Arq Bras Cardiol abc Arquivos Brasileiros de Cardiologia Arq. Bras. Cardiol. 0066-782X 1678-4170 Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBC 4BCz673fqwJMHjqdVv3d9NL S0066-782X2025000800305 00305 10.36660/abc.20250091 Artigo Original Associação Dose-Resposta entre Trajetórias de Intensidade da Atividade Física no Lazer e Diabetes entre Homens e Mulheres no ELSA-Brasil 0000-0002-3163-4108 Duque André Luis Messias dos Santos Análise e interpretação dos dados Análise estatística Redação do manuscrito 1 Paula Daniela Polessa Análise estatística Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo 2 0000-0002-3989-6989 Santos Danilo de Paula Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo 3 Molina Maria Del Carmen Bisi Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo 4 Giatii Luana Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo 5 Schmidt Maria Inês Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo 6 Fonseca Maria de Jesus Mendes da Concepção e desenho da pesquisa Obtenção de financiamento Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo 7 Griep Rosane Harter Concepção e desenho da pesquisa Análise e interpretação dos dados Obtenção de financiamento Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo 8 Prefeitura Municipal de Petrópolis Secretaria de Educação Petrópolis RJ Brasil Prefeitura Municipal de Petrópolis - Secretaria de Educação, Petrópolis, RJ – Brasil Escola Nacional de Ciências Estatísticas Rio de Janeiro RJ Brasil Escola Nacional de Ciências Estatísticas, Rio de Janeiro, RJ – Brasil Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre RS Brasil Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS – Brasil Universidade Federal do Espírito Santo Vitória ES Brasil Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, ES – Brasil Universidade Federal de Minas Gerais Belo Horizonte MG Brasil Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, MG – Brasil Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre RS Brasil Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS – Brasil Fundação Oswaldo Cruz Rio de Janeiro RJ Brasil Fundação Oswaldo Cruz (Fiocruz), Rio de Janeiro, RJ – Brasil Escola Nacional de Saúde Pública Rio de Janeiro RJ Brasil Escola Nacional de Saúde Pública, Rio de Janeiro, RJ – Brasil André Luis Messias dos Santos Duque • Prefeitura Municipal de Petropolis - Secretaria de Educação - Rua da Imperatriz, 193. CEP 25685-060, Petrópolis, RJ – Brasil E-mail: andre_dourado@hotmail.com

Ricardo Stein

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 01 09 2025 07 2025 122 8 e20250091 05 02 2025 17 04 2025 07 05 2025 Este é um artigo de acesso aberto distribuído sob os termos da licença de atribuição pelo Creative Commons Resumo Fundamento

A atividade física (AF) desempenha um papel fundamental na prevenção do Diabetes Mellitus tipo 2 (DM-2). No entanto, os achados sobre a influência da intensidade da AF no DM-2 ao longo do tempo ainda são inconsistentes.

 Objetivo

Examinar a associação dose-resposta entre trajetórias de intensidade da AF no lazer e DM-2.

 Métodos

O estudo incluiu dados basais do Estudo Longitudinal de Saúde do Adulto (ELSA-Brasil) (2008-2010) e ao longo de 11 anos de acompanhamento de 5.777 mulheres e 4.590 homens, com idades entre 35 e 75 anos. As trajetórias de intensidade da AF no lazer foram avaliadas por meio do Questionário Internacional de Atividade Física (IPAQ), enquanto o DM-2 foi identificado por autorrelato, uso de medicação ou critérios laboratoriais. Foi utilizada regressão logística ordinal para estimar razões de chances (OR) e intervalos de confiança de 95% (IC95%).

 Resultados

Uma menor proporção de participantes com DM-2 (14,4% dos homens e 5% das mulheres) e uma maior proporção sem diabetes (22,1% dos homens e 40,8% das mulheres) foram observadas entre aqueles com trajetória de alta intensidade. Comparado às trajetórias de intensidade moderada, a alta intensidade conferiu proteção contra DM-2: OR 0,63 (IC95% = 0,40-0,98) para homens, e OR 0,33 (IC95% = 0,14-0,79) para mulheres, e as trajetórias de baixa intensidade conferiu maior chance de pré-diabetes entre os homens [OR = 1,36 (IC95% = 1,09-1,69)].

 Conclusão

A AF de maior intensidade ao longo do tempo esteve associada a uma menor proporção de casos de DM-2 em homens e mulheres. Assim, programas visando a prevenção e o controle do DM-2 devem enfatizar a importância da manutenção de atividades de alta intensidade ao longo do tempo.

Associação Dose-Resposta entre Trajetórias de Intensidade da Atividade Física no Lazer e Diabetes entre Homens e Mulheres no ELSA-Brasil Alguns dos efeitos fisiológicos da atividade física que conferem proteção contra o diabetes.

Palavras-chave Exercício Físico Trajetória de Vida Diabetes Mellitus Tipo 2 Estilo de Vida Introdução

Diabetes mellitus (DM) é um grupo de distúrbios do metabolismo dos carboidratos que ocorre quando a glicose é subutilizada como fonte de energia ou superproduzida devido à glicogênese e glicogenólise prejudicadas, resultando em hiperglicemia.1O DM é um importante problema de saúde pública: segundo a International Diabetes Federation (IDF), 537 milhões de pessoas tinham diabetes em 2021, número que pode subir para 643 milhões em 2030 e 783 milhões até 2045. No Brasil, a doença afeta 12,5 milhões de pessoas, e esse número deve chegar a 20,3 milhões em 2045.2,3

O DM é um fator de risco relevante para doenças cardiovasculares, cegueira, insuficiência renal e amputação de membros inferiores. Entre 2000 e 2019, a taxa de mortalidade por DM aumentou 13% em países de baixa e média renda.4Como resultado, o DM está associado a altos custos de saúde: os gastos relacionados ao DM foram de aproximadamente US$ 43 bilhões no Brasil em 2021, tornando o país o terceiro com os maiores custos relacionados ao DM no mundo.2

O DM tipo 2 (DM-2), que representa mais de 95% dos casos, resulta de uma interação complexa entre genética e estilo de vida.5 Medidas relacionadas ao estilo de vida, como redução do peso corporal, mudança nos hábitos alimentares e aumento da Atividade Física (AF), são essenciais para o combate à doença.6A importância da AF no enfrentamento do DM-2 tem sido amplamente destacada na literatura,7-9 e a AF deve ser promovida como uma estratégia prioritária para a prevenção da doença.10

Os benefícios da AF associados à prevenção do DM-2 incluem redução da resistência à insulina, aumento da secreção de insulina, melhora da função das células beta-pancreáticas e da proteína transportadora de glicose (GLUT-4), maior utilização da glicose para produção de energia, redução do tecido adiposo, e melhora da sensibilidade à insulina.11Devido aos benefícios fisiológicos resultantes da prática de AF ao longo do tempo, a literatura científica tem enfatizado cada vez mais sua importância no combate ao DM-2. A Figura Central apresenta alguns dos efeitos fisiológicos da AF que protegem contra o diabetes.

Em um estudo recente que analisou os padrões das trajetórias de AF na redução do risco de DM-2, foram examinados dados de 99 532 participantes recrutados no Reino Unido. Os resultados indicaram que trajetórias de AF de maior intensidade reduziram significativamente o risco de DM-2, destacando a importância de praticar AF ao longo do tempo, especialmente em intensidades mais altas.7

No entanto, o efeito dose-resposta entre intensidade da AF e risco de DM-2 ainda é inconsistente na literatura, e não está claro qual intensidade de AF proporciona os maiores benefícios no combate à doença. Em uma metanálise e revisão sistemática12 que investigou a associação entre tipos específicos de AF e o risco de DM-2, foram observados benefícios significativos para AF de intensidade leve, moderada ou vigorosa, com reduções mais pronunciadas no risco de DM-2 em níveis mais baixos de AF. Por outro lado, uma revisão sistemática e meta-análise de estudos de coorte prospectivos que analisou os resultados de pesquisas sobre a associação entre AF ao longo do tempo e a incidência de DM-2 concluiu que níveis mais altos de AF (maior duração ou intensidade) em momentos de lazer estavam associados a uma incidência significativamente menor de DM-2.13Em contraste, Koloverou et al.14 analisaram o efeito da AF na incidência de DM-2 ao longo de 10 anos e encontraram uma redução de 53% na incidência da doença para AF moderada, em comparação com AF leve, mas não identificaram resultados significativos para AF intensa.

Diante do exposto, torna-se evidente que novos estudos longitudinais são necessários para explorar a associação entre diferentes intensidades de AF ao longo do tempo e o DM-2, visando estratégias mais eficazes para enfrentar a doença. Assim, este estudo tem como objetivo analisar a relação dose-resposta entre trajetórias de intensidade da AF de lazer e DM-2, comparando os resultados entre homens e mulheres participantes de um estudo longitudinal brasileiro.

 Métodos Estudo ELSA-Brasil: população e amostra

Os dados foram extraídos do Estudo Longitudinal de Saúde do Adulto (ELSA-Brasil), um estudo prospectivo, multicêntrico, do tipo coorte, conduzido em cinco instituições de ensino superior e uma instituição de pesquisa nas regiões Nordeste, Sul e Sudeste do Brasil. O estudo investigou fatores relacionados ao desenvolvimento e à progressão de doenças crônicas não transmissíveis. No basal, (2008-2010), o ELSA-Brasil incluiu 15105 servidores públicos ativos e aposentados, com idades entre 35 e 74 anos, provenientes de cinco universidades (Universidade Federal da Bahia, Universidade Federal de Minas Gerais, Universidade Federal do Espírito Santo, Universidade Federal do Rio Grande do Sul e Universidade de São Paulo) e uma instituição de pesquisa (Fundação Oswaldo Cruz). Até o momento, foram realizadas três visitas presenciais de acompanhamento (2012-2014, 2017-2019 e 2022-2024). Técnicos treinados e certificados conduziram testes clínicos e antropométricos, além de entrevistas detalhadas por meio de questionários.15-17

O ELSA-Brasil foi aprovado pela Comissão Nacional de Ética em Pesquisa (CONEP) e por todos os comitês de ética em pesquisa dos seis centros de estudo envolvidos. Todos os participantes assinaram um termo de consentimento informado, garantindo a segurança e confidencialidade dos dados. Este estudo foi aprovado pelo comitê de ética em pesquisa da Escola Nacional de Saúde Pública (ENSP/Fiocruz) (CAEE: 61848922.7.0000.5240).

Os participantes dos seis centros de pesquisa foram considerados elegíveis se responderam aos questionários sobre AF no basal e nas duas primeiras visitas de acompanhamento, além de fornecerem informações sobre o desfecho. Foram excluídos os casos de óbitos ocorridos ao longo do tempo, assim como os participantes com dados de AF não plausíveis (> 840 minutos/semana de AF leve, > 630 minutos/semana de AF moderada ou > 420 minutos/semana de AF intensa).18

 Variável de exposição

A AF foi avaliada por meio da seção de AF no lazer do Questionário Internacional de Atividade Física (IPAQ – versão longa) em três momentos (basal e duas primeiras visitas de acompanhamento). Essa seção inclui questões sobre a frequência, intensidade e duração da AF no lazer, medidas em minutos por semana, obtidas pela multiplicação da duração de cada atividade realizada pela sua frequência semanal, e classificadas em atividades de intensidade leve, moderada e intensa.19 A intensidade da AF refere-se ao esforço físico necessário para realizar uma atividade e pode ser leve, moderada ou intensa. Está relacionada ao gasto energético e pode ser expressa em múltiplos de Equivalentes Metabólicos da Tarefa (METs), calculados com base na quantidade de AF realizada. O MET semanal é obtido pela multiplicação da frequência semanal pela duração da AF realizada, considerando 3,3 METs para AF leve, 4,0 METs para AF moderada e 8,0 METs para AF intensa.

A intensidade da AF foi classificada com base nos METs semanais dos participantes e categorizada, em cada um dos três momentos, como leve (participante relatou não praticar AF ou fazê-lo em menor intensidade do que nas outras categorias); moderada (participante atingiu 600 MET-min/semana), ou intensa (participante atingiu 1500 MET-min/semana em AF intensa ou 3000 MET-min/semana em uma combinação de AF leve, moderada ou intensa).18

As trajetórias de AF ao longo dos três momentos (2008-10, 2012-14 e 2017-19) foram especificadas como leve, moderada ou intensa quando essa intensidade ocorreu em dois ou mais momentos. Os participantes com três classificações de intensidade diferentes foram considerados como “sem padrão”.

 Desfecho

Para o diagnóstico de diabetes, são utilizados os critérios propostos pela IDF, que consideram alterações na glicemia de jejum e na glicemia após a ingestão de 75g de glicose oral.2 Além disso, a avaliação da hemoglobina glicada (HbA1c) – a fração de hemoglobina que se liga à glicose – também é utilizada nos critérios diagnósticos da doença.2O pré-diabetes, que se refere a pessoas com tolerância à glicose comprometida e/ou glicemia de jejum alterada, está associado a um risco aumentado de desenvolver DM-2 e complicações relacionadas, sendo também baseado nos critérios propostos pela IDF.2

A classificação do DM-2 foi baseada em exames laboratoriais, informações autorrelatadas sobre diagnóstico médico prévio e uso de medicação, coletadas na segunda visita de acompanhamento (2017-2019). Foram coletadas amostras de sangue por punção venosa após 12 horas de jejum, com medição da glicemia de jejum e HbA1c, seguida de um teste padronizado de tolerância à glicose com 75g e uma segunda amostra de sangue coletada duas horas depois para medir a glicemia sérica.17 Os participantes que relataram um diagnóstico prévio ou usaram medicação para diabetes nas últimas duas semanas foram classificados como diabéticos. Os participantes sem diagnóstico prévio de diabetes foram classificados como diabéticos se apresentassem glicemia de jejum ≥ 126 mg/dL, glicemia após duas horas ≥ 200 mg/dL, ou HbA1c ≥ 6,5%. Os participantes foram classificados como pré-diabéticos se apresentassem glicemia de jejum entre 100 mg/dL e 125 mg/dL, glicemia após duas horas entre 140 mg/dL e 200 mg/dL, HbA1c entre 5,8% e 6,4%.20

 Covariáveis

Foram selecionadas covariáveis sociodemográficas, comportamentais e clínicas associadas à AF e ao DM-2, com base na literatura,21-23 que pudessem ser usadas para ajuste dos modelos. Essas variáveis incluíram sexo (masculino/feminino), idade (35-44, 45-54, 55-64 e ≥ 65 anos), renda per capita, raça/cor autorrelatada (branca ou não branca; esta última incluindo preta, parda, amarela e indígena), estado civil (com parceiro ou sem parceiro; este último incluindo divorciado, solteiro ou viúvo), situação de emprego (ativo ou aposentado), escolaridade – alta, ou seja, ensino superior; ou baixa escolaridade (ensino médio completo ou menos), abuso de álcool (Sim/Não, definido como ≥ 140 gramas de álcool por semana para mulheres e ≥ 210 para homens), tabagismo (ex-fumante, fumante ou nunca fumou), consumo diário de frutas (Sim/Não), consumo diário de vegetais (Sim/Não). As variáveis de condição de saúde incluíram hipertrigliceridemia (Sim/Não, definida como triglicerídeos ≥ 150 mg/dL), estado nutricional, e hipertensão arterial. O estado nutricional foi obtido por meio do Índice de Massa Corporal (IMC), calculado pela divisão do peso (balança eletrônica Toledo®) pela altura ao quadrado. Os participantes foram classificados como não obesos (IMC < 30kg/m2) ou obesos (IMC ≥ 30kg/m2). A hipertensão arterial (Sim/Não) foi definida como pressão arterial ≥ 140/90 mmHg ou uso de medicação anti-hipertensiva. A pressão arterial casual foi medida no braço esquerdo, após cinco minutos de repouso, utilizando um monitor de pressão oscilométrico validado (Omron HEM 705CPINT, EUA), com o participante sentado em um ambiente tranquilo e temperatura controlada (20-24°C). Foram realizadas três medições em intervalos de um minuto, e a pressão arterial casual foi calculada como a média das duas últimas medições.

 Análise dos dados

Todas as análises foram estratificadas por sexo e realizadas utilizando o software R, versão 4.2.2.24 A análise descritiva das variáveis sociodemográficas, clínicas e comportamentais utilizou frequências absolutas e relativas. As proporções foram comparadas por meio do teste qui-quadrado para variáveis categóricas e do teste t de Student pareado para variáveis contínuas, considerando um nível de significância de 5%. A variável renda (contínua) foi descrita utilizando média ± desvio padrão.

Foram estimados modelos de regressão logística ordinal, com os resultados expressos em razões de chances (ORs) e respectivos intervalos de confiança de 95% (IC95%), para avaliar a associação entre trajetória da intensidade da AF e DM-2. Com base na literatura, os efeitos específicos das trajetórias de intensidade da AF sobre o DM-2 foram avaliados por meio da seleção de variáveis de ajuste sociodemográficas (idade, renda, escolaridade, raça/cor, estado civil) que deveriam estar associadas à exposição e ao desfecho, além de precederem o desfecho. A modelagem começou com o modelo completo, e as variáveis de ajuste estatisticamente não significativas foram removidas uma a uma. Os modelos de ajuste foram avaliados utilizando o Critério de Informação de Akaike (AIC), a categoria de referência foi AF em intensidade moderada.

 Resultados

Dos 15 105 participantes do momento basal do ELSA-Brasil, 12 636 atenderam aos critérios de inclusão (fornecendo dados de AF no basal e nas duas visitas de acompanhamento). Após o cálculo das perdas de seguimento, valores não plausíveis e dados falantes de AF ou DM-2, a amostra final foi composta por 10 367 participantes, dos quais 5777 (55,7%) eram mulheres e 4590 (44,3%) eram homens (Figura 1).

– Critérios de seleção da amostra do estudo, ELSA-Brasil (2008-2019).

A proporção total de participantes com DM-2 foi de 20% na segunda visita de seguimento (23,2% dos homens e 18% das mulheres). A Tabela 1 apresenta uma descrição dos participantes com base em variáveis sociodemográficas, comportamentais e clínicas, de acordo com a classificação do diabetes. De modo geral, o DM-2 aumentou com a idade e foi mais frequente entre participantes com uma trajetória de baixa intensidade da AF, níveis mais baixos de escolaridade, raça/etnia autorrelatada como não branca, aposentados, ex-fumantes, aqueles que não relataram consumo abusivo de álcool, aqueles que consumiam frutas diariamente e aqueles classificados com hipertrigliceridemia e hipertensão. A proporção de DM-2 diminuiu significativamente quando as trajetórias de intensidade da AF passaram de moderada para intensa, especialmente entre mulheres.

– Descrição da população do estudo pelas variáveis sociodemográficas, comportamentais e clínicas basais, sexo e classificação do diabetes na segunda visita de acompanhamento; Estudo Longitudinal de Saúde do Adulto (ELSA-Brasil), 2008-2019
Características Homens (N = 4590) Mulheres (N = 5777)
Normal Pré-diabéticos Diabéticos Normal Pré-diabéticos Diabéticos
n = 797 (17,3%) n = 2371 (59,5%) n = 1062 (23,2%) n = 1522 (26,3%) n = 3214 (55,6%) n = 1041 (18,1%)
Trajetória da intensidade da atividade física *
Fraca 16,6 59,3 24,1 25,5 55,8 18,7
Moderada 20,1 57,5 22,3 28,5 54,2 17,3
Alta 22,1 63,5 14,4 40,8 54,2 5,0
Sem padrão 14,8 65,9 19,3 32,1 57,2 10,7
Grupo etário (anos)*
35 - 44 27,5 60,5 11,9 42,0 48,6 9,4
45 - 54 16,2 60,0 23,7 24,8 58,3 16,9
55 - 64 11,8 58,7 29,5 20,0 57,0 23,0
≥ 65 11,1 56,5 32,5 12,4 56,4 31,2
Escolaridade*
Alta 20,0 60,3 19,7 31,2 54,5 14,3
Baixa 14,5 58,6 26,9 20,4 57,0 22,6
Renda per capita (média e desvio padrão)*** 3.646,12 ± 2.625,29 2.625,29 ± 2.991,99 3.567,55 ± 3.050,03 4.229,28 ± 3.235,25 3.984,41 ± 3.169,99 3.563,11 ± 3.142,55
Raça/cor da pele autorrelatada *
Não branco 34,1 12,2 53,7 22,2 56,0 21,8
Branco 21,1 60,5 21,1 30,1 55,3 14,6
Estado civil***
Sem parceiro 19,0 60,2 20,8 24,5 55,3 20,2
Com parceiro 17,0 59,4 23,6 27,9 55,9 16,2
Situação de emprego n*
Ativo 18,5 60,0 21,5 29,1 55,4 15,5
Aposentado 10,3 56,6 33,1 15,9 56,7 27,4
Tabagismo*
Nunca fumou 20,1 60,5 19,3 28,3 55,0 16,6
Ex-fumante 13,8 57,5 28,7 22,6 56,0 21,4
Fumante atual 15,9 61,3 22,8 23,4 58,1 18,4
Abuso de álcool
Não 17,8 58,9 23,3 26,6 55,4 18,1
Sim 13,9 64,1 22,0 20,1 64,4 15,5
Consumo diário de frutas ***
Não 17,3 61,0 21,7 29,0 55,9 15,1
Sim 17,4 57,9 24,7 24,9 55,5 19,6
Consumo diário de vegetais***
Não 16,8 60,8 22,4 27,3 54,8 17,9
Sim 18,0 58,0 24,0 25,7 56,2 18,1
Estado nutricional**
Não obeso 20,5 61,0 18,4 31,9 55,5 12,6
Obeso 7,0 54,5 38,4 13,0 55,9 31,1
Hipertrigliceridemia*
Não 21,1 60,5 18,4 30,1 55,6 14,3
Sim 11,1 57,9 31,0 12,0 55,6 32,4
Hipertensão arterial*
Não 23,6 63,0 13,4 33,5 56,1 10,3
Sim 9,6 55,1 35,3 14,4 54,8 30,8

*p<0,05 para ambos os sexos; **p<0,05 para homens; ***p<0,05 para mulheres.

Nas Figuras 2 e 3, é possível observar a relação dose-resposta entre as trajetórias da intensidade da AF e a classificação dos participantes. Em ambos os sexos, maior intensidade de AF ao longo do tempo foi associada a menores proporções de DM-2. Entre os homens, as proporções foram 24,1%, 22,3% e 14,4%, respectivamente, para as trajetórias de AF leve, moderada e intensa. Entre as mulheres, as proporções foram 18,7%, 17,3% e 5%, respectivamente. Para os homens e mulheres classificados como “sem padrão” de trajetória da intensidade de AF, as proporções foram 19,3% e 10,7%, respectivamente (Figuras 2 e 3).

– Classificação dos homens por trajetória de intensidade da atividade física; Estudo Longitudinal de Saúde do Adulto (ELSA-Brasil), 2008-2019.

– Classificação das mulheres por trajetória de intensidade da atividade física; Estudo Longitudinal de Saúde do Adulto (ELSA-Brasil), 2008-2019.

As associações ajustadas para variáveis sociodemográficas mostraram que, em comparação com a trajetória moderada, a intensidade forte proporcionou proteção contra DM-2 em relação ao pré-diabetes [OR = 0,63 (IC95% = 0,40-0,98) para homens, OR = 0,33 (IC95% = 0,14-0,79) para mulheres]. Por outro lado, entre os homens classificados como normais, a trajetória de AF leve foi associada a maior chance de o participante ser pré-diabético [OR = 1,36 (IC95% = 1,09-1,69)] (Tabela 2). Para os homens, a associação entre trajetórias de intensidade da AF e DM-2 foi mais bem analisada pelo modelo ajustado por idade, escolaridade, raça/cor, ocupação e renda per capita. Para as mulheres, o melhor modelo foi o ajustado por idade, escolaridade, raça/cor, ocupação e renda per capita.

– Descrição da população do estudo com base em variáveis sociodemográficas, comportamentais e clínicas da linha de base, sexo e classificação do diabetes na segunda visita de acompanhamento; Estudo Longitudinal de Saúde do Adulto (ELSA-Brasil), 2008-2019
Classificação Trajetórias da intensidade da atividade física Homens Mulheres
OR bruto (IC95%) OR ajustado *(IC95%) OR bruto (IC95%) OR ajustado **(IC95%)
Pré-diabetes/ Normal Alta 0,99 (0,68; 1,44) 1,18 (0,81; 1,74) 0,71 (0,47; 1,07) 0,83 (0,54; 1,26)
Baixa 1,24 (1,00; 1,54) 1,36 (1,09; 1,69) 1,17 (0,97; 1,41) 1,20 (0,99; 1,45)
Diabetes/ Pré-diabetes Alta 0,53 (0,34; 0,83) 0,63 (0,40; 0,98) 0,28 (0,12; 0,68) 0,33 (0,14; 0,79)
Baixa 1,04 (0,85; 1,27) 1,10 (0,89; 1,35) 1,03 (0,83; 1,27) 1,03 (0,82; 1,28)

* ajustado por grupo etário, escolaridade e raça/cor autorrelatada. ** ajustado por grupo etário, escolaridade, raça/cor autorrelatada, situação de emprego e renda per capita.

 Discussão

Em nosso conhecimento, este é o primeiro estudo longitudinal brasileiro a examinar a associação dose-resposta entre trajetórias de intensidade da AF e DM-2, além de variáveis sociodemográficas, comportamentais e clínicas, em três momentos distintos.

Os resultados indicam que, para ambos os sexos, uma trajetória de alta intensidade da AF esteve associada a menores chances de o participante ser classificado como portador de DM-2. A AF de alta intensidade tem sido identificada como essencial para promover a saúde e prevenir doenças.25-28Por exemplo, uma revisão recente, que considerou diferentes delineamentos de estudo, indicou que a AF de alta intensidade confere maiores benefícios à saúde, reduz o risco de doenças crônicas não transmissíveis e melhora a saúde mental, sugerindo que novas recomendações para a prática de AF deveriam enfatizar atividade de alta intensidade.25

A AF de alta intensidade é uma maneira eficiente de promover a saúde sem exigir muito tempo.26,27A literatura científica apresenta descobertas interessantes que motivam a prática de AF de alta intensidade. Um ensaio clínico randomizado investigou o efeito do treinamento intervalado de alta intensidade e baixo volume sobre o risco cardiometabólico e a capacidade de exercício em mulheres com DM-2 e idade média de 44,5 anos. Após 16 semanas de acompanhamento, foram observados benefícios significativos na glicemia de jejum, na HbA1c, na pressão arterial sistólica, nos níveis de colesterol HDL e triglicerídeos, no peso corporal e IMC, na circunferência da cintura, e na gordura subcutânea. Além disso, concluiu-se que as mulheres que participaram do programa de AF apresentaram redução nas doses diárias de medicamentos hipoglicemiantes e anti-hipertensivos, e que o tempo semanal necessário para alcançar esses benefícios foi 25 a 56% menor do que o recomendado.29

Mais recentemente, um estudo realizado com dados de 71 893 adultos no Reino Unido, com um tempo médio de acompanhamento de 5,9 anos, encontrou uma associação dose-resposta entre AF intensa e redução da mortalidade (por todas as causas, doenças cardiovasculares e câncer): risco absoluto de 2,12% para > 0 e < 10 minutos de AF intensa; 1,78% para 10 a < 30 minutos; 1,47% para 30 a < 60 minutos; 1,10% para > 60 minutos. Os autores concluíram que 15 a 20 minutos por semana de AF intensa estavam associados a uma redução de 16 a 40% na taxa de mortalidade (todas as causas, doenças cardiovasculares e câncer), com reduções adicionais ocorrendo até 50 a 57 minutos por semana.26Outro estudo,27 com dados de 25 241 participantes, com idade média de 61,8 anos e 6,9 anos de acompanhamento, concluiu que apenas 4,4 minutos por dia de AF intensa reduziram o risco de mortalidade por todas as causas e por câncer em 26 a 30%, além de reduzir o risco de mortalidade por doenças cardiovasculares em 32 a 34%.27

Um estudo longitudinal recente, com um tempo médio de acompanhamento de 6,8 anos, examinou dados de 70 830 participantes britânicos, com idade média de 61,6 anos, e investigou associações entre AF e obesidade abdominal com o risco de doenças cardiovasculares.28Os autores concluíram que tanto a AF moderada quanto a AF intensa reduzem o risco de doenças cardiovasculares causadas pela obesidade abdominal, embora seja necessário cerca de 15 vezes mais AF moderada para alcançar resultados semelhantes aos obtidos com AF intensa.28

O estudo encontrou uma associação dose-resposta, em ambos os sexos, entre as trajetórias de intensidade da AF e o DM-2. Uma maior intensidade de AF esteve associada a uma redução progressiva na proporção de participantes com diabetes e a um aumento naqueles classificados como normais, corroborando uma revisão sistemática e metanálise dose-resposta.12 Após a análise de dados de 81 estudos, concluiu-se que a AF de alta intensidade esteve associada a uma maior redução no risco de DM-2 [RR = 0,61 (IC95% = 0,51-0,74)] do que a AF de intensidade moderada [RR = 0,68 (IC95% = 0,52-0,90)]. Outra revisão sistemática e metanálise, baseada em dados de 28 estudos longitudinais, que examinou associações dose-resposta entre AF no lazer e incidência de DM-2, também encontrou que o aumento da intensidade da AF gerou maiores benefícios.13

Reforçando esses achados, um estudo prospectivo do tipo coorte examinou as relações dose-resposta entre atividade física (AF) total/específica por intensidade e a incidência de diabetes mellitus tipo 2 (DM-2), considerando e estratificando por diferentes níveis de risco genético. Ao analisar dados de 59.325 participantes, com idade média de 61,1 anos e um tempo médio de acompanhamento de 6,8 anos, os autores encontraram uma associação linear entre AF de intensidade moderada e intensa e a incidência de DM-2, sugerindo que pessoas com alto risco genético de DM-2 devem praticar AF de intensidade moderada a intensa.10 No entanto, vale destacar que o estudo não separou AF moderada de intensa, tornando impossível identificar exatamente o papel da intensidade na proteção contra DM-2.

Da mesma forma, um estudo prospectivo30 realizado com dados do Reino Unido investigou a associação entre o ritmo de caminhada autorrelatado e a incidência de DM-2, explorando se o risco variaria com os níveis de AF e o tempo de caminhada. Após a análise de 4442 participantes, acompanhados por 7,4 anos, concluiu-se que caminhar em intensidade baixa ou moderada estava associado a um maior risco de DM-2, quando comparado à caminhada em alta intensidade.

Mais recentemente, um estudo examinou dados de 90044 participantes, com idade média de 56 anos (40 a 69 anos), para investigar como o volume (duração) e a intensidade de AF estavam associados à incidência de DM-2. Os autores concluíram que, para o mesmo volume de AF, a alta intensidade preveniu o DM-2 de forma mais eficaz do que a intensidade moderada ou leve [OR 0,88 (IC95% 0,85-0,91); OR 0,97 (IC95% 0,96-0,98); OR 0,99 (IC95% 0,98-1,00), respectivamente].22

Os efeitos preventivos da AF de alta intensidade podem ser explicados pelos mecanismos fisiológicos que ocorrem no organismo durante a prática, incluindo o aumento da captação de oxigênio. Durante a AF, a captação de oxigênio pode aumentar até 20 vezes, com incrementos ainda maiores nos músculos ativos. Essas demandas energéticas levam os músculos esqueléticos a esgotarem suas reservas de glicogênio, triglicerídeos e ácidos graxos.11Considerando que quanto mais intensa a AF, maior a necessidade energética, pode-se dizer que a AF intensa proporciona maiores efeitos protetores ao organismo. Além disso, a prática de AF em alta intensidade estimula o metabolismo anaeróbico alático e lático, promovendo um aumento nos níveis de GLUT-4, o que, por sua vez, melhora a captação periférica de glicose.31

Embora o DM-2 resulte de uma interação complexa que envolve elementos genéticos, socioeconômicos e comportamentais, há evidências científicas crescentes destacando a relevância da AF no manejo do DM-2, mesmo na presença de outros fatores de risco. Recentemente, um estudo investigou a associação entre duração do sono e diferentes intensidades de AF com o risco de DM-2 em estudo coorte populacional e, após a análise de dados de 88000 participantes, com idade média de 62,2 anos, foi constatado que um nível mais alto de AF, independentemente da intensidade, mitiga o risco de DM-2 causado pela curta duração do sono.32

Os pontos fortes do estudo incluem sua natureza inovadora, o diagnóstico de DM-2 por meio de testes clínicos e a avaliação da AF e de variáveis sociodemográficas, comportamentais e clínicas em três momentos distintos, além da separação das diferentes intensidades de AF e da estratificação por sexo.

No entanto, o estudo também apresenta limitações. Essas incluem o uso do gasto energético na AF para classificar a intensidade, uma medida que varia conforme o tipo de AF (corrida, natação, dança, ciclismo, musculação etc.), características individuais (sexo, composição corporal, peso, idade, biomecânica, nível de hidratação) e condições ambientais (temperatura, umidade). O IPAQ não identifica esses fatores e não há consenso na literatura sobre os valores a serem multiplicados para AF leve, moderada ou intensa. Porém, o IPAQ é um instrumento validado e amplamente utilizado em estudos populacionais. Além disso, embora existam outras formas de avaliar a prática de AF, como o uso de acelerômetros e tecnologias vestíveis, esses recursos são caros, o que dificulta sua aplicação em estudos com grandes populações.

Outra possível limitação do estudo é que o tipo de AF praticada pelos participantes não foi identificado e, assim, não foi possível determinar qual tipo de AF proporcionaria maiores benefícios no combate ao DM-2. No entanto, a literatura científica indica que tanto o exercício aeróbio como o treinamento de força conferem a mesma magnitude de proteção.11 Outra limitação deste estudo é o viés de sobrevivência, pois as trajetórias de intensidade da AF consideram três momentos distintos, enquanto os óbitos e perdas por DM-2 foram excluídos. Por fim, também é impossível estimar a direção de qualquer causalidade. Uma vez que os participantes foram classificados quanto ao DM-2 (normal, pré-diabético ou diabético) apenas na segunda visita de acompanhamento, não foi possível determinar se eles passaram a praticar AF de maior intensidade ao longo do tempo em resposta ao diagnóstico ou não. No entanto, foi observado que, ao longo dos anos, os participantes com trajetórias de AF de maior intensidade estavam mais protegidos contra o DM-2.

 Conclusão

Os resultados destacam a relevância da prática de AF de alta intensidade ao longo do tempo na prevenção do DM-2, sugerindo seu potencial como uma ferramenta não farmacológica essencial no combate à doença. Como os benefícios podem ser alcançados sem necessidade de longos períodos de atividade física, espera-se que os achados deste estudo contribuam para a melhoria das diretrizes de prevenção do DM-2 e forneçam um guia prático para a adoção da AF de alta intensidade de forma acessível à população.

 Agradecimentos

Agradecemos ao Programa de Pós-Graduação em Epidemiologia em Saúde Pública da ENSP pelo apoio financeiro, que viabilizou o pagamento da taxa de publicação deste artigo.

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Este artigo é parte de tese de doutorado de André Luis Messias dos Santos Duque pela Escola Nacional de Saúde Pública (ENSP/Fiocruz).

Este estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética da Escola Nacional de Saúde Pública (ENSP/Fiocruz) sob o número de protocolo CAEE: 61848922.7.0000.5240. Todos os procedimentos envolvidos nesse estudo estão de acordo com a Declaração de Helsinki de 1975, atualizada em 2013. O consentimento informado foi obtido de todos os participantes incluídos no estudo.

Os autores não utilizaram ferramentas de inteligência artificial no desenvolvimento deste trabalho.

Todo o conjunto de dados que dá suporte aos resultados deste estudo está disponível mediante solicitação ao autor correspondente André Luis Messias dos Santos Duque.

O presente estudo foi financiado pelo Ministério da Saúde (Departamento de Ciência e Tecnologia) e pelo Ministério da Ciência e Tecnologia (FINEP e CNPq).

 10.36660/abc.20250091i Original Article Dose-Response Association between Leisure-Time Physical Activity Intensity Trajectories and Diabetes among Men and Women in ELSA-Brasil 0000-0002-3163-4108 Duque André Luis Messias dos Santos Analysis and interpretation of the data Statistical analysis Writing of the manuscript 1 Paula Daniela Polessa Critical revision of the manuscript for content 2 0000-0002-3989-6989 Santos Danilo de Paula Statistical analysis Critical revision of the manuscript for content 3 Molina Maria Del Carmen Bisi Critical revision of the manuscript for content 4 Giatii Luana Critical revision of the manuscript for content 5 Schmidt Maria Inês Critical revision of the manuscript for content 6 Fonseca Maria de Jesus Mendes da Conception and design of the research Obtaining financing Critical revision of the manuscript for content 7 Griep Rosane Harter Conception and design of the research Analysis and interpretation of the data Obtaining financing Critical revision of the manuscript for content 8 Brazil Prefeitura Municipal de Petrópolis - Secretaria de Educação, Petrópolis, RJ – Brazil Brazil Escola Nacional de Ciências Estatísticas, Rio de Janeiro, RJ – Brazil Brazil Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS – Brazil Brazil Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, ES – Brazil Brazil Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, MG – Brazil Brazil Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS – Brazil Brazil Fundação Oswaldo Cruz (Fiocruz), Rio de Janeiro, RJ – Brazil Brazil Escola Nacional de Saúde Pública, Rio de Janeiro, RJ – Brazil André Luis Messias dos Santos Duque • Prefeitura Municipal de Petropolis - Secretaria de Educação - Rua da Imperatriz, 193. Postal Code 25685-060, Petrópolis, RJ – Brazil E-mail: andre_dourado@hotmail.com

Ricardo Stein

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

 Abstract Background

Physical activity (PA) plays a fundamental role in the prevention of type 2 diabetes mellitus (DM-2). However, findings regarding the influence of PA intensity on DM-2 over time remain inconsistent.

 Objective

To examine the dose-response association between leisure-time PA intensity trajectories and DM-2.

 Methods

The study included data from the Longitudinal Study of Adult Health (ELSA-Brasil), at baseline (2008-2010) and from 11 years’ follow-up, of 5777 women and 4590 men, aged from 35 to 75 years. Leisure-time PA intensity trajectories were assessed by means of the International Physical Activity Questionnaire, while DM-2 was identified by self-reporting, use of medication or laboratory criteria. Ordinal logistical regression was used to estimate odds ratios (OR) and 95% confidence intervals (95%CIs).

 Results

A lower proportion of participants with DM-2 (14.4% of men and 5% of women) and a higher proportion without diabetes (22.1% of men and 40.8% of women) were observed in those with a high-intensity trajectory. Compared to the moderate-intensity trajectory, high-intensity conferred protection against DM-2 (OR=0.63 [95% CI=0.40-0.98]) for men and women (OR=0.33 [95% CI=0.14-0.79]) and the low-intensity trajectory conferred a greater chance of pre-diabetes among men OR=1.36 [95% CI=1.09-1.69].

 Conclusion

Higher-intensity PA over time was associated with a lower proportion of DM-2 cases among men and women. Thus, programs aimed at preventing and controlling DM-2 should emphasize the importance of maintaining high-intensity activities over time.

Dose-Response Association between Leisure-Time Physical Activity Intensity Trajectories and Diabetes among Men and Women in ELSA-Brasil Some of the physiological effects of physical activity that provide protection against diabetes.

Keywords Physical Activity Life Trajectory Type 2 Diabetes Mellitus Lifestyle Introduction

Diabetes mellitus (DM) is a group of disorders of the carbohydrate metabolism that occurs when glucose is underutilised as an energy source or over-produced by impaired glycogenesis and glycogenolysis, resulting in hyperglycaemia.1 DM is an important public health problem: the International Diabetes Federation (IDF) reported that 537 million people had diabetes in 2021, a figure that may rise to 643 million in 2030 and 783 million by 2045.2 In Brazil, the disease affects 12.5 million people and this number is projected to reach 20.3 million in 2045.3

DM is an important risk factor for cardiovascular diseases, blindness, renal insufficiency and lower-limb amputation. Between 2000 and 2019 the DM mortality rate increased by 13% in low- and middle-income countries.4 As a result, DM is associated with high health care costs: DM-related expenditure was approximately US$ 43 billion in Brazil in 2021, making it the country with the third-highest DM-related costs in the world.2

Type 2 DM (DM-2), which accounts for more than 95% of cases, results from a complex interaction between genetics and lifestyle.5 Lifestyle measures, such as reducing body weight, changing eating habits and increasing physical activity (PA) are essential to combating the disease.6 The importance of PA in combating DM-2 has been widely highlighted in the literature7-9 and PA should be promoted as a priority strategy for preventing the disease.10

The benefits of PA that are associated with DM-2 prevention result from reduced insulin resistance, increased insulin secretion, improved beta-pancreatic cell function and production of glucose transporter protein (GLUT-4), greater use of glucose for energy production, reduction of adipose tissue, and improved insulin sensitivity.11 Due to the physiological benefits resulting from the practice of PA over time, the scientific literature has increasingly emphasized its importance in tackling DM-2. The Central Illustration presents some of the physiological effects of PA that provide protection against diabetes.

In a recent study that analyzed patterns of PA trajectories for reducing the risk of DM-2, data from 99,532 participants recruited from the UK were examined. The results indicated that higher-intensity PA trajectories significantly reduced the risk of DM-2, highlighting the importance of engaging in PA over time, especially at higher intensities.7

However, the dose-response effect between PA intensity and the risk of DM-2 remains inconsistent in the literature, and it is unclear which PA intensity provides the greatest benefits in addressing the disease. In a meta-analysis and systematic review that investigated the association between specific types of PA and the risk of DM-2, significant benefits were observed for PA of light, moderate, or vigorous intensity, with more pronounced reductions in DM-2 risk at lower levels of PA.12 In turn, a systematic review and meta-analysis of prospective cohort studies that analyzed the results of studies investigating the association between PA over time and the incidence of DM-2 concluded that higher levels of leisure-time PA (either greater duration or intensity) were associated with a significantly lower incidence of DM-2.13 Conversely, Koloverou et al.14 analyzed the effect of PA on the incidence of DM-2 over a 10-year period and found a 53% reduction in the incidence of the disease for moderate PA, when compared with low PA, and did not find significant results for strong PA.

Given the above, it becomes evident that new longitudinal studies are needed to explore the association between different intensities of PA over time and DM-2, aiming for more effective strategies to address the disease. Thus, this study aims to analyze the dose-response relationship between leisure-time PA intensity trajectories and DM-2, comparing the results between men and women participating in a Brazilian longitudinal study.

 Methods The ELSA-Brasil study: population and sample

Data were drawn from the Longitudinal Study of Adult Health (Estudo Longitudinal de Saúde do Adulto, ELSA-Brasil), a prospective, multi-center cohort study conducted at five institutions of higher education and one research institution in Brazil’s northeast, south and southeast regions. The study investigated factors relating to the development and progression of non-communicable chronic diseases. At the baseline (2008-2010), ELSA-Brasil included 15,105 active and retired public servants, aged from 35 and 74 years, from five universities (Universidade Federal da Bahia, Universidade Federal de Minas Gerais, Universidade Federal do Espírito Santo, Universidade Federal do Rio Grande do Sul and Universidade de São Paulo) and one research institution (Fundação Oswaldo Cruz). To date, there have been three in-person follow-up visits (2012 to 2014, 2017 to 2019 and 2022 to 2024). Trained, certified research technicians conducted clinical and anthropomorphic tests and detailed interviews by questionnaire.15-17

ELSA-Brasil was approved by Brazil’s national research ethics committee (Comissão Nacional de Ética em Pesquisa, CONEP) and by all the research ethics committees of the six study centers involved. All participants signed an informed consent form, and data secrecy and confidentiality were ensured. This study was approved by the research ethics committee of the Escola Nacional de Saúde Pública (ENSP/Fiocruz) (CAEE: 61848922.7.0000.5240).

Participants from the six research centers were considered eligible if they answered the questionnaires on PA at the baseline and at the first two follow-up visits and offered information on the outcome. Deaths occurring over time were excluded, as were participants with non-plausible PA data (> 840 minutes/week of weak PA, > 630 minutes/week of moderate PA or > 420 minutes/week of strong PA).18

 Exposure variable

PA was assessed by means of the leisure-time PA section of the International Physical Activity Questionnaire (IPAQ – long version) at three timepoints (baseline and first two follow-up visits). The section comprises questions on the frequency, intensity and duration of leisure-time PA, measured in minutes/week obtained by multiplying the duration of each of the activities performed by its weekly frequency, and classified into activities of weak, moderate and strong intensity. PA intensity is the degree of physical effort required to perform a PA and may be weak, moderate or strong.19 It is related to energy expenditure and can be expressed in multiples of metabolic equivalents of task (METs), calculated by the amount of PA performed. Weekly MET is obtained by multiplying weekly frequency by the duration of PA performed, considering 3.3, 4.0 and 8.0 METs, respectively, to constitute weak, moderate and strong PA.

PA intensity was classified by participant’s weekly METs, and was categorized, at each of the three points in time, as either weak (participant reported not engaging in PA or doing so less than in the other categories); moderate (participant attained 600 MET-min/week) or strong (participant attained 1500 MET-min/week in strong PA or 3000 MET-min/week in a combination of weak, moderate or strong PA).18

The PA trajectory across the three points in time (2008-10, 2012-14 and 2017-19) was specified as of weak, moderate or strong intensity when that intensity occurred at two or more of the points in time. Participants with three different intensity classifications were considered “no pattern’’.

 Outcome

For the diagnosis of diabetes, the criteria proposed by the IDF are used, which consider changes in fasting blood glucose and blood glucose after ingestion of 75g of oral glucose.2 In addition, the assessment of glycated hemoglobin (HbA1c) – the fraction of hemoglobin that binds to glucose – is also used in the diagnostic criteria for the disease.2 Prediabetes, which refers to people with impaired glucose tolerance and/or fasting glucose and is associated with an increased risk of developing DM-2 and related complications, was also based on the criteria proposed by the IDF.2

DM-2 classification was based on laboratory tests, self-reported information of prior medical diagnosis and use of medication collected at the second follow-up visit (2017-2019). Blood samples were taken by 12-hour fasting venipuncture and measurement of fasting glycemia and HbA1c, followed by a standardized 75g glucose tolerance test and a second blood sample taken two hours later to measure serum glycemia.17 Participants who reported a prior diagnosis or were using medication for diabetes in the past two weeks were classified as diabetic. Participants with no prior diagnosis of diabetes were classified as diabetic if their fasting glycaemia was ≥ 126 mg/dL; 2h glycaemia was ≥ 200 mg/dL or HbA1c ≥ 6.5%. Participants with fasting glycemia > 100mg/d and < 125 mg/dl; or 2-h glycaemia > 140 mg/dL and < 200 mg/d; or HbA1c ≥ 5.8 and < 6.4%,20 were classified as prediabetic.

 Covariables

The sociodemographic, behavioral and clinical covariables were selected, based on the literature,21-23 if they were associated with PA and DM-2 and could potentially be used to adjust the models. These were sex (male/female); age (35-44, 45-54, 55-64 and ≥ 65 years); per capita income; self-reported race/color (white or non-white; the latter comprising black, mixed, yellow and indigenous); marital status (partnered or not partnered, the latter comprising divorced, single or widowed); employment situation (active or retired); level of schooling (highly schooled, i.e., higher education, or little schooling, i.e., complete upper secondary education or less); alcohol abuse (Yes/No, defined as ≥ 140 grams of alcohol per week for women and ≥ 210 for men); tobacco use (former smoker, smoker or never smoked); ate fruit daily (Yes/No); and ate vegetables daily (Yes/No). The health condition variables were hypertriglyceridemia (Yes/No, defined as triglycerides ≥150 mg/dL); nutrition status; and arterial hypertension. Nutrition status was obtained by way of body mass index (BMI), calculated by dividing weight (Toledo® electronic scales) by height squared. Participants were classified as not obese (BMI < 30kg/m2) or obese (BMI ≥ 30kg/m2). Hypertension (Yes/No) was defined as arterial pressure of ≥ 140/90 mmHg or use of anti-hypertensive medication. Casual arterial pressure was measured on the left arm, after five minutes’ rest, using a validated oscillometric blood pressure monitor (Omron HEM 705CPINT, USA) with the participant seated in a quiet setting at controlled temperature (20-24°C). Three measurements were taken at one-minute intervals and casual PA was calculated as the mean of the last two of the three measurements.

Data were collected from the ELSA-Brasil baseline and two follow-up visits. Baseline data were used for the variables age, schooling, race/color, marital status and ate fruit and vegetables daily. For tobacco use, alcohol abuse, nutrition status and hypertriglyceridemia, the criterion was used in constructing the PA intensity trajectories (at least two identical responses were considered to classify the participant), so as to reflect consistent behavior over time. The information used for the variable “income” was from the second follow-up visit. For hypertension, participants who were diagnosed with the disease in at least one of the three moments were considered to have hypertension.

 Data analysis

All analyses were stratified by sex and performed using R software, version 4.2.2.24 Descriptive analysis of the sociodemographic, clinical and behavioral variables used absolute and relative frequencies. Proportions were compared using the chi-square test for categorical variables and Student’s t-test paired for continuous variables, to a 5% level of significance. The income variable was described using mean ± standard deviation.

Ordinal logistic regression models were estimated, with results expressed in odds ratios (ORs) and respective 95% confidence intervals (95%CIs) to evaluate the association between PA intensity trajectories and DM-2. Drawing on the literature, the specific effects of PA intensity trajectories on DM-2 were assessed by selecting sociodemographic adjustment variables (age, income, schooling, race/color, marital status) that should be associated with exposure and outcome, as well as preceding the outcome. Modelling began with the complete model, and statistically non-significant adjustment variables were removed one by one. The adjustment models were evaluated using the Akaike information criterion (AIC) and the reference category was the moderate intensity trajectory.

 Results

Of the 15,105 baseline participants in ELSA-Brasil, 12,636 met the inclusion criteria (providing PA data at the baseline and the two follow-up visits). After computing losses to follow-up, non-plausible values and missing PA or DM-2 data, the final sample comprised 10,367 participants, 5,777 (55.7%) of whom were women and 4,590 (44.3%), men (Figure 1).

The proportion of participants with DM-2 was 20% at the second follow-up visit (23.2% of the men and 18% of the women). Table 1 provides a description of participants based on sociodemographic, behavioral, and clinical variables by diabetes classification. In general, DM-2 increased with age and was more frequent among participants with a weak PA intensity trajectory, lower education levels, non-white self-reported race/ethnicity, retirees, former smokers, those who did not report abusive alcohol consumption, those who consumed fruits daily, and those classified with hypertriglyceridemia and hypertension. The proportion of DM-2 decreased significantly when the PA intensity trajectory shifted from moderate to strong, particularly among women.

In Figures 2 and 3, it is possible to observe the dose-response relationship between the trajectories of PA intensity and the classification of participants. In both sexes, greater PA intensity over time was found to be associated with lower proportions of DM-2. Among the men were 24.1%, 22.3% and 14.4%, respectively, for the weak, moderate and strong PA trajectories; among women, the proportions were, respectively, 18.7%, 17.3% and 5%. For the men and women with no PA intensity trajectory pattern, the proportions were, respectively, 19.3% and 10.7% (Figures 2 and 3).

Adjusted associations for sociodemographic variables showed that, compared to the moderate trajectory, strong intensity provided protection against type 2 diabetes in relation to pre-diabetes (OR = 0.63[95%CI = 0.40-0.98] for men and OR = 0.33[95%CI = 0.14-0.79] for women). Meanwhile, among the men classified as normal, the weak intensity trajectory was associated with greater odds of the participant’s being prediabetic (OR = 1.36, 95% CI = 1.09-1.69) (Table 2). For the men, the association between PA intensity trajectories and DM-2 was best analyzed by the model adjusted by age, schooling and race/color. For the women, the best model was that adjusted by age, schooling, race/color, occupation and per capita income.

Discussion

To our knowledge, this is the first longitudinal Brazilian study to examine dose-response association between PA intensity trajectories and DM-2 and related sociodemographic, behavioral and clinical variables at three points in time.

The results indicate that, for both sexes, a strong PA intensity trajectory was associated with smaller odds of the participant’s being classified as having DM-2. Strong intensity PA has been identified as essential to promoting health and preventing disease.25-28 For example, a recent review that considered different study designs indicated that strong intensity PA conferred greater health benefits, reduced the risk of chronic noncommunicable diseases and improved mental health, and suggested that new recommendations for engaging in PA should emphasize strong intensity PA.25

Strong intensity PA is an efficient manner of promoting health without entailing spending major amounts of time.26,27 The scientific literature offers interesting findings that motivate engagement in strong-intensity PA. A randomized clinical trial that investigated the effect of low-volume, high-intensity interval training on cardiometabolic risk and exercise capacity in women with DM-2 and mean age 44.5 years. At 16 weeks’ follow-up, they found significant benefits in fasting glycemia, HbA1c, systolic arterial pressure, HDL cholesterol, triglycerides, body weight, BMI, waist circumference and subcutaneous fat. They also concluded that women who took the PA program showed reductions in daily dosages of anti-hyperglycemic and anti-hypertensive medications and that the weekly time taken to achieve those benefits was 25 to 56% less than recommended.29

More recently, a study conducted with data from 71,893 adults in the United Kingdom, with mean follow up of 5.9 years, found a dose-response association between strong PA and reduced mortality (from all causes, cardiovascular diseases and cancer): absolute risk of 2.12% for > 0 and < 10 minutes of strong PA; 1.78% for 10 to < 30 minutes; 1.47% for 30 to < 60 minutes; 1.10% for > 60 minutes. They concluded that 15 to 20 minutes per week of strong PA was associated with a 16 to 40% lower mortality rate (all causes, cardiovascular diseases and cancer), with the additional reductions occurring up to 50 to 57 minutes per week.26 In the same direction, a study27 with data from 25,241 participants of mean age 61.8 years, with 6.9 years’ follow-up, concluded that only 4.4 minutes per day of strong PA reduced the risk of mortality from all causes and from cancer by 26 to 30%, in addition to reducing the risk of mortality from cardiovascular disease by 32 to 34%.27

A recent longitudinal study with a mean follow-up period of 6.8 years, which examined data from 70,830 British participants of mean age 61.6 years, investigated associations between PA and abdominal obesity with the risk of cardiovascular disease.28 The authors concluded that both moderate and strong PA reduce the risk of cardiovascular disease caused by abdominal obesity, although about 15 times more moderate PA is required to achieve outcomes similar to those achieved with strong PA.28

The study found a dose-response association, in both sexes, between PA intensity trajectories and DM-2. Stronger PA intensity was associated with a progressive reduction in the proportion of participants with diabetes and an increase in those classified as normal, corroborating a systematic review and dose-response meta-analysis.12 After analyzing data from 81 studies, it was concluded that strong-intensity PA was associated with a greater reduction in the risk of DM-2 (RRs 0.61 [95%CI 0.51-0.74]) than moderate-intensity PA (RR 0.68 [95%CI 0.52-0.90]). Another systematic review and meta-analysis of data from 28 longitudinal studies that examined for dose-response associations between leisure-time PA and incidence of DM-2, also found that increased PA intensity yielded greater benefits.13

Reinforcing these findings, a prospective cohort study examined the dose-response relationships between total/intensity-specific physical activity and incident DM-2 accounting for and stratified by different levels of genetic risk. Examining data from 59,325 participants with mean age 61.1 years and after a mean follow-up period of 6.8 years, the authors found a linear association between moderate and strong intensity PA and incidence of DM-2, suggesting that people at high genetic risk of DM-2 should engage in moderate to strong intensity PA.10 Note, however, that they did not separate moderate from strong intensity, and thus it was not possible to identify exactly the role of intensity in protection against DM-2.

Similarly, a prospective study30 using data from the United Kingdom investigated the association between self-reported walking pace and the incidence of DM-2, exploring whether the risk would differ according to PA levels and walking time. After analyzing 4,442 participants who were followed for 7.4 years, the authors concluded that walking at low or moderate intensity was associated with a higher risk for DM-2 when compared with walking at high intensity.

More recently, a study examined data from 90,044 participants with mean age 56 years (40 to 69 years), to investigate how PA volume (duration) and intensity were associated with incidence of DM-2. They concluded that, for the same PA volume, strong intensity prevented DM-2 more effectively than moderate or light intensity (OR 0.88 [95%CI 0.85-0.91]; OR 0.97 [95%CI 0.96-0.98]; OR 0.99 [95%CI 0.98-1.00]), respectively.22

The preventive effects of strong-intensity PA can be explained by the physiological mechanisms occurring in the organism during PA, which include increased oxygen intake. During PA, oxygen intake can increase by up to 20 times, with even greater increases in the active muscles. These energy needs lead skeletal muscles to deplete its reserves of glycogen, triglycerides and fatty acids.11 Given that the more intense the PA the greater the energy needs, strong PA can be said to yield greater protective effects on the organism. Furthermore, practicing PA at a higher intensity stimulates anaerobic alactic and lactic metabolism, promoting an increase in GLUT-4 levels, which, in turn, enhances peripheral glucose uptake.31

Although DM-2 is the result of a complex interaction that encompasses genetic, socioeconomic, and behavioral elements, there is increasing scientific evidence highlighting the relevance of PA in DM-2 management, even in the presence of other risk factors. Recently, a study investigated the association of sleep duration and different intensities of PA with the risk of DM-2 in a population-based cohort study, and after analyzing data from 88,000 participants with a mean age of 62.2 years, it was found that a higher level of PA, regardless of intensity, mitigates the risk of DM-2 caused by short sleep duration.32

Strengths of the study include its innovative nature, the diagnosis of DM-2 by clinical tests and assessment of PA and sociodemographic, behavioral and clinical variables at three points in time, the separation of different intensities of PA and stratification by sex.

However, the study also has limitations. These include the use of energy expenditure in PA to classify the intensity, a measure that changes with PA type (running, swimming, dancing, cycling, weight training etc.), individual characteristics (sex, body composition, weight, age, biomechanics, level of hydration), and environmental conditions (of temperature, humidity). The IPAQ does not identify these factors and there is no consensus in the literature as to the values to be multiplied for weak, moderate or strong PA. All the same, the IPAQ is a validated instrument used in population studies. Furthermore, although there are other ways to assess the practice of PA, such as the use of accelerometers and wearable technology, these resources are expensive, which makes their use in studies with large populations difficult.

Another possible limitation of the study is that the type of PA participants engaged in was not identified, and it was not possible to identify what PA type would yield greatest benefits in combating DM-2. However, the literature does indicate that both aerobic exercise and strength training confer the same magnitude of protection.11 Another limitation of this study is survival bias, because the PA intensity trajectories considered three points in time, while deaths and losses to DM-2 were excluded. Lastly, it is also impossible to estimate the direction of any causality, since participants were classified by DM-2 (normal, prediabetic or diabetic) only at the second follow-up visit, we could not determine whether participants engaged in greater intensity PA over time in response to their diagnosis or not. However, we did observe that, over the years, participants with greater-intensity PH trajectories were more protected against DM-2.

 Conclusion

The results highlight the relevance of engaging in high-intensity PA over time in the prevention of DM-2, suggesting its potential as an essential non-pharmacological tool in combating the disease. Since the benefits can be achieved without requiring long exercise duration, it is expected that the findings of this study will contribute to the improvement of DM-2 prevention guidelines and provide a practical guide for adopting high-intensity PA in a way that is accessible to the population.

– Study sample selection criteria, ELSA-Brasil (2008-2019).

– Classification of men by physical activity intensity trajectories, Longitudinal Study of Adult Health (ELSA-Brasil), 2008-2019.

– Classification of women by physical activity intensity trajectories, Longitudinal Study of Adult Health (ELSA-Brasil), 2008-2019.

– Description of the study population by baseline sociodemographic, behavioral and clinical variables, sex, and diabetes classification at the second follow-up visit; Longitudinal Study of Adult Health (ELSA-Brasil), 2008-2019
Characteristics Men (N = 4590) Women (N = 5777)
Normal Prediabetic Diabetic Normal Prediabetic Diabetic
n = 797 (17.3%) n = 2371 (59.5%) n = 1062 (23.2%) n = 1522 (26.3%) n = 3214 (55.6%) n = 1041 (18.1%)
Physical activity intensity trajectories*
Weak 16.6 59.3 24.1 25.5 55.8 18.7
Moderate 20.1 57.5 22.3 28.5 54.2 17.3
Strong 22.1 63.5 14.4 40.8 54.2 5.0
No pattern 14.8 65.9 19.3 32.1 57.2 10.7
Age group (years)*
35 to 44 27.5 60.5 11.9 42.0 48.6 9.4
45 to 54 16.2 60.0 23.7 24.8 58.3 16.9
55 to 64 11.8 58.7 29.5 20.0 57.0 23.0
≥ 65 11.1 56.5 32.5 12.4 56.4 31.2
Schooling*
High 20.0 60.3 19.7 31.2 54.5 14.3
Low 14.5 58.6 26.9 20.4 57.0 22.6
Per capita income (mean and standard deviation)*** 3,646.12 ± 2,625.29 2,625.29 ± 2,991.99 3,567.55 ± 3,050.03 4,229.28 ± 3,235.25 3,984.41 ± 3,169.99 3,563.11 ± 3,142.55
Self-reported race/skin colour*
Non-white 34.1 12.2 53.7 22.2 56.0 21.8
White 21.1 60.5 21.1 30.1 55.3 14.6
Marital status***
Not partnered 19.0 60.2 20.8 24.5 55.3 20.2
Partnered 17.0 59.4 23.6 27.9 55.9 16.2
Employment situation*
Active 18.5 60.0 21.5 29.1 55.4 15.5
Retired 10.3 56.6 33.1 15.9 56.7 27.4
Tobacco use*
Never smoked 20.1 60.5 19.3 28.3 55.0 16.6
Former smoker 13.8 57.5 28.7 22.6 56.0 21.4
Current smoker 15.9 61.3 22.8 23.4 58.1 18.4
Alcohol abuse
No 17.8 58.9 23.3 26.6 55.4 18.1
Yes 13.9 64.1 22.0 20.1 64.4 15.5
Ate fruit daily***
No 17.3 61.0 21.7 29.0 55.9 15.1
Yes 17.4 57.9 24.7 24.9 55.5 19.6
Ate vegetables daily***
No 16.8 60.8 22.4 27.3 54.8 17.9
Yes 18.0 58.0 24.0 25.7 56.2 18.1
Anthropometric status**
Non-obese 20.5 61.0 18.4 31.9 55.5 12.6
Obese 7.0 54.5 38.4 13.0 55.9 31.1
Hypertriglyceridemia*
No 21.1 60.5 18.4 30.1 55.6 14.3
Yes 11.1 57.9 31.0 12.0 55.6 32.4
Arterial hypertension*
No 23.6 63.0 13.4 33.5 56.1 10.3
Yes 9.6 55.1 35.3 14.4 54.8 30.8

*p<0.05 for both sexes; **p<0.05 for men; ***p<0.05 for women.

– Crude and adjusted odds ratios (ORs) and respective 95% confidence intervals (95%CI) of the association between physical activity intensity trajectories and diabetes classification in men and women; Longitudinal Study of Adult Health (ELSA-Brasil), 2008-2019
Classification Physical activity intensity trajectory Men Women
Crude OR (95%CI) Adjusted OR *(95%CI) Crude OR (95%CI) Adjusted OR **(95%CI)
Prediabetes/ Normal Strong 0.99 (0.68; 1.44) 1.18 (0.81; 1.74) 0.71 (0.47; 1.07) 0.83 (0.54; 1.26)
Weak 1.24 (1.00; 1.54) 1.36 (1.09; 1.69) 1.17 (0.97; 1.41) 1.20 (0.99; 1.45)
Diabetes/ Prediabetes Strong 0.53 (0.34; 0.83) 0.63 (0.40; 0.98) 0.28 (0.12; 0.68) 0.33 (0.14; 0.79)
Weak 1.04 (0.85; 1.27) 1.10 (0.89; 1.35) 1.03 (0.83; 1.27) 1.03 (0.82; 1.28)

* adjusted for age group, schooling and self-reported race/color. **adjusted for schooling, self-reported race/color, employment situation and per capita income.

 Acknowledgements

We thank the Graduate Program in Public Health Epidemiology at ENSP for the financial support that made the payment of the publication fee possible.

This article is part of the thesis of master submitted by André Luis Messias dos Santos Duque, from Escola Nacional de Saúde Pública (ENSP/Fiocruz).

This study was approved by the Ethics Committee of the Escola Nacional de Saúde Pública (ENSP/Fiocruz) under the protocol number CAEE: 61848922.7.0000.5240. All the procedures in this study were in accordance with the 1975 Helsinki Declaration, updated in 2013. Informed consent was obtained from all participants included in the study.

The authors did not use any artificial intelligence tools in the development of this work.

All datasets supporting the results of this study are available upon request from the corresponding author André Luis Messias dos Santos Duque.

This study was partially funded by Ministério da Saúde (Departamento de Ciência e Tecnologia) and the Ministério da Ciência e Tecnologia (FINEP e CNPq).