COMPORTAMENTO DA MODULAÇÃO AUTONÔMICA DO CORAÇÃO DE JOVENS OBESOS E EUTRÓFICOS SUBMETIDOS A EXERCÍCIO CONTÍNUO E INCREMENTAL

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1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO NORTE FACULDADE DE ENFERMAGEM PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM SAÚDE E SOCIEDADE COMPORTAMENTO DA MODULAÇÃO AUTONÔMICA DO CORAÇÃO DE JOVENS OBESOS E EUTRÓFICOS SUBMETIDOS A EXERCÍCIO CONTÍNUO E INCREMENTAL GLEIDSON MENDES REBOUÇAS Mossoró RN 2014

2 GLEIDSON MENDES REBOUÇAS COMPORTAMENTO DA MODULAÇÃO AUTONÔMICA DO CORAÇÃO DE JOVENS OBESOS E EUTRÓFICOS SUBMETIDOS A EXERCÍCIO CONTÍNUO E INCREMENTAL Dissertação apresentada ao Programa de Pós- Graduação em Saúde e Sociedade, da Universidade do Estado do Rio Grande do Norte, como requisito final para obtenção do grau de Mestre em Saúde e Sociedade. Orientador: Prof. Dr. Humberto Jefferson de Medeiros Mossoró-RN 2014

3 Catalogação da Publicação na Fonte. Universidade do Estado do Rio Grande do Norte. Rebouças, Gleidson Mendes. Comportamento da modulação autonômica do coração de jovens obesos e eutróficos submetidos a exercício contínuo e incremental. / Gleidson Mendes Rebouças. Mossoró, RN, f. Orientador(a): Prof. Dr. Humberto Jefferson de Medeiros Dissertação (Mestrado em Saúde e Sociedade). Universidade do Estado do Rio Grande do Norte. Programa de Pós-Graduação em Saúde e Sociedade. 1. Obesidade - Dissertação. 2. Sistema nervoso autônomo - Dissertação. 3. Frequência cardíaca - Dissertação. I. Medeiros, Humberto Jefferson de. II. Universidade do Estado do Rio Grande do Norte. III.Título. Bibliotecária: Elaine Paiva de Assunção CRB 15 / 492 UERN/BC CDD

4 UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO NORTE FACULDADE DE EDUCAÇÃO FÍSICA DEPARTAMENTO DE EDUCAÇÃO FÍSICA A COMISSÃO ABAIXO ASSINADA APROVA A DISSERTAÇÃO INTITULADA COMPORTAMENTO DA MODULAÇÃO AUTONÔMICA DO CORAÇÃO DE JOVENS OBESOS E EUTRÓFICOS SUBMETIDOS A EXERCÍCIO CONTÍNUO E INCREMENTAL Elaborada por GLEIDSON MENDES REBOUÇAS COMO REQUISITO FINAL PARA A OBTENÇÃO DO TÍTULO DE MESTRE EM SAÚDE E SOCIEDADE BANCA EXAMINADORA: Humberto Jefferson de Medeiros (UERN-RN) José Carlos Gomes de Carvalho Leitão (UTAD-Portugal) João Batista da Silva (UERN-RN) Mossoró RN 2014

5 DEDICATÓRIA Dedico este trabalho aos meus pais José Maria Rebouças de Lima e Zilma Mendes Ferreira que são a maior prova de perseverança e luta frente aos desafios da vida, enfrentando-os sempre com bom humor e me encorajando com maestria na busca dos meus objetivos.

6 AGRADECIMENTOS Primeiramente ao meu bom Deus, que sempre esteve comigo nas horas mais sombrias e nas aflições mais profundas; Aos meus pais José Maria Rebouças de Lima e Zilma Mendes Ferreira Lima, por todo o amor e compreensão na minha ausência como único filho, por terem dado o próprio sangue para me assegurar uma educação primorosa. Sou e serei eternamente grato pela maior herança que um filho pode receber de seus pais: hombridade, valores e princípios que fazem ser o que sou hoje; Ao professor Raimundo Rocha da Silva (in memorian) que plantou uma ideia na cabeça de um jovem ginasta e vislumbrou um futuro na Educação Física para um menino pobre e desajeitado com as acrobacias. Que Deus esteja com você se divertindo com suas infinitas histórias; Aos grandes mestres e amigos, Aldo Gondim Fernandes, Deusdedit dos Reis Couto Neto, Antônio de Pádua Lopes, Maria Ione da Silva e José Nunes de Morais pelas sinceras palavras de amizade e cuidado que sempre tiveram por mim desde os primeiros dias de graduação, quando eu era apenas um cearense sem dinheiro para o lanche e de sorriso amarelo no rosto; Aos amigos Thiago Renee Felipe e Nailton Albuquerque ( os caveiras ) companheiros de viagens nas longas madrugadas rumo a Mossoró para cumprirmos nossas obrigações acadêmicas. Apesar de estar na estrada a mais tempo, tenho enorme orgulho de tê-los comigo nessa etapa da vida. Que venha nosso Doutorado e que nossas famílias comunguem nossa parceria; Ao amigo João Carlos ( joquinha ), que se mostrou um amigo sincero e um profissional capacitado no âmbito da Saúde Pública; A Cíntia Aracelli Borges de Souza cara de fuinha azeda e a Eunice Borges de Souza por terem feito parte desse sonho que se concretiza hoje, mas se iniciou quando atravessamos o atlântico. Em terras Lusas ficou uma aliança de ouro, mas

7 comigo ficou algo mais precioso, a eterna gratidão por todo o tempo que estivemos juntos; A todos os outros amigos do mestrado em especial Ubilina e Amélia, por tolerarem minhas brincadeiras e se mostrarem pessoas dotadas de uma sensibilidade majestosa; As crianças que se propuseram a participar desse estudo sem sequer entender ao certo a dimensão do seu significado e aos pais pela confiança depositada nesse humilde pesquisador; Aos meus alunos do Grupo de Estudos em Modulação Autonômica do Coração GEMAC (Polyana, Edmilson, Priscila, Cynthia e Wellington) pela dedicação e empenho neste tema. Aos outros que já passaram pelo grupo, o meu enorme agradecimento; Ao meu orientador, o professor Humberto Jefferson de Medeiros, que nos últimos 12 anos da minha vida dediquei o meu respeito, busquei sempre dar-lhe o máximo de orgulho, como a um pai ( papito ) que foi não só academicamente mas em outras horas muito importantes da minha vida. Não fui o seu melhor aluno mas serei sempre o mais devotado e mais ciumento deles; A Profa. Maria Irany Knackfuss gringa ou como deveria dizer mamusca. Foi sempre um exemplo de força de trabalho e inspiradora no âmbito da pesquisa além de conselheira para a vida pessoal. Minha carreira na UNI-RN devo à oportunidade que foi dada pela senhora na então FARN, nunca irei esquecer o que fez por mim. A toda a minha família, primos, primas, tios, tias, avós e avôs (in memorian) que mesmo distante torceram sempre para que eu alcançasse os meus objetivos. Essa vitória é de todos vocês!

8 SUMÁRIO Pág. RESUMO XI ABSTRACT XII 1 INTRODUÇÃO O Problema Objetivos Objetivo geral Objetivo específico Justificativa 16 2 REVISÃO DE LITERATURA Aplicação clínica variabilidade da frequência cardíaca (VFC) e sua 18 interpretação 2.2 Respostas autonômicas decorrentes da obesidade em 27 populações jovens 3 METODOLOGIA Caracterização da pesquisa População e Amostra População Amostra Instrumentos de coleta dos dados Procedimentos para coleta de dados Tratamento estatístico 37 4 RESULTADOS 39 5 CONCLUSÕES E SUGESTÕES 52 6 REFERÊNCIAS 53 ANEXOS 61

9 LISTA DE TABELAS TABELA 1 Análise descritiva dos dados antropométricos da amostra 39 Pág. TABELA 2 TABELA 3 TABELA 4 TABELA 5 TABELA 6 TABELA 7 TABELA 8 Análise descritiva das variáveis dependentes relacionadas ao desempenho não fisiológico no exercício Componentes de domínio da Frequência para o grupo Eutrofia nas fases do protocolo de execução com apresentação das diferenças nas comparações por medidas repetidas obtidas pela GLM Valores das componentes de domínio da Frequência para o grupo Obesidade nas fases do protocolo de execução com apresentação das diferenças nas comparações por medidas repetidas obtidas pela GLM. Valores inferenciais das variáveis de domínio da frequência obtidas pela GLM dentro dos intervalos de confiança de 95% para um erro do tipo I (p < 0,05) considerando o ajuste dos graus de liberdade através do Greenhouse-Geiser Análise descritiva e inferencial das medidas fisiológicas de intensidade do esforço entre os grupos ao longo das etapas de execução do protocolo de exercício Análise inferencial (p valor) variáveis em cada momento da execução do protocolo comparada entre os grupos Eutróficos e Obesos Análise dos postos de Mann-Whitney entre os grupos para a Percepção Subjetiva de Esforço (PSE)

10 LISTA DE FIGURAS Pág. FIGURA 1 Representação gráfica do intervalo R-R em um eletrocardiograma 18 FIGURA 2 FIGURA 3 Representação gráfica dos intervalo R-R e seus tempos entre os batimentos Analogia entre a separação de um feixe de luz alusivamente à separação entre as frequências de um sinal bioelétrico FIGURA 3a Fragmentação do feixe de luz por um prisma óptico 22 FIGURA 3b Separação entre as frequências de um sinal bioelétrico. b) Decomposição da FC em ondas de intensidades diferentes pela análise espectral (VLF destaque em vermelho; LF destaque em azul; HF destaque em amarelo) 22 FIGURA 4 Ilustração gerada pelo Kubios HRV após uma avaliação realizada em jovem eutrófico na execução de corrida com incremento de carga 25 FIGURA 4a Gráfico de Poincaré 25 FIGURA 4b Valores da medidas de VFC por técnicas não lineares 25 QUADRO 1 Pontos de corte de IMC para idade estabelecidos para adolescentes de 5 a 19 anos 33 FIGURA 5 Children s OMNI Scale of Perceived Exertion for walking/running 35 FIGURA 6 Resumo de desempenho no protocolo de execução para os grupos Eutrofia e Obesidade 50 LISTA DE ABREVIAÇÕES

11 ApEn HF LF LF/HF ms 2 n.u. NN50 pnn50 RMSSD Approximate Entropy (Entropia Aproximada) High Frequency (Alta Frequência) Low Frequency (Baixa Frequência) Razão entre LF/HF Milissegundos ao quadrado Unidades normalizadas. Número total de pares de intervalos NN consecutivos que diferem por mais de 50 milissegundos Proporção da NN50 Raiz quadrada da média dos quadrados das diferenças entre os intervalos RR SampEn Sample Entropy (Entropia da Amostra) SD1 SD2 SDNN VFC VLF Variabilidade instantânea de batimento a batimento da FC (referente à atividade parassimpática) Variabilidade contínua de batimento a batimento, ou variabilidade global. Desvio padrão dos intervalos R-R. Variabilidade da Frequência Cardíaca Very Low Frequency (Frequência Muito Baixa)

12 RESUMO O presente estudo analisou as medidas de Variabilidade da Frequência Cardíaca em 60 jovens sendo 30 obesos (13,8 + 1,5) e 30 eutróficos (13,2 + 1,1) submetidos a exercício contínuo e incremental. O exercício foi realizado em esteira rolante multiprogramável (Inbrasport Super ATL, Porto Alegre, Brasil) e durante a execução os avaliados foram constantemente monitorados por um cardiofrequencímetro da marca Polar RS810cx que consiste de um relógio digital e uma cinta fixada no tórax dos avaliados. Os dados referentes à FC foram enviados diretamente pra um microcomputador para análise através do software Polar Precision Performance. Todas as análises da VFC foram obtidas por meio do programa Kubios HRV Analysis Software 2,0 for Windows (The Biomedical Signaland Medical Imaging Analysis Group, Department of Applied Physics, University of Kuopio, Finlândia. A percepção subjetiva do esforço foi averiguada através da OMNI scalepara corrida e caminhada. Os registros dos intervalos R-R foram editados manualmente através de inspeção visual na tentativa de evitar que artefatos contaminem a análise. Na sequência, os registros foram automaticamente filtrados pelo software. Qualquer intervalo R-R com diferença superior a 20% do intervalo anterior foi automaticamente filtrado. Os resultados apontaram uma diminuição dos valores de variabilidade da frequência cardíaca tanto nas medidas de domínio de tempo (SDNN, RMSSD, pnn50) quanto nas medidas de domínio da frequência (HF, LF, VLF, LF/HF) no grupo Obesidade quando comparado com o grupo Eutrófico. A percepção subjetiva de esforço se relacionou positivamente com a intensidade máxima suportada, evidenciando discrepância apenas entre os grupos quanto ao tempo e intensidade associada a mesma percepção. Podemos concluir que as intensidades de exercício próximas de zonas máximas e submáximas podem alterar precocemente os ajustes autonômicos envolvidos no controle cardíaco de maneira que limite a execução do exercício e crie uma exposição a possíveis eventos indesejáveis do ponto de vista elétrico do coração. Palavras-Chave: Obesidade, Sistema Nervoso Autônomo e Frequência Cardíaca.

13 ABSTRACT The present study examined the measures of Heart Rate Variability in 60 young boys subdivided into30 obese ( ) and 30 normal weight ( 13.2 ± 1.1 ) underwent continuous and incremental exercise. The exercise was performed on a treadmill multiprogrammable (Inbrasport Super ATL, Porto Alegre, Brazil) and during execution the reviews were constantly monitored by a Polar heart rate monitor brand RS810cx consisting of a digital watch and a chest strap set of reviews. The data relating to HR were sent directly to a PC for analysis by Polar Precision Performance software. All analyzes of HRV were obtained through the program Kubios HRV Analysis Software 2.0 for Windows (The Biomedical Signal Analysis and Medical Imaging Group, Department of Applied Physics, University of Kuopio, Finland. Perceived exertion was assessed through OMNI scale for running and walking. Records of RR intervals were edited manually by visual inspection in an attempt to prevent artifacts contaminate the analysis. Subsequently, the records were automatically filtered by software. Any RR interval difference of more than 20 % of previous interval was automatically filtered. Results revealed a decrease of the heart rate variability measures in both the time domain (SDNN, RMSSD, pnn50) and the measurements of the frequency domain (HF, LF, VLF, LF/HF) in obesity group compared with the eutrophic group. Perceived exertion was positively related with maximum switching current, showing only discrepancy between the groups in terms of time and intensity associated with the same perception. We conclude that the intensities near maximal exercise areas and submaximal early can change the settings involved in cardiac autonomic control in order to limit the execution of the exercise and create an exposure to potential adverse events from the point of view of electric heart. Key words: Obesity, Autonomic Nervous System and Heart Rate.

14 14 I INTRODUÇÃO 1.1 O PROBLEMA Nos últimos anos, pesquisadores de todo o mundo têm demonstrado um interesse crescente pela promoção e detecção de indicadores de saúde da criança e do adolescente (KOCA; BAKARI; OZTUNC, 2013; SOARES-MIRANDA et al., 2012; TASCILAR et al., 2011). Notadamente, a obesidade tem sido apontada como responsável por severas desordens que acometem a população, em grande parte, de ordem cardiovascular e cardiorrespiratória (GRUTTER et al., 2012; NEVES et al., 2012; PASCHOAL; TREVIZAN; SCODELER, 2009). No Brasil, a obesidade tem se tornado um desafio para a saúde pública, uma vez que sua prevalência tem crescido de forma substancial nas três últimas décadas. O novo desenho do perfil nutricional do Brasil aponta para a necessidade de um modelo de atenção básica que incorpore ações de promoção da saúde, prevenção e tratamento da obesidade e de doenças crônicas não transmissíveis (REIS; VASCONCELOS; BARROS, 2011). Nesse contexto, as políticas públicas voltadas para a saúde têm sido de grande importância para a população do país, ainda que apresentem dificuldades em sua plena implementação. Analisando essas ações no seu contexto histórico, percebemos que as políticas públicas no Brasil vêm sendo realizadas por meio de práticas assistencialistas, traduzindo-se em relações que não incorporam o reconhecimento do direito à saúde (TRAVERSO-YÉPEZ, 2007). De acordo com a Constituição Federal de 1988, essas políticas orientam-se pelos Princípios da Universalidade e Equidade no acesso às ações e serviços, e pelas diretrizes de descentralização da gestão, de integralidade do atendimento e de participação da comunidade na organização de um Sistema Único de Saúde no território nacional (OLIVEIRA et al., 2008). Edifica-se um modelo de reorientação da atenção primária à saúde, por meio da Estratégia Saúde da Família que é uma estratégia prioritária que visa atender a indivíduos e à família de forma integral e contínua, baseado na territorialização, desenvolvendo ações de promoção, proteção e recuperação da saúde.

15 15 A estratégia tem como objetivo reorganizar a prática assistencial, centrada no hospital, com enfoque na família em seu ambiente físico e social. Também pode ser definida como um modelo de atenção que pressupõe o reconhecimento de saúde como um direito expresso na melhoria das condições de vida (MALTA et al., 2009). No tocante à área da saúde, essa melhoria e sua qualificação deve ser traduzida em serviços mais resolutivos, integrais e especialmente humanizados. Para tanto, no fim da última década, foi publicada a portaria que institui os Núcleos de Apoio à Saúde da Família (NASF), que corresponde a uma iniciativa para apoiar as equipes mínimas da Estratégia Saúde da Família. Esses núcleos poderão ser compostos por médicos (ginecologistas, pediatras e psiquiatras), professores de educação física, nutricionistas, acupunturistas, homeopatas, farmacêuticos, assistentes sociais, fisioterapeutas, fonoaudiólogos, psicólogos e terapeutas ocupacionais (BRASIL, 2008). Impulsionado pelas políticas de intervenção e pelos números nada satisfatórios quanto à obesidade infantil, muitas ações para o seu tratamento têm mostrado efeitos positivos em vários estudos. Sempre centradas em comunidades e no ambiente escolar, apresentam resultados concretos de que a atenção primária representa uma boa ferramenta de intervenção contra a obesidade infantil. Para isso, faz-se necessária a existência de uma equipe de profissionais de saúde treinada e equipada para proporcionar opções de mudança dos hábitos de vida que levem a alterações de comportamento, que passam do individual para o coletivo (OUDE LUTTIKHUIS et al., 2009; SARGENT; PILOTTO; BAUR, 2011). As alterações na composição corporal podem influenciar no desenvolvimento das potencialidades físicas dos jovens que mesmo não tendo a prática desportiva como objetivo central, necessitam de suas capacidades para uma autonomia na busca pelo seu desenvolvimento integral (SHARMA et al., 2011; TONHAJZEROVA et al., 2011). Fisiologicamente, indivíduos com sobrepeso/obesidade apresentam reduções dos volumes e capacidades pulmonares, sobretudo, volume de reserva expiratória e capacidade residual funcional (SOARES-MIRANDA et al., 2012; WINDHAM et al., 2012). Níveis mais altos de obesidade associam-se à diminuição da complacência total do sistema respiratório e aumento da resistência na mecânica respiratória. Dada a descoberta da relação entre o sistema nervoso autônomo e a mortalidade por doenças cardiovasculares, torna-se necessária a realização de estudos acerca do aumento da atividade simpática e da redução da atividade

16 16 parassimpática, condição marcante que é encontrada em diversas patologias do sistema cardiovascular, podendo ainda estar relacionada a ajustes de natureza neuroendócrinas (DUMAN; DEMIRCI; TANYEL, 2010; LIU et al., 2009; RODRIGUEZ- COLON et al., 2009). Desta forma, a Variabilidade da Frequência Cardíaca (VFC) é um marcador quantitativo da atividade autonômica cardíaca, sendo, talvez, o mais promissor nas duas últimas décadas pelo fato de se tratar de uma técnica não invasiva, de baixo custo e rápida operacionalização. Além disso, o seu uso se torna viável em crianças e adolescentes, uma vez que não apresenta restrições éticas marcantes, por exemplo, como outros exames laboratoriais, (ALTUNCU; BASPINAR; KESKIN, 2012; BANSAL; KHAN; SALHAN, 2009; CHEN et al., 2012; DIETRICH et al., 2010; EVANS et al., 2013). Após sua padronização (BANSAL et al., 2009; MALIK et al., 1996), tornou-se uma ferramenta que tem se mostrado eficiente na análise da função autonômica cardíaca em indivíduos saudáveis, atletas, além de portadores de diversas doenças. São vários os índices que estão diretamente relacionados com a função cardíaca em populações de diversas faixas etárias e que podem ser analisados por profissionais das diversas áreas da saúde dentro de uma política de intervenção, no intuito de detectar o mau funcionamento do sistema nervoso autônomo frente à presença de sobrepeso, especialmente, em jovens, por se tratar da base no atendimento primário à saúde. Estudos apontam que a obesidade na adolescência está associada à disfunção simpatovagal (aumento da atividade simpática frente à atividade parassimpática) cardíaca em repouso (VANDERLEI et al., 2010b;2010c), embora existam poucas informações sobre a resposta autonômica durante o exercício tanto em crianças como em adolescentes. Investigações, nesse contexto, levando-se em consideração algumas configurações morfofisiológicas e comportamentais para uma melhor compreensão do fenômeno, tornam-se viáveis para uma ampla leitura dessa realidade passível de intervenção. (MORAES et al., 2009; OUDE LUTTIKHUIS et al., 2009; REIS et al., 2011; SARGENT et al., 2011). Com base nisso, o problema deste estudo incide em saber como se comporta a variabilidade da frequência cardíaca em jovens com obesidade e eutróficos submetidos a exercício contínuo e com carga incremental.

17 OBJETIVOS Objetivo Geral Analisar a Variabilidade da Frequência Cardíaca (VFC) em adolescentes com obesidade e eutróficos submetidos a exercício contínuo e incremental Objetivos Específicos - Identificar os valores da VFC em adolescentes com obesidade e eutróficos durante atividade contínua e incremental; - Comparar os valores da VFC em função dos níveis de peso corporal; - Verificar a resposta autonômica durante a recuperação pós-exercício; - Associar a percepção subjetiva de esforço em cada grupo e o momento de exaustão; 1.3 JUSTIFICATIVA Muitos estudos têm se voltado para crianças e adolescentes apresentando os indicadores associados a determinadas condições, como sobrepeso ou obesidade, (BIRCH; DUNCAN; FRANKLIN, 2012; PASCHOAL, 2012; TASCILAR et al., 2011), transtornos psicológicos (BLOM et al., 2010; TONHAJZEROVA et al., 2011) e outras doenças (EMIN et al., 2012; NEVES et al., 2012). Contudo, pouco se tem investigado o funcionamento autonômico em resposta à atividade física e posteriormente a ela. Uma vez que a atividade física é peça importante dentro das políticas públicas que combatem o acúmulo de peso, o conhecimento das alterações autonômicas já instauradas em determinada população, bem como decorrentes de sua prática, é substancialmente importante como medida de segurança. Ou seja, é uma forma de antecipar possíveis desordens no cenário fisiológico do jovem adolescente, tornando a atividade física proposta como rotina, dentro dessa política de intervenção, uma alternativa mais eficaz e segura. As mudanças nos padrões da VFC, decorrentes de fatores intrínsecos e extrínsecos, fornecem um indicador sensível e antecipado de comprometimentos na saúde. Uma alta variabilidade é sinal de boa adaptação, caracterizando um indivíduo

18 18 saudável com mecanismos autonômicos eficientes. Inversamente, baixa variabilidade é frequentemente um indicador de adaptação anormal e insuficiente do SNA, o que pode indicar a presença de mau funcionamento fisiológico no indivíduo, necessitando de investigações adicionais de modo a encontrar um diagnóstico específico (VANDERLEI et al., 2009). Acreditamos que essas informações servirão de base não só no contexto da pesquisa, mas também na prática dos profissionais envolvidos no cenário da prescrição de atividades físicas como fator de promoção de saúde não só para jovens com obesidade, assim como também para eutróficos. Por se tratar de uma técnica não invasiva e de fácil operacionalização, o profissional de Educação Física poderá sistematizar as avaliações dos sujeitos inseridos no programa de maneira a proporcionar a todos uma prática segura com base nesse monitoramento. As modificações decorrentes da atividade física ao longo da participação nas atividades, bem como a diminuição de peso corporal, poderão provocar mudanças na autorregularão. Desta forma, podemos ainda extrapolar que as mudanças na intensidade e no volume da proposta de intervenção poderão ser sustentadas por modificações e boa adaptação do sistema nervoso autonômico, caracterizando-se também como um marcador para a prescrição.

19 19 II REVISAO DA LITERATURA 2.1. APLICAÇÃO CLÍNICA VARIABILIDADE DA FREQUÊNCIA CARDÍACA (VFC) E SUA INTERPRETAÇÃO. É sabido na literatura que a liberação da acetilcolina (ACh) pelos terminais parassimpáticos exerce sua influência na despolarização do nodo sinoatrial e, por apresentar uma velocidade de remoção muito rápida, provoca oscilações na duração dos intervalos R-R (ver figura 1), acarretando variações rítmicas na frequência cardíaca (FC) normal. Inversamente, a noradrenalina, liberada pelos terminais simpáticos, possui uma velocidade de remoção lenta, ocasionando uma variação rítmica na FC, que pode ser observada somente em registros de longo prazo (LOPES et al., 2013). O ritmo real apresenta suaves variações entre os batimentos em função das flutuações na descarga a partir do nodo AS, e em função dos volumes de ejeção, alterados durante a inspiração (diminuições) e expiração (aumentos). Se o ritmo fosse regular, cada complexo QRS deveria cair nestas flechas. Figura 1: Representação gráfica do intervalo R-R em um eletrocardiograma. Adaptado de: (KAMATH; WATANABE; UPTON, 2012). Desta forma, a Variabilidade da Frequência Cardíaca (VFC) é determinada pela integração entre a modulação rápida e a lenta (KUNZ et al., 2012; NEVES et al., 2012; NUNAN; SANDERCOCK; BRODIE, 2010; VANDERLEI et al., 2009). Contudo, essas

20 20 variações na FC são atribuídas, principalmente, às oscilações da atividade parassimpática e, portanto, a amplitude da VFC reflete a atividade vagal sobre o coração ou como outros autores resumem, é uma medida que reflete pequenas alterações entre batimentos cardíacos sucessivos devido ao fato dos intervalos desses batimentos não terem a mesma duração em função da modulação intrínseca do sistema nervoso autonômico (ver figura 2) (BANSAL et al., 2009). A mensuração da VFC é um método que nos permite analisar o controle neural cardíaco durante períodos curtos ou prolongados, em diversas condições fisiológicas (durante o sono, monitoramento de 24 horas, repouso, exercício físico e bloqueio farmacológico) e patológicas (ALTUNCU et al., 2012; EYRE et al., 2013; MICHELS et al., 2013; NUNAN, D. et al., 2009; NUNAN et al., 2010). 0,859 seg 0,793 seg 0,726 seg Figura 2: Representação gráfica dos intervalo R-R e seus tempos entre os batimentos. Adaptado de KHAZAN (2013). Apresentando a vantagem de possibilitar uma avaliação não invasiva e seletiva da função autonômica, além de ser um recurso metodológico de grande simplicidade e fácil aplicação, esse achado passou a ser utilizado nas investigações de diversas populações como: hipertensos, obeso, diabéticos, jovens, atletas, entre outros (GRANT; VAN RENSBURG, 2013; MENDONCA; PEREIRA; FERNHALL, 2013; SARMIENTO et al., 2013). Mediante a análise da curva de VFC durante o exercício físico, é possível identificar um ponto de transição (primeiro limiar de transição fisiológica) associado à intensidade de esforço e à FC, na qual, a influência da atividade parassimpática é reduzida (retirada vagal), denominado de limiar de variabilidade da frequência cardíaca (LiVFC), o qual foi associado aos limiares de lactato (BRUNETTO et al.,

21 ; IELLAMO et al., 2013; PASCHOAL; FONTANA, 2011) e limiares ventilatórios (PASCHOAL; FONTANA, 2011). Não importando a técnica de avaliação, o cálculo da VFC pode ser feito de duas maneiras: métodos não lineares e lineares. A análise da VFC durante exercício apresenta certa dificuldade, uma vez que inúmeros fatores influenciam nos seus resultados, entre estes, aumento da atividade respiratória e do estado não estacionário do organismo. Durante o exercício físico, os intervalos R-R numa série temporal tendem a diminuir devido ao aumento da FC, acarretando um estado não estacionário, o que causa uma interferência nos dados calculados por meio da análise espectral e métodos tradicionais realizados no domínio do tempo. Contudo, os cardiofrequencímetros tornaram-se uma alternativa viável e aceitável para se analisar a modulação autonômica em exercício físico fora de ambiente ambulatorial (NUNAN, D. et al., 2009; NUNAN, D et al., 2009; PIMENTEL et al., 2010; QUINTANA; HEATHERS; KEMP, 2012). Apresentando a vantagem de possibilitar uma avaliação não invasiva e seletiva da função autonômica, além de ser um recurso metodológico de grande simplicidade e fácil aplicação, nos últimos vinte anos, esse achado passou a ser utilizado nas investigações de diversas populações como: hipertensos, obesos, diabéticos, jovens, atletas, entre outros. Há inúmeras maneiras de medir a VFC. Vamos revisar algumas que têm sido mais largamente aplicadas em investigações científicas e as que têm maior probabilidade de serem encontradas em buscas de natureza acadêmica relacionadas à evidencias científicas em saúde (KUNZ et al., 2012; NEVES et al., 2012). Os métodos são subdivididos basicamente em dois grupos: os lineares, que consistem na observação do domínio do tempo e ou domínio da frequência e não lineares que são baseados no comportamento caótico e inerente aos compostos biológicos. Técnicas lineares apresentam medidas que determinam a variabilidade dos intervalos RR ou o tempo entre os intervalos (também referido como o ritmo cardíaco instantâneo) (BIALA et al., 2012). Na lista a seguir, estão vários dos índices encontrados através de análise no domínio do tempo (LOPES et al., 2013; TARVAINEN, M. P. et al., 2013): 1. SDNN (expresso em ms): é o desvio padrão (raiz quadrada da variância) dos intervalos RR ao longo de certo período de tempo. É o método mais simples de realizar e mais comum de medição VFC em investigação. Muitas vezes, é

22 22 realizada ao longo de um período de 24 horas. No entanto, a utilização clínica de medição SDNN é complicada devido à dependência deste método no intervalo de tempo da gravação. A variação total de VFC aumenta com o tempo de gravação. Portanto, não se pode comparar com precisão o SDNN de dois períodos de diferentes comprimentos e curtas gravações podem ser menos precisas, pois quanto maior for a variância dos intervalos RR, maior a VFC. 2. RMSSD (expresso em ms): é a raiz quadrada da média dos quadrados das diferenças entre os intervalos RR adjacentes. Esta medida é muito usada nas pesquisas de modulação autonômica do coração. 3. NN50 (expresso em unidades): é o número total de pares de intervalos NN consecutivos que diferem por mais de 50 milissegundos. Uma medida relacionada a ela é a pnn50 (expresso em %) que é uma proporção da NN50 obtida pela divisão do número total de intervalos NN. Estas medidas também são usadas com frequência em pesquisas clínicas. As técnicas lineares no domínio da frequência focam nas análises das variações rítmicas que compõem a variabilidade total da FC. A análise do espectro de potência é uma medida no domínio de frequência que utiliza um algoritmo, denominado de Transformada Rápida de Fourier (Fast Fourrier Transform - FFT), para decompor a onda de frequência cardíaca em unidades de intensidade desse fenômeno (ALETTI et al., 2012; SAYLAN et al., 2011). Para entender isso melhor, imagine estar olhando para um feixe de luz branca através de um prisma. Este, separa todas as frequências na onda de luz, permitindolhe ver um arco-íris. Analogamente a este exemplo, o equipamento de análise de biofeedback (software) funciona como um prisma para traduzir o ritmo cardíaco em uma ilustração de diferentes frequências que compõe a FC (JOHNSEN-LIND et al., 2011; TARVAINEN, M. P. et al., 2013). Estas frequências são apresentadas no gráfico de domínio de frequência em três faixas distintas de frequências e são normalmente identificadas usando cores diferentes (veja figura 03). Por se configurar em uma análise que retorna um número menor de índices, as medidas de domínio da frequência têm sido largamente usadas em muitos estudos que objetivaram compreender as mudanças em nível de sistema nervoso autonômico causadas por diversos tipos de agentes modificadores tais como: questões ambientais (PIETERS et al., 2012), alterações fisiopatológicos (MILLAR et al., 2013; SOARES et al., 2013), diferenças sexuais e étnicas (EYRE et al., 2013), atividade física

23 23 (BJELAKOVIC et al., 2010; KATZ-LEURER et al., 2010; SARMIENTO et al., 2013) e comportamentais (DALUWATTE et al., 2013; TONHAJZEROVA et al., 2011). a) b) Figura 3: Analogia entre a separação de um feixe de luz alusivamente à separação entre as frequências de um sinal bioelétrico. a) Fragmentação do feixe de luz por um prisma óptico; b) Decomposição da FC em ondas de intensidades diferentes pela análise espectral (VLF destaque em vermelho; LF destaque em azul; HF destaque em amarelo). Adaptado de: TARVAINEN, M. P. et al. (2013) e ERNST (2014). A análise espectral de energia mostra a potência relativa de cada componente de frequência do sinal de coração em cada momento no tempo. As três faixas de frequências que são identificados em Hertz, são as seguintes: 1. Alta Frequência (High Frequency - HF): o sinal de alta frequência está na faixa de 0,15-0,4 Hz. Representado em cor amarelo na figura 3b, este componente do sinal da frequência cardíaca reflete influências parassimpáticas respiratórias no coração. 2. Baixa Frequência (Low Frequency - LF): apresenta variação entre 0,05-0,15 Hz. Este componente do sinal da frequência cardíaca reflete a função dos barorreceptores (manutenção da pressão sanguínea). 3. Frequência Muito Baixa (Very Low Frequency - VLF): Sinal de muito baixa frequência pode variar de zero até 0,04 Hz. Este componente da frequência cardíaca é essencialmente influenciado pelo sistema nervoso simpático (SNS). Além das medidas descritas, encontramos ainda na literatura, a relação LF/HF calculados por alguns tipos de software de biofeedback. Este índice representa a quantidade relativa de energia LF e HF geralmente entendida como uma medida do

24 24 equilíbrio entre a atividade do sistema nervoso simpático e parassimpático (LOPES et al., 2013). Mesmo sendo comum encontrarmos centenas de pesquisas clínicas com as medidas acima, tendo em vista que a dinâmica dos organismos biológicos é predominantemente complexa, determinados estudos apontam que a análise de dados apenas por intermédio dos métodos lineares de verificação da VFC são menos consistentes, mas ainda assim confiáveis, para representação da atividade autonômica. As técnicas não lineares se baseiam efetivamente no fato de que os fenômenos biológicos de um determinado sistema são altamente irregulares, mas não ocorrem por acaso. Com base nisso, as limitações deste método ocorrem em função da dificuldade na escolha do melhor modelo matemático que represente significativamente o fenômeno. Soma-se a este fato ainda, o desconhecimento do grau de liberdade total das variáveis. Todavia, estes métodos têm sido testados em diferentes populações e sua utilização prática vem ganhando espaço (BIALA et al., 2012; PARAZZINI et al., 2013; SUZUKI et al., 2012). O pilar de suas análises está nas considerações dinâmicas que o organismo vivo enfrenta e, a partir disso, foram propostas teorias como a do caos nos sistemas determinísticos, a concepção organísmica da biologia, a geometria fractal, a teoria da complexidade e os sistemas autopoiéticos concernentes à auto-organização dos processos celulares. Dentre as diversas análises possíveis destacam-se: análise do Plot de Poincaré e análise da Flutuação Depurada. Dentro desse novo enfoque surgem nomes como Georg Cantor, Henri Poincaré, Ludwig Von Bertalanffy, Gaston Julia, Benoit Mandelbrot, Edgar Morin, Humberto Maturana e Francisco Varela, os quais propuseram teorias como o caos nos sistemas determinísticos, a concepção organísmica da biologia, a geometria fractal, a teoria da complexidade e os sistemas autopoiéticos concernentes à autoorganização dos processos celulares. O Plot de Poincaré é um método geométrico, apontado como um dos preferenciais para os estudos relacionados à VFC, porquanto a análise qualitativa do gráfico obtido é de compreensão bastante acessível, configurando um excelente modo de visualização dos padrões dos intervalos RR obtidos. Este método denota uma série temporal dentro de um plano cartesiano, no qual, cada intervalo RR é correlacionado com o intervalo antecedente, definindo um ponto no plot. Sua análise pode ser feita

25 25 de forma qualitativa ou quantitativa (KUDRYNSKI; STRUMILLO; RUTA, 2011; SCHEGA et al., 2010; VANDERLEI et al., 2010c). A primeira é realizada de modo visual, avaliando a figura formada pelo seu atrator, que é relevante para mostrar o grau de complexidade dos intervalos RR (ver figura 4a). A plotagem de um número suficiente de intervalos RR, em função do intervalo RR precedente, possibilita a criação de alguns padrões característicos, que são mais facilmente reconhecidos e delimitam o comportamento da VFC de forma qualitativa. Em indivíduos saudáveis, em repouso, esses intervalos são bastante irregulares, sobretudo, pela predominância vagal na modulação cardíaca, fazendo com que se visualize uma nuvem de pontos com a forma aproximada de uma elipse. 1. Figura com característica de um cometa, na qual um aumento na dispersão dos intervalos RR batimento a batimento é observado com aumento nos intervalos RR, característica de um plot normal; 2. Figura com característica de um torpedo, com pequena dispersão global batimento a batimento (SD1) e sem aumento da dispersão dos intervalos RR em longo prazo; 3. Figura complexa ou parabólica, na qual duas ou mais extremidades distintas são separadas do corpo principal do plot, com pelo menos três pontos incluídos em cada extremidade. O segundo modo, quantitativo, diz respeito ao cálculo dos desvios-padrão das distâncias dos intervalos R-R, representados pelos pontos SD1 e SD2, os quais refletem, respectivamente, a variabilidade instantânea de batimento a batimento da FC (referente à atividade parassimpática) e a variabilidade contínua de batimento a batimento, ou variabilidade global. A razão SD1/SD2 também é calculada para descrever a relação entre os componentes anteriormente citados, mas nem todos os softwares de análise permitem o seu cálculo. A figura 8b, apresenta a extração de informações pelo Heart Rate Variability Analysis Software KUBIOS HRV desenvolvido pela University of Eastern Finland e disponibilizado gratuitamente na internet. Também denominada como Detrended Fluctuation Analysis (DFA), a análise das flutuações destendenciadas foi concebida com o intuito de distinguir entre as complexas flutuações intrínsecas ao sistema nervoso no controle dos comandos vitais do organismo, daquelas advindas de meios externos e que, de igual modo, exercem

26 26 influência sobre a FC. A DFA remove as tendências extrínsecas do sinal, para então efetivar a análise (ECHEVERRIA et al., 2012). Assim, a DFA é empregada para quantificar a presença de propriedade fractal em séries temporais de intervalos R-R, podendo detectar possíveis anormalidades presentes no sujeito investigado, com base na análise dos coeficientes α. a) b) Figura 4 Ilustração gerada pelo Kubios HRV (JOHNSEN-LIND et al., 2011; TARVAINEN, MIKA P. et al., 2009; TARVAINEN, M. P. et al., 2013) após uma avaliação realizada em jovem eutrófico na execução de corrida com incremento de carga. a) Gráfico de Poincaré; b) Valores da medidas de VFC por técnicas não lineares. Fonte: Banco de dados da pesquisa. O gráfico dessa função apresenta duas regiões distintas de curvas afastadas em um ponto configurando que há um expoente de escala fractal de curto prazo α1, concernente ao período compreendido entre 4 a 11 batimentos, e um expoente de longo prazo α2, referente às flutuações de períodos mais extensos. Na verificação dos resultados obtidos, por intermédio dessa análise, das séries temporais da VFC, denota-se, em síntese, que para indivíduos saudáveis o valor α1 tende a 1 (um) e é maior que o valor de α2 (ver figura 4b). A Entropia Aproximada (ApEn) analisa uma estrutura sequencial de um determinado sinal, medindo a regularidade deste, bem como sua complexidade no domínio do tempo. Esta espécie de entropia retrata a razão de geração de novas informações em um sistema, aplicando-se a séries temporais de dados clínicos curtos e com ruído. Diferentemente da média e desvio padrão que oferecem informações