação de intermediários lipídicos, como o diacilglicerol, iniciam uma cascata de eventos que culminam na inactivação da enzima PI3K e inibição da translocação dos receptores GLUT-4 para a membrana exterior da célula. O impacto da GH na sensibilidade à insulina em pessoas saudáveis tem sido estudada desde há vários anos e os resultados são transparentes. A infusão de GH reduz a sensibilidade hepática e periférica à insulina e contraria o efeito anti-lipolítico que lhe é reconhecido. É de salientar que a GH partilha alguns mecanismos de sinalização intracelular com a insulina. Desta forma, a sua activação pela GH indisponibiliza-os para a sinalização insulínica, que é inibida. Para além de um efeito directo da GH como estimulador da secreção de insulina no pâncreas, a glicose que se acumula na circulação como resultado da gluconeogénese (não só a partir de aminoácidos mas também de outros substratos como o lactato) e menor captação por parte dos tecidos, estimula ela própria a secreção de mais insulina, instalando-se uma condição de resistência ou pré-diabetes.

De acordo com o que foi dito e sintetizando, existe um mecanismo regulador do metabolismo energético comandado pela GH e insulina composto por três fases. No período pós-prandial, a insulina domina e promove o armazenamento de nutrientes. Numa segunda fase, intermédia, a insulina e a GH actuam em concerto e favorecem o anabolismo proteico. Finalmente, numa terceira fase, pós-absortiva, a GH actua sozinha e estimula a mobilização de ácidos gordos para produção de energia. Embora o mecanismo não seja ainda claro, é inequívoco que a administração crónica ou aguda de GH, ou elevados níveis endógenos derivados de condições patológicas, provocam uma dessensibilização à insulina derivada provavelmente da predominância de ácidos gordos e metabolitos lípídicos capazes de a inibir naturalmente. Convém no entanto salientar que alguns destes estudos não mimetizam o ritmo circadiano pulsátil normal da GH no organismo e por vezes referem-se a doses muito elevadas e administradas por infusão contínua, alheias ao apertado controlo a que a secreção endógena está sujeita. Adicionalmente, a insulina e IGF-1, ambas estimuladas pela GH, podem mascarar o seu efeito isolado. Apesar do potencial óbvio que aparenta ter no tratamento da obesidade, na melhoria da composição corporal ou como terapia de rejuvenescimento, não existem quaisquer evidências meta-analíticas que sugiram o seu uso para estes fins, havendo no entanto provas dos efeitos perniciosos que o seu uso indevido pode acarretar.

Passando ao objectivo primário deste artigo, o exercício físico, como stressor que é, é um dos factores exógenos mais importantes na modelação da secreção aguda de GH. Nos últimos anos o uso da GH como agente dopante foi alvo de grande mediatismo, especialmente aquando dos Jogos Olímpicos de Pequim, embora a sua real utilidade no aumento de performance seja discutível. Quanto a objectivos estéticos, parece-me evidente o seu potencial. Este não é no entanto o tema em abordagem mas tem sido revisto intensivamente por vários autores nos últimos anos. O principal efeito metabólico da GH durante o exercício moderado parece ser a estimulação da lipólise sem alteração evidente do metabolismo proteico ou da glicose. Apenas com a administração massiva e crónica parece haver uma inibição da degradação proteica com potencial anti-catabólico.

O exercício de resistência muscular em particular tem demonstrado ser um notável estimulador da secreção aguda de GH. Este tipo de treino é capaz de aumentar as concentrações de GH durante 30 min após o exercício, tanto em homens como mulheres, embora os níveis basais desta hormona sejam superiores nas mulheres, acreditando-se aliás que é a principal responsável pelo anabolismo induzido no sexo feminino. A magnitude do aumento é dependente dos exercícios executados, superior quando mais massa muscular é envolvida, da intensidade, volume e tempo de descanso. De um modo geral, programas que favoreçam um aumento acentuado nos níveis de lactato (intensidade e volume elevados, com curtos períodos de descanso entre séries e que esforcem grandes grupos musculares) tendem a produzir uma resposta superior de GH. A redução do pH do sangue é um dos mecanismos propostos como estimulador da secreção da hormona na hipófise. Tal como acontece com a testosterona, o treino típico de força não parece aumentar significativamente os níveis de GH. No entanto, Goto e colaboradores demonstraram que a adição de um único set de várias repetições a 50% da RM no final do treino é suficiente para induzir um aumento notório de GH. Quanto a alterações induzidas nos níveis basais, em repouso, o treino não parece ter qualquer influência.

Os mecanismos através dos quais o treino induz a secreção de GH não são óbvios e vários têm sido sugeridos. Um deles já foi mencionado e trata-se da redução do pH sanguíneo consequente ao aumento de ácido láctico, embora os resultados dos diferentes estudos sejam algo contraditórios. É de salientar no entanto que o ácido láctico é ele próprio um substrato glucogénico favorecido pela GH. Um outro mecanismo é o próprio estímulo neuronal aferente induzido pelo treino. Outros candidatos são as catecolaminas, adrenalina e noradrenalina, já que parece haver uma relação entre os níveis destas hormonas e a indução de GH pelo exercício. O óxido nítrico, NO, é também um importante neurotransmissor na regulação do eixo hipotálamo-hipófise, responsável pela regulação da produção e secreção de GH. Pinilla demonstrou que o NO estimula a secreção de GH in vitro. O papel do NO na adaptação ao exercício é bem caracterizado e apresenta múltiplas vertentes como o aumento da captação de glicose, perfusão do tecido muscular, etc. Embora esta hipótese seja atractiva, não é certo que o treino seja um importante estímulo de NO a nível hipofisário já que o seu efeito é essencialmente parácrino, limitado ao local de produção. No entanto, este mecanismo pode explicar o aumento na GH que se verifica após administração de L-arginina. É na conversão enzimática deste aminoácido em L-citrulina que se forma o NO. Por último, existe ainda um outro possível mecanismo que depende do aumento da temperatura do hipotálamo, órgão responsável pela regulação da hipófise. Não só o exercício aumenta a temperatura corporal, e neste órgão em particular, como também a secreção de GH e uma função intacta do hipotálamo são pré-requisitos essências à termo-regulação durante o treino. Todos estes processos têm os seus fundamentos e não são exclusivos. É possível e provável que não exista um mecanismo singular na activação da resposta hormonal ao treino, mas que se trate de uma combinação de processos que actuam em sinergia.

Para quem leu a primeira parte da série, referente à testosterona, são notórias as semelhanças na resposta das duas hormonas ao treino. Ambas são estimuladas pelo treino de resistência de uma forma dependente do volume, intensidade e tipo de exercício. Quanto mais stress for induzido, maior o estímulo. A ingestão de alimentos parece inibir ambas as hormonas, possivelmente por um aumento de insulina ou IGF-1 que as antagonizam. Na verdade os androgéneos são agonistas de GH e é legitimo pensar num efeito sinérgico entre estas hormonas que potencia o aumento de massa muscular.

Para terminar, quero apenas relembrar que não pretendo sugerir que um programa de treino deve ser desenhado de forma a potenciar a secreção de uma hormona em particular. Apenas expus alguns mecanismos fisiológicos básicos que podem ajudar na compreensão da biologia do exercício fisco e, neste caso, das suas implicações no metabolismo energético. Muito menos pretendo aguçar o apetite para o uso de GH como agente ergogénico ou adjuvante na melhoria da composição corporal. É inegável o seu potencial para este fim, mas são inegáveis também os efeitos nefastos para a saúde que o seu uso pode acarretar. Para além da já referida resistência à insulina e propensão a diabetes, a administração de GH está também associada a uma maior incidência de artralgias, artrite, cardiomegalia, visceromegalia e hiperlipidémias. Embora não existam evidências experimentais ou clínicas para tal, o que se conhece da biologia da GH torna-a um possível agente cancerígeno em pessoas pré-dispostas devido ao seu efeito mitogénico (provavelmente através do IGF-1). Por estas razões, apela-se ao bom-senso e responsabilidade dos leitores. Dou especial ênfase a este aspecto porque, modéstia à parte, conheço bastante bem o interesse de que esta hormona tem sido alvo nos últimos anos pelos praticantes em busca de uma composição corporal melhorada. Os benefícios geralmente não justificam os meios e o preço a pagar pode ser demasiado alto, embora da sua inteira responsabilidade.

Sérgio Veloso

Referências:

Godfrey RJ, et al. (2003). The exercise-induced growth hormone response in athletes. Sports Medicine. 33:599.

Goto K et al. (2003). A single set of low intensity resistance exercise immediately following high intensity resistance exercise stimulates growth hormone secretion in men. Journal of Sports Medicine and Physical Fitness. 43:243.

Kicman AT, et al. (1992). Peptide hormones and sport: misuse and detection. British Medical Bulletin. 48:496.

Kronenberg HM, et al. (2008). William’s Textbook of Endocrinology, 11th Edition. Saunders Elsevier. 

Norrelund H, et al. (2001). Continuation of growth hormone substitution during fasting in GH-deficient patients decreases urea excretiton and conserves protein synthesis. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism. 86:3120.

Pinilla L, et al. (1999). Nitric oxide stimulates growth hormone secretion in vitro through a calcium and cyclic guanosine monophosphate-independent mechanism. Hormone Reseach. 51:242.

6 comentários:

  1. Recentemente li um artigo em que referia que testosterona é libertada com cargas próximas do máximo e aumentando a potencia muscular enquanto a hormona do crescimento é libertada para cargas submaximas (8-10 rep) e aumenta a massa muscular total nao favorecendo a relacao peso- potencia em atletas.

    O que tens a dizer sobre isto? Sabemos que no treino com atletas existem fases em que é necessário aumentar a massa muscular mas a potência muscular é o objectivo principal (por exemplo no voleibol).

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  2. Se me souberes indicar o estudo talvez seja capaz de dar uma opinião mais informada. Pelo que sei, a libertação de testosterona é superior em programas com maior componente glicolítica (intensidade moderada, alto volume). Posso deixar-te algumas referências:

    Guezennec Y., et al. (1986). Hormone and metabolic response to weight-lifting training sessions. International Journal of Sports Medicine.7:100-105.

    Kraemer W.J. et al. (1991). Endogenous anabolic hormonal and growth factor responses to heavy resistance exercise in males and females. international Journal of Sports Medicine. 12:228-235.

    Kraemer W.J. et al. (1990). Hormonal and growth factor responses to heavy resistence exercise protocols. Jounal of Applied Physiology. 69:1442.

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  3. Estive a ler novamente o texto com maior atenção e algures escreveste:

    "Curiosamente, a concentração de AR está inversamente correlacionada com o volume do protocolo de treino..." , o que parece favorecer os treinos de alta intensidade, mas com volumes reduzidos (treino de potencia/forca rapida).

    "...testosterona também exerce efeito sobre o sistema nervoso, interagindo com receptores neuronais e aumentando a quantidade de neurotransmissores, bem como promovendo a regeneração dos nervos e o tamanho do corpo e dendrites dos neurónios. Estas adaptações neuromotoras estão obviamente ligadas ao aumento de força muscular." As principais alterações no treino com cargas máximas são ao nível do sistema nercoso, nomeadamente ao nível do recrutamento.

    Infelizmente não me recordo onde li essa informação.

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  4. Mas essa menor concentração do AR com o volume explica-se pelo maior catabolismo proteico que se observa a partir de um certo limiar.

    Quanto à segunda observação, as adaptações neuromotoras são de facto as alterações mais evidentes no treino de força mas existem vários processos que convergem nesse sentido. Não significa que o treino com cargas máximas estimule a testosterona nem que esta seja necessária para provocar essas adaptações. Por exemplo, qualquer pessoa que tenha utilizado testosterona como anabolizante dirá que a capacidade de gerar força aumenta. E é mais certo ainda que alguém que experimente hipogonadismo tenha uma redução de força desproporcional à perda de massa magra.

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  5. GH em doses moderadas é o milagre de que os obesos estavam à espera :)

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  6. Percebo que o autor do artigo tenha necessidade pessoal de mostrar que fez os trabalhos de casa na faculdade, mas por outro lado fico a imaginar porque algue seda ao trabalho de escrever artigos como este que abundam a internet ja ha vinte anos??? Nada de novo, mais do mesmo. Sempre aesma conversa sobre como e quando hormonios sao liberados pra no final perceberem que se querem um corpo fora do comum tem que tomar anabolizantes/insulina/hgh/igf. No caso de quererem um corpo normal nada do que foi escriyo realmente interessa. Vale como pensamento o seguinte : nao precisamos saber como um carro funciona mas sim como maneja-lo. Ahhh ps: deixe de usar termos.em ingles, lingua pobre esta, use portugues

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