ARRITMIA SINUSAL RESPIRATÓRIA E MODULÇÃO AUTONÔMICA CARDIACA, PRÉ E PÓS-TREINAMENTO AERÓBIO, EM JOVENS SEDENTÁRIOS SAUDÁVEIS

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1 ARRITMIA SINUSAL RESPIRATÓRIA E MODULÇÃO AUTONÔMICA CARDIACA, PRÉ E PÓS-TREINAMENTO AERÓBIO, EM JOVENS SEDENTÁRIOS SAUDÁVEIS Thais Maria Alvarenga Caruso Faculdade de Fisioterapia Centro de Ciências da Vida tha_caruso@puc-campinas.edu.br Resumo: Estudos realizados já relatavam a relação entre o momento da inspiração feita com o uso da contração diafragmática e o aumento da descarga simpática cardíaca; e, também, a relação entre a o- corrência do incremento da descarga parassimpática cardíaca que ocorre durante a fase expiratória com o consequente relaxamento do diafragma. Essas respostas funcionais autonômicas ganharam relevância prática e receberam a denominação de arritmia sinusal respiratória (ASR) ao se confirmar que, quanto maior ela era, maior eficiência protetora às arritmias cardíacas ela tinha. Objetivo: Avaliar se um programa de treinamento aeróbio de curta duração pode melhorar a magnitude da ASR e a modulação autonômica cardíaca em jovens.método: Foram estudas 17 sedentárias saudáveis, com faixa etária entre 18 a 25 anos, com IMC com valores de 23 a 30. Inicialmente elas permaneceram deitadas por 10min sendo que nos últimos 5min os batimentos cardíacos foram registrados com respirações sendo feita sem o controle da pesquisadora. Depois desse tempo as respirações passaram a ser controladas por 5min com seis respirações por minuto, sendo cada respiração constituída por inspirações e expirações profundas e lentas (5s de inspiração e 5s de expiração respiração profunda controlada - RPC). Os dados da FC foram enviados por uma interface de sinais infravermelhos a um computador e analisados pelo software Polar Precision Performance antes e após um período de TA realizado por 12 sessões de 40min. Essas sessões foram feitas com controle de intensidade de esforço mantida a 65% da FC max obtida em teste de esforço incremental máximo. A análise de FC foi feita pela avaliação da FC média durante a RPC e pelas relações entre os maiores intervalos RR (irr) durante os tempos expiratórios e os menores irr durante os tempos inspiratórios da RPC (relações E/I e E-I), antes e após o TA. Para a análise estatística foi aplicado o teste de Mann-Whitney, com significância de p<0,05. Resultados: Não houve modificações nos Mário Augusto Paschoal Função Autonômica Cardíaca e Atividade Física na Saúde e na Doença Centro de Ciências da Vida fisioni@puc-campinas.edu. valores de FC média, relação E/I e E-I durante a RPC, comparados antes e após o TA. Conclusão: O TA realizado por 12 sessões a uma intensidade relativa a 65% da FCmax não promoveu modificação a- pós o TA, sugerindo que modificações na modulação parassimpática cardíaca necessitam de maior tempo de treinamento para ocorrer. Palavras-chave: sistema nervoso autônomo, frequência cardíaca, exercício. Área do Conhecimento: Ciências da Saúde Fisioterapia. 1. INTRODUÇÃO: Sabe-se que os batimentos cardíacos são modulados pelo sistema nervoso autônomo (SNA) que os regula de acordo com a necessidade dos tecidos, órgãos, aparelhos e sistemas. Vários são os estímulos que interferem nas respostas cardiocirculatórias e, dentre eles, se destacam os que são reagentes aos componentes oscilatórios gerados a partir de frequências respiratórias[1], e sofrendo influências da amplitude e padrão ventilatório[2-3]. A natureza desses ritmos tem sido estudada há muitos anos por vários investigadores 2,3, que procuraram estabelecer uma relação de tempo e magnitude das descargas nervosas tanto do sistema nervoso simpático como do parassimpático para melhor compreender como esses sistemas interferem na função cardíaca. Estudos realizados há três décadas já mostravam relação entre o momento da inspiração feita com o uso da contração diafragmática e o aumento da descarga simpática cardíaca; e, também, a relação entre a ocorrência do incremento da descarga parassimpática cardíaca que ocorre durante a fase expiratória com o consequente relaxamento do diafragma[1]. Essas respostas funcionais autonômicas ganharam relevância prática e receberam a denominação de

2 arritmia sinusal respiratória (ASR) ao se confirmar que, quanto maior ela era, maior eficiência protetora às arritmias cardíacas ela tinha. Embora controversa, a maioria dos estudos mais recentes confirmou esses achados ao mostrar alterações da magnitude da ASR em doentes pulmonares crônicos e doentes com insuficiência cardíaca[4-6]. As controvérsias acontecem pelo fato de os estudos envolverem diferentes condições, tais como: característica do quadro disfuncional, interferência de fármacos, condições de retratilidade do tórax, existência de remodelamento cardíaco e seu grau, controle efetivo do volume corrente mobilizado pelo voluntario durante o processo ventilatório, posição corporal empregada no estudo, se a FR foi controlada ou não e, em caso afirmativo, qual foi a FR empregada, etc. Todos esses aspectos merecem consideração, pois podem interferir no padrão de ASR encontrado. Com relação à alteração da ASR em decorrência da prática de exercícios, muitos autores têm utilizado os registros de curta duração dos batimentos cardíacos para aplicar a análise da variabilidade da frequência cardíaca (VFC) como ferramenta de investigação do balanço vago-simpático cardíaco[7]. Segundo DeMeersman et AL[8] e Paschoal et AL[9], a prática regular de exercício pode modificar o padrão autonômico cardíaco com elevação do tônus parassimpático e promover alterações significativas na VFC. No entanto, ainda há controvérsias sobre o possível incremento da ASR em resposta a esse tipo de estímulo[7-10]. Desta forma, a intenção do presente estudo foi a de investigar, por meio da análise da VFC, o possível aumento da ASR em decorrência de treinamento aeróbio de curta duração realizado por jovens sedentários saudáveis. 2. MÉTODO 2.1. Atividades Realizadas e Justificativas O presente estudo, considerado de caráter transversal, foi devidamente aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa com seres humanos da Pontifícia Universidade Católica de Campinas, e compreendeu as seguintes etapas: a) seleção dos voluntários; b) avaliação antropométrica e clínica composta pela avaliação do peso, estatura, cálculo do IMC, registro dos perímetros dos seguimentos corporais (braço, antebraço, coxa, perna e abdome), além da aferição da pressão arterial (PA) e frequência cardíaca (FC) no repouso. Também foram feitas ausculta pulmonar e cardíaca de todos os participantes; c) realização do registro dos batimentos cardíacos no teste da respiração controlada e método usado para o cálculo dos valores usados na análise Critérios de Seleção Essa obedeceu aos critérios de inclusão preestabelecidos, destacando-se indivíduos sedentários saudáveis com faixa etária entre 18 a 25 anos e índice de massa corporal (IMC) com valores de 23 a 30 Kg/m 2, não fumantes, sem fazer uso de medicação que interferisse nos dados estudados Avaliação Antropométrica A avaliação antropométrica foi constituída pela aferição do peso, estatura, cálculo do IMC e registro dos perímetros dos segmentos corporais (braço, antebraço, coxa, perna e abdômen). As variáveis investigadas foram o peso corporal e a estatura para que se efetuasse o cálculo do IMC e posteriormente o cálculo do percentil (segundo o National Center for Chronic Disease Prevention and Health Promotion, ano 2000). Os voluntários foram posicionados, sem calçados, na balança Filizola pré-calibrada, contendo unidades de 100 gramas, para a obtenção do peso corporal. Neste mesmo aparelho, por meio de uma haste metálica com valor escalar unitário em centímetros (cm) o voluntário se posicionou em bípede, de costas para a toesa metálica e o avaliador registrou sua estatura Avaliação Clínica Essa avaliação constou de uma breve anamnese, um registro da FC e da PA empregando-se um esfigmomanômetro padrão de coluna de mercúrio Wan Med calibrado, com manguitos adequados à circunferência do braço das voluntárias e ausculta cardíaca e pulmonar de todos os participantes por meio do estetoscópio Littmann Classic II S.E, segundo as técnicas amplamente descritas na literatura Registro dos batimentos cardíacos no teste da respiração controlada e método usado para cálculo dos valores usados na análise Quanto ao registro da ASR, cada voluntária permaneceu em uma sala climatizada com temperatura entre 23ºC e 25ºC. Neste local foi colocado em seu tórax um cardiofrequencímetro PolarS810i, aparelho que fez o registro dos batimentos cardíacos. Este é constituído de um cinto com um sistema de elástico que foi preso às suas costas e, também, de um relógio de pulso que registra os valores necessários para análise dos dados. As voluntárias ficaram em decúbito supino sobre um colchonete, assim permanecendo por 10min antes do início do registro. Durante todo o tempo necessário para o registro, as voluntárias permaneceram nessa posição, não podendo conversar e sendo orientadas para que procurassem não se mover. Após 5min,

3 seus batimentos cardíacos foram registrados por 5min, com a voluntária ainda respirando normalmente, sem o controle da pesquisadora. Depois desse tempo, as respirações passaram a ser controladas pela pesquisadora. No total, as voluntárias realizaram seis respirações por minuto, sendo que cada respiração foi constituída por inspirações e expirações profundas e lentas (5s inspirando e 5s expirando) variando o volume pulmonar desde a capacidade pulmonar total (inspiração) até o volume residual (expiração) a fim de que a máxima ASR fosse provocada [6,11]. Para melhor controlar os ciclos respiratórios dentro do tempo previsto, as voluntárias ficaram observando um cronômetro posicionado em frente aos seus o- lhos. O tempo total do registro durante a manobra de respiração profunda controlada (RPC) foi de 5min. Como esse método de avaliação da atividade parassimpática cardíaca por meio da RPC ainda provoca algumas divergências é natural que surjam estudos paralelos buscando novas informações e novas propostas metodológicas[12,13]. Optou-se por fazer a avaliação das razões E-I e E:I que dependem respectivamente, do cálculo do valor do intervalo RR (irr) mais longo durante a expiração menos o valor do menor irr durante a inspiração, e da divisão do maior irr durante a expiração pelo menor irr durante inspiração 13. Portanto, com relação ao cálculo da FC max FC mín, esse foi feito à partir da obtenção das FC máximas durante as inspirações e as FC mínimas durante as expirações de cada ciclo respiratório durante os 5min. O cálculo da razão foi feito a partir da obtenção do maior irr durante a expiração dividido pelo menor irr durante a inspiração, e comparados antes e após o período de TA Teste incremental e metodologia da aplicação do exercício aeróbio Após a coleta dos dados referentes aos testes prétreinamento, todas as voluntárias foram submetidas a um protocolo de esforço contínuo crescente, com a intenção de permitir a avaliação de suas capacidades físicas e estabelecimento de uma intensidade individualizada de treinamento aeróbio, o qual seria prontamente interrompido quando houvesse sinais de fadiga muscular, incapacidade de continuar o esforço, por solicitação da voluntária ou então se sua FC atingisse o valor muito próximo ao equivalente a 220 idade. O protocolo foi realizado em esteira rolante Inbrasport Super ATL (Porto Alegre, Brasil) com velocidade inicial de 4,0 Km/h mantida por 2 min., seguida de acréscimos de 1,0Km/h (sem inclinações) a cada dois minutos subsequentes. Para cálculo da intensidade de intensidade de esforço empregada para o TA calculou-se o valor equivalente a 65% da FCmax como zona alvo de FC que foi mantida durante as sessões de TA. As sessões de TA foram realizadas três vezes por semana em dias intercalados. Após o período de TA as voluntárias repetiram todo o protocolo referente à fase de prétreinamento. A análise estatística dos dados relativos às respostas de FC foi realizada com o emprego do programa Graph Pad Prism 4.0. Após a análise da distribuição dos dados, optou-se pelo teste estatístico não paramétrico de Mann-Whitney, com nível de significância p<0,05. Comparou-se a média da FC, que foi calculada pela subtração da máxima FC durante a inspiração, pela mínima FC durante a expiração de cada ciclo respiratório e a razão é obtida do maior irr durante a expiração pelo menor irr durante a inspiração, obtidos antes e após o programa de TA. Os dados antropométricos e clínicos foram apresentados em tabelas com médias e desvios padrões para divulgação da característica da amostra empregada no estudo RESULTADOS Tabela I. Dados antropométricos e clínicos das voluntárias Variáveis Voluntárias (n=17) Idade (anos) 19,3 ± 1,3 Peso (kg) 55,9 ± 7,3 Altura (m) 1,6 ± 0,0 IMC (kg/ m²) 21,7 ± 2,5 Índice cintura/quadril 0,7 ± 0,0 FC de repouso (bpm) 74,4 ± 9,2 PAS de repouso (mmhg) 110,8 ± 10,9 PAD repouso (mmhg) 74,7 ± 10,0 IMC: índice de massa corpórea; PAS: pressão arterial sistólica; PAD: pressão arterial diastólica; FC: frequência cardíaca.

4 Tabela II. Valores de médias e desvio padrão dos perímetros dos segmentos corporais. 600 Variáveis Voluntárias (n=17) Braço (cm) 26,2 ± 1,6 ms Antebraço (cm) 22,4 ± 1,6 0 E-I pré E-I pós Coxa (cm) 52,4 ± 4,8 Perna (cm) 35,0 ± 2,9 2.0 Abdômen (cm) 79,0 ± 7,6 1.8 Índice cintura-quadril 0,7 ± 0,0 ms E/I pré E/I pós 100 FC (bpm) FC média pré FC média pós Figura 1. Valores medianos, delta de FC na respiração controlada, pré-treinamento e pós-treinamento aeróbio. Figuras 2 e 3. Valores medianos, da relação E/I na respiração controlada, pré e pós-treinamento aeróbio. 4. DISCUSSÃO A elevada prevalência de um estilo vida sedentária na população em geral, é um importante problema de saúde pública[14], pois se trata de um dos mais relevantes fatores de risco para diversas patologias cardíacas. Em contrapartida, a prática regular de atividade física está associada à melhor qualidade de vida e tem se mostrado fundamental para prevenir várias enfermidades, se destacando as relativas ao sistema cardiovascular[15,16]. Como exemplo de comprovação dessa afirmação, Myers et AL [17] mostraram em um interessante estudo que o aumento de eventos cardíacos indesejáveis está intimamente relacionada com a redução da capacidade aeróbia máxima. Desta forma, a atividade física tem sido constantemente proposta para redução desses problemas, melhorando a capacidade aeróbia e o controle autonômico do coração Nesse contexto, a arritmia sinusal respiratória (ASR) tem sido empregada como parâmetro de análise da

5 modulação autonômica cardíaca em estudos relacionados à sua modificação pela exposição do organismo humano ao exercício físico. Como exemplo, em um estudo realizado por Lee et al 21 foram avaliados os efeitos de um programa de treinamento de endurance de oito sessões, sobre a modulação autonômica cardíaca, usando como parâmetro a VFC. O treinamento foi realizado quatro vezes/semana, em cicloergômetro, por dois grupos (grupo controle e grupo de exercício em homens), com duração de 40min diários e intensidade de 80-85% da FCmax. Como resultado, constatou-se aumento da atividade parassimpática cardíaca no teste da RPC durante 5min. Comparando com o estudo acima, o presente trabalho teve quatro sessões a mais, estas tiveram o mesmo tempo, porém a amostra foi constituída por mulheres e a intensidade foi ligeiramente inferior. Como resultado principal e não se documentou alterações na VFC durante o teste da RPC. Aprofundando-se na discussão dos dados, observase na Tabela 1 que todos os voluntários foram fiéis aos critérios de inclusão previamente propostos, que foram de estudar jovens sedentários saudáveis na faixa etária dos 18 aos 25 anos e com IMC normal (média de 21,7 ± 2,5 kg/m2), portanto evitando interferências de fatores conhecidos por alterarem a VFC 22. O mesmo se pode afirmar, na mesma tabela, sobre os dados clínicos, que se mostram dentro dos parâmetros de normalidade 23. Na tabela 2 mostram-se os valores das médias e dos desvios padrões dos perímetros dos segmentos corporais e do índice cintura-quadril. Observa-se que todos estão de acordo com os parâmetros normais para as jovens estudadas 24 ou seja, não existe obesidade nem o acúmulo de gordura na região abdominal, ambos considerados fatores que podem modificar a VFC 9. Quanto à análise da FC média (Figura 1), constatouse que não houve modificação nos seus valores médios durante a RPC, comparados antes e após o TA. O mesmo aconteceu com os demais parâmetros de avaliação da ASR durante a RPC, pois nem a razão E:I e a razão E-I, sofreram modificações na população investigada (figuras 2 e 3). Vários estudos mostram aumento da FC durante a inspiração e redução da mesma na expiração dentro de um ciclo respiratório durante a ASR e essas respostas foram encontradas na amostra, mas não se elevaram após o TA. Com relação a análises de VFC durante RPC, o que se sabe é que as flutuações espontâneas da FC que correspondem às ASR fisiológicas podem ser observadas no eletrocardiograma (ECG) 28,29 e as suas características são amplamente utilizadas como índices da atividade nervosa autonômica em humanos 30. No entanto, no presente estudo não se optou por essa análise e sim pelos cálculos das variações dos irr e da FC, conforme referido acima. Com relação a estudos que empregaram metodologia similar, destaca-se o trabalho de Nussinovitch et al 31 no qual foram avaliados, por meio do teste da ASR, oito pacientes com disautonomia familiar (por diabetes) e oito voluntários saudáveis. Foram registrados os valores da FC máxima expiratória e a FC mínima inspiratória e as suas diferenças (MaxFC-MinFC). Também foi calculada a razão E/I dividindo o mais longo irr durante a expiração pelo mais curto irr durante a inspiração. Foi constatado que os pacientes que apresentavam disautonomia familiar, possuíam uma resposta de FC menor à mudança no padrão da respiração do que o apresentado pelos voluntários saudáveis, indicando função anormal do sistema parassimpático. May et al 32 realizaram avaliação da RPC, VFC e dos riscos coronarianos em 194 indivíduos com idades entre 40 e 67 anos, escolhidos aleatoriamente. Como no presente estudo, os participantes foram instruídos a respirar profundamente em uma frequência de 6 ciclos/min, porém na posição sentada. Em cada ciclo respiratório o mais longo irr durante a expiração e o mais curto durante a inspiração foram selecionados. Os autores concluíram que a função parassimpática, avaliada pela VFC induzida pela RPC, na população em geral é reduzida em pessoas mais velhas e em indivíduos em uso de medicação cardíaca, e nos que apresentam hipertrofia ventricular esquerda ou sinais de ECG de infarto do miocárdio. Apesar de esses estudos terem chegado a essas conclusões sobre o emprego da RPC como forma de aumentar a ASR, não se conseguiu demonstrar no presente estudo qualquer relação de aumento da atividade parassimpática cardíaca decorrente da exposição ao curto programa de TA. Aspectos como sensibilidade do teste, maior ou menor profundidade da respiração e seu respectivo controle, além da intensidade, tipo e tempo do treinamento proposto, são fatores que interferem na resposta de FC documentada e devem ser mais bem controlados, investigados e explorados em futuros estudos para que o método da RPC seja aprimorado. Dessa forma, pode vir a ser útil em situações diversas como na detecção e/ou controle de disautonomias e em análises de respostas orgânicas adaptativas

6 a programa de treinamento físico em saudáveis ou doentes. 5. CONCLUSÃO Concluiu-se que o método da RPC não revelou modificações significativas nas respostas de FC moduladas pelo sistema nervoso autônomo das jovens submetidas ao curto programa de TA. No entanto, o presente estudo ofereceu novos subsídios ao aprimoramento das análises e propostas de programas de treinamento aeróbio que possam ser mais efetivos. AGRADECIMENTO A reitoria, pela bolsa FAPIC-PUC. 6. REFERÊNCIAS [1] Koizumi K, Terui N, Kollai M. Relationship between vagal and sympathetic activities in rhythmic fluctuations. Japan Sci Soc Press, Tokio/Springer- Verlag, Berlin 43-56,1984. [2] Hirsch JA, Bishop B. Respiratory sinus arrhythmia in humans: how breathing pattern modulates heart rate. Am J Physiol 1981;241(4):H [3] Mehlsen J, Pagh K, Nielsen JSD et al. Heart rate response to breathing:dependency upon breathing pattern. Clin Physiol 1987; 7: [4] Volterrani M, Scalvini S, Mazzuero G, Lanfranchi P, Colombo R, Clark MA et al. Decreased heart rate variability in patients with chronic obstructive pulmonary disease. Chest, 1994; 106: [5] Ponikowski P, Chua TP, Piepoli M, Ondusova D, Webb-People K, Harrington D et al. Augmented peripheral chemosensitivity as a potencial input to baroreflex impairment and autonomic imbalance in chronic heart failure. Circulation 1997; 96(8): [6] Reis MS, Deus AP, Simões RP, Aniceto IAV, Catai AM, Borghi-Silva A. Controle autonômico da fre qüência cardíaca de pacientes com doenças car diorrespiratórias crônicas e indivíduos saudáveis em repouso e durante a manobra de acentuação da arritmia sinusal respiratória. Ver Bras Fisioter 2010, 14(2): [7] Strano S, Lino S, Calcagnini G, Di Virgilio V, Ciar do R et al. Respiratory sinus arrhythmia and car diovascular neural regulation in athletes. Med Sci Sports Exerc 1998; 30(2): [8] DeMeersman, R.E. Heart rate variability and aerobic fitness. American Heart Journal, 1993; 125, [9] Paschoal MA, Trevizan PF, Scodeler NF. Heart rate variability, blood lipids and physical capacity of obese and non-obese children. Arq Bras Cardiol ; [10] DeMeersman, R.E. Respiratory sinus arrhythmia alteration following training in endurance athletes. Eur J Applied Physiol 1992; 64, [11] Hayano J, Mukai S, Sakakibara M, Okada A, Ta kata K, Fujinami T. Effects of respiratory interval n vagal modulation of heart rate. Am J Physiol 1994; 267(1Pt2): [12] Robert W., Shields, JR, MD. Heart rate variability with deep breathing as a clinical test of cardiova gal function. Cleve Clinic Jour of Med, 2009; vol; 76. [13] Smith SA. Reduced sinus arrhythmia in diabetic autonomic neuropathy: diagnostic value of an age-related normal range. Br Med J (Clin Res Ed) 1982; 285: [14] Blair SN. Physical inactivity: the biggest publ- Ichealth problem of the 21st century. Br J Sports. Med.2009; 43:1-2. [15] De la Cruz-Sanchez E, Moreno-Contreras MI,PinoOrtega J, Martínez-Santos R. Leisure time physical activity and its relationships with some mental health indicators in Spain through the National Health Survey. Salud Ment. 2011; 34(1): [16] Fletcher GF, Balady G, Froelicher VF, Hartley LH, Haskel WL, Polloock ML AHA Medical/Scientific Statement. Exercise Standards. Ciruclation 1995; 91: [17] Myers J, Prakash M, Froelicher V, Do D, Partington S, Atwood JE. Exercise capacity and mortality among men referred for exercise testing. N Engl J Med 2002; 346: [18] Pigozzi F, Alabiso A, Parisi A, et al. Effects of aerobic exercise training on 24 hr profile of heart rate variability in female athletes. J Sports Med Phys Fitness 2001;41: [19] Ueno LM, Moritani T. Effects of long-term exercise training on cardiac autonomic nervous active ties and baroreflex sensitivity. Eur J Appl Physiol 2003;89(2): [20] Boutcher SH, Stein P. Association between heart rate variability and training response in sedentary middle-aged men. Eur J Appl Physiol Occup Physiol 1995;70: [21] Lee MC, Wood RH, Welsch MA. Influence of short-term endurance exercise training on heart rate variability. Med Sci Sports Exerc. 2003; 35 (6): [22] Lean MEJ, Han TS, Morrison CE. Waist circum ference as a measure for indicating need for weight management. BMJ. 1995; 311 (6998): [23] Guyton AC, Hall JE. Tratado de fisiologia médica.

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