sábado, 15 de junho de 2013

Fisiologia óssea

Fisiologia óssea

Os ossos exercem algumas funções importantes como o suporte estrutural e o metabolismo do cálcio.

1- Tem uma matriz protéica de colágeno que está impregnado de sais minerais, incluindo fosfato de cálcio (85%), carbonato de cálcio (10%) e pequenas quantidades de fluoreto de cálcio e fluoreto de magnésio.

2 - As fibras do colágeno que formam a matriz óssea são extremamente complexas. Para manter a estrutura normal do osso deve haver quantidade suficiente tanto de proteínas quanto minerais. Os minerais encontrados no osso são formados primeiramente por hidroxiapatita. Massa óssea é um conceito importante para compreender porque o osso é uma massa estrutural eficiente em que a máxima resistência é alcançada com o mínimo de massa devido a sua arquitetura. Osso desnecessário é perdido (atrofia e perda óssea é observado em pacientes paraplégicos) através de uma perda óssea em rede enquanto ocorre a remodelação óssea.

O osso contém também pequenas quantidades de proteínas não colágenas na matriz mineral. Todas as proteínas morfogenéticas do osso mais importantes fazem parte desse grupo.

Resposta elástica: quando a carga é aplicada, o osso deforma-se por uma mudança no comprimento ou formato. Retirada a carga o osso volta ao comprimento normal.

Resposta plástica: após atingir o ponto de deformação, começam a aparecer microrrupturas, o osso deforma-se permanentemente, podendo chegar a fraturar-se.

Hipertrofia: Ossos de pessoas fisicamente ativas são mais densos. Exercícios regulares parecem aumentar a densidade do esqueleto como um todo.

Atrofia: Resposta a tensão reduzida. Diminui a quantidade cálcio diminuindo peso e resistência (desmineralização).

Ossos respondem dinamicamente a presença ou ausência de tensão com mudanças de tamanho, forma e densidade - Lei de Wolff


Remodelação óssea, osteoblastos, osteoclastos e calcitonina.
O tecido ósseo, como o músculo, adapta-se em resposta às forças funcionais que agem sobre ele, e as mudanças produzidas no osso pelo treinamento físico estão relacionadas com a intensidade do programa de treinamento. Por exemplo, um osso esponjoso tornar-se compacto ou para se adaptar a novas situações fisiológicas ou patológicas, o osso está em constante remodelação, por meio de reabsorção e deposição de matriz óssea.


O desenvolvimento e a homeostase do sistema esquelético está na dependência de uma remodelação óssea equilibrada, ou seja, da dinâmica balanceada entre a atividade dos osteoblastos e osteoclastos, firmemente controlada pelo sistema imune. Se este balanço inclinar-se a favor dos osteoclastos, levará a uma diminuição da concentração de Ca++ no osso. Se for a favor dos osteoblastos teremos uma maios concentração de Ca++.

Calcitonina, é um hormônio produzido pelas células parafoliculares, ou células “C”, da glândula tireóide que está diretamente envolvido com a remodelação óssea. Seu principal efeito é diminuir os níveis sanguíneos de Ca++. A calcitonina é um antagonista direto do paratormônio, produzido pelas glândulas paratireóides. A calcitonina inibe a atividade dos osteoclastos e consequentemente a reabsorção óssea e a liberação de Ca++ da matriz do osso e estimula a captação e a incorporação de Ca++ na matriz do osso.

Níveis sanguíneos elevados de Ca++ (aproximadamente 20% acima do normal) agem como um estímulo humoral para a liberação de calcitonina, enquanto que a diminuição dos níveis sanguíneos de Ca++ inibe a atividade secretora das células “C”. A regulação dos níveis sanguíneos de Ca++ pela calcitonina é breve, mas extremamente rápida.

A calcitonina parece ser importante apenas na infância, quando o esqueleto cresce rapidamente e os ossos são bastante modificados em massa, tamanho e forma. Em adultos, ela é no máximo um franco agente hipocalcêmico.


Marcadores bioquímicos
A maior atividade dos osteoblastos, células responsáveis pela formação óssea, ou dos osteoclastos, células responsáveis pela reabsorção óssea, pode ser sugerida pelo aumento das concentrações circulantes ou urinárias de substâncias secretadas por essas células. Essas substâncias são utilizadas como marcadores bioquímicos da remodelação óssea e suas concentrações são mensuradas em indivíduos atletas ou submetidos a algum método de treinamento físico para avaliar um eventual efeito na remodelação óssea.
Entre os marcadores de formação óssea estão a fosfatase alcalina óssea específica que é secretada pelos osteoblastos e hidrolisa ésteres de fosfato, o que  está envolvido no processo de calcificação, e a osteocalcina ou proteína Gla, cuja síntese aumenta quando ocorre maior calcificação do tecido.

Entre os marcadores de reabsorção óssea estão a deoxipiridinolina livre (expressa em razão da creatinina urinária), a fosfatase ácida tartarato-resistente circulante, a hidroxiprolina (expressa em razão da creatinina urinária), os telopeptídios das ligações cruzadas do colágeno tipo I, de terminal amino (NTx) ou carboxi (CTx) urinários, entre outras ligações cruzadas de piridinolina circulantes, sendo todas essas substâncias subprodutos da reabsorção do colágeno ósseo.


Efeitos da atividade física na densidade mineral óssea

A densidade mineral óssea (DMO) é o resultado de um processo dinâmico de formação e reabsorção do tecido ósseo chamado de remodelação. A reabsorção causa a deterioração desse tecido enquanto a formação do mesmo é responsável pela reconstrução e fortalecimento do tecido deteriorado. Esse processo ocorre ao longo da vida em ciclos de quatro a seis meses de duração. A manutenção da DMO é muito importante para a prevenção da osteoporose, caracterizada por uma diminuição acentuada da DMO, no qual a matriz e os minerais ósseos são perdidos devido ao excesso de reabsorção óssea em relação à formação. Esse processo é normalmente associado ao avanço da idade e à ocorrência da menopausa e leva a uma maior incidência de fraturas. Embora a perda óssea seja mais intensa nas mulheres, os homens também apresentam uma diminuição devido a idade avançada.


Embora fatores como genética, homeostase hormonal e alimentação possam ser determinantes na DMO, o nível de atividade física parece ter importante influência nessa variável. Apesar do mecanismo fisiológico não ser inteiramente claro, a ação osteogênica da atividade física parece ser mediada via efeito piezoelétrico ósseo.


Densidade mineral óssea de mulheres eumenorréicas e amenorréicas treinadas e não treinadas. Podemos observar que mesmo uma mulher amenorréica treinada, não consegue atingir a DMO de uma mulher eumenorréica sedentária.


Densidade mineral óssea de quatro grupos: grupo controle (verde), grupo exercício (azul), grupo exercício + Cálcio (vermelho) e o grupo que faz reposição hormonal (cinza).

Alterações no conteúdo/densidade dos minerais ósseos
A mineralização do osso resulta na deposição de fosfato de cálcio em uma matriz protéica sintetizada pelos osteoblastos. A osteoporose é um sério problema de saúde caracterizado por um baixo conteúdo e uma baixa densidade dos minerais ósseos, mais comum em mulheres pós-menopáusicas. A maximização da massa óssea no início da vida (antes dos 30 anos), por meio de uma dieta rica em cálcio e dos exercícios realizados com sustentação de peso, é considerada capaz de reduzir o risco de osteoporose e das fraturas correlatas na fase subsequentes da vida. Em ralação ao treinamento com exercícios, a carga ou o estresse mecânico benéfico que as atividades realizadas com sustentação de peso impõem ao osso (que dão origem a um aprimoramento na densidade dos minerais ósseos) é específico para cada local. Em outras palavras, o local onde ocorre uma maior densidade de minerais ósseos corresponde ao tipo de atividade utilizada. Por exemplo, os jogadores de basquete demonstram uma maior densidade dos minerais ósseos do fêmur que os nadadores. E a densidade dos minerais ósseos nos membros superiores é maior entre os levantadores de pesos que entre os corredores.

Representações da quantidade relativa de minerais no osso em diferentes populações. O 0% de referência baseia-se no conteúdo Maximo de minerais de uma adolescente do sexo masculino.

Osteoartrite
Também conhecida como doença degenerativa das articulações, a osteoartrite é um processo degenerativo causado pela perda da cartilagem, deixando duas superfícies ósseas em contato entre si. As pessoas com artrite queixam-se, com frequência, de fadiga e algum desconforto após o exercício. Os programas de atividades devem contrabalançar repouso, imobilização das articulações afetadas e exercício para reduzir a gravidade da doença inflamatória da junta.
Pesquisadores mostraram que várias pessoas com artrite podem participar de maneira segura de programas de exercícios adequados e regulares e atingir melhor condicionamento físico aeróbio. Exercícios de baixo impacto como natação e hidroginástica, podem ser particularmente bem tolerados pelas pessoas com artrite.

Osteoporose
Uma das doenças mais devastadoras do sistema esquelético que pode ser alterada pela atividade física. O desenvolvimento da osteoporose pode se iniciar na infância, quando uma dieta inadequada associada à inatividade física pode impedir o deposto adequado de minerais no osso. Durante a fase adulta, há uma perda gradual dos minerais do osso e, se a quantidade inicial não for adequada, o indivíduo estará altamente propenso a sofrer fraturas ao longo da sua vida. Nas adolescentes e nas mulheres jovens, em particular, as pressões sociais e esportivas de elite podem causar o estabelecimento de distúrbios alimentares que, juntamente com a interrupção do ciclo menstrual, podem aumentar ainda mais o risco de osteoporose.
Com uma dieta adequada, e para as mulheres com um ciclo menstrual funcional, tanto os homens quanto as mulheres podem reduzir a taxa da perda dos minerais do osso com o envelhecimento, através do treinamento físico e atividade física regular. A retenção dos minerais do osso é maior com exercícios onde se deve sustentar o peso corporal (caminhar, correr, patinar) do que com exercício tipo suportar peso (pedalar, nadar). O objetivo do exercício na prevenção e tratamento da osteoporose é aumentar a massa óssea durante a fase de crescimento, manter a massa óssea ou diminuir a sua taxa de perda durante a fase adulta e diminuir a taxa/risco de queda das pessoas da terceira idade.

Distúrbios minerais ósseos e a mulher atleta
Uma preocupação crescente para a atleta é a perda do conteúdo mineral ósseo. Em geral, existem duas causas principais para perda de tecido ósseo na mulher atleta:
- deficiência de estrogênio decorrente de amenorréia;
- ingestão inadequada de cálcio em razão dos transtornos alimentares.
Infelizmente, muitas atletas sofrem redução do tecido ósseo devido tanto à amenorréia quanto à ingestão inadequada de cálcio associada a um transtorno alimentar. Embora tenha sido demonstrado que o treinamento físico atenua a perda óssea causada pela deficiência de estrogênio e pelo baixo consumo de cálcio, o exercício não consegue reverter completamente o processo. Com isso, a única solução para o problema da perda de minerais ósseos da atleta consiste em corrigir a deficiência de estrogênio e/ou aumentar a ingestão de cálcio até níveis normais.

Inter-relações entre os três componentes que caracterizam a tríade da mulher atleta. Acredita-se que uma combinação de estresse psicológico/fisiológico pode levar a transtornos alimentares e ao desequilíbrio energético em mulheres atletas. Esse desequilíbrio energético, concomitante a outros tipos de estresses (psicológicos e fisiológicos), pode promover problemas menstruais como a amenorréia. A amenorréia está associada a baixas concentrações sanguíneas de estrogênio, o que potencializa o risco de perda de minerais ósseos. Além disso, a diminuição da ingestão energética pode levar à deficiência no consumo de cálcio e de vitamina D, fato que também contribui para a redução dos minerais ósseos.

Relação entre distância de treinamento e incidência de amenorréia. Observe que, à medida que a distância aumenta, ocorre aumento direto na incidência de amenorréia.

Exercício e saúde óssea
A saúde óssea ideal depende da ingestão nutricional adequada e também do exercício regular no contexto de um perfil hormonal normal. Se a concentração plasmática de estrogênio ou testosterona estiver baixa, a massa óssea tende a diminuir. Curiosamente, o principal efeito do estrogênio é suprimir a atividade dos osteoclastos (células que reabsorvem osso). Portanto, a deficiência de estrogênio, quer ocorra na menopausa ou após a amenorréia prolongada em uma mulher jovem, “remove o freio” da absorção, resultando em perda óssea.
Para produzir um aumento da massa óssea e reduzir o risco de fraturas, a ênfase atual é sobre o treinamento com peso ou as atividades com sustentação do peso corporal que envolve forças de impacto para produzir um estímulo adequado sobre o esqueleto. Além disso, um programa diversificado de exercício que utiliza uma gama diversificada de grupos musculares com padrões de movimentos variados e frequentes deve ser melhor que um estímulo monótono ao osso como a corrida ou o ciclismo. A incorporação de mais atividades em nossa vida diária é muito promissora no que diz respeito aos benefícios à saúde óssea ao longo da vida.

Densidade dos minerais ósseos como percentual dos valores controles sedentários em três locais esqueléticos para corredores, nadadores e levantadores de peso.

Exercícios para idosos
A prescrição de exercícios para indivíduos idosos representa um desafio especial, devido à presença frequente de doenças crônicas e limitações da atividade física. Entretanto, a participação em atividades físicas e o exercício têm um grande papel na prevenção da evolução de doenças e no prolongamento dos anos de vida de forma independente.
A potência aeróbia máxima diminui, na população média, aproximadamente 1% ao ano após os 20 anos de idade. Um programa de atividade física pode interromper esse declínio e ainda, para os homens que mantêm esse programa e o peso corporal, apresentar metade da diminuição esperada do VO2 máx ao longo de um período de 20 anos. Isso é condizente com uma análise de dados longitudinal e transversal, a qual mostra que a diminuição do VO2 máx com a idade está relacionada a uma diminuição da atividade física e ao aumento do porcentual de gordura corporal.
Infelizmente, a maioria dos indivíduos apresenta um declínio constante de VO2 máx, de modo que, aos 60 anos de idade, a sua capacidade de realizar confortavelmente atividades normais diminui. Isto inicia um ciclo vicioso que leva a níveis cada vez mais baixos de condicionamento cardiorrespiratório. Um programa de atividade física é útil no controle não apenas desse ciclo descendente do condicionamento cardiorrespiratório, mas também da osteoporose, relacionada a fraturas abruptas do quadril que podem levar a uma maior inatividade e à morte.
Osteoporose é uma redução da massa óssea que afeta principalmente mulheres com mais de 50 anos de idade, devido à menopausa e à ausência de estrogênio. Considerando-se que a prevenção é melhor que a terapia com reposição hormonal, a atenção está voltada para a ingestão adequada de cálcio e o exercício ao longo da vida.
A estrutura óssea é mantida pela força da gravidade e pelas forças laterais associadas à contração muscular. Atividades com sustentação do peso, como a caminhada ou o trote, são melhores que o ciclismo e a natação para manter a densidade mineral da coluna vertebral e dos quadris, mas para pessoas mal condicionadas ou que tiveram fraturas, estas últimas atividades são recomendadas. A prescrição para a prevenção da osteoporose não é muito conhecida, entretanto, 2 a 3 horas de exercício por semana podem atenuar a redução mineral óssea esperada com a idade.
O programa de exercícios deve incluir atividades de endurance (exercícios aeróbicos), flexibilidade e força considerando a capacidade do público-alvo para produzir melhorias nesses componentes da aptidão física. O treinamento de força com o treinamento de equilíbrio reduz o risco de quedas. Em conclusão, os programas de exercício para idosos melhoram a aptidão cardiorrespiratória e ajudam a manter a integridade óssea. Quando oportuniza socialização, é fácil ver porque o exercício é uma parte importante da vida, da juventude ao envelhecimento.

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