Hipertrofia cardíaca em atletas de futebol: aspectos clínicos envolvidos no processo da plasticidade do sistema cardiovascular

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1 Universidade Federal de Pernambuco UFPE Centro Acadêmico de Vitória CAV Programa de Pós-Graduação em Nutrição, Atividade Física e Plasticidade Fenotípica PPGNAFPF Hipertrofia cardíaca em atletas de futebol: aspectos clínicos envolvidos no processo da plasticidade do sistema cardiovascular André Sansonio de Morais Vitória de Santo Antão, 2016

2 Universidade Federal de Pernambuco UFPE Centro Acadêmico de Vitória CAV Programa de Pós-Graduação em Nutrição, Atividade Física e Plasticidade Fenotípica PPGNAFPF Hipertrofia cardíaca em atletas de futebol: aspectos clínicos envolvidos no processo da plasticidade do sistema cardiovascular André Sansonio de Morais Orientador: Adriano Eduardo Lima-Silva Co-orientador: Ary Gomes Filho Dissertação apresentada -Graduaçã ção em Fatores Ambientais Moduladores da Plasticidade Fenotípica, para a obtenção. Vitória de Santo Antão, 2016

3 Catalogação na Fonte Sistema de Bibliotecas da UFPE. Biblioteca Setorial do CAV. Bibliotecária Ana Ligia Feliciano dos Santos, CRB4: 2005 M827h Morais, André Sansonio de. Hipertrofia cardíaca em atletas de futebol: aspectos clínicos envolvidos no processo da plasticidade do sistema cardiovascular / André Sansonio de Morais folhas: il., Graf., Tab. Orientador: Adriano Eduardo Lima Silva. Co-orientador: Ary Gomes Filho. Dissertação (Mestrado) Universidade Federal de Pernambuco, CAV, Programa de -Graduação em Nutrição, Atividade Física e Plasticidade Fenotípica, Inclui referências e apêndice. 1. Cardiomegalia. 2. Hipertrofia Ventricular Esquerda. 3. Atletas. I. Silva, Adriano Eduardo Lima (Orientador). II. Gomes Filho, Ary (Co-orientador). III. Título CDD(23 ed.) BIBCAV/UFPE-051/2016

4 FOLHA DE APROVAÇÃO André Sansonio de Morais Hipertrofia cardíaca em atletas de futebol: aspectos clínicos envolvidos no processo da plasticidade do sistema cardiovascular Federal de Pernambuco, como parte das exigênc -Graduaç Nutrição, Atividade Física e Plasticidade Fenotípica para a obtençã. Aprovada em: 01/03/2016 BANCA EXAMINADORA Prof. Dr. Tony Meireles (Externo) UFPE Prof. Dr. João Henrique da Costa Silva (interno) UFPE/CAV Prof. Dr. Marcelus Brito de Almeida (Externo) UFPE/CAV

5 DEDICATÓRIA Aos meus pais Pedro e Elita, pelo constante incentivo no caminho do conhecimento. Aos meus filhos Matheus e Lucas, que esta obra também lhes represente um incentivo, dando continuidade à obra de seus avós. A minha esposa Ana Paula, por seu apoio em todos os momentos de nossa caminhada.

6 AGRADECIMENTOS Aos meus mestres, pelo acolhimento na Instituição, transmissão de conhecimento e embasamento para a realização desta obra. Ao Hospital Dom Helder Câmara/IMIP, que permitiu a execução de parte deste trabalho em seu laboratório de Ecocardiografia e, em especial, ao Superintendente Dr. Audes Feitosa pelo irrestrito apoio.

7 SUMÁRIO 1. Apresentação h f q Indução de respostas adaptativas do sistema cardiovascular A análise ecocardiográfica A Miocardiopatia Hipertrófica Objetivos gerais e específicos Hipóteses Materiais e Métodos Resultados Considerações finais Referências Apêndice... Termo de consentimento livre e esclarecido

8 LISTA DE QUADROS Quadro 1. Eq Quadro 2.. Parâmetros de normalidade para massa e índice de massa do ventrículo esquerdo Quadro 3. Padrões de geometria do ventrículo esquerdo... 19

9 LISTA DE TABELAS DO ARTIGO ORIGINAL Table 1. Characteristics of the groups Table 2. Comparison of the left ventricle end-diastolic diameter and j f w h Table 3. Comparison of the left ventricular mass and left ventricular mass índex between the groups... Table 4. Comparation of the left ventricle setpal wall, posterior wall and relative wall thickness between the groups Table 5. Comparation of the right chambers between the groups

10 LISTA DE FIGURAS DO ARTIGO ORIGINAL Figure 1. Comparation of left atrium diameter between the groups Figure 2. Comparation of left ventricle end-diastolic diameter between the groups Figure 3. Comparation of left ventricular mass index between the groups Figure 4. Comparation of left ventricle septal wall thickness between the groups... Figure 5. Comparation of left ventricle posterior wall thickness between the groups

11 LISTA DE SÍMBOLOS E ABREVIATURAS AE Átrio esquerdo Ao Raiz da aorta ASC Área de superfície corporal BSA Body surface area DDVE Diâmetro diastólico do ventrículo esquerdo DNA Ácido desoxirribonucleico DP Desvio padrão da média ER Espessura relativa das paredes do ventrículo esquerdo FA - Grupo feminino atleta FC Frequência cardíaca FE Fração de ejeção do ventrículo esquerdo FM Grupo feminino não atleta Kcal - Quilocalorias Km - Quilômetros HVE Hipertrofia ventricular esquerda IMIP Instituto Materno Infantil de Pernambuco IMVE Índice de massa do ventrículo esquerdo MA - Grupo masculino atleta MN - Grupo masculino não atleta MVE Massa do ventrículo esquerdo PPVE Espessura da parede posterior do ventrículo esquerdo SIV Espessura da parede septal do ventrículo esquerdo UFPE Universidade Federal de Pernambuco VE Ventrículo esquerdo

12 RESUMO As atividades desenvolvidas no treinamento para o futebol profissional são propícias para sobrecarregar o sistema cardiovascular. As modificações fisiológicas no padrão fenotípico cardíaco, experimentadas em atletas, são reconhecidas popularmente como coração do atleta. Na população feminina, este padrão é pouco conhecido pela escassez de trabalhos com grupos de indivíduos desta modalidade e gênero, e as comparações destes padrões adaptativos morfológicos e funcionais cardíacos entre os gêneros são desconhecidas no futebol. Métodos: essa dissertação foi dividida em seis capítulos. No primeiro capítulo, Apresentação, contextualizamos o nível crescente de exigência nos treinamentos para a prática de futebol profissional em ambos os gêneros caracterizando essa prática esportiva como de potencial para sobrecarregar o sistema cardiovascular. Realizamos uma revisão abrangente da literatura dividindo-a em: A hipertrofia ventricular esquerda e o coração do atleta ; Indução de respostas adaptativas do sistema cardiovascular; A análise ecocardiográfica e A miocardiopatia hipertrófica. O segundo capítulo, descreve, dentre os Objetivos gerais, a comparação das respostas adaptativas cardíacas de jogadores de futebol profissional entre os gêneros masculino e feminino. São apresentados também os objetivos específicos do trabalho. O terceiro capítulo engloba as Hipóteses que norteiam a pesquisa. O quarto capítulo, intitulado Materiais e Métodos, descreve o desenho da pesquisa realizada, em corte transversal, no laboratório de ecocardiografia do Hospital Dom Helder Camara/IMIP-PE, com atletas profissionais de futebol e não-atletas voluntários de ambos os gêneros. Avaliamos medidas antropométricas e variáveis ecocardiográficas da morfologia e função cardíaca. Este capítulo descreve também como a análise estatística foi realizada. O quinto capítulo Resultados, é apresentado em forma de Artigo original, intitulado Comparing the magnitude of cardiac hypertrophy between genders in professional soccer players onde demonstramos que os atletas de ambos os gêneros apresentaram aumento significativo do átrio esquerdo (MA: 1,88±0,12 x MN:1,68±0,43 e FA: 1,88±0,20 x FN:1,79±0,18 cm/m 2 ), do índice de massa ventricular esquerda (MA: 121,65±20,23 x MN:99,84±13,80 e FA: 91,77±22,05 x FN:72,28±10,46 g/m 2 ), diâmetro diastólico final do ventrículo esquerdo (MA: 2,81±0,26 x MN:2,55±0,66 e FA: 2,86±0,25 x FN:2,74±0,22 cm/m 2 ), da espessura do septo interventricular (MA: 0,45±0,04 x MN:0,40±0,11 e FA: 0,47±0,06 x FN:0,41±0,04 cm/m 2 ) e da parede posterior do ventrículo esquerdo (MA: 0,43±0,04 x MN:0,39±0,10 e FA: 0,44±0,06 x FN:0,39±0,04 cm/m 2 ) em relação aos controles (p<o,o5). No sexto capítulo, Considerações finais, concluímos que os atletas de futebol experimentam um fenômeno adaptativo caracterizado por um padrão de remodelamento das câmaras cardíacas esquerdas semelhante em ambos os gêneros, representado por aumento tanto do diâmetro do átrio quanto do ventrículo esquerdo, o qual apresenta um padrão próprio e balanceado de hipertrofia, com componentes concêntrico e excêntrico, e esta adaptação se faz com a mesma magnitude entre os gêneros. O conhecimento desse padrão de alteração pode ser útil no diagnóstico diferencial entre patologias cardíacas. Palavras-chave: Hipertrofia ventricular; Coração de atleta; Ecocardiograma

13 ABSTRACT The activities developed in training for professional soccer are conducive to overload the cardiovascular system. The physiological changes in cardiac phenotypic standard, experienced in athletes, are recognized popularly as "athlete's heart". In the female population, this pattern is less known due to few studies with this type and gender of individuals, and comparisons of these morphological and functional cardiac adaptive patterns between genders are unknown. Methods: this dissertation was divided into six chapters. In the first chapter, Presentation, we contextualize the growing level of demand in training for the practice of professional soccer in both genders characterizing this sports practice as potential to overload the cardiovascular system. In the second chapter we conducted a comprehensive review of the literature dividing it into: Left ventricular hypertrophy and "athlete's heart"; Induction of adaptive responses cardovascular system; Echocardiographic analysis and the Hypertrophic cardiomyopathy. The second chapter describes, among the General objectives, the comparison of cardiac adaptive responses of professional soccer players among males and females. Also presents the Specific objectives of the work. The third chapter includes the Hypothesis that guide the search, The fourth chapter, entitled Materials and Methods, describes the design of the survey, conducted in cross-section in the echocardiography laboratory of the Dom Helder Camara Hospital/IMIP-PE, with professional athletes soccer and volunteers non-athletes of both genders. We evaluated anthropometric measurements and echocardiographic variable morphology and cardiac function. This chapter also describes the statistical analysis performed. The fith chapter, Results, presented in the form of original article, entitled "Comparing the magnitude of cardiac hypertrophy between genders in professional soccer players" where demonstrated that athletes of both genders showed significant enlargement of the left atrium (MA: 1.88 ± 0.12 vs MN: 1.68 ± 0.43 and FA: 1.88 ± 0.20 vs. FN: 1.79 ± 0.18 cm/m 2 ), the left ventricular mass index (MA: ± vs. MN: ± and FA: ± vs. FN: ± cm/m 2 ), end-diastolic diameter of the left ventricle (MA: 2.81 ± 0.26 vs MN: 2.55 ± 0.66 and FA: 2.86 ± 0.25 vs FN: 2.74 ± 0 22 cm/m 2 ), the septal thickness (MA: 0.45 ± 0.04 vs MN: 0.40 ± 0.11 and FA: 0.47 ± 0.06 vs FN: 0.41 ± 0.04 cm/m 2 ) and posterior wall thickness of the left ventricle (MA: 0.43 ± 0.04 vs. MN: 0.39 ± 0.10 and FA: 0.44 ± 0.06 vs FN: 0.39 ± 0.04 cm/m 2 ). compared to controls (p <o,o5). In the sixth chapter, Final considerations, we conclude that the soccer players experience an adaptive phenomenon characterized by a remodeling pattern of the left cardiac chambers similar in both genders, represented by increase in both the atrium diameters as the left ventricle, which shows an own pattern and balanced hypertrophy with concentric and eccentric components, and this adaptation is made with the same magnitude between genders. Knowing this pattern of change can be useful in the differential diagnosis of cardiac pathologies. Keywords: Ventricular hypertrophy; Athlete's heart; Echocardiogram

14 13 APRESENTAÇÃO O futebol é a modalidade esportiva mais popular no mundo, praticado tanto por homens quanto por mulheres (STØLEN T et al., 2005), pode ser praticado de maneira recreativa ou em nível profissional em ambos os gêneros. A intensidade do jogo de futebol de alto nível, exigida no profissionalismo, faz com que os atletas sejam submetidos a sessões de treinamento cada vez mais intensas, tanto nas equipes masculinas quanto as femininas. Durante um jogo, os futebolistas podem apresentar frequências cardíacas entre 80 e 90% na frequência cardíaca (FC) máxima (STØLEN T et al., 2005). Os homens chegam a atingir um dispêndio energético entre 1500 a 1600 quilocalorias (kcal), enquanto as mulheres entre 1200 a 1300 kcal (EKLBON, 1986). Os homens chegam a percorrer em uma partida de futebol aproximadamente 12 quilômetros (Km) e as mulheres 10,3 Km. Além disso, durante uma partida de futebol as jogadoras podem atingir frequência cardíaca média (FCM) equivalente a 87% da frequência cardíaca máxima, e pico de FC equivalente a 97% da FC máxima (KRUSTRUP, P et al., 2005). A demanda crescente de treinamento e a necessidade de se atingir o melhor desempenho põe o atleta profissional em situação de sobrecarga evidente, e as atividades desenvolvidas no futebol podem, por tanto, ser consideradas de alta intensidade. Percebe-se que o nível de exigência para o melhor desempenho da prática futebolística é bastante semelhante entre os gêneros. É possível que os padrões de resposta adaptativa cardíaca sejam também semelhantes entre os gêneros. Por ser uma modalidade esportiva que combina tanto exercícios de força quanto de resistência, ou componentes anaeróbios e aeróbios, é possível que haja um padrão próprio de adaptação cardíaca nos jogadores de alto rendimento. E, mais além, o reconhecimento desse padrão de adaptação pode ser útil na distinção entre outros estados patológicos.

15 14 A hipertrofia ventricular esquerda e o coração do atleta As cargas de treinamento impostas aos atletas são importante estímulo para modificações fenotípicas em diversos sistemas orgânicos, dos quais o mais visível é o sistema osteomuscular. De forma semelhante, o sistema cardiovascular também experimenta adaptações às quais são necessárias para manter o débito cardíaco, preservando o fluxo sanguíneo e, consequentemente, a demanda metabólica exigida. Algumas modificações do padrão morfológico e funcional cardíaco já são conhecidas e estudadas há mais de cem anos e denominadas popularmente como coração do atleta (MARON BJ; PELLICCIA A, 2006). A primeira descrição destas alterações é creditada a Henschen, em 1899, o qual após exame físico e cuidadosa percussão sobre o tórax de atletas foi capaz de perceber alargamento da área cardíaca (HENSCHEN S, 1899). As modificações fenotípicas que caracterizam o coração do atleta devem, a princípio, ser consideradas como adaptações fisiológicas e normais ao exercício físico, sendo transitórias e sem repercussões negativas para a saúde (RIBEIRO JP et al., 2006; OLIVEIRA RB et al., 2009). No entanto existe uma lacuna na literatura sobre em qual momento tais adaptações passariam a ser prejudiciais à função cardíaca. Enquanto alguns autores descrevem que, ao contrário das hipertrofias patológicas, as alterações adaptativas da hipertrofia do atleta não evoluem para miocardiopatia dilatada ou insuficiência cardíaca (PLUIM BM et al., 2000; FAGARD RH, 1997), outros consideram que a sobrecarga de treinamento imposta de forma contínua e excessiva ao coração possa ser capaz de deteriorar sua função gerando insuficiência cardíaca (ROST R, 1997). Dados recentes correlacionaram hipertrofia ventricular esquerda (HVE) em atletas de futebol com regurgitações na valva mitral. Esses atletas tinham um maior diâmetro diastólico final do ventrículo esquerdo (DDVE), menor espessura relativa da parede do ventrículo esquerdo (ER), com maior prevalência de regurgitação mitral em relação aos indivíduos controles, 45.8% x

16 15 8.5% respectivamente (HAMBURGER RF et al., 2013). Tais achados sugerem que a HVE experimentada pelos atletas profissionais possa determinar graus distintos de disfunções valvares, indicando que em algum momento da história natural do atleta as respostas dos mecanismos adaptativos passem a ser patológica. Por outro lado, um estudo realizado na Itália com atletas olímpicos demonstrou não haver deterioração da função ventricular esquerda ou ocorrência de eventos cardiovasculares durante um período extenso (8,6±3,0 anos) de treinamento intensivo (PELLICCIA A et al., 2010). Na esfera clínica, em grupo de indivíduos não atletas, evidências demonstram que a HVE representa um importante fator de risco cardiovascular, independentemente da hipertensão arterial sistêmica, uma de suas principais causas (KANNEL WB et al., 1969; LEVY D et al., 1990). Não sendo específica da classe atleta profissional, a hipertrofia ventricular já se encontra presente precocemente e em níveis menores de exigência quanto ao rendimento e o período de treinamento. Alterações já foram encontradas em crianças e adolescentes após dois anos de prática esportiva na frequência de até três horas por semana, as quais praticavam basquete, natação, futebol americano, esportes de luta ou tênis (BINNETOGLU FK et al., 2014). Dadas evidências controversas no que se refere à possibilidade das alterações fisiológicas do coração do atleta vir a desenvolver cardiopatias, e a precocidade com que tais alterações se iniciam, cabe acompanhamento periódico desses atletas no sentido de diagnosticar eventuais patologias cardíacas induzidas pelo treinamento e intervir quando necessário.

17 16 Indução de respostas adaptativas do sistema cardiovascular Adaptações cardiovasculares ao exercício têm sido sistematicamente definidas e diferem no que diz respeito ao tipo de condicionamento: treinamento de resistência (por vezes também descrito como aeróbio); e treinamento de força (também referido como anaeróbio) (MARON BJ et al., 2005). Alguns esportes combinam os dois modelos de treinamento. A maioria das modalidades de atletismo, em certa medida combinam resistência e força como modos de condicionamento físico, e alterações fisiológicas relacionadas ao treinamento representam um conjunto complexo de mecanismos centrais e periféricos que operam a estrutura, metabolismo e níveis de regulamentação (MARON BJ, PELLICCIA A, 2006). Na esfera clínica, classicamente há duas formas de estímulos capazes de promover estresse crônico na musculatura miocárdica: as sobrecargas de pressão (como na hipertensão arterial sistêmica e estenose valvar aórtica) e as sobrecargas de volume (como nas insuficiências valvares). O padrão de hipertrofia está diretamente relacionado ao tipo de estímulo, sendo o padrão concêntrico resultante da sobrecarga de pressão e o padrão excêntrico por sobrecarga volumétrica (PLUIM BM et al., 2000). No padrão concêntrico há um aumento na massa ventricular com predomínio de espessamento muscular em relação ao diâmetro intracavitário, e no padrão excêntrico o aumento de massa ocorre com predomínio do aumento das dimensões intracavitárias, com menor expressão do espessamento miocárdico. Na hipertrofia fisiológica do atleta, o estímulo passa a ser semelhante ao apresentado nas patologias clássicas. O que deve definir qual o padrão de geometria ventricular apresentado durante o remodelamento são as características inerentes a cada atividade esportiva, ou seja, se predomínio de atividades físicas que conduzam a uma sobrecarga de volume ou de pressão. Os exercícios isométricos ou estáticos envolvem tensão muscular contra resistência com pouco movimento, refletindo num aumento de pressão intracavitária cardíaca e a

18 17 consequente hipertrofia de padrão concêntrico. Os exercícios isotônicos, respondem por vasodilatação profunda do sistema muscular esquelético, que promove aumento do retorno venoso ao coração com consequente sobrecarga de volume resultando no padrão excêntrico de hipertrofia (PLUIM BM et al., 2000; ZAK R, 1984). Estudos em ratos têm demonstrado que a hipertrofia patológica e fisiológica também possuem base estrutural e molecular diferente (KAPLAN ML et al., 1994; IEMITSU M et al., 2001; MCMULLEN JR et al., 2003). Num modelo cirúrgico proposto com bandagem da aorta e um modelo de treinamento com natação, resultaram em um aumento similar na massa cardíaca, no entanto com características histológicas e moleculares distintas. Em resposta ao insulto patológico fibroblastos e matriz proteica extracelular se acumulam de modo desproporcional e excessivo. Isso leva a uma rigidez mecânica que pode contribuir para a disfunção diastólica, a qual pode progredir para uma disfunção sistólica (BROWER GL et al., 2006). No modelo proposto na qual a intervenção foi exercício físico não foi encontrado tais alterações. O modelo de hipertrofia cardíaca patológica frequentemente também está associado com uma maior liberação de peptídeo natriurético atrial e peptídeo natriurético cerebral, e ativação de genes que regulam proteínas contráteis (MCMULLEN JR et al., 2007). Identificação de genes importantes para a hipertrofia no coração do atleta poderia oferecer novas estratégias para tratar a insuficiência cardíaca (JULIE R et al., 2007). A análise ecocardiográfica Durante avaliação ecocardiográfica e análise quantitativa do ventrículo esquerdo (VE), o ecocardiografista define o chamado padrão de geometria do ventrículo. Atualmente, existem quatro tipos: normal, remodelamento concêntrico, hipertrofia concêntrica e hipertrofia excêntrica.

19 18 Para determinar qual o padrão de geometria do VE, o primeiro passo é determinar se há hipertrofia. A Fórmula Anatômica ou de Devereux (Quadro 1) é a mais recomendada para o cálculo da massa miocárdica (FERREIRA FILHO, 2012). Mas, a avaliação simples da massa ventricular não é uma variável adequada para comparações, já que os indivíduos com maior área de superfície corporal têm uma tendência para maiores valores também de massa ventricular. O índice de massa ventricular esquerda (IMVE) corrige essa desproporção dividindo o valor da massa ventricular pela área de superfície corporal do indivíduo. Portanto, é considerado portador de hipertrofia ventricular esquerda os indivíduos com IMVE maior que 115g/m 2 no sexo masculino e maior que 95g/m 2 no sexo feminino (Quadro 2) (LANG RM et al., 2005). Quadro 1: Equação de Deveroux. VE: ventrículo esquerdo. ES: espessura da parede septal do VE. EPP: espessura da parede posterior do VE. DDVE: diâmetro diastólico final do VE. Adaptação LANG RM et al., Quadro 2: Parâmetros de normalidade para massa e índice de massa do ventrículo esquerdo. Convenção da ASE valores normais Sexo MVE IMVE Masculino 224g 115g/m 2 Feminino 162g 95g/m 2 ASE: Sociedade Americana de Ecocardiografia; MVE- massa ventricular esquerda; IMVEíndice de massa ventricular esquerda. Adaptado de LANG RM et al., 2005

20 19 Estando o IMVE aumentado, para determinar o padrão de hipertrofia, se concêntrico ou excêntrico, avalia-se a espessura relativa da parede do VE (ER): se menor que 0,42 o padrão é excêntrico, se o valor for maior que este apresentado a HVE é dita de padrão concêntrico. Não havendo hipertrofia, da mesma forma avalia-se a ER, se <0,42 o padrão será normal, se maior que este o padrão de geometria do VE será remodelamento concêntrico (Quadro 3). Quadro 3: Padrões de geometria do ventrículo esquerdo Padrões de geometria ventricular esquerda Padrões IMVE ER Normal <normal <0,42 Remodelamento concêntrico Hipertrofia excêntrica Hipertrofia concêntrica <normal >0,42 >normal <0,42 >normal >0,42 IMVE: índice de massa do ventrículo esquerdo. ER: espessura relativa das paredes do ventrículo esquerdo. Adaptado de FERREIRA FILHO, Os padrões de HVE observados ao exame ecocardiográfico, seja concêntrico ou excêntrico, parecem estar diretamente associados ao tipo de condicionamento desenvolvido. O reconhecimento do padrão fenotípico e sua apresentação ao exame ecocardiográfico podem ser úteis na avaliação global do grau de hipertrofia e distinção entre outros estados patológicos. Quando a hipertrofia muscular cardíaca atinge espessura do septo interventricular e/ou parede posterior do ventrículo esquerdo entre 1,3 e 1,5 cm, isso representa uma zona cinzenta entre o que seria uma adaptação fisiológica e o padrão apresentado na miocardiopatia hipertrófica leve (EFSTATHIOS DP et al., 2012). Uma vez

21 20 que a miocardiopatia hipertrófica é a principal causa de morte súbita na população atleta abaixo dos 30 anos de idade (MARON BJ et al., 1980; CANTWELL JD, 1984; MARON BJ et al., 1986; EPSTEIN et al., 1986; VAN CAMP SP, 1988; SADANIANTZ A et al., 1990), características ou quaisquer variáveis presentes na história clínica, exame físico ou em métodos diagnósticos que sejam capazes de diferenciar esta entidade da hipertrofia fisiológica são de extremo valor científico e social. Para tanto, vários parâmetros laboratoriais e ecocardiográficos têm sido estudados para tentar discriminar estas entidades quando na zona cinzenta. Reconhecer, por tanto, o padrão característico de adaptação e apresentação cardíaca fenotípica induzida pelo treinamento em cada modalidade pode ter sua utilidade na distinção entre a hipertrofia do atleta e àquelas de etiologia patológica. A Miocardiopatia Hipertrófica Alguns atletas desenvolvem um padrão de hipertrofia ventricular que deve ser prontamente diferenciado de outras causas patológicas de hipertrofia, dentre as quais a miocardiopatia hipertrófica (CASELLI S et al., 2014). Esta se destaca por seu potencial de risco, onde na maioria das vezes o primeiro evento/sintoma já cursa como morte súbita, e sua característica à apresentação ecocardiográfica, a qual pode ser em última análise confundida com o coração do atleta. É uma patologia hereditária e autossômica dominante em mais da metade dos casos. Nas formas familiares é possível determinar a mutação em até 82% dos indivíduos. Nos casos restantes, não se tem a etiologia definida, podendo ainda ser ocasionada por outras mutações genéticas ainda não reconhecidas (PASCALE R et al,. 2003; GREAVES et al., 1987). Já foram identificados cerca de 10 genes que codificam o sarcômero cardíaco (MARIAN AJ, ROBERTS R., 2001; SEIDMAN JG, SEIDMAN C, 2001); também alterações no DNA mitocondrial (MARIAN AJ, ROBERTS R., 2001) e identificadas mais de 270 mutações,

22 21 sendo mais da metade destas ocorrendo nos genes da cadeia pesada da beta-miosina cardíaca, da proteína C de ligação à miosina e da troponina T (MARIAN AJ, ROBERTS R, 2001; SEIDMAN JG, SEIDMAN C, 2001; PASCALE R et al., 2003). De caráter silencioso, a miocardiopatia hipertrófica pode se associar com arritmias cardíacas graves, as quais costumam se manifestar como morte súbita logo no primeiro episódio, frequentemente após esforço físico. Uma vez diagnosticado um indivíduo, o rastreamento de toda a família deve ser iniciado, justificado pelo potencial de letalidade da patologia. A prevalência populacional geral é de cerca de 0,2% a 0,5% entre cardiopatas (HADA Y et al., 1987; MARON BJ et al., 1995). Na população geral, estima-se que a mortalidade esteja entre 0,5 a 1% (MCKENNA W et al., 1982; SPIRITO P et al., 1989; MARON BJ et al., 1999). Exibe uma predominância no sexo masculino em relação ao sexo feminino. O risco de morte súbita é diretamente proporcional ao grau de hipertrofia ventricular esquerda (BRONZATTO HA et al., 2001). A característica clássica desta entidade é a hipertrofia ventricular esquerda, sem dilatação ventricular, na ausência de qualquer outra doença cardíaca ou sistêmica que possa levar à hipertrofia miocárdica (MARON BJ, 1997). Pode ocorrer dilatação ventricular, em cerca de 10% dos casos, quando diagnosticado em fase avançada da doença (SPIRITO P et al., 1987). Portanto, observamos que o padrão de geometria clássico fenotípico cardíaco é uma hipertrofia ventricular concêntrica, o mesmo padrão observado na hipertrofia fisiológica de atletas das modalidades desportivas do tipo predominantemente resistido (ou anaeróbio). De modo que, certamente, em algum momento será inevitável ocorrência de dúvidas quanto ao diagnóstico etiológico em determinados indivíduos, ou seja, indivíduos com apresentações fenotípicas que, exclusivamente ao Ecocardiograma, seriam comuns tanto ao padrão

23 22 concêntrico da miocardiopatia hipertrófica quanto ao padrão da hipertrofia fisiológica do atleta. Um exemplo clássico dessa janela é estabelecido quando, durante a investigação cardiovascular, nos deparamos com um atleta no qual o coração encontra-se hipertrofiado e apresentando espessura miocárdica entre 1,3 e 1,5cm ao exame Ecocardiográfico. Neste momento uma grande dúvida é lançada: será que tal padrão fenotípico é consequente às adaptações fisiológicas impostas pelo exercício ou, numa análise mais cuidadosa, será que na verdade trata-se de um portador de miocardiopatia hipertrófica? Se por um lado, numa óptica mais conservadora, fosse investido em rastreamento genético, os custos de tal intervenção se elevariam bastante, por outro lado, a falha em diagnosticar um caso de miocardiopatia hipertrófica colocaria o atleta em situação de grave risco de morte súbita durante a prática esportiva. O reconhecimento de padrões geométricos, ou apresentações fenotípicas cardíacas ao Ecocardiograma, reconhecidos por categorias de Esportes torna-se uma ferramenta de extremo valor no diagnóstico da hipertrofia do atleta. Sendo o futebol uma atividade esportiva com componente misto, de resistência e força (ou aeróbio e anaeróbio), é possível que o padrão geométrico do ventrículo esquerdo, nos portadores de hipertrofia cardíaca fisiológica, possa ser prontamente diferenciado da miocardiopatia hipertrófica, a qual responde por um padrão clássico de hipertrofia concêntrica com grandes aumentos em espessura das paredes do miocárdio.

24 23 OBJETIVOS Objetivo geral: Comparar as modificações apresentadas sobre o fenótipo cardíaco de atletas de futebol profissional entre os dois gêneros por meio da ecocardiografia. Objetivos específicos: Avaliar qual o padrão de hipertrofia ventricular esquerda apresentada nos atletas, utilizando grupo controle não atleta como referência, e verificar se estas características são semelhantes entre os gêneros. Especificar se o grau de hipertrofia encontrado na população atleta feminina é da mesma proporção àquelas apresentadas no masculino. Verificar se o conhecimento do padrão de adaptação fisiológico cardíaco apresentado nos atletas de futebol tem utilidade clínica na avaliação pré-participação esportiva.

25 24 HIPÓTESES O padrão de resposta adaptativa cardíaca apresentada nos atletas profissionais de futebol é uma hipertrofia ventricular esquerda do tipo excêntrico e semelhante entre os gêneros. As proporções dos fenômenos adaptativos cardíacos apresentados nos atletas são mais pronunciadas no gênero masculino. O conhecimento do padrão de hipertrofia ventricular pode ser útil na diferenciação com outros achados patológicos..

26 25 MATERIAIS E MÉTODOS Amostra O presente estudo foi realizado em corte transversal. Participaram do estudo 83 voluntários, 42 atletas, sendo estes 20 do sexo masculino (MA) e 22 do sexo feminino (FA), e 41 não atletas, destes 19 do sexo masculino (MN) e 22 do sexo feminino (FN). Os atletas de futebol tinham como requisitos carga horária de treinamento de aproximadamente 20 horas semanais, serem assintomáticos e estarem na pré-temporada dos torneios profissionais. Doenças pré-existentes como hipertensão arterial e outras cardiopatias foram excludentes do estudo. O grupo não-atleta foi constituído por indivíduos que praticavam não mais que 2h/semana de exercício físico e que nunca desempenharam atividade esportiva competitiva profissional. Os indivíduos foram conduzidos ao Hospital Dom Helder Câmara/IMIP, ao laboratório de Ecocardiografia, onde foram submetidos, além do exame ecocardiográfico, à aferição da estatura e peso corporal. Todos os participantes receberam e assinaram o termo de consentimento livre e esclarecido. O projeto foi aprovado pelo Comitê de ética da Universidade Federal de Pernambuco segundo parecer nº CAAE Exame Ecocardiográfico O exame Ecocardiográfico ou Ecodopplercardiograma Bidimensional com Doppler a cores foi realizado com o equipamento - General Eletric, série Vívid I. Para análise e caracterização funcional e padrão de geometria ventricular, todos os exames foram realizados

27 26 pelo mesmo investigador especialista em cardiologia e ecocardiografia. Todas as variáveis foram obtidas a partir dos cortes paraesternal (eixo longitudinal e transversal) e apical quatro e cinco câmaras. Foram avaliadas as seguintes variáveis ecocardiográficas: diâmetro do átrio esquerdo (AE), espessura da parede posterior do ventrículo esquerdo (PPVE), espessura do septo interventricular (SIV), diâmetro da raiz de aorta (Ao), diâmetros diastólico e sistólico do ventrículo esquerdo (DDVE e DSVE). Os volumes sistólicos e diastólicos finais (VSF, VDF), volume de ejeção (VE) e fração de ejeção (FE) foram obtidos pelo método de Teichholz. A massa ventricular esquerda foi analisada seguindo as especificações da American Society of Echocardiography (LANG B, et al. 2005) e aplicando-se a fórmula de Devereux. Os parâmetros de normalidade seguiram às recomendações da Sociedade Americana de Ecocardiografia (ASE). Análise estatística Os resultados das variáveis verificadas ao exame ecocardiográfico foram expressos como média ± DP. Os valores encontrados foram submetidos ao teste de normalidade de Shapiro-Wilk. Um valor de p<0,05 foi considerado como significativo. Para comparar os grupos de atletas com os respectivos grupos controles, tendo gêneros e treinamento como fatores, foi utilizado o Anova two way. Para análise dos dados foi utilizado o softwar SPSS, versão 20.0 (SPSS Inc. CHICAGO, ILLINOIS). As proporções de HVE apresentadas entre os grupos foram calculadas a partir de cálculo simples de percentagem. A fim de corrigir as diferenças alométricas entres os indivíduos, os valores dos diâmetros e volumes intracavitários cardíacos foram relativizados, embora variáveis como peso ou altura isoladamente pudessem ser utilizados para essa correção alométrica, a área de superfície corporal (ASC) é a mais estabelecida para aplicação em grupos populacionais. Em nosso estudo, realizamos a correção alométrica utilizando a ASC calculada a partir da fórmula

28 27 de DuBois, por ser a de mais ampla utilização nos estudos com ecocardiografia. Obtivemos, assim, os resultados finais tanto em valor absoluto quanto em valores corrigidos para a área de superfície corporal. Essa correção se faz essencial uma vez que se pretende comparar estruturas de indivíduos de gêneros distintos, com evidente predomínio de estatura e peso do grupo masculino sobre o feminino.

29 28 RESULTADOS Original investigation Comparing the magnitude of cardiac hypertrophy between genders in professional soccer players André Sansonio de Morais 1, Adriano Eduardo Lima-Silva 1, Ary Gomes Filho 2 1 Sports Science Research Group, Department of Physical Education and Sports Science CAV, Federal University of Pernambuco, Brazil. 2 Center for Physical Education and Sports - Federal University of Pernambuco. Running title: cardiac hyperthrophy, athlete s heart, left ventricular hyperthrophy Address for correspondence: Adriano E. Lima-Silva Sports Science Research Group, Department of Physical Education and Sports Science, Academic Center of Vitoria, Federal University of Pernambuco. Alto do Reservatorio street, Bela Vista, Vitoria de Santo Antão, Pernambuco, Brazil. ZIP CODE: Phone/fax number: address: adrianosilva@usp.br

30 29 ABSTRACT The morphological adaptation of the heart with training is popularly recognized as "athlete's heart". This phenomenon is less known in woman athletes, and comparison between genders for morphological and functional cardiac adaptation in soccer players are unknown. Purpose: To compare the structure and cardiac function between male and female professional soccer players using counter partners untrained as control. Methods: the study enrolled 83 participants, being 20 male athletes (MA) and 22 female athletes (FA), and their respective controls (19 and 22 male and female non-athletes individuals, MN and FN, respectively). The participants underwent anthropometric measurements and echocardiography. Results: Compared to their respective controls, athletes of both genders showed significant enlargement (p<0.05) of the left atrium (MA: 1.88 ± 0.12 vs MN: 1.68 ± 0.43 and FA: 1.88 ± 0.20 vs. FN: 1.79 ± 0.18 cm/m 2 ), left ventricular mass index (MA: ± vs. MN: ± and FA: ± vs. FN: ± cm/m 2 ), end-diastolic diameter of the left ventricle (MA: 2.81 ± 0.26 vs MN: 2.55 ± 0.66 and FA: 2.86 ± 0.25 vs FN: 2.74 ± 0 22 cm/m 2 ), septal thickness (MA: 0.45 ± 0.04 vs MN: 0.40 ± 0.11 and FA: 0.47 ± 0.06 vs FN: 0.41 ± 0.04 cm/m 2 ) and posterior wall thickness of the left ventricle (MA: 0.43 ± 0.04 vs. MN: 0.39 ± 0.10 and FA: 0.44 ± 0.06 vs FN: 0.39 ± 0.04 cm/m 2 ). Conclusion: Female professional soccer athletes experience an adaptive phenomenon similar to male athletes, which is characterized by a similar cardiac enlargement in both left atrium and ventricle. A balanced hypertrophy with concentric and eccentric components were identified for both male and female soccer players. KEY WORDS: left ventricular hypertrophy, athletic s heart, echocardiography.

31 30 INTRODUCTION Soccer is one of the most popular sport around the world. Initially practiced by men, only a few decades the women's football class entered in the professional circuit. It has been estimated that women's soccer has over 26 million members worldwide (18). The increased requirement to reach the best physical condition conduces to an overload on the cardiovascular system. During one match, elite-level soccer players travel about 10 km at an average intensity close to the anaerobic threshold, what represents 80-90% of maximal heart rate (13, 23). The energy expenditure during a match has been described to be a little bit lower in women than in men ( vs kcal, respectively) (5), with women cover a slightly lower distance throughout the game (10.3 vs. 12 km, respectively) (13), but both can reach running speeds above 25 km.h -1 several times during the match (27). This data suggest that although slightly lower energy demanding and distance covered in women, the relative match intensity and the current level of training has become similar between genders over the years. It is important to point out that soccer training sessions are characterized by highintensity, intermittent bouts, interspersed with spins, jumps and kicks, with sudden stops and rapid accelerations (5). Therefore, football training represents a mix component of resistance, strength, aerobic and anaerobic training, which can carry to a particular heart adaptive response. These morphological and functional cardiac adaptations have been studied over a hundred year and are popularly called "athlete's heart" (17). The phenotypic changes that characterize the athlete's heart syndrome should be regarded as normal physiological adaptations to exercise training, being transient and without negative repercussions for health (19, 21). While largely studied in male athletes, there are only few studies with female athletes considering training-induced morphologic and functional cardiac adaptions (10), and

32 31 preliminary data suggest that the physiological remodeling experienced by female athletes are quantitatively inferior to those found in male athletes (4, 7, 9, 20, 24, 28). It is also important to note that physiological remodeling of heart may be easily confused with diseases, especially with the hypertrophic cardiomyopathy (HC), which is a major cause of sudden death in an athlete population under 30 years of age (3, 6, 15, 16, 22, 26). Recognition of phenotypic standard in female soccer players may be useful to quantify the overall hypertrophy degree and to distinguish it from HC. When the cardiac muscle hypertrophy reaches wall thickness of the left ventricle between 1.3 and 1.6 cm, this could be considered a "gray area" between what would be a physiological adaptation or a light HC (11). Thus, identifying differences in training-induced heart adaptations between male and female soccer players might be useful in distinguishing between the heart athlete and those of pathological etiology. Therefore, the objective of this study was to quantify the magnitude and pattern of cardiac hypertrophy in women's professional soccer players and to compare to those observed in men soccer players. Corresponding non-athletes, untrained groups matched by age and with no historical of previous professional training were used as control. METHODS Participants Participated in this cross-sectional study, 83 volunteers, being 20 males and 22 females professional regional soccer players, and 19 males and 22 females non-athletes. The soccer players trained about 20 hours a week and were in the preseason of the main tournament. The non-athletes group consisted of individuals who practiced no more than 2 hours per week of physical exercise and had never played professionally competitive sport activity. Pre-existing conditions like high blood pressure and other heart diseases were

33 32 considered exclusion factor in the study. One male of the non-athlete group was excluded because it was identified high blood pressure in the pre-assessment. All participants received and signed the free and informed consent. This study was approved by the Ethics Committee of the Federal University of Pernambuco. Echocardiography The echocardiographic examination with color doppler was performed with a machine General Electric, Vivid I series for analysis and functional characterization and pattern of ventricular geometry. The same investigator who was specialist in cardiology and echocardiography performed all exams. All variables were obtained from the parasternal long and short axias in apical 4 e 5 chambers view. The following echocardiographic variables were analyzed: diameter of the left atrium (LA), posterior wall thickness of the left ventricle (PWLV), septal thickness of the left ventricle (SLV), diameter of the aortic root (Ao), systolic and diastolic diameters of the left ventricle (LVSD and LVDD). The left ventricular ejection fraction (EF) were obtained by Teichholz method (25). Left ventricular mass was analyzed following the specifications of the American Society of Echocardiography and applying the Devereux formula (14). The normal parameters followed the recommendations of the American Society of Echocardiography (ASE), and the presence of left ventricular hypertrophy was considered in those who experienced left ventricular mass index (LVMI) greater than 115 g/m2 in males and greater than 95g/m2 in women (14). To adjust the morphological differences among individuals, diameters and myocardial thickness were corrected to the body surface area (BSA).

34 33 Statistical analysis The results were expressed as mean ± SD. A Shapiro-Wilk test was used to test the normality of the data. A two-way ANOVA with gender and training level as factors was used to assess differences. Data analysis was performed using the SPSS software, version 20.0 (SPSS Inc. CHICAGO, ILLINOIS). A p value < 0.05 was considered as statistically significant. RESULTS The groups were of similar age, but the males were taller and heavier compared to female (p < 0.05) in both athletes and non-athletes groups (table 1). The left ventricular hypertrophy was more frequent among athletes (55% in male and 50% in female) when compared to non-athletes (10 and 5%, respectively). Table 1. Characteristics of the groups. Men Women Non athletes Athletes Non athletes Athletes P value n=20 n=19 n =21 n=21 Gender Age Training (years) Gender*Training Gender Weight Training (Kg) Gender*Training Gender Height Training (cm) Gender*Training Values are mean ± SD. Significantly different between the groups. Gender*Training represents the interaction in gender and training level.

35 34 The male groups showed higher (p < 0.05) aortic root diameters (male athletes: 3.28 ± 0.32 cm; male non-athletes: 3.16 ± 0.20 cm), when compared to the female groups (2.86 ± 0.27 and 2.76 ± 0.25 cm, respectively), but there was no difference between the athlete and non-athletes groups (p > 0.05). The gender differences for aortic root diameters disappeared when normalized by BSA. The men groups also presented larger left atrium (male athletes: 3.65 ± 0.25 cm; male non-athletes: 3.32 ± 0.24 cm) compared to the female groups (3.16 ± 0.31 and 2.90 ± 0.22 cm, respectively). The left atrium was also larger in athletes than in non-athletes for both genders (p < 0.05). However, while gender differences disappeared when left atrium diameter normalized by BSA (p > 0.05), the training effects remained (Figure 1). Figure 1: Comparison of left atrium (LA) diameter (relative to body surface area) between the groups. # Significantly different between non-athletes and athletes. The end-diastolic diameter was higher in male than female (p < 0.05) and in athletes than non-athletes (p < 0.05), but there was no interaction gender vs training (p > 0.05, table 2). The gender differences for end-diastolic diameter of the left ventricle disappeared when normalized by BSA and athletes remained with higher values even when normalized by BSA

36 35 (figure 2). The left ventricular ejection fraction was slightly reduced in athletes compared to non-athletes (p < 0.05), regardless of gender (Table 2). Ventricular mass and left ventricular mass index were both higher (p < 0.05) in male than in female and in athletes than in non-athletes (Table 3 and figure 3). Table 2. Comparison of the left ventricle end-diastolic diameter and ventricular ejection fraction between the groups. Men Women Non athletes Athletes Non athletes Athletes P value Gender LVDD Training (cm) Gender*Training Gender LVDD/BSA Training (cm/m 2 ) Gender*Training Gender EF Training (%) Gender*Training Values are mean ± SD. LVDD=left ventricle end-diastolic diameter. BSA=body surface area. EF= left ventricular ejection fraction. Significantly different between the groups. Gender*Training represents the interaction in gender and training level.

37 36 Figure 2. Comparison of left ventricle end-diastolic diameter (LVDD) between the groups (relative to body surface area). # Significantly different between non-athletes and athletes. Table 3. Comparison of the left ventricular mass and ventricular mass index between the groups. Men Women Non athletes Athletes Non athletes Athletes P value Gender Mass Training (g) Gender*Training Gender LVMI Training (g/m 2 ) Gender*Training Values are mean ± SD. LVMI=left ventricular mass index. Significantly different between the groups. Gender*Training represents the interaction in gender and training level.

38 37 Figure 3. Comparison of left ventricular mass index (LVIM) between the groups. # Significantly different between non-athletes and athletes. * Significantly difference between men and women. The septal wall thickness and posterior wall of left ventricle were higher in male than female (p < 0.05) and in athletes than non-athletes (p < 0.05), but there was no interaction gender vs training (p > 0.05, table 4). The gender differences disappeared when normalized by BSA, but athletes remained with higher values for both even when normalized by BSA (figure 4 and 5). The relative wall thickness of the left ventricle showed no significant difference between genders, but was significantly higher in athletes than nonathletes groups (table 4).

39 38 Table 4. Comparison of left ventricle septal wall, posterior wall and relative wall thickness between the groups. Men Women Non athletes Athletes Non athletes Athletes P value Gender LVSW Training (cm) Gender*Training Gender LVPW Training (cm) Gender*Training Gender RWT Training Gender*Training Values are mean ± SD. LVSW=left ventricle septal wall thickness. LVPW= left ventricle posterior wall thickness. Significantly different between the groups. Gender*Training represents the interaction in gender and training level

40 39 Figure 4: Comparison of left ventricle septal wall thickness (relative to body surface area). between the groups. # Significantly different between non-athletes and athletes. Figure 5. Comparison of left ventricle posterior wall thickness (relative to body surface area) between the groups. # Significantly different between non-athletes and athletes.

41 40 Regarding the right chambers, both atrium and ventricle had greater absolute values in male than in female and in athletes than non- athletes, but this difference became nonsignificant after correction to BSA (Table 5). Table 5. Comparison of right chambers between the groups. Men Women Non athletes Athletes Non athlete Athletes P value Gender RA Training (cm) Gender*Training Gender RA/BSA Training (cm/m 2 ) Gender*Training Gender RV Training (cm) Gender*Training Gender RV/BSA Training (cm/m 2 ) Gender*Training Values are mean ± SD. RA=right atrium diameter. RV=right ventricle diameter. BSA=body surface area. Significantly different between the groups. Gender*Training represents the interaction in gender and training level.