Arq Bras Cardiol abc Arquivos Brasileiros de Cardiologia Arq. Bras. Cardiol. 0066-782X 1678-4170 Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBC gK7R5SYyS4NPK3J67YWzGgN S0066-782X2020001200620 abc.20190271 10.36660/abc.20190271 Artigo Original Função Diastólica e Biomarcadores de Participantes de Caminhada de Longa Distância 0000-0002-1884-5103 Euzebio Maicon Borges 1 2 0000-0002-5487-4649 Vitorino Priscila Valverde de O. 2 0000-0001-9253-1068 Sousa Watila Moura 1 Melo Milena Andrade 3 Costa Sérgio Henrique Nascente 2 6 Sousa Ana Luiza Lima 3 4 0000-0002-7750-2792 Jardim Thiago de Souza Veiga 3 4 Arantes Ana Carolina 3 4 0000-0002-5333-013X Jardim Paulo Cesar B. Veiga 5 0000-0002-1265-1930 Barroso Weimar Kunz Sebba 3 4 Universidade Federal de Goiás Goiânia GO Brasil Universidade Federal de Goiás – Medicina, Goiânia, GO – Brasil Pontifícia Universidade Católica de Goiás Goiânia GO Brasil Pontifícia Universidade Católica de Goiás, Goiânia, GO – Brasil Universidade Federal de Goiás Goiânia GO Brasil Universidade Federal de Goiás – Pós-graduação em Ciências da Saúde, Goiânia, GO – Brasil Universidade Federal de Goiás Goiânia GO Brasil Universidade Federal de Goiás – Liga de Hipertensão Arterial, Goiânia, GO – Brasil Universidade Federal de Goiás Goiânia GO Brasil Universidade Federal de Goiás – Cardiologia, Goiânia, GO – Brasil Faculdade da Polícia Militar do Estado de Goiás Goiânia GO Brasil Faculdade da Polícia Militar do Estado de Goiás, Goiânia, GO - Brasil Correspondência: Maicon Borges Euzebio • Universidade Federal de Goiás – Medicina – Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde - R. 235, s/n. CEP 74605-050, Setor Leste Universitário, Goiânia, GO - Brasil. E-mail: maiconborges@gmail.com, sebbabarroso@gmail.com

Contribuição dos Autores

Concepção e desenho da pesquisa: Euzebio MB, Vitorino PVO, Sousa WM, Sousa ALL, Jardim TSV, Arantes AC, Jardim PCBV, Barroso WKS; Obtenção de dados: Euzebio MB, Sousa WM, Melo MA, Costa SHN, Arantes AC; Análise e interpretação dos dados: Euzebio MB, Vitorino PVO, Sousa WM, Melo MA, Costa SHN, Sousa ALL, Arantes AC, Jardim PCBV, Barroso WKS; Análise estatística: Euzebio MB, Vitorino PVO, Sousa WM; Redação do manuscrito: Euzebio MB, Vitorino PVO, Sousa WM, Barroso WKS; Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo intelectual importante: Euzebio MB, Vitorino PVO, Sousa WM, Sousa ALL, Jardim PCBV, Barroso WKS.

Potencial Conflito de Interesses

Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.

 23 10 2020 10 2020 115 4 620 627 26 04 2019 07 08 2019 10 09 2019 This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License Resumo Fundamento:

Os efeitos da caminhada de longa distância sobre o sistema cardiovascular são pouco estudados.

 Objetivos:

O objetivo geral deste estudo foi verificar esses efeitos sobre o comportamento da função diastólica e dos biomarcadores cardíacos CK-MB (massa), troponina T e NT-proBNP em atletas amadores.

 Método:

Este estudo longitudinal realizado em 2015 avaliou os participantes nas 5 etapas seguintes: A0 (basal) antes de iniciar o percurso, e as demais, A1, A2, A3 e A4 ao final de cada dia, totalizando 244,7 km. Em todas as etapas foram dosados os biomarcadores NT-proBNP, CK-MB (massa) e troponina T. Realizou-se ecocardiograma para análise das ondas E, A e E'. Adotado p < 0,05 como significativo.

 Resultados:

Foram avaliados 25 participantes com média de idade de 46 ± 10,5 anos e índice de massa corporal de 20,2 ± 2,3 kg/m2. Encontrou-se aumentos dos valores de NT-proBNP de A0 para A1, A2, A3 e A4 (p < 0,001), CK-MB (massa) de A0 para A2 (p < 0,001) e da onda E' de A0 para A1, A2, A3 e A4 (p < 0,001). Foram identificadas correlações entre os seguintes: CK-MB (massa) e troponina T (A1: r = 0,524, p = 0,010; A4: r = 0,413, p = 0,044); CK-MB (massa) e NT-proBNP (A4: r = 0,539, p = 0,006); e E/A e E' (A0: r = 0,603, p < 0,001; A1: r = 0,639, p < 0,001; A4: r = 0,593, p = 0,002); e correlação negativa entre CK-MB (massa) com E/A (A1: r = −0,428, p = 0,041).

 Conclusão:

Os efeitos da atividade física intensa, prolongada e intercalada foram verificados a partir das variações significativas no comportamento da CK-MB (massa), NT-proBNP e E'. Apesar das alterações encontradas, não houve critérios sugestivos de dano ao miocárdio.

 Palavras-chave: Caminhada Biomarcadores Biológicos Pressão Sanguínea Troponina T Peptídeo Natriurético Cerebral Atletas Ecocardiografia Doppler/métodos Introdução

O exercício físico é fundamental para a manutenção da saúde geral e prevenção de doenças.1 Entretanto, a intensidade, duração e frequência são fatores que separam os benefícios dos prejuízos no organismo humano. Evidências recentes questionam se a demanda fisiológica para manter um débito cardíaco elevado durante um período prolongado de exercício pode resultar em comprometimento transitório das funções cardíacas.2

Os efeitos agudos do exercício físico na função diastólica e até mesmo as variações de disfunção diastólica estão relacionadas indiretamente à estimulação persistente, dependendo também da intensidade e duração. Essas adaptações, mesmo em curto prazo, podem produzir diminuição da função cardíaca, fato esse conhecido como fadiga cardíaca.3

As enzimas cardíacas creatina quinase fração MB (CK-MB, creatine kinase-MB), troponina T cardíaca e do aminoácido precursor N-terminal do peptídeo natriurético cerebral tipo B (NT-proBNP, N-terminal pro B-type natriuretic peptide) são biomarcadores importantes para a avaliação da existência de lesões miocárdicas e da função diastólica.4

Níveis de CK-MB também podem elevar em estados de rabdomiólise e até de apoplexia, possuindo dessa forma uma sensibilidade variável.5 A troponina T é o marcador preferencial de lesões miocárdicas, considerado como padrão ouro.6

O NT-proBNP está associado direta e paralelamente com as concentrações do peptídeo natriurético cerebral (BNP – brain natriuretic peptide). Ele pode ser utilizado para avaliação diagnóstica e prognóstica da insuficiência ventricular esquerda e também se eleva em condições que induzem disfunção diastólica. Pouco se conhece sobre o comportamento desses biomarcadores e especialmente do significado prognóstico em indivíduos saudáveis submetidos a stress físico intenso.7

No entanto, poucas pesquisas avaliaram o efeito da caminhada de longa distância, de moderada a alta intensidade, no sistema cardiovascular a partir da avaliação da função diastólica e dos biomarcadores cardíacos. Este foi o primeiro estudo a avaliar a função diastólica e os biomarcadores cardíacos nesse tipo de exercício. Dessa forma o objetivo do presente estudo foi verificar, em atletas amadores, os efeitos de caminhada de longa distância, de moderada a alta intensidade, sobre o comportamento da função diastólica e dos biomarcadores cardíacos CK-MB (massa), troponina T e NT-proBNP.

 Métodos

Este foi um estudo longitudinal, realizado durante caminhada de longa distância no ano de 2015 - 24ª Caminhada Ecológica de Goiás. Inicialmente, cerca de duzentas pessoas se inscreveram pela internet para participar. Os candidatos participaram de uma seletiva, na qual percorreram 56 km, divididos em dois dias (28 km cada), os quais deveriam ser cumpridos em até três horas e dez minutos para os homens e três horas e 30 minutos para as mulheres. Os classificados de acordo com o melhor tempo de cada faixa etária foram selecionados, totalizando 29 participantes, sendo 25 do sexo masculino e quatro do sexo feminino. As mulheres foram retiradas da análise por não completarem diariamente o percurso previamente estabelecido.

O projeto de pesquisa foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da Pontifícia Universidade Católica de Goiás sob parecer de número 1.107.021. Os indivíduos aprovados na seletiva foram convidados a participar do estudo. Após o aceite, aplicou-se o Termo de Consentimento Livre e Esclarecido e foi realizada a avaliação inicial (A0) em uma unidade de avaliação cardiovascular. As outras avaliações aconteceram 34 dias após A0 ao longo do trajeto de 244,7 km, ao final de cada um dos dias e nos locais de repouso de cada cidade do percurso no período de 21 a 24 de julho de 2015 sendo cognominadas de A1, A2, A3 e A4 (avaliação do 1º dia 2º dia 3º dia e 4º dia). Não foram realizadas coletas de dados no último dia do evento pois os participantes foram dispensados para retornarem às suas cidades.

A dominância do relevo foi dada em subida, em descida e nivelado, conforme cada dia do percurso. Essas informações foram obtidas de um estudo anterior que já havia avaliado esse percurso.8 A declividade do traçado do terreno foi obtida por meio do software ArcGIS 10.3 pela ferramenta de declividade (slope, arctoolbox), a partir das imagens Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) fornecidas pelo serviço geológico americano de três arcseg de tamanho de pixel. Para a monitorização meteorológica dos dias do percurso (A1 a A4) foram utilizados os dados da estação Goiás denominada oficialmente pelo Instituto Nacional de Meteorologia - INMET de A014.

Organização da Coleta

O ambiente de pesquisa foi subdividido em estações, uma para cada avaliação. As avaliações foram compostas por anamnese (somente em A0); ecocardiografia e coleta de sangue para avaliação de biomarcadores em todas as etapas. As coletas dos dados ecocardiográficos e biomarcadores começavam por volta das 18 horas (30 a 120 minutos após o final da caminhada) de cada dia do percurso. Dessa forma, quando os participantes chegavam nos locais de repouso, já haviam sido preparadas estações de pesquisa iniciando o fluxo pela identificação dos participantes e depois pela coleta de sangue e avaliação ecocardiográfica, sendo posteriormente dispensados para voltarem a rotina do evento. Não foi possível realizar coleta pela manhã pois os participantes levantavam às 04 horas da madrugada e isso poderia prejudicá-los por interferir nos seus períodos de descanso e recuperação.

A anamnese foi organizada pelos pesquisadores em formato de entrevista com questões referentes a dados pessoais como idade (em anos), sexo (masculino e feminino), profissão e estado civil; antecedentes pessoais e familiares: hipertensão arterial, diabetes e dislipidemia; uso de medicamento(s); tabagismo (atual/anterior); quantidade de cigarros por dia para fumantes; prática de exercício físico (frequência semanal, duração diária e tempo de prática); presença de problema ortopédico que dificultasse a realização de exercícios.

 Procedimentos para a Realização dos Exames de Biomarcadores Sanguíneos e Ecocardiograma

Foi utilizada a técnica para a coleta de sangue por meio de acesso venoso periférico em fossa cubital esquerda.9 Foram extraídos cerca de 5ml de sangue de cada participante. O sangue foi centrifugado no local da coleta a 3.000 rpm durante 10 minutos para a obtenção do soro/plasma. O soro foi colhido em tubos de amostra com gel separador. As amostras foram prontamente armazenadas e congeladas a −20 ºC em congelador específico nas estações de coleta.10 As amostras foram encaminhadas para um laboratório credenciado para serem analisadas. Para a realização dos exames dos biomarcadores foram utilizados kits com registro na Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA). Os valores de CK-MB (massa), troponina T e NT-proBNP foram obtidos a partir da técnica imunoensaio de electroquimioluminescência.11 Os ensaios foram realizados pelo sistema COBAS® - Modular Analytics E170 a partir dos kits seguintes: CK-MB STAT, Troponin T hs e proBNP II respectivamente. Para assegurar a correta execução do ensaio, foram cumpridas todas as instruções fornecidas no documento guia para o analisador. Todos os exames foram processados por biomédico. Foram utilizadas as seguintes unidades de medidas: pg/ml para NT-proBNP e para troponina T e ng/ml para CK- MB (massa).11

 Ecocardiografia

O ecocardiograma foi realizado individualmente em todas as etapas da coleta. Em A0 ao longo do dia e, de A1 até A4 por volta das 18 horas, após a chegada dos participantes nas estações de pesquisa. Todos os exames foram realizados pelo mesmo ecocardiografista. Foi realizado ecocardiograma uni e bidimensional com Doppler colorido, utilizando-se o aparelho portátil Philips CX50®, com transdutor eletrônico de 2-5MHz de frequência. A técnica e os padrões de referência utilizados foram aqueles preconizados pela American Society of Echocardiography.12 Foi utilizado o mesmo ângulo de incidência para análise transmitral, procurando-se alinhar o feixe de ultrassom o mais paralelo possível ao fluxo do Doppler colorido. Os parâmetros utilizados para a análise da disfunção diastólica, com suas respectivas unidades de medidas, foram, para fluxo mitral, E em cm/s, A em cm/s e a relação E/A. Para avaliação tecidual foi E' em cm/s.13

 Análise Estatística

Os dados foram analisados por estatística descritiva com frequências absolutas e relativas, médias, desvio padrão e intervalo de confiança. Para testar a normalidade da distribuição dos dados das variáveis foi utilizado o teste de Shapiro-Wilk. Para as comparações das variáveis referentes aos biomarcadores cardíacos entre os dias da caminhada e referentes aos parâmetros ecocardiográficos, foi realizado o teste de ANOVA para medidas repetidas, seguido do post hoc de Bonferroni. Para as correlações foram utilizados os testes de Pearson ou Spearman. Adotou-se o valor de p < 0,05 para significância estatística. Para realizar a análise estatística foi utilizado o software Stata, versão 14.

 Resultados Características da Amostra

Foram avaliados 25 homens, média de idade de 46 ± 10,5 anos e índice de massa corporal de 20,2 ± 2,3 kg/m2 (Tabela 1). Quatro (16%) participantes utilizavam medicamentos que não influenciaram nas variáveis analisadas. A distância percorrida em quatro dias foi de 244,7 km e velocidade média de 7,6 km/h. Todos os participantes caminhavam juntos, em bloco, mantendo portanto a mesma velocidade. O período de descanso noturno diário foi entre seis e sete horas.

Características sociais, de saúde e de hábitos de vida dos participantes da Caminhada Ecológica de Goiás, Brasil, 2015, n = 25<xref ref-type="table-fn" rid="TFN1">*</xref>
Variáveis n %
Faixa etária (anos)
19 – 39 5 20
40 – 59 19 76
≥ 60 1 4
Uso de medicamentos
Não 21 84
Sim 4 16
Doenças relatadas
Diabetes mellitus 1 4
Dislipidemia 1 4
Hipotireoidismo 2 4
Problemas ortopédicos 3 12

Número de participantes avaliados

Em relação aos exercícios físicos prévios, 24 participantes (96%) praticavam corrida; um (4%) ciclismo e quatro (16%) musculação. A média de tempo de realização prévia de atividade aeróbia foi de 13,3 anos (0,5 ± 40) e a média da distância semanal de corrida, que foi a atividade relatada como mais praticada, foi de 64 km.

 Características Ambientais do Trajeto

A temperatura durante os dias do percurso variou de 19 a 32 ºC e a umidade relativa de 21 a 77%. Em A1 e A3 o relevo era predominantemente de subida, em A2 de descida (A2) e em A4 plano. As variações mais acentuadas da declividade do terreno foram encontradas nos trechos de A2 e A3, variando de 0 a −15.

 Avaliação dos Biomarcadores e das Ondas de Função Diastólica Durante a Caminhada de Longa Distância

O NT-proBNP apresentou aumento significativo de A0 para todas as outras avaliações. A CK-MB (massa) teve aumento significativo de A0 para A2 e a troponina T não apresentou alterações significativas. Quanto a função diastólica, as ondas E e A não sofreram alterações entre os dias da caminhada. A onda E' aumentou de A0 para todos os outros dias (Figura 1).

Comparação entre valores de NT-proBNP, Troponina T, CK-MB (Massa), E/A, E e E' obtidos durante a avaliação basal e durante os quatro dias de exposição à atividade física de moderada a intensa.

Foram realizadas correlações entre todos os parâmetros coletados referentes aos biomarcadores e ondas da função diastólica e, evidenciadas somente as correlações significativas. Com relação aos biomarcadores sanguíneos, foram identificadas correlações positivas e moderadas nos seguintes dias de exposição: A1, entre troponina T e CK-MB (massa); A4, entre NT-proBNP e CK-MB (massa) e entre troponina T e CK-MB (massa). Na função diastólica, foram identificadas correlações positivas e moderadas entre E/A e E' em A0, A1 e A4. Dentre os biomarcadores e as ondas da função diastólica, foi evidenciada correlação negativa e moderada entre CK-MB e E/A em A1 (Tabela 2).

Correlação dos biomarcadores, da função diastólica e dos biomarcadores com a função diastólica de participantes da Caminhada Ecológica de Goiás, Brasil, 2015, n = 25
Avaliação Parâmetro r p
A0 E/A x E’ 0,603 0,001*
Troponina T x CK-MB (massa) 0,524 0,010**
A1 E/A x E’ 0,639 0,001*
CK-MB (massa) - E/A (seria “x”?) -0,428 0,041**
NT-proBNP x CK-MB (massa) 0,539 0,006**
A4 Troponina T x CK-MB (massa) 0,413 0,044**
E/A x E’ 0,593 0,001*

Teste de Pearson;

Teste de Spearman.

 Discussão

Apesar dos participantes serem considerados atletas amadores, a maioria possuía experiência prévia no percurso e em edições anteriores da Caminhada Ecológica de Goiás com uma média de 7,2 participações; somando-se a isso, o processo seletivo para ingresso proporcionou o surgimento de uma amostra altamente selecionada.

A velocidade de corrida competitiva em meia maratona ou maratona solicita maiores demandas energéticas e metabólicas e amplia a chances de desfechos cardiovasculares, principalmente em indivíduos não condicionados.14 No nosso trabalho a velocidade média foi de 7,6 km/h, bem inferior ao modelo de maratona e meia maratona e, portanto, com menor demanda energética e metabólica dos participantes.

Durante os dias de exposição ao esforço, em comparação aos 30 dias que precederam (A0), ocorreram aumentos significativos dos valores de NT-proBNP, CK-MB (massa) e da onda E' (Doppler tecidual). Não observamos variações significativas nos níveis de troponina T e na relação das ondas de fluxo mitral E/A.

Este aumento também foi verificado em indivíduos saudáveis, adolescentes e adultos, independente do sexo, quando submetidos a exercícios de resistência com retorno aos valores basais nas primeiras 24 horas após o exercício.15,16

No presente estudo, encontramos um aumento nos valores das concentrações séricas de NT-proBNP em até cinco vezes após o exercício quando comparado aos níveis basais, dados que corroboram com a literatura.17–19 Esses dados reforçam a importância do efeito natriurético no mecanismo de adaptação aguda e subaguda do aparelho cardiovascular ao esforço físico.

Elevações séricas da CK-MB (massa) também foram encontradas em indivíduos após exercícios extenuantes. Em uma pesquisa, realizada nos Estados Unidos com participantes jovens de uma maratona, foram encontrados níveis plasmáticos aumentados e sustentados da CK-MB em até 54 horas pós exposição ao exercício.20,21

Indivíduos treinados, que realizam exercício de alta intensidade em práticas esportivas, tendem durante o teste de esforço máximo apresentar de forma aguda maiores elevações séricas da CK-MB do que indivíduos não treinados, sugerindo assim um envolvimento cardíaco e principalmente benigno na natureza desses níveis séricos.22

Cientistas também verificaram o efeito do exercício prolongado e das variações de temperatura ambiental no comportamento das creatina quinases e identificaram que quanto mais prolongado o exercício e maior a temperatura ambiental, maiores são as liberações plasmáticas desses biomarcadores.23 Quanto mais extenso o trecho percorrido em uma menor quantidade de tempo, maiores as chances de lesões musculares e, portanto, a presença sérica de maior quantidade das creatina quinases. Mais um fato importante é que a força de reação do relevo, nos momentos descida, exercida contra os participantes, pode também ocasionar aumento de lesões musculoesqueléticas, devido à maior fonte de impacto com tendência a um custo metabólico mais acentuado durante o declive.24,25

As variações significativas da CK-MB (massa) em nosso estudo foram encontradas somente entre os trechos de A0 e A2. Este aumento pode ter sido relacionado às características do percurso em A2, a saber, predominantemente de descida, com maior variação de declive e com maior extensão quando comparado aos outros dias. O efeito cumulativo da CK-MB (massa) em A1 pode ter influenciado o aumento significativo do valor da CK-MB (massa) em A2.

Existem também comprovações das limitações da avaliação da CK-MB em indivíduos saudáveis durante a prática de exercício físico. Sua especificidade fica prejudicada na presença de processos inflamatórios e de estresse muscular esquelético associado à redução nas primeiras horas de exposição ao esforço pelo aparecimento lentificado desses marcadores no sangue, sendo mais sensível quando há presença de injúria cardíaca.26

Em estudos de meia maratona, maratona e ultramaratona de 48 horas, realizados em corredores amadores (indivíduos não atletas), foram encontrados valores elevados de troponina T nas três primeiras horas da pós-exposição com reduções importantes logo a seguir, chegando a níveis basais em no máximo 48 horas.20,27 Em nadadores, após 60 minutos de natação, também foi verificado a mesma variação da troponina T que em corredores amadores.16

Eijsvogels et al.28 avaliaram 82 pessoas durante um trajeto de 30 quilometros/dia durante quatros dias, também identificou que as troponinas tiveram aumento somente no primeiro dia com redução plasmática em todos os outros dias apresentando associação com a velocidade da caminhada.28 Uma meta-análise de 45 estudos que avaliaram o comportamento das troponinas e dos BNPs após a exposição a exercícios de resistência observou que os valores plasmáticos elevados das troponinas e BNP durante e após exercício intenso e prolongado são propensos a alterações, podendo representar uma característica aguda frente a exposição ao exercício.29 Ainda não está clara a biomecânica da liberação das troponinas induzida pelo exercício físico e se essa realmente reflete um processo fisiológico ou patológico.30

A troponina T avaliada no presente estudo não apresentou, durante os dias do percurso, aumento significativo e difere dos resultados encontrados em outros estudos citados. Isto pode estar relacionado aos fatos de os participantes terem percorrido os trajetos em uma velocidade média abaixo dos valores de competição mesmo para corredores amadores; terem alternado corrida com caminhada; e terem sido hidratados rigorosamente durante todo o trajeto. O comportamento da troponina T foi diferente do geralmente esperado quando relacionado a CK-MB (massa). Como a troponina T tem maior especificidade para dano miocárdico por isquemia é possível que essa seja a razão de menor aumento entre A0 e os demais dias. Este fato pode demonstrar que os danos ao sistema cardiovascular parecem ser mínimos e que essa modalidade de esforço aparenta ser segura.31

Em nossa amostra, encontramos aumento significativo da onda E' com relação aos valores basais e sem redução da relação das ondas E/A. Esses achados podem estar relacionados às características da população avaliada que era bem condicionada e à intensidade do esforço, concorrendo para uma maior capacidade adaptativa de remodelamento do miocárdio. Outros estudos que fizeram ecocardiografia em diferentes populações tiveram resultados distintos. Não foi encontrada disfunção diastólica ventricular esquerda ou direita em triatletas amadores de média e longa distância.32 Já em atletas adultos foram demonstradas alterações do relaxamento miocárdico durante a diástole,33 identificada pelo aumento da onda E (fluxo mitral) em comparação com a onda E' (Doppler tecidual). Em exercícios de ultra-resistência houve diminuições significativas na onda E e na relação E/A imediatamente após o exercício.34–36 Uma publicação com metodologia mais próxima da que utilizamos avaliou as mudanças da função cardíaca em participantes de uma trilha ecológica e constatou a relação das ondas mitral E/A e Doppler tecidual E' significativamente diminuídas, a partir de 21 km.37

O treinamento regular e aeróbio pode minimizar as alterações agudas da função diastólica frente a solicitação de maiores demandas cardíacas no exercício intenso. Este efeito de treinamento pode exercer um papel fundamental na preservação do preenchimento diastólico em atletas mais velhos.35,38

Encontramos correlações positivas entre os seguintes: E/A e E'; CK-MB (massa) e troponina T; e CK-MB (massa) e NT-proBNP. Correlação negativa foi encontrada apenas entre CK-MB (massa) e E/A (relação da velocidade de enchimento ventricular rápido com a velocidade de contração atrial).

Poucos trabalhos realizaram correlação das ondas da função diastólica e das variações séricas dos biomarcadores de lesão cardíaca com as ondas de variação da função diastólica. Sabe-se que em padrões fisiológicos as variações do comportamento do fluxo mitral refletem na mesma direção que as variações do comportamento tecidual ventricular.13 Jouffroy et al.37 conseguiram encontrar correlação positiva entre E/A e E' em participantes amadores de prova de resistência. Os poucos estudos que avaliaram essas correlações têm resultados discordantes.37

Sabe-se da relação direta do aumento dos BNP(s) com as troponinas, creatina quinases e com as alterações diastólicas. A troponina T também está fortemente associada às anormalidades de relaxamento ventricular.16,20,39 A correlação positiva da CK-MB (massa) com troponina T e NT-proBNP encontrada em nosso trabalho pode estar relacionada ao fato de que mesmo em situações de ausência de isquêmia cardíaca, níveis mínimos desses biomarcadores podem ser liberados na corrente sanguínea e na mesma direção do comportamento da CK-MB (massa).

Por conseguinte, verificamos correlação inversa da CK-MB (massa) com a relação das ondas E/A. O motivo que a diminuição de um implica no aumento da outra necessita ser mais estudado já que, talvez, essa correlação possa ser apenas acaso. Podemos especular quanto à possibilidade de que a disfunção diastólica reversível seja um dos possíveis mecanismos de aumento plasmático da CK-MB (massa) com a diminuição da onda E e aumento da onda A.

Limitações

A coleta de dados durante os dias do trajeto teve que se adaptar aos horários disponíveis do evento, podendo ter interferido na avaliação das variações agudas dos biomarcadores cardíacos já que os níveis plasmáticos destes variam conforme o tempo de exposição. Não foi possível, também, realizar coleta matinal para avaliar o comportamento das variáveis após o repouso, já que isso atrapalharia o descanso e o processo de recuperação dos participantes que tinham que acordar as quatro horas da manhã para se preparem e depois percorrerem os trechos estabelecidos. Além disso, a avaliação pós exposição poderia ter ajudado a elucidar melhor questões referentes ao comportamento dos biomarcadores e das ondas da função diastólica como, por exemplo, se houve ou não retorno próximo aos valores basais.

 Conclusões

Os efeitos da atividade física intensa, prolongada e intercalada foram verificados a partir das variações significativas no comportamento da CK-MB (massa), NT-proBNP e E'. Vale ressaltar que apesar das alterações encontradas, não houveram critérios demonstrativos de dano ao miocárdio com essa modalidade de esforço em indivíduos treinados.

Fontes de Financiamento

O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.

Vinculação Acadêmica

Este artigo é parte de dissertação de Mestrado de Maicon Borges Euzebio pela Universidade Federal de Goiás

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Veiga 5 0000-0002-1265-1930 Barroso Weimar Kunz Sebba 3 4 Goiânia GO Brazil Universidade Federal de Goiás – Medicina, Goiânia, GO – Brazil Goiânia GO Brazil Pontifícia Universidade Católica de Goiás, Goiânia, GO – Brazil Goiânia GO Brazil Universidade Federal de Goiás – Pós-graduação em Ciências da Saúde, Goiânia, GO – Brazil Goiânia GO Brazil Universidade Federal de Goiás – Liga de Hipertensão Arterial, Goiânia, GO – Brazil Goiânia GO Brazil Universidade Federal de Goiás – Cardiologia, Goiânia, GO – Brazil Goiânia GO Brazil Faculdade da Polícia Militar do Estado de Goiás, Goiânia, GO - Brazil Mailing Address: Maicon Borges Euzebio • Universidade Federal de Goiás – Medicina – Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde - R. 235, s/n. Postal Code 74605-050, Setor Leste Universitário, Goiânia, GO - Brazil. E-mail: maiconborges@gmail.com, sebbabarroso@gmail.com

Author Contributions

Conception and design of the research: Euzebio MB, Vitorino PVO, Sousa WM, Sousa ALL, Jardim TSV, Arantes AC, Jardim PCBV, Barroso WKS; Acquisition of data: Euzebio MB, Sousa WM, Melo MA, Costa SHN, Arantes AC; Analysis and interpretation of the data: Euzebio MB, Vitorino PVO, Sousa WM, Melo MA, Costa SHN, Sousa ALL, Arantes AC, Jardim PCBV, Barroso WKS; Statistical analysis: Euzebio MB, Vitorino PVO, Sousa WM; Writing of the manuscript: Euzebio MB, Vitorino PVO, Sousa WM, Barroso WKS; Critical revision of the manuscript for intellectual content: Euzebio MB, Vitorino PVO, Sousa WM, Sousa ALL, Jardim PCBV, Barroso WKS.

Potential Conflict of Interest

No potential conflict of interest relevant to this article was reported.

 Abstract Background:

The effects of long-distance walking on the cardiovascular system have been little studied.

 Objectives:

The general objective of this study was to verify these effects on the behavior of diastolic function and the cardiac biomarkers CK-MB (mass), troponin T, and NT-proBNP, in amateur athletes.

 Method:

This longitudinal study, conducted in 2015, evaluated participants during the following 5 stages: E0 (baseline) before starting the trajectory and the others, E1, E2, E3, and E4, at the end of each day, totaling 244.7 km. At all stages, the biomarkers NT-proBNP, CK-MB (mass), and troponin T were measured. Echocardiogram was performed to analyze the E, A and E' waves. P < 0.05 was adopted as significant.

 Results:

The study evaluated 25 participants, with an average age of 46 ± 10.5 years and body mass index of 20.2 ± 2.3 kg/m2. Increased values were found for NT-proBNP from E0 to E1, E2, E3, and E4 (p < 0.001), CK-MB (mass) from E0 to E2 (p < 0.001), and E' wave from E0 to E1, E2, E3, and E4 (p < 0.001). Positive correlations were identified between the following: CK-MB (mass) and troponin T (E1: r = 0.524, p = 0.010; E4: r = 0.413, p = 0.044); CK-MB (mass) and NT-proBNP (E4: r = 0.539, p = 0.006); and E/A and E' (E0: r = 0.603, p < 0.001; E1: r = 0.639, p < 0.001; E4: r = 0.593, p = 0.002). A negative correlation was found between CK-MB (mass) and E/A (E1: r = −0.428, p = 0.041).

 Conclusion:

The effects of intense, prolonged, and interspersed physical activity were verified based on significant variations in the behavior of CK-MB (mass), NT-proBNP, and the E' wave. Notwithstanding the alterations found, there were no criteria suggestive of myocardial damage

 Palavras-chave: Walking Biomarkers, Biological Blood Pressure Troponin-T Natriuretic Peptide Brain Athletes Echocardiography, Doppler/methods Introduction

Physical exercise is fundamental to general health maintenance and disease prevention.1 Intensity, duration, and frequency, however, are factors that separate benefit from harm in the human organism. Recent evidence has asked whether the physiological demand of maintaining elevated cardiac output during a prolonged period of exercise may result in transient impairment of cardiac functions.2

The acute effects of physical exercise on diastolic function and even variations in diastolic dysfunction are indirectly related to persistent stimulation, which also depends on intensity and duration. These adaptations, even when they are short-term, may cause decreased cardiac function, which is known as cardiac fatigue.3

The cardiac enzymes creatine kinase-MB (CK-MB) and cardiac troponin T (cTnT), and the amino acid precursor N-terminal pro B-type natriuretic peptide (NT-proBNP) are important biomarkers for evaluating the existence of myocardial lesions and diastolic function.4

CK-MB levels may also increase in states of rhabdomyolysis and even apoplexy; in this manner, they have variable sensitivity.5 Troponin T is the preferred marker of myocardial lesion, and it is considered the gold standard.6

NT-proBNP is associated, in a direct and parallel manner, with brain natriuretic peptide (BNP) concentrations. It may be used for diagnostic and prognostic assessment of left ventricular insufficiency, and it also increases in conditions that induce diastolic dysfunction. Little is known regarding the behavior of these biomarkers and especially their prognostic meaning in healthy individuals undergoing intense physical stress.7

Nonetheless, few studies have evaluated the effect of moderate to high intensity long-distance walking on the cardiovascular system based on evaluation of diastolic function and cardiac biomarkers. This was the first study to evaluate diastolic function and cardiac biomarkers in this type of exercise. Accordingly, the objective of this study was to verify, in amateur athletes, the effects of moderate to high intensity long-distance walking on the behavior of diastolic function and the cardiac biomarkers CK-MB (mass), troponin T, and NT-proBNP.

 Methods

This was a longitudinal study, carried out during a long-distance walk, namely, the Goiás Ecological Walk, in the year 2015. Initially, approximately 200 people signed up via Internet to participate. The candidates participated in a selection process, during which they walked 56 km, divided into two days (28 km each), which had to completed in, at most, three hours and ten minutes for men and three and a half hours for women. Participants were ranked according to the best times in each age group, and a total of 29 participants, 25 male and 4 female, were selected. Women were not included in analysis, because they did not complete the previously established daily route.

The research project received approval from the Research Ethics Committee of the Pontifical Catholic University of Goiás under certificate number 1.107.021. The individuals approved during the selection process were invited to participate in the study. Following acceptance, a free and informed consent form was applied, and initial evaluation (E0) was carried out in a cardiovascular evaluation unit. Other evaluations took place 34 days after E0 during the 244.7-km trajectory, at the end of each day, at the resting places in each city on the trajectory, from July 21 to 24, 2015; evaluation days were named E1, E2, E3, and E4 (first, second, third, and fourth days of evaluation). Data collection was not carried out on the final day of the event, as participants were released to return to their home cities.

The predominant relief of the terrain was described as ascending, descending, and level, according to each day of the trajectory. This information was obtained from a previous study that had evaluated this.8 The slope of the terrain was obtained using ArcGIS 10.3 software, through the slope tool (slope, arctoolbox), based on Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) images provided by the American geological service, with pixel size of three arcsec. For meteorological monitoring of the trajectory days (E1 to E4), data were utilized from the Goiás station officially denominated by the Brazilian National Institute of Meteorology (INMET, acronym in Portuguese) of E014.

Organization of Collection

The study setting was subdivided into stations, one for each evaluation. Evaluations consisted of anamnesis (during E0 only) and echocardiography and blood collection for evaluation of biomarkers at all stages. Collection of echocardiographic data and biomarkers began around 6:00 p.m. (30 to 120 minutes after the end of each walk) on every day of the trajectory. In this manner, when participants arrived at the resting places, research stations had already been prepared, initiating the flow of identification of participants, followed by blood collection and echocardiographic evaluation; participants were subsequently free to return to the event. Collection was not possible in the morning, as participants woke up at 4:00 a.m., and this could have interfering with their periods of rest and recovery.

The researchers organized anamnesis in the form of an interview with questions regarding personal data such as age (years), sex (male and female), profession, and marital status; personal and family history of arterial hypertension, diabetes, and dyslipidemia; use of medication(s); tobacco use (current/prior); number of cigarettes per day, for smokers; physical exercise practice (weekly frequency, daily duration, and duration of practice); and the presence of orthopedic problems that might make it difficult to practice exercise.

 Blood Biomarker Tests and Echocardiogram Procedures

The blood collection technique was via peripheral venous access in left cubital fossa.9 Approximately 5 ml of blood were drawn from each participant. The blood was centrifuged at the collection site at 3,000 rpm for 10 minutes to obtain serum/plasma. The serum was collected in sample tubes with separator gel. The samples were promptly stored and frozen at −20 ºC in a specific freezer at the collection stations.10 The samples were sent to an accredited laboratory for analysis. Kits registered by the Brazilian National Health Surveillance Agency (ANVISA, acronym in Portuguese) were used for the biomarker tests. The values of CK-MB (mass), troponin T, and NT-proBNP were obtained using the electrochemiluminescence immunoassay technique.11 The assays were performed on a COBAS® Modular Analytics E170 system using the following kits: CK-MB STAT, Troponin T hs, and proBNP II, respectively. To ensure that assays were performed correctly, all instructions provided in the user's guide for analyzers were followed. A biomedical doctor handled all exams. The following units of measurement were used: pg/ml for NT-proBNP and troponin T and ng/ml for CK-MB (mass).11

 Echocardiography

Echocardiogram was carried out individually at all stages of collection, during the day on E0 and around 6:00 p.m. from E1 to E4, after participants' arrival at the research stations. All exams were carried out by the same echocardiographer. One- and two-dimensional echocardiogram with color Doppler was performed using a Philips CX50® portable device, with an electronic transducer with 2 to 5MHz of frequency. The technique and reference standards used were those recommended by the American Society of Echocardiography (12). The same angle of incidence was used for transmittal analysis, attempting to align the ultrasound beam as parallel as possible to the color Doppler flow. The parameters used for analysis of diastolic dysfunction, with their respective units of measurement, were, for mitral flow, E in cm/s, A in cm/s, and E/A ratio. For tissue evaluation, E' in cm/s was used.13

 Statistical Analysis

Data were analyzed using descriptive statistics with absolute and relative frequencies, averages, standard deviation, and confidence interval. The Shapiro-Wilk test was used to test the normality of the data distribution of the variables. To compare variables related to cardiac biomarkers between the days of the walk and echocardiographic parameters, the ANOVA test for repeated measures was applied, followed by Bonferroni's post hoc test. Pearson or Spearman tests were used for correlations. P value < 0.05 was adopted for statistical significance. Stata software, version 14, was used to carry out statistical analysis.

 Results Characteristics of the Sample

Evaluation included 25 men, with average age of 46 ± 10.5 years and body mass index 20.2 ± 2.3 kg/m2 (Table 1). Four (16%) participants were using medications that did not influence the variables analyzed. The distance covered in four days was 244.7 km, with an average velocity of 7.6 km/h. All participants walked together as a group, thus maintaining the same velocity. The nocturnal resting period was between six and seven hours daily.

Social, health, and lifestyle characteristics of the participants of the Goiás Ecological Walk, Brazil, 2015 (n = 25)<xref ref-type="table-fn" rid="TFN4">*</xref>
Variables n %
Age range (years)
19 – 39 5 20
40 – 59 19 76
≥ 60 1 4
Medication use
No 21 84
Yes 4 16
Diseases reported
Diabetes mellitus 1 4
Dyslipidemia 1 4
Hypothyroidism 2 4
Orthopedic problems 3 12

Number of participants evaluated.

In relation to previous physical exercise, 24 participants (96%) practiced running; one (4%) practiced cycling, and four (16%) practiced bodybuilding. Average duration of aerobic activity was 13.3 years (0.5 ± 40), and average weekly distance of running, which was the most reported activity, was 64 km.

 Environmental Characteristics of the Trajectory

Temperature during the days of the walk ranged from 19 to 32 ºC, and relative humidity ranged from 21% to 77%. On E1 and E3, the relief was predominantly ascending; on E2, it was descending (E2), and, on E4, it was level. The most accentuated variations in the slope of the terrain were found in sections of E2 and E3, ranging from 0 to −15.

 Evaluation of Diastolic Function Biomarkers and Waves During the Long-Distance Walk

NT-proBNP showed a significant increase from E0 to all the other evaluations. CK-MB (mass) showed a significant increase from E0 to E2, and troponin T did not show any significant alterations. Regarding diastolic function, the E and A waves did not alter between the days of the walk. The E' wave increased from E0 to all the other days (Figure 1).

Comparison between NT-proBNP, troponin T, CK-MB (mass), E/A, E, and E' values obtained during baseline evaluation and the four days of exposure to moderate to intense physical activity.

Correlations were made between all parameters collected regarding diastolic function biomarkers and waves; only significant correlations are shown. In relation to blood biomarkers, positive and moderate correlations were identified on the following days of exposure: E1, between troponin T and CK-MB (mass); and E4, between NT-proBNP and CK-MB (mass), as well as between troponin T and CK-MB (mass). In relation to diastolic function, positive and moderate correlations were identified between E/A and E' on E0, E1, and E4. With respect to diastolic function biomarkers and waves, a negative and moderate correlation was found between CK-MB and E/A on E1 (Table 2).

Correlation of biomarkers, diastolic function, and biomarkers with diastolic function in participants of the Goiás Ecological Walk, Brazil, 2015 (n = 25)
Evaluation Parameter r p
E0 E/A x E’ 0.603 0.001*
Troponin T x CK-MB (mass) 0.524 0.010**
E1 E/A x E’ 0.639 0.001*
CK-MB (mass) x E/A -0.428 0.041**
NT-proBNP x CK-MB (mass) 0.539 0.006**
E4 Troponin T x CK-MB (mass) 0.413 0.044**
E/A x E’ 0.593 0.001*

Pearson test;

Spearman test.

 Discussion

Although the participants were considered amateur athletes, the majority had prior experience with the trajectory and in prior editions of the Goiás Ecological Walk, with an average of 7.2 participations; in addition to this, the selection process resulted in a highly select sample.

The velocity of competitive running in half marathons or marathons solicits higher energetic and metabolic demands, and it increases the chances of cardiovascular outcomes, especially in individuals who are not conditioned.14 In our study, the average velocity was 7.6 km/h, which is much lower than in marathons and half marathons; for this reason, there were lower energetic and metabolic demands on participants.

During the days they were exposed to exercise, in comparison to the 30 preceding days (E0), significant increases occurred in NT-proBNP, CK-MB (mass), and E' wave (tissue Doppler) values. We did not observe significant variations in the levels of troponin T and the mitral flow E/A ratio.

This increase has also been found in healthy individuals, adolescents, and adults, regardless of sex, when undergoing resistance exercises, with a return to baseline values during the first 24 hours after exercise.15,16

In the present study, we found an up to five-fold increase in serum NT-proBNP concentrations following exercise, when compared to baseline levels; these data corroborate the literature.17–19 They also reinforce the importance of the natriuretic effect in the mechanism of acute and subacute adaptation of the cardiovascular apparatus to physical effort.

Serum elevations of CK-MB (mass) have also been found in individuals after strenuous exercise. In a survey conducted in the United States, with young participants in a marathon, increased and sustained plasma levels of CK-MB were found up to 54 hours after exposure to exercise.20,21

Trained individuals, who perform high intensity exercise in sports, during the maximal effort test, tend to present acutely higher serum elevations of CK-MB than untrained individuals, thus suggesting cardiac involvement that is mainly benign in the nature of these serum levels.22

Scientists have also verified the effect of prolonged exercise and variations in environmental temperature on the behavior of creatine kinases, and they identified that the longer the exercise and the higher the environmental temperature, the greater the plasma release of these biomarkers.23 The longer the stretch covered in a shorter amount of time, the greater the chances of muscle damage and, thus, the greater serum quantity of creatine kinases. Another important fact is that, during descent, the ground reaction force exerted against participants may also lead to increased musculoskeletal injuries, due to the greater source of impact, with a tendency toward more accentuated metabolic cost during descending slopes.24,25

In our study, significant variations in CK-MB (mass) were found only between E0 and E2. This increase may have been related to the characteristics of the trajectory in E2, namely, predominantly descending, with greater variation in slope and greater distance than the other days. The cumulative effect of CK-MB (mass) in E1 may have influenced the significant increase in the value of CK-MB (mass) in E2.

Evidence also exists regarding the limitations of evaluation of CK-MB in healthy individuals during physical exercise practice. Its specificity becomes impaired in the presence of inflammatory processes and skeletal muscle stress associated with a reduction during the first hours of exposure to effort, due to the slowed appearance of these markers in the blood, and it is more sensitive when cardiac injury is present.26

In studies on half marathons, marathons, and 48-hour ultra-marathons, carried out in amateur runners (non-athletes), elevated troponin T values were found during the first three hours of post-exposure, with important reductions immediately following, reaching baseline levels in a maximum of 48 hours.20,27 In swimmers, 60 minutes after swimming, the same variation was found in troponin T as in amateur runners.16

Eijsvogels et al.28 evaluated 82 people during a trajectory of 30 km daily for four days, and they also found that troponins increased only on the first day, with plasma reduction on all other days showing an association with walking speed.28 A meta-analysis of 45 studies that evaluated the behavior of troponins and BNPs following exposure to resistance exercises observed that the elevated plasma values of troponins and BNP during and after intense and prolonged exercise are prone to change, and they may represent an acute characteristic with respect to exposure to exercise.29 The biomechanics of the release of troponins induced by physical exercise are still unclear; it is also unclear whether this really reflects a physiological or pathological process.30

In this study, troponin T did not show a significant increase during the days of the trajectory; these results differ from those found in other studies mentioned. This may be related to following facts: the participants covered the trajectories at an average speed below competition values, even for amateur runners; they alternated running and walking; and they were carefully hydrated throughout the journey. The behavior of troponin T was different than what is generally expected when related to CK-MB (mass). As troponin T has greater specificity for myocardial damage due to ischemia, it is possible that this is the reason for the lower increase between E0 and the other days. This fact may demonstrate that damage to the cardiovascular system seems to be minimal and this exercise modality seems to be safe.31

In our sample, we found a significant increase in the E' wave in relation to baseline values, without a reduction in the E/A wave ratio. These findings may be related to the characteristics of the population evaluated, which was well conditioned, and to the intensity of the effort, contributing to a greater adaptive capacity of myocardial remodeling. Other studies that have performed echocardiography in different populations have found different results. Left or right ventricular diastolic dysfunction was not found in amateur medium- and long-distance triathletes.32 In contrast, in adult athletes, alterations in myocardial relaxation were demonstrated during diastole,33 identified by increased E wave (mitral flow) in comparison with the E' wave (tissue Doppler). In ultra-resistance exercises, there were significant decreases in the E wave and the E/A ratio immediately after exercise.34–36 A study, whose methodology was closer to the one we used, evaluated changes in cardiac function in participants of an ecological walk and found significantly decreased mitral E/A ratio and tissue Doppler E' wave, from 21 km.37

Regular aerobic training can minimize acute changes in diastolic function in response to the greater cardiac demand during intense exercise. This training effect can play a fundamental role in preserving diastolic filling in older athletes.35,38

We found positive correlations between the following: E/A and E'; CK-MB (mass) and troponin T; and CK-MB (mass) and NT-proBNP. A negative correlation was found only between CK-MB (mass) and E/A (the ratio of the velocities of rapid ventricular filling and atrial contraction).

Few studies have made correlations of diastolic function waves and serum variations of cardiac injury biomarkers with diastolic function variation waves. It is known that, in physiological patterns, variations in the behavior of mitral flow are reflected in the same direction as variations in ventricular tissue behavior.13 Jouffroy et al.37 succeeded in finding a positive correlation between E/A and E' in amateur participants of ultradistance running. The few studies that have evaluated these correlations have found discordant results.37

The direct relation of increased BNP(s) with troponins, creatine kinases, and diastolic alterations is known. Troponin T is also strongly associated with ventricular relaxation abnormalities.16,20,39 The positive correlation of CK-MB (mass) with troponin T and NT-proBNP found in our study may be related to the fact that, even in situations where cardiac ischemia is absent, minimum levels of these biomarkers may be released into the bloodstream, in the same direction as the behavior of CK-MB (mass).

Consequently, we found an inverse correlation of CK-MB (mass) with the E/A wave ratio. The reason that the decrease in one leads to an increase in the other needs to be studied further, given that this correlation may be merely casual. We can speculate as to the possibility that reversible diastolic dysfunction is one of the possible mechanisms of plasma increase of CK-MB (mass) with the decreased E wave and the increased A wave.

Limitations

Data collection during the days of the trajectory had to adapt to the available times of the event, and this may have interfered with evaluation of acute variations in cardiac biomarkers, given that plasma levels vary according to time of exposure. It was also not possible to carry out collection in the morning in order to evaluate the behavior of the variables after resting, as this would have interfered with participants' rest and the recovery process, as they had to wake up at 4:00 a.m. to get ready and then walk the established route. Furthermore, evaluation of exposure would have helped better elucidate questions regarding the behavior of diastolic function biomarkers and waves, for instance, whether or not there was a return close to baseline values.

 Conclusions

The effects of intense, prolonged, and interspersed physical activity were verified based on significant variations in the behavior of CK-MB (mass), NT-proBNP, and E'. It is worth underscoring that, notwithstanding the alterations found, there were no criteria demonstrative of myocardial damage during this exercise modality in trained individuals.

Sources of Funding

There were no external funding sources for this study.

Study Association

This article is part of the thesis of master submitted by Maicon Borges Euzebio, from Universidade Federal de Goiás.