European Heart Journal (2012) 33,

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1 Exercise induced right ventricular dysfunctionand structural remodelling in endurance athletes Andre La Gerche1,2*, Andrew T. Burns3, Don J. Mooney3, Warrick J. Inder1,Andrew J. Taylor4, Jan Bogaert5, Andrew I. MacIsaac3, Hein Heidbu chel2,and David L. Prior1,3 1University of Melbourne Department of Medicine, St Vincent s Hospital, 29 Regent Street, Fitzroy VIC 3065, Australia; 2Department of Cardiovascular Medicine, University Hospitals Leuven, Herestraat 49, 3000 Leuven, Belgium; 3Cardiology Department, St Vincent s Hospital, 41 Victoria Parade, Fitzroy VIC 3065, Australia; 4Alfred Hospital and Baker IDI Heart and Diabetes Institute, Commercial Road, Melbourne VIC 3004, Australia; and 5Radiology Department, Medical Imaging Research Center, University Hospitals Leuven, Herestraat 49, 3000 Leuven, Belgium European Heart Journal (2012) 33, Os estudos que abordam o coração do atleta geralmente estão relacionados ao impacto do exercício físico na estrutura e na fisiologia do ventrículo esquerdo (VE). O ventrículo direito é frequentemente negligenciado, mas está sujeito à mesma pré carga que o ventrículo esquerdo durante o exercício. Sabemos que a resistência vascular pulmonar em repouso e a pressão do ventrículo direito (VD) são consideravelmente baixas. O aumento significativo do débito cardíaco associado a uma diminuição relativamente pequena da resistência vascular pulmonar durante o esporte de alta intensidade pode ser associado a uma pressão arterial pulmonar induzida pelo esforço superior a 80 mmhg em alguns atletas. Baseando se nesses valores de pressão em artéria pulmonar, podemos inferir que estímulos repetidos e prolongados de exercícios de intensidade vigorosa podem resultar em remodelamento elétrico e estrutural adverso do VD. Os benefícios cardiovasculares do exercício físico são bem estabelecidos e indivíduos que se exercitam regularmente apresentam expectativa de vida cerca de 7 anos a mais do que os sedentários. Tais benefícios podem ser alcançados com intensidade relativamente moderada ao se proporcionar um gasto metabólico em torno de 6 a 10 METS (equivalentes metabólicos) por dia. Nesse caso, a chamada dose ideal apresenta menor risco de efeitos colaterais. Da mesma maneira que o tratamento farmacológico, se admite que a prática do exercício pode se comportar como a curva em J quando avaliamos o seu efeito dose resposta, sobretudo, no que se refere às lesões músculo esqueléticas (Figura 1). No entanto, a hipótese de que o exercício intenso pode exercer um efeito negativo em indivíduos com alterações adaptativas do coração do atleta raramente é debatida e trabalhos com grandes grupos nunca foram realizados. A maioria dos atletas altamente treinados se exercitam intensamente durante

2 várias horas por dia, resultando em cargas de METS por semana, o que é 5 10 vezes maior do que as recomendações de exercício para prevenção da aterosclerose coronariana. Figura 1 O benefício do exercício é proporcional à intensidade, mas há um ponto em que o benefício começa a estabilizar ou até mesmo reverter. Importante ressaltar que a curva mostra que independentemente do nível de exercício praticado, o risco de eventos cardíacos e morte sempre é maior no perfil sedentário. No estudo em discussão, La Gerche et al. sugerem que o exercício intenso pode estar relacionado à disfunção do VD e anormalidades estruturais dessa câmara cardíaca. Neste experimento que arrolou 40 atletas de endurance saudáveis, os pesquisadores utilizaram a ecocardiografia 2D (dados bidimensionais), 3D (dados volumétricos) e parâmetros ecocardiográficos de deformação do miocárdio (strain e strain rate) do atleta em repouso (2 a 3 semanas antes da prova), imediatamente após a corrida de maior duração (tempo de prova variou de 3 a 11 horas) e uma semana após a corrida. Os resultados revelaram função sistólica reduzida do ventrículo direito e dimensões aumentadas dessa câmara após a corrida. Já o volume do ventrículo esquerdo foi ligeiramente reduzido devido às mudanças na movimentação do septo interventricular, prejudicando o enchimento do VE. Os investigadores observaram uma correlação entre biomarcadores de dano cardíaco e da magnitude da disfunção sistólica do VD, mas não com a função sistólica do ventrículo esquerdo. Trata se de um achado relativamente pouco abordado quando comparamos estudos que usaram metodologias semelhantes. A duração da prova também esteve diretamente correlacionada com o nível de disfunção do VD. Um pequeno número de atletas (n= 5; 13%) também

3 apresentou realce tardio pelo gadolínio, sugerindo fibrose miocárdica no septo interventricular. Atletas com e sem realce tardio tinham idades semelhantes (43 ± 13 vs 35 ± 8 anos, P = 0,057), mas os atletas com realce tardio presente estavam competindo em esportes de endurance e de intensidade vigorosa por mais tempo ( vs 8 ±6 anos, P = 0,043) e apresentavam maior VO 2 max predito para a idade (162 ±26 vs 144 ±16%, P = 0,036). Além disso, àqueles com realce tardio presente apresentavam volume diastólico final do VD 16% maior e volume sistólico final do VD 25% maior quando comparado com os atletas que não apresentaram realce tardio (P = 0,029 e 0,003, respectivamente Figura 2) Figura 2 Efeito do exercício prolongado nos volumes diastólicos e sistólicos finais do ventrículo direito e esquerdo em repouso e pós corrida. A fração de ejeção do ventrículo direito também foi menor em atletas com realce tardio presente quando comparado com aqueles sem realce tardio (47,1 +5,9 vs 51,1 +3,7%; P = 0,042), enquanto a fração de ejeção do ventrículo esquerdo foi semelhante (56,5 ± 6,8 vs 59,8 ±5,6; P = 0,242). Notou se uma alteração do relaxamento do ventrículo esquerdo pós prova, evidenciado pela diminuição do componente de enchimento rápido do VE, representado pela onda E do Doppler convencional do fluxo diastólico mitral, além de um aumento do tempo de desaceleração da onda E ao Doppler. Entretanto, esse achado não esteve correlacionado com

4 um aumento das pressões de enchimento do VE, uma vez que a relação E/e não aumentou. Em oposição a um dano mais acentuado dessa fase do ciclo cardíaco, notou se uma redução dessa relação (relação E/e passou de 7,5 ±1,7 no repouso, para 6,9 ±1,6 pós corrida (P = 0,003) pós corrida. Esse dado favorece a interpretação de que as alterações diastólicas demonstradas no fluxo mitral convencional estão relacionadas simplesmente ao menor enchimento do VE no pós esforço, o que também foi observado nos achados de volume ao 3D e, portanto, não refletem um dano real à diástole ventricular esquerda no pós esforço imediato. Praticamente todos os parâmetros da função cardíaca voltaram ao normal dentro de uma semana após a prova. O estudo revela uma disfunção do VD transitória e reversível após o exercício intenso e levanta uma importante questão: o exercício físico intenso e repetido por longos períodos pode ser capaz de induzir uma forma adquirida de miocardiopatia arritmogênica do ventrículo direito (ARVC)? ( Figura 3 ). Um estudo realizado por Ector et al. comparando a estrutura e função do VD utilizando angiografia do ventrículo direito em atletas de endurance com história de arritmias e sintomáticos (n = 22), contra atletas de resistência sem arritmias ( n = 15) aborda esse questionamento. Os resultados demonstraram uma fração de ejeção do VD significativamente reduzida em atletas com arritmias. Esses achados nos fazem inferir a existência de uma síndrome de miocardiopatia arritmogênica do ventrículo direito (ARVC) induzida por exercício, fenotipicamente idêntica à cardiopatia familiar, mas induzida predominantemente pelo treinamento prolongado e vigoroso, em vez de originada a partir do substrato genético. Estudo clássico realizado por Heidbuchel et al. demonstrou arritmias complexas em 46 atletas de endurance sintomáticos, predominantemente do ciclismo. Destes, quase 25% apresentaram anormalidades estruturais no ventrículo direito à angiografia, cerca de 50% revelaram anormalidades estruturais do VD na ressonância magnética e aproximadamente 90% preenchiam critérios diagnósticos de cardiomiopatia arritmogênica do ventrículo direito. O próprio La Gerche, em outro estudo, identificou mutações genéticas desmossomais em apenas 12,8% de 47 atletas que apresentavam arritmias ventriculares complexas de origem no VD. Essa porcentagem é muito menor do que a relatada nos casos de miocardiopatia arritmogênica do ventrículo direito ARVC (27 60%). Importante salientar que 42% desses atletas preenchiam critérios para ARVC. Esses dados apontam para o conceito que o fenótipo da ARVC pode ser adquirido e não necessariamente atribuído a uma predisposição genética, embora outros fatores genéticos não conhecidos não possam ser excluídos. Não podemos esquecer que os atletas estudados por Heidbuchel et al. e Ector et al. eram sintomáticos e que os eventos arrítmicos também estiveram presentes em atletas jovens, nos quais o exercício

5 intenso e prolongado realizado de forma crônica não seriam a base das arritmias apresentadas, uma vez que esse grupo jovem não teria horas acumuladas de treinamento suficientes para explicar o dano secundário ao exercício prolongado. Figura 3: Impacto potencial de repetidos estímulos de exercício de alta intensidade sobre a estrutura do ventrículo direito e sua função. O interessante estudo de La Gerche et al.,alvo de nosso debate, coloca em questão a observação de que uma disfunção transitória reversível do VD após provas de alto gasto metabólico pode estar relacionada com fenômenos cardíacos ainda pouco compreendidos e estudados dentro da cardiologia do esporte. Novos estudos serão necessários para esclarecer se os exercícios de intensidade vigorosa podem induzir substratos arritmogênicos em alguns atletas. O estudo em questão é pequeno, em virtude de sua concepção e metodologia. Ele não fornece informações relativas ao eletrocardiograma que poderiam ser úteis para a estratificação de risco dos atletas em questão. No entanto, os resultados geraram achados inquietantes, os quais merecem ser melhor estudados, sendo a avaliação forma prospectiva uma obrigação. O potencial para novos estudos é imenso, considerando o aumento colossal nas taxas de participação em provas de endurance, como a maratona, provas de aventura e ultra maratona. Nesse pequeno, mas relevante grupo de atletas estudados, foi demonstrado que uma redução aguda na função do VD e o aumento dos biomarcadores foram ainda mais significativos nas

6 provas mais longas. Em ultra triatletas, a correlação na diminuição da função contrátil do VD e o aumento do biomarcadores foi ainda mais forte (r = 0.746, P = e r = 0.625, P = para ctni troponina e BNP, respectivamente). Por outro lado, não houve correlação entre as mudanças da função do ventrículo esquerdo e a troponina pós corrida (r = 0.065, P = 0.702) ou BNP (r = 0.250, P = 0.125). Outra observação muito interessante demonstra a relação inversa entre a função sistólica do VD (repouso e pós corrida) e o tempo de prova (r = 0.501, P = ) e o consumo máximo de oxigênio (r = 0.359, P = 0.011). Não houve correlação com a idade, volume de treinamento semanal e o tempo de vida esportiva do atleta e essas variáveis. Figura 4 Figura 4 A duração da prova se correlaciona com o grau de disfunção ventricular direita. Fração de ejeção (A), Variação Fracional da Área do VD (B), e Strain rate sistólico do VD (C).

7 O estudo com ressonância magnética evidenciou realce tardio com gadolíneo em 5 atletas, com a fibrose localizada no septo interventricular, na porção mais ligada ao ventrículo direito. A idade dos atletas com e sem realce tardio detectável foi semelhante (43±13 vs 35±8 anos; P = 0.057), mas o grupo com realce tardio presente era constituído por atletas que praticavam exercícios de endurance por mais tempo (20±16 vs 8±6 anos, P = 0.043) e tinham o VO 2 máx predito maior para idade do que os atletas sem realce tardio (162±26 vs 144±16%, P= 0.036). Fração de ejeção do ventrículo direito foi menor em atletas com realce tardio do que aqueles sem realce tardio (47,1 ±5,9 vs 51,1 ±3,7%; P= 0,042), enquanto a função sistólica do VE foi semelhante (56,5 ±6,8 vs 59,8 ±5,6; P = 0,242 Figura 5). Figura 5 Realce tardio pelo gadolínio em cinco atletas presente no septo interventricular (indicado por setas), quando comparado com um atleta com um estudo normal (superior esquerdo). É interessante notar que embora nos últimos 30 anos tenha ocorrido um aumento na obesidade e na morbidade cardiovascular decorrente da inatividade física, por outro lado, é surpreendente o aumento vertiginoso no número de praticantes em eventos de alto gasto metabólico como as ultra maratonas, triathlon, maratonas e corridas de aventura. Há mais de 500 maratonas anuais nos Estados Unidos e na Europa(mais de 1 milhão de participantes), sendo que esse número cresce cerca de 5% todos os anos. Essa amostra volumosa permitiu que muitos estudos com biomarcadores tenham demonstrado a elevação transitória da troponina, fato esse que sugeriu a ocorrência de comprometimento do ventrículo esquerdo, seja de sua função sistólica ou diastólica. Um dos trabalhos demonstrou o aumento das concentrações séricas de troponina em até 50% dos maratonistas. O real significado desse

8 aumento transitório das troponinas ainda é desconhecido. Estudos que tentaram esclarecer essa elevação utilizando métodos de imagem como a ressonância magnética com realce tardio e presença de sinais inflamatórios, também não chegaram a resultados conclusivos em atletas de alto rendimento. Mesmo assim, é plausível a hipótese de que estímulos repetidos prolongados e de intensidade vigorosa ao miocárdio possam de fato levar a danos cardíacos com formação de fibrose, disfunção contrátil e a presença de áreas potencialmente arritmogênicas. O aumento de 5 vezes na prevalência da fibrilação atrial em atletas veteranos aeróbicos é outro achado que corrobora com a ideia de que o exercício físico de alta intensidade possa ser 'cardio tóxicos' em indivíduos que já tenham algum tipo de propensão. Essa questão é muito importante, uma vez que essa maior prevalência de fibrilação atrial nesse grupo pode ser justificada pela presença de doença sinoatrial, bloqueios cardíacos e arritmias ventriculares complexas em atletas aparentemente saudáveis. Outra questão que merece destaque aborda a não regressão das dimensões cardíacas típicas do atleta de alto rendimento após seu ciclo de vida no esporte competitivo. Embora esse marcador possa ser indicador de remodelação cardíaca adversa, não podemos esquecer que o ex atleta frequentemente continua treinando seja na sua modalidade ou mesmo em outro esporte após o encerramento de suas atividades competitivas. Danos agudos na função do ventrículo direito têm sido descritos em atletas amadores após maratonas e sugerem o potencial aumento do risco de algum tipo de lesão cardíaca nesse tipo de competidores. No entanto, arritmias cardíacas provenientes do VD e o remodelamento crônico dessa câmara têm sido demonstrados em atletas altamente treinados e que competem frequentemente em eventos de longa duração, ainda mais prolongados que uma maratona. Esses atletas altamente treinados apresentam um comportamento diferente do atleta amador, uma vez que o remodelamento do VD é mais significativo e pode persistir após período de interrupção do treinamento. Uma significativa redução da função do VD foi observada no estudo de Le Gerche et al., sobretudo, naqueles atletas que competiram por longos períodos, sugerindo que o coração possa ter uma capacidade finita de aumentar a demanda em caso de exercícios prolongados e intensos. Sugere se também que o impacto da intensidade e a duração do exercício seja mais significativa para o VD do que para o VE. Outros estudos mostram que o decréscimo da função contrátil do VD pode ser mais significativo em atletas menos treinados, sugerindo que os danos cardíacos podem ser maiores naqueles indivíduos menos condicionados fisicamente. Outro detalhe interessante e que nos faz refletir refere se aos biomarcadores. Uma primeira avaliação acerca do aumento da troponina e a permanência dos índices de função do VE inalterados pós exercício físico sugere que a elevação desse biomarcador possa ser benigna.

9 No entanto, observou se uma forte correlação entre os níveis de aumento de troponina e as mudanças pós prova nos aspectos morfo funcionais do VD. Além disso, o aumento do BNP durante exercícios intensos está provavelmente relacionado ao aumento nas pressões sistólicas do VD, mas não com as pressões do VE. Esse estudo abre um campo relativamente novo de investigação dos impactos dos exercícios de alta intensidade prolongados sobre a performance cardíaca. Ao demonstrar que o efeito desse estímulo promoveu um aumento do ventrículo direito e um prejuízo em sua função contrátil, embora não houvesse qualquer alteração dos índices de contratilidade do VE, faz com que se entre em uma área ainda pouco compreendida no que diz respeito às alterações cardíacas decorrentes de esportes de alto rendimento. No entanto, é prematuro concluir que essas mudanças possam representar um substrato próarrítmico nesses atletas. Como já foi dito, a amostra estudada é relativamente pequena e estudos histológicos que poderiam dar dados mais relevantes não são justificáveis em uma população saudável como a de atletas. Esse trabalho reforça a necessidade de estudos prospectivos e multicêntricos que avaliem os possíveis desfechos clínicos em atletas com alterações morfo funcionais agudas e crônicas do ventrículo direito. Dr. Marconi Gomes da Silva Cardiologista e médico do esporte Presidente da Sociedade Mineira de Medicina do Exercício e do Esporte Sócio diretor da Sportif Clínica do Exercício e do Esporte REFERÊNCIAS: 1. La Gerche A, Burns AT, Mooney DJ, Inder WJ, Taylor AJ, Bogaert J, MacIsaac AI, Heidbuchel H, Prior DL. Exercise induced right ventricular dysfunction and structural remodelling in endurance athletes. Eur Heart J 2011;doi: /eurheartj/ehr Sharma, S. and Zaidi, A. Exercise induced arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy: fact or fallacy? European Heart Journal December 2011 Editorial 3. Heidbuchel H, Hoogsteen J, Fagard R, Hoogsteen J, Fagard R, Vanhees L, Ector H, Willems R, Van Lierde J. High prevalence of right ventricular involvement in endurance athletes with ventricular arrhythmias. Role of an electrophysiologic study in risk stratification. Eur Heart J 2003;24: Ector J, Ganame J, van der Merwe N, Adriaenssens B, Pison L, Willems R,

10 Gewillig M, Heidbu chel H. Reduced right ventricular ejection fraction in endurance athletes presenting with ventricular arrhythmias: a quantitative angiographic assessment. Eur Heart J 2007;28: La Gerche A, Robberecht C, Kuiperi C, Nuyens D, Willems R, de Ravel T, Matthijs G, Heidbuchel H. Lower than expected desmosomal gene mutation prevalence in endurance athletes with complex ventricular arrhythmias of right ventricular origin. Heart 2010;96: Abergel, E., Chatellier, G., Hagege, A. A., Oblak, A., Linhart, A., Ducardonnet, A., et al. (2004). Serial left ventricular adaptations in world class professional cyclists: implications for disease screening and follow up. J Am Coll Cardiol, 44(1), Baldesberger, S., Bauersfeld, U., Candinas, R., Seifert, B., Zuber, M., Ritter, M., et al. (2008). Sinus node disease and arrhythmias in the long term follow up of former professional cyclists. Eur Heart J, 29(1), Blair, S. N., Kohl, H. W., 3rd, Paffenbarger, R. S., Jr., Clark, D. G., Cooper, K. H., & Gibbons, L. W. (1989). Physical fitness and all cause mortality. A prospective study of healthy men and women. JAMA, 262(17), Kujala, U. M., Tikkanen, H. O., Sarna, S., Pukkala, E., Kaprio, J., & Koskenvuo, M. (2001). Disease specific mortality among elite athletes.jama, 285(1), La Gerche, A., Robberecht, C., Kuiperi, C., Nuyens, D., Willems, R., de Ravel, T., et al. (2010). Lower than expected desmosomal gene mutation prevalence in endurance athletes with complex ventricular arrhythmias of right ventricular origin. Heart, 96(16), Mont, L. (2010). Arrhythmias and sport practice. Heart, 96(5), Mottram, P. M., Haluska, B., Leano, R., Cowley, D., Stowasser, M., & Marwick, T. H. (2004). Effect of aldosterone antagonism on myocardial dysfunction in hypertensive patients with diastolic heart failure.circulation, 110(5), Sarna, S., Sahi, T., Koskenvuo, M., & Kaprio, J. (1993). Increased life expectancy of world class male athletes. Med Sci Sports Exerc, 25(2), Whyte, G., Sheppard, M., George, K., Shave, R., Wilson, M., Prasad, S., et al. (2008). Post mortem evidence of idiopathic left ventricular hypertrophy and idiopathic interstitial myocardial fibrosis: is exercise the cause? Br J Sports Med, 42(4),