A influência das monoaminas -dopamina e serotonina- 

na capacidade de realizar o exercício físico

patikjuru@yahoo.com.br

Doutora em Ciências do Esporte

pelo Programa de Pós-Graduação em Ciências do Esporte/UFMG

Mestra em Ciências do Esporte

pelo Programa de Pós-Graduação em Ciências do Esporte/UFMG

Professora universitária

(Brasil)

Recepción: 29/09/2023- Aceptación: 28/12/2023

1ª Revisión: 12/11/2023 - 2ª Revisión: 25/12/2023

Documento acessível. Lei N° 26.653. WCAG 2.0

Cita sugerida: Rabelo, P. da C.R. (2024). A influência das monoaminas -dopamina e serotonina- na capacidade de realizar o exercício físico. Lecturas: Educación Física y Deportes, 29(311), 182-194. https://doi.org/10.46642/efd.v29i311.7255

 

Resumo

    A capacidade de realizar o exercício físico é influenciada por diversos fatores, dentre eles a concentração e atividade das monoaminas, tais como dopamina e serotonina. Esses neurotransmissores modulam vários sistemas fisiológicos que interfere na resposta hormonal, controle do movimento, termorregulação e motivação para o esforço. Assim, compreender a forma como as monoaminas interferem na capacidade de se exercitar pode ser fundamental para que estratégias sejam traçadas afim de melhorar o desempenho físico. Diante do exposto, o objetivo deste estudo é realizar uma revisão de literatura sobre a influência das monoaminas na capacidade de realizar o exercício físico.

    Unitermos: Motivação. Termorregulação. Desempenho físico. Fadiga.

 

Abstract

    The ability to perform physical exercise is influenced by several factors, including the concentration and activity of monoamines, such as dopamine and serotonin. These neurotransmitters modulate several physiological systems that interfere with hormonal response, movement control, thermoregulation and motivation for effort. Therefore, understanding how monoamines interfere with your training capacity can be fundamental so that strategies can be designed with the aim of improving physical performance. Given the above, the objective of this study is to carry out a literature review on the influence of monoamines on the ability to perform physical exercise.

    Keywords: Motivation. Thermoregulation. Physical performance. Fatigue.

 

Resumen

    La capacidad para realizar ejercicio físico está influenciada por varios factores, entre ellos la concentración y actividad de las monoaminas, como la dopamina y la serotonina. Estos neurotransmisores modulan varios sistemas fisiológicos que interfieren con la respuesta hormonal, el control del movimiento, la termorregulación y la motivación para el esfuerzo. Por tanto, comprender cómo las monoaminas interfieren en la capacidad de realizar ejercicio puede ser fundamental para poder diseñar estrategias que mejoren el rendimiento físico. Dado lo anterior, el objetivo de este estudio es realizar una revisión bibliográfica sobre la influencia de las monoaminas en la capacidad para realizar ejercicio físico.

    Palabras clave: Motivación. Termorregulación. Rendimiento físico. Fatiga.

 

Lecturas: Educación Física y Deportes, Vol. 29, Núm. 311, Abr. (2024)

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Introdução 

 

    Durante a realização do exercício físico ocorrem alterações nos diversos sistemas fisiológicos que através de vias aferentes enviam informações ao sistema nervoso central. Isso desencadeia ajustes no organismo com intuito de manter a homeostasia e permitir a continuação do esforço (Tornero Aguilera et al., 2022). Entretanto, quando essas alterações representam um aumento do custo para executar a tarefa, ocorre, como um mecanismo de proteção, diminuição na intensidade e/ou interrupção do exercício físico. (Amann et al., 2022)

 

    Dentre as alterações integradas centralmente estão àquelas observadas no próprio sistema nervoso central (Yamashita, 2020; Thomas et al., 2012). Estudos indicam que o exercício agudo resulta em modificações na neurotransmissão: monoaminérgica (Yamashita, 2020; Rabelo et al., 2017; Rabelo et al., 2015), agiontensinérgica (Leite et al., 2010), colinérgica (Rodrigues et al., 2009), dentre outras.

 

    Já o exercício crônico promove aumento de sinapses neurais, arborização dendrítica e angiogênese central através da ativação de fatores como o de crescimento neuronal e de crescimento vascular (Hortobágyi et al., 2022; Sujkowski et al., 2022;). Essas modulações promovidas no sistema nervoso central influenciam o desempenho físico. Diante do exposto acima, o objetivo do presente estudo é realizar uma revisão de literatura acerca da influência das monoaminas na capacidade de realizar o exercício físico.

 

Métodos 

 

    O presente estudo trata-se de uma revisão narrativa da literatura, efetuada na base de dados Pubmed, no período entre janeiro de 2023 a outubro de 2023. Para a busca dos artigos foram utilizados os seguintes descritores combinados: physical exercise and monoamines, physical exercise and dopamine, physical exercise and serotonin, performance and monamines, fatigue and monoamines. Posteriormente foi efetuada a leitura dos resumos dos estudos encontrados e àqueles relevantes para o desenvolvimento do texto foram selecionados.

 

Monoaminas e exercício físico 

 

    A relação entre a capacidade de executar o exercício e as monoaminas foi estabelecida inicialmente na década de 70 quando foi identificado que um aumento na concentração de serotonina (5-hidroxitriptamina, 5-HT) em decorrência do exercício, repercute em diminuição dos processos de oxirredução e hiperpolarização neuronal (Romanowski, e Grabiec; 1974). Demonstrou-se, a posterior e, que o aumento da 5-HT resulta da maior disponibilidade de triptofano central (Chaouloff et al., 1985), sendo tal modulação específica de algumas áreas cerebrais (Chaouloff et al., 1989) e influenciada pelo treinamento (Acworth et al., 1986). Assim, baseados na concepção de que a 5-HT diminui a eferência neural e consequentemente o recrutamento muscular durante o exercício, foi sugerido, em 1987, um modelo para explicar a fadiga, denominado “Hipótese da Fadiga Central”. (Newsholme et al., 1992)

 

    Além da 5-HT, estudos têm demonstrado a participação de outros neurotransmissores na modulação do desempenho físico, dentre os quais, destaca-se a dopamina (3,4-dihidroxifeniletilamina, DA). A associação entre DA e o exercício remota da década de 70, quando foi observado que o aumento dopaminérgico no sistema nervoso central, desencadeado por manipulação farmacológica, gerava aumento no tempo de exercício (Gerald, 1978). Além disso, constatou-se que o exercício gera aumentos gradativos na concentração de DA e seus metabólitos em áreas cerebrais (Heyes et al., 1988). Prosseguindo nessa linha de pesquisa, indícios da inibição de DA sobre 5-HT, durante o exercício, foram demonstrados a partir dos resultados de aumento e diminuição da atividade serotonérgica com o uso de antagonista e agonista dopaminérgico, respectivamente (Chaouloff et al., 1987). Em 1993, Bailey e colaboradores evidenciaram a relação inibitória recíproca entre as monoaminas (Bailey et al., 1993). Assim, adveio a reformulação da “Hipótese da Fadiga Central”, fundamentada na relação 5-HT/DA. (Meeusen, e Decroix, 2018, Meeusen, e Roelands, 2017; Davis, e Bailey, 1997)

 

    No decorrer da execução do exercício é possível visualizar uma dinâmica na atividade de ambos os sistemas, com aumentos gradativos na atividade serotonérgica e dopaminérgica. Entretanto, com a aproximação da fadiga, nota-se que a atividade dopaminérgica retorna para os valores basais, em detrimento da serotonérgica, que se mantêm elevada. Tal dinâmica neural é tida como um dos componentes que contribuem para interrupção do esforço. (Tornero-Aguilera et al., 2022; Cordeiro et al., 2017; Davis, e Bailey, 1997)

 

Fonte: Elaborado pela autora

 

    Somando as evidências que demonstram a relação entre os neurotransmissores e o exercício, resultados mostram que o exercício crônico desencadeia plasticidade nas vias neurais monoaminérgicas (Feng et al., 2020; Rabelo et al., 2017). O treinamento gera diminuição nos receptores serotonérgicos pós-sinápticos (Dwyer, e Browning, 2000). Já no sistema dopaminérgico, ocorre aumento temporal na liberação de DA após estímulo farmacológico (Marques et al., 2008). Além disso, a adaptação do sistema dopaminérgico ao treinamento depende da capacidade intrínseca para realizar o exercício físico (Rabelo et al., 2017; Teixeira-Coelho et al., 2014). Em resposta a um protocolo de treinamento exaustivo, com intuito de mimetizar a síndrome do excesso de treinamento, há aumento basal da concentração de 5-HT hipotalâmica com concomitante queda no desempenho (Caperuto et al., 2009).

 

    Como é possível perceber, através dos resultados expostos anteriormente, o exercício físico modula os sistemas monoaminérgicos, assim como é influenciado por esses neurotransmissores. Nota-se, através da interpretação dos dados, que a ativação do sistema dopaminérgico e serotonérgico está associada, respectivamente, ao aumento e diminuição na capacidade de realizar o exercício.

 

    A 5-HT forma o sistema de neurotransmissor mais difuso existente nos seres humanos (Pourhamzeh et al., 2021; Van Galen et al., 2021). Os neurônios serotonérgicos estão localizados em estruturas denominadas núcleos da ráphe. Esses núcleos se subdividem em ráphe caudal, com projeções para a coluna vertebral, e ráphe rostral e medial, que emitem projeções para diversas regiões cerebrais, como: substância nigra, tálamo, corpo estriado, núcleo accumbens, hipocampo, hipotálamo (Van Galen et al., 2021; Pourhamzeh et al., 2021). O aumento da atividade serotonérgica durante o exercício, que é um dos fatores que contribui para a interrupção do esforço (Cordeiro et al., 2017), resulta do aumento da concentração de triptofano sérico livre, o precursor da 5-HT (Meeusen et al., 2006; Davis et al., 2000), o que tende a acontecer ao longo do exercício físico.

 

    Já o aumento da atividade dopaminérgica central, durante o exercício, é decorrente da maior concentração de cálcio que potencializa a atividade da enzima tirosina hidroxilase que sintetiza DA (Ben-Jonathan, e Hnasko, 2001). As principais eferências neuronais dopaminérgicas originam-se na substância nigra pars compacta e área tegmentar ventral com projeções para estruturas estriatais, corticais, límbicas e hipotalâmicas. Deste modo são formadas as vias: nigroestriatal, mesocorticolímbica, e nigrohipotalámica. (Tang et al., 2022)

 

    Vários estudos vêm sendo realizados com o intuito de aprofundar o conhecimento acerca da relação 5-HT/DA durante o exercício. Evidências têm sido elucidadas em relação à participação da DA em circuitarias associadas ao controle termorregulatório, hormonal, motor e mecanismos de motivação (Cramb et al., 2023; Foley et al., 2008). Já a 5-HT tem sido relacionada com a termorregulação, controle motor, letargia, regulação do ciclo claro-escuro, dor e apetite. (Van Galen et al., 2021; Edinoff et al., 2021)

 

Monoaminas e termorregulação 

 

    A área pré-óptica, localizada no hipotálamo, é um dos principais locus associado ao controle da temperatura corporal (Rothhaas, e Chung, 2021). Durante a realização do exercício ocorrem alterações nas concentrações de DA e 5-HT nessa estrutura cerebral, o que contribui para os ajustes termorregulatórios (Balthazar et al., 2009). Em relação a 5-HT, na década de 60, demonstrou-se que o seu aumento no hipotálamo desencadeava resposta hipertérmica (Feldberg, e Myers, 1965). Já na década de 70, observou-se que o estímulo farmacológico dopaminérgico potencializa os mecanismos de perda de calor (Cox et al., 1978). Em trabalhos posteriores, foi constatado que o aumento de DA na área pré-óptica desencadeia aumento no tempo de exercício por permitir a manutenção do exercício, mesmo com altos valores de temperatura corporal (Balthazar et al., 2009), sem alterações na percepção de esforço ou conforto térmico (Roelands et al., 2008). Nesses trabalhos é exposto o argumento de que o aumento de DA na área pré óptica inibe os sinais inibitórios para interrupção do esforço que são decorrentes da sobrecarga térmica. Além disso, resultados demonstram que a DA minimiza a redução da eficiência mecânica e aumenta a capacidade do corpo de dissipar calor (Balthazar et al., 2009). Em relação à influência serotonérgica na termorregulação, demonstrou-se que o aumento de 5-HT na área pré-óptica correlaciona negativamente com o tempo de exercício (Soares et al., 2007), o que pode ser devido ao aumento na taxa metabólica e diminuição na eficiência mecânica (Soares et al., 2003), resultando em maior taxa de acúmulo de calor (Soares et al., 2004). Já a inibição do sistema serotonérgico atenua o aumento da temperatura corporal (Rodrigues et al., 2009). Portanto, é possível concluir que, os sistemas dopaminérgico e serotonérgico possuem efeitos antagônicos sobre os ajustes termorregulatórios.

 

Monoaminas e hormônios 

 

    Estudos que manipularam a ativação monoaminérgica também demonstram sua participação na liberação hormonal durante o exercício. A atividade dopaminérgica tem sido associada à inibição do sistema nervoso autônomo simpático e a inibição da liberação de hormônios hipofisários, exceto hormônio do crescimento (Akiyama, e Sutoo, 1999). Já a 5-HT desencadeia liberação de hormônios da hipófise anterior (Yatham, e Steiner, 1993) e ativa o sistema nervoso autônomo simpático (Chaouloff et al., 1993). Porém, durante o exercício, a administração de fármacos que aumentam a atividade dopaminérgica (Piacentini et al., 2004) e serotonérgica (Roelands et al., 2009) resultam em maiores concentrações de cortisol. Além disso, tem-se estabelecido uma possível relação inibitória do eixo hipotálamo-hipófise-adrenal sobre a síntese serotonérgica: o cortisol ativa a enzima triptofano pirolase, presente no fígado, que metaboliza o triptofano sérico (Badawy et al., 2022; Chaouloff, 1997). Entretanto, no hipocampo, há indícios de que o cortisol aumenta a atividade serotonérgica (Chaouloff et al., 1995) e dopaminérgica (Mora et al., 2012). Nota-se, portanto, que a relação entre as monoaminas e a liberação hormonal é complexa. Em relação à modulação do eixo hipotálamo-hipófise-adrenal, essa interação depende da natureza, intensidade e preditabilidade do agente estressor. (Nash et al., 2023; Mora et al., 2012)

 

Monoaminas e controle motor 

 

    Os sistemas serotonérgico e dopaminérgico estão envolvidos no controle do movimento, o que pode influenciar o desempenho físico. A DA, através das projeções da substância nigra pars compacta para o corpo estriado, aumenta e diminui, respectivamente, a atividade da via direta e indireta dos gânglios da base. Como resultado, ocorre a regulação fina do ato motor (Ryczko, e Dubuc, 2023; Pérez-Fernández et al., 2021). As estruturas estriatais também estão associadas à motivação, o que, de acordo com os autores, gera o efeito hedônico do exercício (Kravitz, e Kreitzer, 2012). O exercício agudo (Bailey et al., 1993) e o crônico (Petzinger et al., 2007), desencadeiam aumento estriatal de DA. Além disso, o exercício crônico gera neuroproteção e neuroplasticidade no corpo estriado (Cordeiro et al., 2017). Essa relação tem sido amplamente investigada em pessoas com a doença de Parkinson, caracterizada pela diminuição de DA no corpo estriado. Nos estudos têm sido evidenciado que o exercício físico pode contribuir para a melhora motora em paciente com a doença devido a essa plasticidade central, o que resulta na maior disponibilidade de dopamina no corpo estriado (Trigueiro et al., 2017). Em situação de déficit motor gerado por diminuição dopaminérgica, observa-se restauração das concentrações de DA com o exercício físico (Gorton et al., 2010). Já a 5-HT modula o comportamento motor através de projeções para o hipocampo. Entretanto, em relação a sua função, os resultados ainda são inconclusivos. Trabalhos mostram que a 5-HT, especificamente nessa área cerebral pode gerar tanto aumento (Takahashi et al., 2000) quanto diminuição da atividade motora. (Vanderwolf, 1989)

 

Monoaminas e motivação 

 

    A participação em vias de motivação e reforço positivo também é um dos possíveis mecanismos pelos quais as monoaminas podem modular o desempenho. A atividade dopaminérgica no núcleo accumbens, que integra a via mesocorticolímbica (área tegumentar ventral para o núcleo accumbens), está associada com a manutenção de comportamentos essenciais para a sobrevivência, tais como: alimentação, reprodução sexual e realização do exercício físico (Navarro et al., 2022; Knab, e Lightfoot, 2010). Esses comportamentos, por serem necessidades naturais, se tornaram ao longo da evolução, comportamentos motivados. Dados que corroboram essa argumentação mostram que a inibição dopaminérgica no núcleo accumbens gera hipoatividade e a manifestação do estado anedônico (Kiyatkin et al., 2008). De acordo com o conceito de que o exercício é um comportamento motivado, outros autores constataram que o exercício crônico gera adaptações no núcleo accumbens, o que tendem a aumentar a atividade dessa via (Greenwood et al., 2011) Concordando com o exposto anteriormente é relevante especular que a ativação da via entre a área tegumental ventral e o núcleo accumbens está diretamente relacionada à motivação para a realização do exercício.

 

Conclusão 

 

    Nota-se, portanto, que a capacidade de realizar o exercício físico é influenciada pela atividade dos sistemas dopaminérgico e serotonérgico que influencia em diversas respostas fisiológicas, tais como: termorregulação, motivação, liberação hormonal e controle motor. Essas vias são moduladas de acordo com as características do exercício físico como intensidade, duração, via metabólica predominantemente utilizada, dentre outras. Com o treinamento é possível modular a resposta desses neurotransmissores ao exercício físico, o que poderia modificar a capacidade de se exercitar.

 

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Lecturas: Educación Física y Deportes, Vol. 29, Núm. 311, Abr. (2024)