IMPACT OF PHISYCAL EXERCISE ON HEART RATE VARIABILITY IN CHILDREN AND ADOLESCENTS
REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.10850305
Anna Luiza Brustolin1
Paulo Fajardo Neto2
Bruno Ferrari Silva3
Resumo
O presente estudo tem como objetivo entender a relação dos índices de variabilidade da frequência cardíaca (VFC) e da função autonômica do sistema nervoso simpático e parassimpático com o exercício físico de qualquer modalidade em crianças e adolescentes com obesidade ou sobrepeso. Serão comparadas e analisadas em tabelas, informações coletadas por meio de uma revisão bibliográfica, com artigos publicados entre os anos de 1993 a 2023, com base em critérios de inclusão pré-definidos. Serão selecionados ensaios clínicos que tenham participantes pediátricos do sexo masculino e feminino (≤18 anos) com obesidade ou sobrepeso e crianças saudáveis como viés de comparação. A intervenção dos artigos selecionados deve conter atividade física de qualquer modalidade. É esperado uma diminuição da disfunção autonômica cardíaca devido ao aumento da atividade parassimpática após intervenção por exercício físico. É previsto que o público selecionado obtenha um controle mais adequado do sistema nervoso autônomo sobre a função cardíaca que confira a esses indivíduos uma proteção cardiovascular na vida adulta. A pesquisa almeja também que os leitores detenham conhecimento dos benefícios para a saúde obtidos através da intervenção por exercício físico e que estes possam estimular as novas gerações a buscarem por uma vida mais saudável e para melhorar a sua saúde cardiovascular.
Palavras-chave: Saúde de crianças e adolescentes. Atividade física. Frequência cardíaca
1 INTRODUÇÃO
A obesidade é fator importante para o desenvolvimento de diversas condições, tais como hipertensão arterial, dislipidemia e também uma disfunção sistólica e diastólica (Kumar e Kelly, 2017). Este excesso de adiposidade tem relação significativa com o sistema nervoso autônomo, sendo associada principalmente a um aumento da atividade simpática e redução parassimpática (Gutin, Owens, Slavens, Riggs & Treiber, 1997). A adiposidade é uma preocupação pertinente também em idade mais precoce, pois a porcentagem de crianças e adolescentes com obesidade é de aproximadamente 20% ou mais em países do pacífico, do Mediterrâneo Oriental, do Caribe e das Américas segundo a World Health Organization (WHO). Nota-se que, o excesso de peso em crianças e adolescentes corrobora para riscos na saúde cardiovascular, tanto a curto prazo, quanto a longo prazo (Kumar e Kelly, 2017).
A variabilidade da frequência cardíaca (VFC) é um método padrão para estudar os mecanismos de controle do sistema nervoso autônomo (SNA) sobre a função cardíaca (Melillo et al. 2015). Há consenso de que a variabilidade da frequência cardíaca está associada ao risco de eventos vasculares (Melillo et al., 2015). Dentre as diversas formas de avaliar a modulação autonômica cardíaca, destaca-se a variabilidade da frequência cardíaca (VFC), por ser um método simples e não invasivo de avaliação do sistema nervoso autônomo com base nas oscilações dos intervalos entre batimentos cardíacos consecutivos (intervalos RR). Para análise do VFC, os parâmetros podem ser obtidos por meio de métodos lineares, no domínio do tempo e da frequência, e métodos não lineares (Farah, Ritti-Dias, Balagopal, Hill & Prado, 2013). As variáveis calculadas no domínio do tempo são divididas em: NN (Valor médio de todos os intervalos entre batimentos normais a normais); SDNN (Desvio padrão de todos os intervalos NN); pNN50 (Porcentagem de ciclos adjacentes >50 ms de diferença) e RMSSD (Raiz quadrada da diferença média quadrada de intervalos NN sucessivos). O SDNN (desvio padrão de todos os intervalos NN) é um índice global da VFC, refletindo todos os componentes cíclicos responsáveis pela variabilidade durante o período de registro. O pNN50 e o RMSSD estimam variações de alta frequência na frequência cardíaca e refletem variações no tônus autonômico mediado vagamente (Caetano & Delgado, 2015). Os domínios da frequência são descritos como: LF (baixa frequência). HF (alta frequência) e LF/HF (relação baixa para alta frequência). O HF é um marcador da modulação vagal e está sincronizado com o ritmo respiratório, enquanto o componente LF é modulado pelos sistemas simpático e vagal. O índice entre LF e HF (relação LF/HF) reflete o equilíbrio simpatovagal global (Caetano & Delgado, 2015). Sendo assim, tais índices sinalizam problemas cardiovasculares da seguinte forma: Em indivíduos saudáveis ou atletas, com sistema nervoso autônomo íntegro, observa-se predominância da modulação parassimpática em detrimento da modulação simpática para o coração. Por outro lado, em indivíduos com doenças cardiovasculares, como a hipertensão arterial, esse padrão está invertido, com maior modulação simpática e menor modulação parassimpática sendo observados, o que caracteriza um quadro de disfunção autonômica cardíaca. Isso é particularmente importante, visto que alterações na modulação autonômica cardíaca e, consequentemente, na frequência cardíaca podem repercutir diretamente no débito cardíaco, de modo a repercutir em alterações na pressão arterial (Farah et al., 2013).
O que se nota, é que, na literatura, apesar de existirem diversos estudos e pesquisas em relação à variabilidade da frequência cardíaca (VFC), ainda há lacunas que inviabilizam conclusões sobre o tema, quando é feita uma relação com as predisposições a riscos cardiovasculares. Nota-se principalmente a falta de estudos comparando as diversas variáveis de tempo e domínio da frequência cardíaca em determinados grupos de pessoas, como os que sofrem com obesidade na infância e na adolescência. Isso acaba prejudicando a coleta de resultados e conclusões que seriam importantes para o avançar da medicina e da ciência.
A obesidade na infância e adolescência é pertinente, tanto na desregulação dos índices da variabilidade da frequência cardíaca, quanto na predisposição à cardiopatias na vida adulta (Chen, Tseng, Kuo & Chang, 2016). Com finalidade de compreensão sobre a reversão/atenuação de riscos cardiovasculares, o objetivo do estudo foi analisar a modulação dos índices de variabilidade da frequência cardíaca frente ao exercício físico em crianças com sobrepeso e obesidade.
2 METODOLOGIA
2.1 Estratégia de busca
Uma revisão sistemática foi conduzida seguindo-se as orientações da Declaração PRISMA (Moher et al., 2015). Estudos potenciais foram pesquisados em três bancos de dados eletrônicos (isto é, PubMed, MEDLINE e SciELO), incluindo todas as referências disponíveis até a data de abril de 2023. Os termos “HEART RATE VARIABILITY”, “PHYSICAL ACTIVITY”, “CHILDREN”, do Medical Subject Headings foram aplicados. Foram incluídos artigos encontrados nas referências dos estudos identificados na busca. O estudo foi registrado no Prospective Register of Systematic Reviews (PROSPERO).
2.2 Seleção de estudos
Incluíram-se apenas ensaios clínicos (ou seja, randomizados e não randomizados) com a exceção de uma coorte; os estudos elegíveis eram aqueles que incluíam pacientes pediátricos do sexo masculino e feminino (≤18 anos) com obesidade ou sobrepeso e crianças saudáveis como viés de comparação, submetidos à atividade física de qualquer modalidade e tendo, monitorados continuamente, os marcadores de saúde cardiovascular pré e pós-intervenção. Estudos que não enfocaram a caracterização de parâmetros cardiológicos, não envolveram atividade física, incluíram crianças portadoras de alguma doença, utilizaram participantes maiores que 18 anos, estudos observacionais e revisões sistemáticas não foram incluídos. Artigos em todos os idiomas foram considerados para inclusão neste estudo.
Em casos de discordância entre os dois revisores, um terceiro pesquisador chegou a um consenso sobre a potencial avaliação do texto completo. Além disso, uma busca manual nas listas de referências dos artigos aceitos foi realizada para cobrir todos os artigos potenciais para inclusão. Apenas estudos totalmente relatados eram elegíveis (por exemplo, comunicações curtas e resumos foram excluídos).
2.3 Extração de dados
As informações potenciais foram extraídas, de forma independente, por três revisores em uma planilha eletrônica. Posteriormente, os dados foram organizados de acordo com os seguintes domínios: autor e ano, revista e país da publicação, sexo, idade, peso, IMC, escala de Tanner e número de participantes (n) e características das variáveis, como o desvio padrão. As informações do treinamento físico foram caracterizadas da seguinte forma: modalidade de treinamento, duração da sessão de treinamento, frequência semanal, intensidade e volume de treinamento (tempo total da intervenção). Além disso, foi verificada a técnica utilizada para a análise da variabilidade da frequência cardíaca. Os dados mais relevantes para o entendimento do estudo foram posteriormente filtrados e organizados (Tabela 01).
2.4 Avaliação da qualidade dos estudos selecionados
Para verificar e garantir a qualidade dos estudos selecionados, a ferramenta da Colaboração Cochrane para avaliação do risco de viés em ensaios randomizados foi aplicada individualmente a todos os estudos selecionados (Higgins et al., 2011). Esse instrumento de avaliação foi composto por sete questões que avaliaram integralmente a qualidade metodológica dos artigos. As perguntas exigiam respostas simples e diretas (ou seja, “alto risco”, “baixo risco” e “risco incerto”). Um ponto foi atribuído a cada vez que uma resposta foi marcada como “sim”. A pontuação global variou de 0 a 14, sendo 14 a melhor pontuação possível. Quanto mais perto um artigo chega da pontuação 14, maiores sua força e qualidade. Porém, na revisão sistemática atual, isso não foi utilizado como critério de exclusão.
2.5 Meta-análise
A análise estatística foi realizada com o software R Language usando pacotes meta e metafor (R-Project, versão 3.5.1, 2018). Uma meta-análise foi realizada para se quantificar o efeito do exercício físico nas variáveis cardiovasculares em crianças obesas. Para se reduzir o viés, apenas ensaios randomizados que atendiam aos critérios de pesquisa foram considerados para a análise. Análises de sensibilidade adicionais examinaram os efeitos individuais de todos os estudos. Devido a alta heterogeneidade das variáveis em questão decidiu-se usar o modelo dinâmico para se apresentar o efeito das variáveis.
3 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Ao analisar os resultados encontrados pelos critérios de busca, foram selecionados 31 estudos em um primeiro momento. Após a checagem aos pares após a leitura completa dos ensaios e adotando os critérios PICO, 12 estudos foram selecionados. Porém, apenas 7 estudos foram incluídos na metanálise.
Os estudos incluíram participantes de ambos os sexos (masculino e feminino), e pode-se observar que a idade dos participantes variou entre 8 e 17 anos, com característica de sobrepeso e/ ou obesidade em todos os estudos (exceto em Suetake et al. (2018)). O estudo de Suetake et al. (2018) apresenta uma diferença de IMC entre os participantes pois utiliza crianças e adolescentes saudáveis na sua intervenção.
O IMC de crianças e adolescentes é calculado por meio de percentis (tipo de medida que desdobra de uma amostra de 0 a 100), onde os valores obtidos de IMC e a idade do envolvido devem ser identificados no gráfico de IMC por idade, segundo o sexo do indivíduo. São definidos dois pontos de corte para o indicador de IMC por idade para adolescentes (percentis 5 e 85), permitindo classificar em baixo peso (percentil abaixo de 5 para a idade), peso adequado (percentil maior ou igual a 5 e menor que 85) e sobrepeso (percentil maior ou igual a 85). Já para adultos (indivíduos com 20 anos ou mais e menores de 60 anos de idade) não é necessária a utilização de gráficos adicionais para a interpretação do indicador de IMC. Portanto, o estado nutricional será determinado a partir do valor bruto de IMC.
A escala de Tanner, útil na determinação do estágio puberal em que se encontra o adolescente, uma vez que determina características externas primárias e secundárias, como o tamanho das mamas, os órgãos genitais, o volume dos testículos e o desenvolvimento de pelos pubianos e axilares, foi apresentada em 3 estudos: (Brasil, Monteiro, Lima, Seabra & Farinatti, 2020); (Farinatti et al., 2016); e (Vasconcellos et al., 2015). Ela variou entre 2 e 5 entre os participantes dos estudos.
Para o sexo feminino, divide-se a escala de Tanner em M (mamas) e P (pelos). O estágio M1 representa mama infantil; M2 (9-13 anos) representa a fase de broto mamário, com elevação da mama e aréola como um pequeno monte; M3 (10-14 anos) há maior aumento da mama, sem separação dos seus contornos; M4 (11-15 anos) tem-se uma projeção da aréola e das papilas para formar um montículo secundário por cima da mama; em M5 (13-18 anos) vemos a mama em fase adulta, com saliência somente nas papilas. Em P1, temos a representação da fase de pré-adolescência, onde não há pelugem; em P2 (9-14 anos), há presença de pelos longos, macios e ligeiramente pigmentados ao longo dos grandes lábios; P3 (10-14,5 anos), há pelos mais escuros e ásperos sobre o púbis; em P4 (11-15 anos), a pelugem é do tipo adulto, mas a área coberta é consideravelmente menos que a do adulto; e, em P5 (12-16,5 anos), a pelugem é do tipo adulto, cobrindo todo o púbis e a virilha.
Para o sexo masculino, divide-se a escala de Tanner em P (pelos) e G (genitália). O estágio P1 representa a fase de pré-adolescência, onde não há pelugem; em P2 (11-15,5 anos), há presença de pelos longos, macios e ligeiramente pigmentados na base do pênis; em P3 (11,5-16 anos), há pelos mais escuros e ásperos sobre o púbis; em P4 (12-16,5 anos), a pelugem é do tipo adulto, mas a área coberta é consideravelmente menos que a do adulto; e em P5 (15-17 anos), a pelugem é do tipo adulto, estendendo-se até a face interna das coxas. Em G1 (9,5-13,5 anos), tem-se a fase pré-adolescente/ infantil; em G2 (10-13,5 anos), há crescimento da bolsa escrotal e dos testículos, sem aumento do pênis; em G3 (10,5-15 anos), ocorre aumento do pênis, inicialmente em toda a sua extensão; para G4 (11,5-16 anos), há aumento do diâmetro do pênis e da glande, crescimento dos testículos e do escroto, além do escurecimento da pele; e em G5 (12,5-17 anos), o pênis é do tipo adulto.
A amostra total, considerando todos os estudos incluídos na metanálise, consistiu em 131 participantes, destes, submetidos em esportes de combate, Judô (Brasil et al., 2020, Suetake et al., 2018) e Muay Thai (Suetake et al., 2018), treinamento resistido (Farinatti et al., 2016), treinamento funcional (Chen et al., 2016), treinamento combinado (Gutin et al., 1997) e futebol recreativo (Vasconcellos et al., 2015).
As sessões de treinamento variaram de 30 a 60 minutos de duração, com frequência de 2 a 5 vezes semanais; as intensidades foram determinadas por meio da frequência cardíaca máxima estimada (Brasil et al., 2020, Chen et al., 2016, Vasconcellos et al., 2015), repetições máximas (Farinatti et al., 2016), ou percepção subjetiva de esforço (Suetake et al., 2018), variando de 50 a 90% da intensidade máxima. Por fim, o treinamento possuiu o número total de sessões variando entre 24 e 85 sessões.
Tabela 01: Caracterização geral dos estudos selecionados por meio dos critérios de elegibilidade.
| Autor (ANO) | Idade | Peso | IMC | Modalidade | Tempo de sessão | Frequência | Intensidade | Sessões |
| Farinatti et al. (2016) | 13-17 | 87,8±11.3 | 32.1±3.6 | Treinamento resistido | 30-40 min | 3 | 50–70% de 10 repetições máximas(RM) | 36 |
| Brasil et al. (2020) | 11,1±1,1 | 54,6± 7,3 | 24,6±2,6 | Judô | 60 min | 2 | 65 a 75% da FCmáx | 24 |
| Chen et al. (2018) | 12,64±0,70 | 69,5±0,34 | 27,90±2,71 | Treinamento funcional | 40 min | 4 | 60 a 70% da FCmáx | 48 |
| Vasconcellos et al. (2016) | 14,1±1,3 | 82,2±13,7 | 31,1±5,2 | Futebol | 60 min | 3 | 90% da FCmáx prevista | 36 |
| Gutin et al (1997) | 9,6±0,2 | 63,2±4,3 | 31,4±1,8 | Combinado | 40 min | 5 | frequência cardíaca submáxima durante o ciclismo supino | 85 |
| Suetake et al. (2018) | 9,5±1,8 10,2 ±1,8 | 44,1±19,6 43,0±14,7 | 20,40±5,44 19,40±4,21 | Judô | 60 min | 2 | PSE | 72 |
| Suetake et al. (2018a) | 9,0 ±1,0 9,8±1,2 | 36,0±8,5 39,0±9,7 | 18,77±3,34 19,14±3,64 | Muay Thai | 60 min | 2 | PSE | 72 |
Após a metanálise, os 7 estudos selecionados apresentaram alta heterogeneidade para a comparação entre o IMC dos grupos experimental vs. controle (97%). Contudo, pode-se observar que em um efeito comum o grupo experimental foi significativamente mais alto (3,86 [3,22; 4,51] kg/m2), porém quando ajustado pelo pesos individuais de cada artigo, sob o efeito aleatório de análise, observa que o diamante transpõem a linha de efeito positivo (2,63 [-1,17; 6,44] kg/m2) (fig. 01).
Em adição, quando avaliado o efeito da variabilidade da frequência cardíaca e suas respectivas variáveis, foi observado que a variação com o exercício, as ondas de alta frequência (HF) apresentaram alta heterogeneidade (I2 = 93%) e um efeito aleatório significativamente maior quando comparado o mesmo efeito no grupo controle (10,90 [10,01; 11,96]; fig. 02 – A). Logo, quando observado a razão entre LF/HF observa-se também uma alta heterogeneidade (I2 = 95%) um diamante negativo em favor do grupo experimental (-0,81 [-1,45; – 1,17]; fig. 02 – C). Assim como, ao observar o efeito coletivo da variável RMSSD nota-se uma alta heterogeneidade (I2 = 92%), porém, com aumento significativo das médias no grupo experimental quando comparado ao grupo controle (9,52 [1,56; 17,69]) para o efeito aleatorizado (Fig. 02 – D). Não foram encontradas alterações significativas para a variável LF (fig. 02-B).
Figura 01: Forest-plot da metanálise do Índice de massa corporal (IMC) em adolescentes praticantes de atividade física, comparando experimentais vs. controles. Os quadrados representam a diferença de médias para cada ensaio clínico; os diamantes representam o agrupado das diferenças entre as médias; SD: desvio padrão; IV: variância inversa; 95% CI: intervalo de confiança de 95%.
Figura 02: Forest-plot da metanálise de todas as variáveis da variabilidade da frequência cardíaca em adolescentes praticantes de atividade física, comparando experimentais vs. controle. A) Forest-plot comparando os resultados encontrados para as componentes de alta frequência [high Frequency – HF (0,15 – 0,4Hz)]; B) Forest-plot comparando os resultados encontrados para as componentes de baixa frequência [Low Frequency – LF (0,04 – 0,15Hz)]; C) Forest-plot comparando os resultados encontrados para a razão entre LF/HF. D) Forest-plot comparando os resultados encontrados para a variável Raiz quadrada da média do quadrado das diferenças entre intervalos RR normais adjacentes (RMSSD). Os quadrados representam a diferença de médias para cada ensaio clínico; os diamantes representam o agrupado das diferenças entre as médias; SD: desvio padrão; IV: variância inversa; 95% CI: intervalo de confiança de 95%.
4 CONCLUSÃO/CONSIDERAÇÕES FINAIS
Em suma, os achados do artigo corroboram para a hipótese de que a atividade física, com certa frequência e intensidade, é capaz de modular a resposta do sistema nervoso autônomo conferindo benefícios para o sistema cardiovascular. Tal melhora no sistema circulatório é obtida em detrimento do aumento da modulação parassimpática, por meio do exercício físico, na infância e adolescência, observados através do aumento da VFC e suas variáveis. Resultados esses que evidenciam a relevância da prática de exercícios/esportes para crianças e adolescentes com obesidade e/ou sobrepeso.
REFERÊNCIAS
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1 Discente do Curso Superior de Medicina do Instituto UniCesumar Campus de Maringá-PR e-mail: brustolin.anna@yahoo.com
2 Discente do Curso Superior de Medicina do Instituto UniCesumar Campus Maringá-PR e-mail: pjfajardo.n@gmail.com
3 Doutor do Curso Superior de Educação Física (SEDUC/ SESP) Campus Maringá-PR. e-mail: ferrarisilvab@gmail.com