Tipos de Fibras Musculares e Propriedades Metabólicas

O músculo esquelético é composto por fibras que diferem na velocidade de contração, na força e potência que produzem, e na forma como geram ATP. As fibras são classificadas ao longo de um espectro que vai desde os tipos oxidativos de contração lenta e resistentes à fadiga, até os tipos glicolíticos de contração rápida, potentes, mas mais fatigáveis, definidos principalmente pela sua isoforma de cadeia pesada de miosina e pelo seu perfil enzimático metabólico.

Definition

Tipos de fibras musculares são categorias de fibras musculares esqueléticas distinguidas pela sua isoforma predominante da cadeia pesada de miosina e pela sua velocidade de contração associada, resistência à fadiga e dependência do metabolismo oxidativo versus glicolítico.

Scope

Este tópico aborda a classificação das fibras musculares esqueléticas (o esquema Tipo I / Tipo II e as isoformas da cadeia pesada de miosina), as suas propriedades contráteis e metabólicas, e a sua capacidade de transição entre tipos com o uso. É uma referência e um relato educacional da diversidade de fibras, não um guia para treinamento ou manejo clínico.

Core questions

• Como as fibras musculares esqueléticas são classificadas e com base em quê?
• Quais propriedades contráteis e metabólicas distinguem as fibras lentas das rápidas?
• Como as isoformas da cadeia pesada de miosina se relacionam com a função da fibra?
• As fibras podem mudar de tipo e o que impulsiona essas transições?

Key concepts

• Fibras Tipo I (oxidativas lentas)
• Fibras Tipo IIa (oxidativo-glicolíticas rápidas)
• Fibras Tipo IIx / IIb (glicolíticas rápidas)
• Isoformas da cadeia pesada de miosina
• Metabolismo oxidativo versus glicolítico
• Resistência à fadiga
• Tipagem histoquímica (ATPase) e imuno-histoquímica
• Transições e plasticidade do tipo de fibra

Mechanisms

O tipo de fibra é determinado em grande parte pela isoforma da cadeia pesada de miosina que uma fibra expressa, o que define a velocidade do ciclo das pontes cruzadas e, portanto, a velocidade contrátil. As fibras lentas do Tipo I expressam a isoforma lenta, são ricas em mitocôndrias, mioglobina e enzimas oxidativas, resistem à fadiga e produzem relativamente pouca potência; as fibras rápidas do Tipo II expressam isoformas rápidas, dependem mais da glicólise, contraem e relaxam rapidamente, e geram maior potência, mas fatigam mais cedo. Dentro do grupo rápido, as fibras do Tipo IIa mantêm uma capacidade oxidativa substancial, enquanto as do Tipo IIx (e IIb em algumas espécies) são mais fortemente glicolíticas. Métodos histoquímicos clássicos classificavam as fibras pela coloração da ATPase miofibrilar, enquanto o trabalho moderno as resolve pela isoforma da miosina. As fibras são plásticas: padrões alterados de uso, carga e atividade neural podem mudar a sua expressão de isoformas ao longo do contínuo lento-rápido.

Clinical relevance

A composição do tipo de fibra ajuda a explicar as diferenças na resistência muscular, velocidade e suscetibilidade à fadiga, e fornece um pano de fundo para interpretar os achados de biópsias musculares e estudos de fisiologia do exercício. É descrita aqui como fisiologia de referência e não é uma base para diagnóstico individual, prescrição de treinamento ou tratamento.

Evidence & guidelines

O conhecimento aqui deriva de estudos histoquímicos e moleculares de fibras musculares e de revisões autorizadas, notavelmente a síntese abrangente de Schiaffino e Reggiani (2011) em Physiological Reviews. É uma ciência básica descritiva, em vez de evidência clínica regida por diretrizes; algumas fontes fundamentais mais antigas são citadas por referência onde um DOI verificado não estava disponível.

History

Classificações iniciais distinguiam o músculo vermelho e branco pela cor e velocidade de contração. Em 1970, Brooke e Kaiser sistematizaram a tipagem de fibras usando histoquímica da ATPase miofibrilar, definindo as categorias Tipo I e Tipo II ainda em uso. O trabalho molecular subsequente de Pette, Staron, Schiaffino, Reggiani, Bottinelli e outros identificou as isoformas da cadeia pesada de miosina subjacentes a esses tipos e mostrou que as fibras podem transitar entre elas em resposta ao uso, dando o contínuo moderno de fibras oxidativas lentas a glicolíticas rápidas.

Debates

Quão discretos são os tipos de fibras?

Embora as fibras sejam convencionalmente classificadas nas categorias Tipo I, IIa e IIx/IIb, muitas fibras coexpressam múltiplas isoformas de miosina (fibras híbridas), de modo que os tipos são melhor vistos como um contínuo do que como compartimentos fixos.

Key figures

• Stefano Schiaffino
• Carlo Reggiani
• Dirk Pette
• Robert Staron
• Michael Brooke

Seminal works

• brooke-kaiser-1970
• schiaffino-reggiani-2011

Frequently asked questions

Qual é a diferença entre fibras de contração lenta e de contração rápida?

As fibras de contração lenta (Tipo I) contraem lentamente, dependem do metabolismo oxidativo e resistem à fadiga; as fibras de contração rápida (Tipo II) contraem rapidamente, produzem mais potência, dependem mais da glicólise e fatigam mais cedo.

As fibras musculares podem mudar de tipo?

As fibras são plásticas e podem mudar a sua expressão de isoformas de miosina ao longo do contínuo lento-rápido com mudanças no uso e na atividade neural, embora a extensão da transição entre as principais categorias seja limitada e debatida.