Arq Bras Cardiol abc Arquivos Brasileiros de Cardiologia Arq. Bras. Cardiol. 0066-782X 1678-4170 Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBC KNkRnFmZmVDdyYvVJwcL6Tf S0066-782X2018001300073 10.5935/abc.20180118 Short Editorial Heart Rate Variability in Coexisting Diabetes and Hypertension Martinez Paula F. 1 Okoshi Marina P. 2 Universidade Federal de Mato Grosso do Sul Faculdade de Fisioterapia Campo Grande Brazil Faculdade de Fisioterapia, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Campo Grande - Brazil Universidade Estadual de São Paulo Faculdade de Medicina de Botucatu Departamento de Clínica Médica Botucatu SP Brazil Departamento de Clínica Médica - Faculdade de Medicina de Botucatu, Universidade Estadual de São Paulo (UNESP), Botucatu, SP – Brazil Mailing Address: Marina P. Okoshi, Departamento de Clínica Médica - Faculdade de Medicina de Botucatu, UNESP. Rubião Junior, S/N. Postal Code 18.618-687, Botucatu, SP – Brazil. E-mail: mpoliti@fmb.unesp.br 7 2018 111 1 73 74 This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Keywords: Hypertension Diabetes Mellitus Chronic Disease Heart Rate Autonomic Nervous System FUNDECT 23/200.495/2014 CNPq 308674/2015-4

The autonomic nervous system regulates heart rate through sympathetic and parasympathetic response to different stimuli. The resultant fluctuation between intervals of consecutive heart beats, called heart rate variability (HRV), is a valuable tool to assess autonomic nervous system activity.1 A decrease in HRV is a marker of reduced parasympathetic and increased sympathetic tone and has long been considered to negatively impact the prognosis in cardiovascular disease.2

In 1996, the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology suggested standards for evaluation, physiological interpretation, and clinical use for time- and frequency-domain HRV analysis in short- and long-term recordings.3 Some nonlinear measures have been suggested to work better than traditional measures in predicting future adverse events in several patient groups. More recently, newer computational tools have been derived from nonlinear dynamics and complex systems.4 Although the physiological background of nonlinear measures of HRV is less understood than the conventional measures, it is speculated that nonlinear dynamics could provide better understanding on nonlinear behavior commonly occurring within human systems due to their complex dynamic nature.5,6 In accordance, a good agreement between some non-linear HRV measures and the Framingham cardiovascular risk score was observed, suggesting that they could be used for screening cardiovascular risk.7 In 2015, the e-Cardiology Working Group of the European Society of Cardiology and the European Heart Rhythm Association launched a critical review of new methodologies for analyzing HRV, including entropy rate, fractal scaling and Poincaré plot, and their application in different physiological and clinical studies.8

Alterations in HRV time and frequency domain indices have been frequently observed in chronic diseases, such as diabetes and hypertension, and associated with cardiac autonomic dysfunction.9,10 Since co-existence of diabetes mellitus and systemic arterial hypertension is very common, some studies have compared HRV between type 2 diabetic patients with and without hypertension, and found contradictory results using time-and frequency-domain HRV analysis.11-13 However, non-linear dynamics for HRV analysis in type 2 diabetes and hypertension co-existence is still to be explored.

In this issue of the Arquivos Brasileiros de Cardiologia, Bassi et al.14 published a study evaluating the influence of systemic arterial hypertension on cardiac autonomic modulation and cardiopulmonary capacity in type 2 diabetic patients. Diabetes subjects were assigned to a normotensive (n = 32, age = 51 ± 7.5 years) or a hypertensive group (n = 28, age = 51 ± 6.9 years). Both groups had a poor glycemic control (normotensive group: glycated hemoglobin = 8.00 ± 2.14%; hypertensive group: glycated hemoglobin = 8.70 ± 1.60%; p = 0.39) and the hypertensive group had a higher insulin resistance (normotensive group: insulin resistance index (HOMA-IR) = diabetes 4.0 ± 4.0; hypertensive group: HOMA-IR = 8.0 ± 6.6; p = 0.02). The authors found that hypertensive and diabetic subjects had lower SD1 (derived from Poincaré plot) and Shannon entropy, both non-linear measures of HRV, in comparison to non-hypertensive diabetic patients. In addition, SD2 (derived from Poincaré plot) and approximate entropy correlated negatively with exercise capacity variables.

Although a healthy control group was not evaluated, the results suggest that systemic arterial hypertension further impairs HRV in diabetic patients. These data reinforce epidemiological findings showing that the combination of diabetes mellitus and hypertension induces greater cardiac remodeling than either condition alone.15 Furthermore, heart failure is more prevalent in patients with both diseases. Additional studies are needed to establish the role of autonomic nerve dysfunction as a predictor of poor prognosis in patients with co-existing diabetes and hypertension.

Short Editorial regarding the article: Effects of Coexistence Hypertension and Type II Diabetes on Heart Rate Variability and Cardiorespiratory Fitness

 Acknowledgement

Financial support was provided by FUNDECT (Proc. n. 23/200.495/2014) and CNPq (Proc. n. 308674/2015-4).

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Sassi R Cerutti S Lombardi F Malik M Huikuri HV Peng CK Advances in heart rate variability signal analysis: joint position statement by the e-Cardiology ESC Working Group and the European Heart Rhythm Association co-endorsed by the Asia Pacific Heart Rhythm Society Europace 2015 17 9 1341 1353 9 Wilson LC, Peebles KC, Hoye NA, Manning P, Sheat C, Williams MJ, et al. Resting heart rate variability and exercise capacity in type 1 diabetes. Physiol Rep. 2017;5(8):e13248. Wilson LC Peebles KC Hoye NA Manning P Sheat C Williams MJ Resting heart rate variability and exercise capacity in type 1 diabetes Physiol Rep 2017 5 8 e13248 10 Anaruma CP, Ferreira MJ Jr, Sponton CH, Delbin MA, Zanesco A. Heart rate variability and plasma biomarkers in patients with type 1 diabetes mellitus: effect of a bout of aerobic exercise. Diabetes Res Clin Pract. 2016 Jan;111:19-27. Anaruma CP Ferreira MJ Jr Sponton CH Delbin MA Zanesco A Heart rate variability and plasma biomarkers in patients with type 1 diabetes mellitus: effect of a bout of aerobic exercise Diabetes Res Clin Pract 2016 01 111 19 27 11 Takahashi N, Nakagawa M, Saikawa T, Ooie T, Yufu K, Shigematsu S, et al. Effect of essential hypertension on cardiac autonomic function in type 2 diabetic patients. J Am Coll Cardiol. 2001;38(1):232-7. Takahashi N Nakagawa M Saikawa T Ooie T Yufu K Shigematsu S Effect of essential hypertension on cardiac autonomic function in type 2 diabetic patients J Am Coll Cardiol 2001 38 1 232 237 12 Istenes I, Korei AE, Putz Z, Németh N, Martos T, Keresztes K, et al. Heart rate variability is severely impaired among type 2 diabetic patients with hypertension. Diabetes Metab Res Rev 2014;30(4):305-15. Istenes I Korei AE Putz Z Németh N Martos T Keresztes K Heart rate variability is severely impaired among type 2 diabetic patients with hypertension Diabetes Metab Res Rev 2014 30 4 305 315 13 Solanki JD, Basida SD, Mehta HB, Panjwani SJ, Gadhavi BP. Comparative study of cardiac autonomic status by heart rate variability between under-treatment normotensive and hypertensive known type 2 diabetics. Indian Heart J. 2017;69(1):52-6. Solanki JD Basida SD Mehta HB Panjwani SJ Gadhavi BP Comparative study of cardiac autonomic status by heart rate variability between under-treatment normotensive and hypertensive known type 2 diabetics Indian Heart J 2017 69 1 52 56 14 Bassi D, Cabiddu R, Mendes RG, Tossini N, Arakelian VM, Caruso FC, et al. Efeitos da coexistência de diabetes tipo 2 e hipertensão sobre a variabilidade da frequência cardíaca e capacidade cardiorrespiratória. Arq Bras Cardiol. 2018; 111(1):64-72. Bassi D Cabiddu R Mendes RG Tossini N Arakelian VM Caruso FC Efeitos da coexistência de diabetes tipo 2 e hipertensão sobre a variabilidade da frequência cardíaca e capacidade cardiorrespiratória Arq Bras Cardiol 2018 111 1 64 72 15 Rosa CM, Xavier NP, Campos DH, Fernandes AA, Cezar MD, Martinez PF, et al. Diabetes mellitus activated fetal gene program and intensifies cardiac remodeling and oxidative stress in aged spontaneously hypertensive rats. Cardiovasc Diabetol. 2013 Oct 17;12:152. Rosa CM Xavier NP Campos DH Fernandes AA Cezar MD Martinez PF Diabetes mellitus activated fetal gene program and intensifies cardiac remodeling and oxidative stress in aged spontaneously hypertensive rats Cardiovasc Diabetol 2013 10 17 12 152 152 Minieditorial Variabilidade da Frequência Cardíaca em Pacientes com Diabetes e Hipertensão Martinez Paula F. 1 Okoshi Marina P. 2 Faculdade de Fisioterapia, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Campo Grande - Brasil Departamento de Clínica Médica - Faculdade de Medicina de Botucatu, Universidade Estadual de São Paulo (UNESP), Botucatu, SP - Brasil Correspondência: Marina P. Okoshi, Departamento de Clínica Médica - Faculdade de Medicina de Botucatu, UNESP. Rubião Junior, S/N. CEP 18.618-687, Botucatu, SP – Brasil. E-mail: mpoliti@fmb.unesp.br Palavras-chave: Hipertensão Diabetes Mellitus Doença Crônica Frequência Cardíaca Sistema Nervoso Autônomo FUNDECT 23/200.495/2014 CNPq 308674/2015-4

O sistema nervoso autônomo regula a frequência cardíaca através da resposta simpática e parassimpática a diferentes estímulos. A flutuação entre os intervalos dos batimentos cardíacos consecutivos, denominada variabilidade da frequência cardíaca (VFC), é ferramenta valiosa para avaliar a atividade do sistema nervoso autônomo.1 Uma diminuição da VFC é um marcador de tônus parassimpático reduzido e de tônus simpático aumentado, há muito considerado como tendo impacto negativo no prognóstico da doença cardiovascular.2

Em 1996, a Sociedade Europeia de Cardiologia e a Sociedade Norte-Americana de Marca-Passo e Eletrofisiologia sugeriram padrões para a avaliação, a interpretação fisiológica e o uso clínico da análise da VFC nos domínios ‘tempo’ e ‘frequência’ em registros de curto e longo prazo.3 Sugeriu-se que algumas medidas não lineares funcionavam melhor do que as tradicionais para a predição de eventos adversos futuros em vários grupos de pacientes. Mais recentemente, novas ferramentas computacionais foram obtidas a partir de dinâmica não linear e sistemas complexos.4 Embora a base fisiológica das medidas não lineares da VFC seja menos compreendida do que a das medidas convencionais, especula-se que a dinâmica não linear forneça melhor compreensão do comportamento não linear que comumente ocorre nos sistemas humanos devido à sua natureza dinâmica e complexa.5,6 Alinhado com isso, observou-se uma boa concordância entre algumas medidas não lineares de VFC e o escore de risco cardiovascular de Framingham, sugerindo que eles pudessem ser utilizados para triar risco cardiovascular.7 Em 2015, o e-Cardiology Working Group da Sociedade Europeia de Cardiologia e a Associação Europeia de Ritmo Cardíaco lançaram uma revisão crítica das novas metodologias para analisar a VFC, incluindo taxa de entropia, escala fractal e plot de Poincaré, e sua aplicação em diferentes estudos fisiológicos e clínicos.8

Alterações nos índices dos domínios ‘tempo’ e ‘frequência’ da VFC foram observadas com frequência em doenças crônicas, como diabetes e hipertensão, sendo associadas com disfunção cardíaca autônoma.9,10 Como a coexistência de diabetes mellitus e hipertensão arterial sistêmica é muito comum, alguns estudos compararam a VFC de pacientes diabéticos tipo 2 com e sem hipertensão, chegando a resultados contraditórios ao usar análise da VFC nos domínios ‘tempo’ e ‘frequência’.11-13 Entretanto, o uso da dinâmica não linear para análise da VFC na coexistência de diabetes tipo 2 e hipertensão ainda carece de estudo.

Nesta edição dos Arquivos Brasileiros de Cardiologia, Bassi et al.,14 publicaram um estudo que avalia a influência da hipertensão arterial sistêmica na modulação cardíaca autônoma e na capacidade cardiopulmonar de pacientes diabéticos tipo 2, que foram divididos em dois grupos: normotenso (n = 32, idade = 51 ± 7,5 anos) e hipertenso (n = 28, idade = 51 ± 6,9 anos). Os dois grupos apresentaram controle glicêmico inadequado (grupo normotenso: hemoglobina glicada = 8,00 ± 2,14%; grupo hipertenso: hemoglobina glicada = 8,70 ± 1,60%; p = 0,39), tendo o grupo hipertenso maior resistência insulínica [grupo normotenso: índice de resistência insulínica (HOMA-IR) = 4,0 ± 4,0; grupo hipertenso: HOMA-IR = 8,0 ± 6,6; p = 0,02). Esses autores descobriram que indivíduos com hipertensão e diabetes apresentaram menor SD1 (derivada do plot de Poincaré) e entropia de Shannon, ambas sendo medidas não lineares da VFC, em comparação aos pacientes diabéticos não hipertensos. Além disso, SD2 (derivada do plot de Poincaré) e entropia aproximada correlacionaram-se negativamente com as variáveis de capacidade de exercício.

Embora não se tenha avaliado um grupo controle, os resultados sugerem que a hipertensão arterial sistêmica comprometa ainda mais a VFC em diabéticos. Tais dados reforçam os achados epidemiológicos, mostrando que a combinação de diabetes mellitus e hipertensão induz maior remodelamento cardíaco do que qualquer uma das condições isoladas.15 Além disso, a insuficiência cardíaca é mais prevalente em pacientes com as duas doenças. Estudos adicionais são necessários para estabelecer o papel da disfunção nervosa autônoma como preditora de mau prognóstico em pacientes com diabetes e hipertensão coexistentes.

Minieditorial referente ao artigo: Efeitos da Coexistência de Diabetes Tipo 2 e Hipertensão sobre a Variabilidade da Frequência Cardíaca e Capacidade Cardiorrespiratória

 Agradecimento

Suporte financeiro através de FUNDECT (Proc. n. 23/200.495/2014) e CNPq (Proc. n. 308674/2015-4).