Arq Bras CardiolArquivos Brasileiros de CardiologiaArq. Bras. Cardiol.0066-782X1678-4170Sociedade Brasileira de CardiologiaSwfTNkgFrJZ5zS5cVhVFvwSS0066-782X20140023000150001510.5935/abc.20140127Case ReportMultiple Benefits of Rehabilitation in a Patient with Heart and Renal
FailureHossriCarlos Alberto Cordeiro1QueirogaFernando José PinhoJúnior1CarvalhoVitor Oliveira12CarvalhoCarlos Roberto Ribeiro12AlbuquerqueAndre Luis Pereira2Hospital do CoraçãoAssociação do Sanatório SírioSão PauloSPBrazilHospital do Coração (HCor) Associação do Sanatório
Sírio São Paulo, SP – BrazilUniversidade de São PauloFaculdade de MedicinaInstituto do CoraçãoSão PauloSPBrazilInstituto do Coração da Faculdade de Medicina da
Universidade de São Paulo (InCOR-FMUSP) São Paulo, SP – BrazilMailing Address: Carlos Alberto Cordeiro Hossri. Rua
Afonso De Freitas, Paraíso. Postal Code 040.06-052, São Paulo, RJ – Brazil. Email:
carloshossri@cardiol.br;
cahossri@uol.com.br
Author contributions
Conception and design of the research: Hossri CAC, Queiroga Júnior FP, Carvalho
VO, Carvalho CRR, Albuquerque ALP; Acquisition of data: Hossri CAC; Analysis and
interpretation of the data: Hossri CAC, Queiroga Júnior FP, Carvalho CRR,
Albuquerque ALP; Statistical analysis: Hossri CAC, Queiroga Júnior FP, Carvalho
VO, Albuquerque ALP; Writing of the manuscript: Hossri CAC, Carvalho VO,
Albuquerque ALP; Critical revision of the manuscript for intellectual content:
Hossri CAC, Queiroga Júnior FP, Carvalho VO, Carvalho CRR, Albuquerque ALP.
Potential Conflict of Interest
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
1120141035e68091020132812201318022014This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative
Commons Attribution Non-Commercial License which permits unrestricted
non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the
original work is properly cited.Heart Failure / rehabilitationExerciseRenal Insufficiency / rehabilitationExercise TherapyIntroduction
Heart failure is associated with high mortality and significantly reduced exercise
capacity in many cases, despite medical treatment. Patients may present also renal
failure, one of the most important comorbidities, which contributes even more to a poor
prognosis, especially in patients who are already attending dialysis sessions 1. Reduction of renal function occurs in
approximately 25% of patients with chronic heart failure, regardless the severity of
left ventricular dysfunction 1.
Exercise training is formally recommended as a safe non-pharmacological intervention in
stable heart failure 2,3. Nevertheless, many patients in severe stage are
extremely symptomatic and consider themselves as incapable to attend an exerce training
program. The association of heart failure and renal failure in use of continuous
ambulatory peritoneal dialysis makes this attendance even more complicated. The
physicians also are insecure and resistant to recommend cardiopulmonary rehabilitation
for a patient with such important impairment.
This case report aims at describing the clinical and physiological effects of an
exercising program in a severe heart failure patient with renal failure in peritoneal
dialysis.
Case Report
Patient is a 54-year-old male, with heart failure secondary to idiopathic etiology, NYHA
functional class III-IV for 8 years with implantable defibrillator and cardiac
resynchronization in the last 2 years. The electrocardiogram before the defibrillator
showed left bundle branch block. He also had suffered from chronic renal failure for the
last 6 years, in continuous ambulatory peritoneal dialysis (CAPD) for the last 3 years
undergoing 21 sessions/week. He was referred to our hospital for exercise training
because his pharmacological therapy has already been optimized 2 years before:
(Furosemide 40 mg/d, Spironolactone 25 mg/d, Angiotensin Receptor Blocker 80 mg/d and
β-blockers Carvedilol 50 mg/d) and he persisted being extremely limited in his daily
activities.
Before and after rehabilitation, were assessed: left ventricular ejection fraction
(LVEF, Simpsom’s method), maximal and submaximal cardiopulmonary exercise tests (CPET),
quality of life (SF-36 questionnaire) and urea/creatinine levels in the blood. The
maximal CPET, with incremental protocol on treadmill, was used not only to obtain the
exercise capacity but also to define the threshold of exercise training during the
rehabilitation. Still in the maximal CPET, it was evaluated the VE/VCO2 slope
during incremental phase and the drop of the heart rate in the first minute of recovery
phase, which was used to investigate the autonomic system 4.
The submaximal CPET at 80% of maximal exercise capacity was applied to measure the
endurance tolerance and the changes in different systems (cardiovascular, ventilatory
and peripheral muscles) pre and post intervention. In order to evaluate the efficiency
of oxidative metabolism in the peripheral muscles after exercise program, we used the
time constant of oxygen consumption to achieve the steady state of 63% peak
VO2 (kinetics analysis) in both endurance tests 5.
Exercise rehabilitation sessions (45 min, 4 times/week for 8 weeks) were always
supervised. Aerobic exercises (20-30 min) were performed in treadmill and cycle
ergometer at anaerobic threshold achieved in maximal CPT (VO2 = 4.7
ml.kg-1 .min-1, 42% of VO2max), and resistance
exercises for upper and lower limbs at 40% of maximal voluntary contraction, 3 series of
10 repetitions with 1 min of rest for each series 6,7. As this patient has a
severe heart failure, the maximal voluntary contraction was estimated using 12 to 15
voluntary repetitions reaching moderate degree of fatigue (11 to 13 on the original Borg
perceived exertion scale), which represents approximately 30 to 40% of one repetition
maximum (1-RM) for the upper limbs and 40 to 50% to the lower limbs being performed
6.
The patient was monitored by a multichannel telemetry system during all exercises to
verify possible arrhythmias.
Discussion
After 2 months of rehabilitation (Table 1), the
patient showed an important improvement in maximal exercise performance (distance and
peak VO2), ventilatory efficiency (VE/VCO2 slope),
increase of the systolic blood pressure delta, and higher LVEF. The renal function also
improved substantially, decreasing the dialysis sessions from 21 to 4 per week. The
patient became less symptomatic (NYHA II), the quality of life was substantially
benefited in all domains of SF-36 and he returned to his job (office work).
Exercise, metabolic and hemodynamic variables obtained during maximal
incremental test before and after cardiopulmonary rehabilitation
Before
After
Incremental test
Time (min)
5.9
9.9
Distance (m)
330
660
Peak VO2 (ml/kg/min)
10.2
13.0
VE/VCO2 Slope
51
46
RER at peak
1.37
1.28
VO2 AT (ml.kg-1.min-1)
4.7
6.7
Peak O2 Pulse (ml.kg.-1min-1/bpm)
6.6
7.0
Peak Heart Rate (bpm)
94
123
Heart Rate Recovery 1stmin (bpm)
6
13
Delta Systolic BP (mmHg)
9
35
Clinical and functional responses
NYHA functional class
III
II
LVEF (%)
27
33
Urea (mg/dl)
188
75
Creatinine (mg/dl)
3.88
1.7
Dialysis per week
21
4
Physical Component (SF-36)
40
78
Mental Component (SF-36)
50
85
VO2: oxygen consumption; AT: anaerobic threshold; NYHA: New York
Heart Association; LVEF: left ventricle ejection fraction. RER: respiratory
exchange ratio; O2: pulse oxygen pulse
The enhancement on exercise tolerance and symptoms is likely a consequence of the
benefits over the body systems, taking into account mainly the cardiovascular, skeletal
muscle, ventilatory and renal. In this case, exercise training resulted in an augment on
cardiac performance reflected even at rest by the higher LVEF. The reduction of minute
ventilation (Figure 1b, lower VE/VCO2
slope), an index of greater ventilatory efficiency, is also a benefit of greater cardiac
output since the anaerobic threshold was achieved later post rehabilitation, attenuating
the ventilatory response.
Constant load tests (80% of the maximum incremental test) before and after
cardiopulmonary rehabilitation. VCO<sub>2</sub>: CO<sub>2</sub> production, VE:
minute ventilation, VO<sub>2</sub>: oxygen consumption, VE/VO<sub>2</sub>:
ventilatory equivalent for O<sub>2</sub>, τ = oxygen kinetics.
Other afferent stimulus to the respiratory center is the CO2 produced in the
skeletal muscles. Considering the endurance tests, after intervention, the patient was
able to tolerate much more exercise with a significant lower CO2 production
from the peripheral muscles (Figure 1a). This
phenomenon reflects a better metabolic efficiency after training. It is already known
the aerobic rehabilitation has relevant implications on muscle metabolism, mainly due to
higher capillarization (higher oxygen output), increase of mitochondrial density and
higher proportion of oxidative fibers 3,7. The analysis of oxygen
kinetics shows the behavior of muscle oxidative metabolism to exercise, with severe
patients presenting a delay in this variable. The current case demonstrates an
improvement on O2 kinetics, with a shorter time to achieve the steady state
after rehabilitation (Figure 1d). Thus, in this
case there was a clear gain in the peripheral muscles, considering that their energetic
metabolism became more efficient after rehabilitation.
Not only was the lower ventilation relevant for this patient, but also the pattern of
breathing (Figure 1b and 1c). Before the rehabilitation, in the incremental cardiopulmonary
test there was a marked pattern of periodic ventilation during the phase of increment
and also in the recovery. After the program, the periodic ventilation was not abolished
but decreased significantly in the increment and recovery phases of cardiopulmonary
test. Although the mechanisms of periodic breathing have not been fully elucidated yet,
it is present exactly in patients with severe heart failure and, of note, has prognostic
implications 2,3. The improvement found in this patient was certainly related to
the improved cardiac function post rehabilitation.
Finally, there was a benefit also in the renal failuresince the frequency of dialysis
sessions decreased from 21 to 4/week. This represents an interesting effect of
cardiopulmonary rehabilitation and is probably related to better balance in the
autonomic system, likely more related to renin‑angiotensin system. Previous studies have
described a lower activity of sympathetic drive after exercise program, which is in
agreement with the faster recovery of heart rate after incremental test, suggesting
lower sympathetic activation post rehabilitation in this patient 8. In addition, the reduction in the renin-angiotensin-aldosterone
system is also a result of exercise program, leading to a higher blood flow into renal
arteries and, in this way, a better filtration 9,10.
In short, this case demonstrates that even in patients with significant limitation of
functional capacity, the possibility of multi-disciplinary intervention programmes such
as the RCPM described should be considered.
Sources of Funding
There were no external funding sources for this study.
Study Association
This study is not associated with any thesis or dissertation work.
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on the renin-angiotensin-aldosterone system and cardiac functionAm J Med Sci20073344265273Relato de CasoMúltiplos Benefícios da Reabilitação em Paciente com Insuficiências
Cardíaca e RenalHossriCarlos Alberto Cordeiro1QueirogaFernando José PinhoJúnior1CarvalhoVitor Oliveira12CarvalhoCarlos Roberto Ribeiro12AlbuquerqueAndre Luis Pereira2Hospital do CoraçãoAssociação do Sanatório SírioSão PauloSPBrasilHospital do Coração (HCor) Associação do Sanatório
Sírio São Paulo, SP – BrasilUniversidade de São PauloFaculdade de MedicinaInstituto do CoraçãoSão PauloSPBrasilInstituto do Coração da Faculdade de Medicina da
Universidade de São Paulo (InCOR-FMUSP) São Paulo, SP – BrasilCorrespondência: Carlos Alberto Cordeiro Hossri. Rua
Afonso de Freitas, Paraíso. CEP 04006-052, São Paulo, SP – Brasil. E-mail:
carloshossri@cardiol.br;
cahossri@uol.com.br
Contribuição dos autores
Concepção e desenho da pesquisa: Hossri CAC, Queiroga Júnior FP, Carvalho VO,
Carvalho CRR, Albuquerque ALP; Obtenção de dados: Hossri CAC; Análise e
interpretação dos dados: Hossri CAC, Queiroga Júnior FP, Carvalho CRR, Albuquerque
ALP; Análise estatística: Hossri CAC, Queiroga Júnior FP, Carvalho VO, Albuquerque
ALP; Redação do manuscrito: Hossri CAC, Carvalho VO, Albuquerque ALP; Revisão
crítica do manuscrito quanto ao conteúdo intelectual importante: Hossri CAC,
Queiroga Júnior FP, Carvalho VO, Carvalho CRR, Albuquerque ALP.
Potencial conflito de interesse
Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
Insuficiência cardíaca / reabilitaçãoExercícioInsuficiência Renal / reabilitaçãoTerapia por ExercícioIntrodução
A insuficiência cardíaca está associada à elevada mortalidade e à capacidade de
exercício significativamente reduzida em muitos casos, apesar do tratamento médico.
Os pacientes podem apresentar, também, insuficiência renal, uma das comorbidades mais
importantes, o que contribui ainda mais para um mau prognóstico, especialmente em
pacientes que já estão realizando sessões de diálise 1. A redução da função renal ocorre em aproximadamente 25% dos pacientes
com insuficiência cardíaca crônica, independentemente da gravidade da disfunção
ventricular esquerda 1.
O treinamento físico é formalmente recomendado como uma intervenção não farmacológica
segura em insuficiência cardíaca estável 2,3. No entanto, muitos
pacientes em estágio grave são extremamente sintomáticos e se consideram incapazes de
participar de um programa de treinamento de exercício. A associação da insuficiência
cardíaca com a insuficiência renal, em uso de Diálise Peritoneal Ambulatorial
Contínua (CAPD, sigla do inglês Continuous Ambulatory Peritoneal Dialysis), torna tal
atendimento ainda mais complicado. Os médicos também são inseguros e resistentes ao
recomendar reabilitação cardiopulmonar para um paciente com muitas limitações.
Este relato de caso teve por objetivo descrever os efeitos clínicos e fisiológicos de
um programa de exercício em um paciente com insuficiência cardíaca grave e
insuficiência renal em diálise peritoneal.
Relato do caso
Paciente com 54 anos, do sexo masculino, com insuficiência cardíaca de origem
idiopática há 8 anos e em classe funcional III-IV da New York Heart Association
(NYHA). Evoluiu com insuficiência renal há 6 anos e iniciou sessões de diálise
peritoneal nos últimos 3 anos ( realizando 21 sessões de CAPD por semana). Há 2 anos
fora submetido a implante de cardiodesfibrilador (CDI) com ressincronização cardíaca
devido às freqüentes descompensações. Embora sua terapêutica farmacológica tivesse
sido otimizada (furosemida 40 mg/dia, espironolactona 25 mg/dia, bloqueador do
receptor da angiotensina 80 mg/dia e Carvedilol 50mg/dia) o paciente persistia
extremamente limitado em suas atividades diárias. Assim, fora encaminhado para o
nosso serviço intra‑hospitalar de reabilitação cardiopulmonar e metabólica (RCPM)
supervisionada, a fim de tentar promover ganho de capacidade física e maior
estabilização clínica.
Antes e após a reabilitação, foram avaliados: Fração de Ejeção do Ventrículo Esquerdo
(FEVE), pelo método de Simpson; Teste Cardiopulmonar (TCP) de exercício máximo e
submáximo de carga constante (“Endurance”); Qualidade de Vida (questionário Short
Form (36) Health Survey – SF-36); níveis séricos de uréia/ creatinina e peptídeo
natriurético tipo B (BNP).
O TCP máximo, com protocolo incremental em esteira, foi utilizado não só para obter a
capacidade de exercício, mas também para definir o limiar de treinamento físico
durante a reabilitação. Ainda durante o TCP máximo foi avaliada a inclinação da
ventilação minuto / produção de gás carbônico (VE/VCO2) durante a fase incremental e
a queda da frequência cardíaca no primeiro minuto da fase de recuperação, que foi
utilizada para investigar o sistema nervoso autônomo 4.
O TCP submáximo ou de “Endurance” foi realizado a 80% da carga máxima do teste
incremental máximo avaliou a tolerância limite ao esforço (TLim) e as mudanças em
diferentes sistemas orgânicos (cardiovascular, ventilatório e muscular periférico)
antes e após a intervenção da reabilitação. Para avaliar a eficiência do metabolismo
oxidativo periférico após o treinamento físico, usamos a constante de tempo de
consumo de oxigênio (equivalente a 63% do VO2 máx atingido no teste submáximo de
carga constante), através da análise cinética (software Sigmaplot 10.0).
As sessões de exercícios de reabilitação, com duração de 45 minutos, quatro vezes por
semana, durante oito semanas, foram supervisionadas. Exercícios aeróbicos, com
duração de 20 a 30 minutos, foram realizados em esteira e bicicleta ergométrica no
limiar anaeróbio alcançado em TCP máximo (VO2 = 4,7 mL.kg-1
.min-1, 42% do VO2max); os exercícios de resistência para os
membros superiores e inferiores foram realizados com 40% da contração voluntária
máxima, três séries de dez repetições, com um minuto de descanso para cada série
6,7. Como esse paciente apresentava insuficiência cardíaca grave, a
contração voluntária máxima foi estimada utilizando 12 a 15 repetições voluntárias
atingindo grau moderado de fadiga (11 a 13 na Escala de Percepção
Subjetiva de Esforço de Borg), o que representa cerca de 30 a 40% de
uma repetição máxima (1-RM) para os membros superiores e de 40 a 50% para os membros
inferiores 6.
Para verificar possíveis arritmias, o paciente foi monitorado por um sistema de
telemetria multicanal durante todos os exercícios.
Discussão
Após dois meses de reabilitação (Tabela 1), o
paciente apresentou melhora importante no desempenho máximo de exercício (distância e
pico de VO2), eficiência ventilatória (inclinação
VE/VCO2), aumento da pressão arterial sistólica delta e
maior FEVE. A função renal também melhorou substancialmente, diminuindo as sessões de
diálise de 21 para 4 por semana. O paciente tornou-se menos sintomático ( New
York Heart Association – NYHA II). A Qualidade de Vida foi
substancialmente beneficiada em todos os domínios do SF‑36 e ele regressou para seu
trabalho (trabalho em escritório).
Exercício, variáveis metabólicas e hemodinâmicas obtidas durante o teste
incremental máximo antes e após a reabilitação cardiopulmonar
Antes
Depois
Teste incremental
Tempo (minutos)
5,9
9,9
Distância (metros)
330
660
VO2 pico (mL.kg.-1min-1)
10,2
13,0
Inclinação VE/VCO2
51
46
RTR no pico
1,37
1,28
VO2 LA (mL.kg-1.min-1)
4,7
6,7
Pico pulso O2 (mL.kg.-1min-1/bpm)
6,6
7,0
Pico de frequência cardíaca (bpm)
94
123
Queda da freqüência cardíaca no 1°min de recuperação
6
13
Delta da PA sistólica (mmHg)
9
35
Respostas clínicas e funcionais
Classe funcional III-II NYHA
III
II
FEVE (%)
27
33
Ureia (mg/dL)
188
75
Creatinina (mg/dL)
3,88
1,7
Diálise por semana
21
4
Súmario do domínio físico (SF-36)
40
78
Sumário do domínio mental (SF-36)
50
85
VO2: consumo de oxigênio; VE/VCO2: ventilação minuto/
produção de CO2; RTR: razão de troca respiratória; LA: limiar
anaeróbico; PA: pressão arterial; NYHA: New York Heart Association; FEVE:
fração de ejeção do ventrículo esquerdo; SF-36: Short Form (36):
questionário de qualidade de vida relacionado à saúde .
O aumento na tolerância ao exercício e a redução dos sintomas são prováveis
conseqüências dos benefícios sobre os sistemas orgânicos, levando em conta,
principalmente, o cardiovascular, músculo-esquelético, respiratório e renal. Nesse
caso, o treinamento físico resultou em incremento do desempenho cardíaco, refletido
mesmo em repouso pela FEVE superior. A redução da inclinação da relação
ventilação‑minuto / produção de gás carbônico VE/VCO2 frente ao esforço
(Figura 1B), indica maior eficiência
ventilatória. Tal efeito é resultante da melhor performance na integração entre os
sistemas cardiovascular e respiratório.
Testes submáximos de carga constante (80% do teste incremental máximo),
antes e após a reabilitação cardiopulmonar. A) VCO<sub>2</sub>: produção de gás
carbônico versus o tempo; B) Comportamento da ventilação; C) Equivalente
ventilatório de oxigênio; D) Cinética do V’O<sub>2</sub>: cinética do consumo
de oxigênio; τ = (tau)constante de tempo.
Outro estímulo aferente para o centro respiratório é o CO2 produzido nos
músculos esqueléticos. Considerando-se os testes de resistência, após a intervenção,
o paciente foi capaz de tolerar maior quantidade de exercício com uma produção de
CO2 significativamente menor dos músculos periféricos (Figura 1A). Esse fenômeno reflete uma melhor
eficiência metabólica após o treinamento. Já se sabe que a reabilitação
cardiovascular apresenta implicações relevantes sobre o metabolismo muscular,
principalmente devido à maior capilarização (maior oferta de oxigênio) e ao aumento
da densidade mitocondrial pela maior proporção de fibras oxidativas 3,7. A análise da cinética de oxigênio mostra o comportamento do metabolismo
oxidativo do músculo no exercício, apresentando os pacientes graves um atraso nessa
variável. O presente caso demonstrou uma melhoria na cinética de O 2, sendo o estado estável alcançado num período
de tempo mais curto, após reabilitação (Figura 1D). Assim, no presente caso, houve um ganho evidente nos músculos
periféricos, enquanto que seu metabolismo energético se tornou mais eficiente depois
da reabilitação.
Não só a ventilação inferior foi relevante para este paciente, mas também o padrão de
respiratório (Figura 1B e 1C). Antes da reabilitação, no TCP incremental, havia um padrão
nítido de ventilação periódica durante a fase de incremento e também recuperação.
Após o programa, a ventilação periódica não foi abolida, mas diminuiu
significativamente. Embora os mecanismos da respiração periódica não estejam
totalmente elucidados, estão presente exatamente em pacientes com insuficiência
cardíaca grave e se deve destacar que apresentam implicações prognósticas 2,3. Os benefícios adquiridos por este paciente estiveram certamente
associados à melhoria da função cardíaca (houve redução de 50% do valor do BNP) após
a RCPM.
Finalmente, houve benefício também na insuficiência renal, já que a frequência de
sessões de diálise diminuiu de 21 para quatro vezes por semana. Isso representou um
efeito interessante de reabilitação cardiopulmonar e esteve, provavelmente,
relacionada com um melhor equilíbrio no sistema nervoso autônomo − mais ainda com o
sistema renina-angiotensina. Estudos anteriores já haviam descrito uma menor
atividade simpática após o programa de exercícios, o que está de acordo com a
recuperação mais rápida da frequência cardíaca após teste incremental, sugerindo
menor ativação simpática após a reabilitação neste paciente 8. Além disso, a redução do sistema
renina-angiotensina-aldosterona é também um resultado do programa de exercício, o que
leva a um maior fluxo de sangue nas artérias renais e, dessa forma, a uma melhor
filtração 9,10.
Em suma, esse caso demonstra que mesmo em pacientes com significativa limitação da
capacidade funcional, deve ser considerada a possibilidade da intervenção
multidisciplinar de programas como o descrito de RCPM.
Fontes de financiamento
O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.
Vinculação acadêmica
Não há vinculação deste estudo com dissertações e teses de pós-graduação.