O NHANES é uma pesquisa nutricional transversal realizada nos Estados Unidos por meio de amostragem probabilística estratificada em múltiplos estágios. A coleta e a disseminação dos dados foram aprovadas pelo National Center for Health Statistics .¹⁰ Incluímos dados de adultos com 20 anos de idade ou mais que participaram do NHANES entre 2009 e 2014.¹¹ Durante e após a coleta dos dados, não tivemos acesso a nenhuma informação pessoalmente identificável.

Inicialmente, foram considerados 30.468 participantes. Após a aplicação dos critérios de exclusão, a análise final incluiu 5.227 indivíduos. Foram excluídos: participantes com menos de 20 anos de idade (n = 13.261), indivíduos com dados incompletos sobre doença arterial coronariana (n = 67) e participantes com dados ausentes sobre cafeína e seus metabólitos (n = 11.913). Após a aplicação desses critérios de exclusão, restaram 5.227 participantes para a análise final ( Figura 1 ).

A teobromina (3,7-dimetilxantina), a teofilina (1,3-dimetilxantina) e a paraxantina (1,7-dimetilxantina) são os principais metabólitos da cafeína no organismo humano.¹² Neste estudo, as concentrações urinárias de cafeína e seus metabólitos foram utilizadas como variáveis de exposição. As amostras de urina foram coletadas entre 10h e 12h, após jejum noturno de 9 horas. Após o recebimento, as amostras foram processadas e armazenadas, sendo posteriormente enviadas à Divisão de Ciências Laboratoriais do National Center for Environmental Health , dos Centers for Disease Control and Prevention (CDC), em Atlanta, Geórgia, para análise.

Cromatografia líquida de alta eficiência com ionização por eletrospray acoplada à espectrometria de massas em tandem com analisador de quadrupolo foi utilizada, em combinação com padrões internos marcados com isótopos estáveis, para quantificar a cafeína e seus metabólitos na urina.¹³ Em seguida, os dados foram revisados quanto à qualidade; valores incertos ou incompletos foram devolvidos ao laboratório para verificação.

O diagnóstico de DAC foi baseado em registros clínicos e exames de imagem, como a angiografia coronariana. Os dados foram obtidos por entrevistas pessoais assistidas por computador (CAPI), conduzidas por entrevistadores treinados. O questionário e a metodologia estão disponíveis no site do NHANES.

As seguintes covariáveis foram incluídas para ajuste de potenciais fatores de confusão na relação entre os níveis de cafeína/metabólitos e a doença arterial coronariana: sexo, idade, raça/etnia, histórico de hipertensão, hipercolesterolemia, DM2, acidente vascular cerebral e tabagismo (definido como o consumo de pelo menos 100 cigarros ao longo da vida). Variáveis adicionais incluíram consumo de álcool (definido como o consumo de pelo menos 12 bebidas alcoólicas por ano), atividade física (avaliada em equivalentes metabólicos de tarefa [ metabolic equivalents of task , METs]) e índice de massa corporal (IMC, kg/m²).¹¹ O IMC foi calculado pela razão entre o peso (kg) e o quadrado da altura (m²). As medidas antropométricas foram obtidas por técnicos de saúde treinados em unidades móveis de exame, enquanto as demais covariáveis foram coletadas por meio do sistema CAPI.

As análises estatísticas foram realizadas utilizando o software R e o EmpowerStats.¹⁴ Considerou-se significância estatística para valores de p bilaterais < 0,05. Variáveis contínuas com dados ausentes foram excluídas da análise, enquanto variáveis categóricas ausentes foram tratadas como uma categoria separada.

A normalidade das variáveis contínuas foi avaliada por meio do teste de Kolmogorov-Smirnov, com apoio de visualização gráfica por histogramas. Quando a distribuição foi normal, os resultados foram expressos como média ± desvio padrão (DP), e as comparações entre grupos foram realizadas utilizando o teste t para amostras independentes. Para dados não normalmente distribuídos, os resultados foram apresentados como mediana e intervalo interquartil (Q1-Q3), e as comparações entre grupos foram conduzidas pelo teste de Mann-Whitney. Conforme detalhado no Apêndice 1, as variáveis contínuas deste estudo não apresentaram distribuição normal.

Variáveis categóricas foram apresentadas como números absolutos (n) e percentuais (%), e as diferenças entre grupos foram avaliadas por meio do teste do qui-quadrado. Quando as frequências esperadas foram <10, aplicou-se o teste exato de Fisher.

A análise de regressão logística multivariada foi empregada para investigar a associação entre os níveis urinários de cafeína e seus metabólitos e a presença de doença arterial coronariana. Para variáveis contínuas com distribuição não normal, os dados foram estratificados em quartis (Q1-Q4). O quartil Q1, representando os 25% mais baixos dos valores, foi utilizado como grupo de referência. Os quartis Q2, Q3 e Q4 representaram níveis progressivamente mais elevados, permitindo interpretação mais clara das tendências ao longo da distribuição. Ressalta-se que Q4 corresponde aos 25% mais altos dos dados e não faz parte de uma divisão em quintis.

Ao agrupar os dados em quartis (Q1-Q4), foi possível avaliar de forma mais clara as tendências ao longo da distribuição da variável de interesse. O Q1, como menor nível de exposição, serviu como grupo de referência, fornecendo uma base para comparação com os quartis superiores (Q2, Q3 e Q4). Essa abordagem permitiu avaliar em maior detalhe o comportamento da variável à medida que os níveis de exposição aumentavam. O Q4 destacou as características do grupo com maior exposição, evidenciando diferenças em relação aos demais quartis. Tal método favorece a clareza na observação de tendências e padrões no conjunto de dados.

Selecionou-se o Q1 como grupo de referência por representar o menor nível de exposição, geralmente associado ao menor risco, o que o torna adequado como grupo controle. Os demais quartis (Q2-Q4) refletem níveis crescentes de exposição, permitindo uma comparação estruturada entre gradientes de exposição e favorecendo a interpretação das diferenças entre os grupos.

Neste estudo, foram construídos três modelos: o modelo 1 não foi ajustado; o modelo 2 foi ajustado por sexo, idade e raça/etnia; e o modelo 3 foi adicionalmente ajustado por sexo, idade, raça/etnia, estatura, histórico de hipertensão, hipercolesterolemia, DM2 e acidente vascular cerebral, bem como histórico de tabagismo (definido como o consumo de pelo menos 100 cigarros ao longo da vida), consumo de álcool (≥12 bebidas alcoólicas/ano) e IMC (kg/m²).

Esses modelos foram utilizados para explorar a associação entre os níveis urinários de cafeína e seus metabólitos e a DAC, considerando possíveis fatores de confusão. Além disso, empregou-se ajuste por curvas suaves para examinar possíveis relações não lineares entre os níveis de cafeína/metabólitos e a DAC. Também foram realizadas análises de subgrupos para explorar essas associações dentro de estratos populacionais específicos e identificar possíveis modificadores de efeito.

Este estudo baseou-se em dados públicos do NHANES, anonimizados e disponíveis no site oficial do programa. Portanto, não foi necessária aprovação ética.

O teste de normalidade confirmou que as variáveis contínuas não seguiam uma distribuição normal (ver Apêndice 1). Portanto, as variáveis contínuas sem distribuição normal foram apresentadas como medianas e intervalos interquartis (IIQ), e as comparações entre os grupos foram realizadas por meio do teste de Mann-Whitney U. As variáveis categóricas foram expressas como frequências e porcentagens (n, %) e comparadas entre os grupos utilizando o teste do qui-quadrado ou o teste exato de Fisher quando as frequências esperadas eram inferiores a 10. Um valor de p < 0,05 foi considerado estatisticamente significativo.

Os participantes do grupo com doença arterial coronariana eram significativamente mais velhos (mediana de idade: 72 [IIQ: 63-80] anos) do que aqueles do grupo controle (mediana de idade: 48 [IIQ: 34-62] anos; p < 0,001). O grupo com DAC também apresentou maiores prevalências de hipertensão, hipercolesterolemia, DM2 e acidente vascular cerebral, além de maior histórico de tabagismo e consumo de álcool (todos p < 0,001). Além disso, foram observadas diferenças significativas na distribuição étnica entre os grupos (p = 0,001).

Dos metabólitos urinários analisados, apenas os níveis de paraxantina diferiram significativamente entre os grupos (p = 0,018) ( Tabela 1 ).

Os resultados da associação entre os níveis urinários de cafeína e a DAC estão apresentados na Tabela 2 . Na análise não ajustada, os níveis de cafeína urinária como variável contínua não se associaram significativamente à DAC (todos os valores de p > 0,05). Quando os níveis de cafeína foram categorizados em quartis, os indivíduos no quartil mais alto (Q4) apresentaram um aumento estatisticamente significativo no risco de DAC (OR 1,54; IC 95%: 1,04-2,30; p = 0,0318) em comparação com aqueles no quartil mais baixo (Q1). Isso indica que os participantes no Q4 tinham 54% mais chances de DAC do que aqueles no Q1.

Análises adicionais foram estratificadas por sexo e raça/etnia. Na análise estratificada por sexo, os níveis urinários de cafeína não se associaram significativamente à incidência de DAC em homens ou mulheres (OR 1,00; IC 95%: 1,00-1,00; p = 0,009, o que provavelmente reflete artefato do modelo ou colinearidade).

Na análise estratificada por raça, uma associação positiva significativa foi observada apenas entre participantes mexicano-americanos, nos quais cada aumento de 1 μmol/L nos níveis urinários de cafeína se associou a um aumento de 3% no risco de DAC (OR 1,03; IC 95%: 1,03-1,05; p = 0,0081). Nenhuma associação estatisticamente significativa foi encontrada nos demais grupos raciais/étnicos (todos os p > 0,05).

Essas associações estão representadas visualmente na Figura 2A , que mostra uma curva suavizada ilustrando a relação entre a concentração urinária de cafeína e a incidência de DAC.

As associações entre os níveis urinários dos metabólitos da cafeína e a DAC estão apresentadas na Tabela 3 .

A relação entre os metabólitos urinários da cafeína e a DAC é explorada mais detalhadamente por meio do ajuste de curvas suavizadas na Figura 2 .

Os resultados da associação entre os metabólitos urinários da cafeína e a DAC estão apresentados na Tabela 3 . No Modelo 1, os níveis urinários de teofilina e teobromina não mostraram associação estatisticamente significativa com DAC (todos os valores de p > 0,05). Quando os níveis de teofilina e teobromina foram categorizados em quartis, nenhuma associação significativa foi observada em nenhum dos modelos. Após o ajuste para potenciais fatores de confusão nos Modelos 2 e 3, esses achados permaneceram não significativos. O ajuste de curvas suavizadas para teofilina e teobromina ( Figuras 2B e 2C , respectivamente) também não demonstrou associação clara com o risco de DAC.

Em contraste, os níveis urinários de paraxantina mostraram uma associação inversa significativa com DAC no modelo não ajustado (Modelo 1: OR 0,99; IC 95% 0,99-1,00; p = 0,0177). No entanto, essa associação deixou de ser estatisticamente significativa após o ajuste para covariáveis nos Modelos 2 e 3.

Para uma avaliação adicional da relação, a paraxantina também foi analisada como variável categórica dividida em quartis. No Modelo 1, indivíduos no quartil mais alto de paraxantina urinária (Q4) apresentaram risco significativamente menor de DAC em comparação com aqueles no quartil mais baixo (OR 0,65; IC 95% 0,43-0,97; p = 0,036). Contudo, essa associação inversa perdeu significância estatística após o ajuste nos Modelos 2 e 3 (todos os valores de p > 0,05).

As concentrações urinárias de teofilina, paraxantina, teobromina e cafeína foram comparadas entre o grupo com cardiopatia congênita e o grupo controle, conforme detalhado na Tabela 4 .

Esta análise utilizou três modelos: um modelo não ajustado (Modelo 1) e dois modelos ajustados — Modelo 2 (Ajuste 1) e Modelo 3 (Ajuste 2). A Tabela 4 compara as concentrações urinárias de quatro compostos (teofilina, paraxantina, teobromina e cafeína) entre dois grupos: indivíduos sem doença arterial coronariana (grupo controle; n = 5.005) e indivíduos com doença arterial coronariana (grupo com DAC; n = 222). Para cada composto, é apresentada a diferença na concentração urinária média entre o grupo com DAC e o grupo controle, juntamente com o IC 95% correspondente e o valor de p. A diferença reflete a estimativa da diferença média de concentração entre os dois grupos. O IC 95% fornece a faixa dentro da qual a verdadeira diferença provavelmente se encontra. Um valor de p inferior a 0,05 indica uma diferença estatisticamente significativa.

Os resultados mostraram que, no modelo não ajustado, a teofilina apresentou uma diferença de −0,4 (−0,9 a 0,1; p = 0,0923), sem significância estatística. No Ajuste 1, a diferença foi de −0,8 (−1,5 a −0,1; p = 0,0196), com significância estatística. No Ajuste 2, a diferença foi de −0,7 (−1,5 a −0,0; p = 0,0412), também estatisticamente significativa. Após o ajuste, a concentração de teofilina no grupo com doença arterial coronariana foi significativamente menor do que no grupo controle. Em relação à paraxantina, o modelo não ajustado indicou uma diferença de −4,8 (−8,0 a −1,7; p = 0,0028), estatisticamente significativa. No Ajuste 1, a diferença foi de −5,1 (−8,4 a −1,8; p = 0,0023), também significativa. No Ajuste 2, a diferença foi de −4,1 (−7,3 a −0,8; p = 0,0135), mantendo a significância estatística. Os níveis de paraxantina foram consistentemente menores em todos os modelos, quando comparados ao grupo controle.

A teobromina, no modelo não ajustado, apresentou uma diferença de −2,5 (−8,2 a 3,2; p = 0,3925), sem significância. No Ajuste 1, a diferença foi de −0,1 (−5,9 a 5,7; p = 0,9689), também sem significância. No Ajuste 2, a diferença permaneceu em −0,1 (−5,9 a 5,7; p = 0,9770), igualmente sem significância estatística. Portanto, não houve diferença significativa nas concentrações de teobromina entre os grupos. A cafeína, no modelo não ajustado, apresentou uma diferença de 1,2 (−0,4 a 2,8; p = 0,1327), sem significância. No Ajuste 1, a diferença foi de −0,9 (−2,5 a 0,8; p = 0,2966), também sem significância. No Ajuste 2, a diferença foi de −0,5 (−2,1 a 1,1; p = 0,5534), igualmente sem significância. Após o ajuste, não houve diferença estatisticamente significativa na concentração de cafeína entre os dois grupos.

Dessa forma, pode-se concluir que as concentrações de teofilina e paraxantina no grupo com doença arterial coronariana foram significativamente menores em comparação ao grupo controle, especialmente após os ajustes, que mantiveram a significância estatística. Isso sugere que esses compostos podem estar associados à DAC. Por outro lado, não houve diferença significativa nas concentrações de teobromina e cafeína entre os grupos, o que indica que esses compostos podem não estar diretamente relacionados à DAC. O impacto dos diferentes modelos de ajuste sobre os resultados foi limitado, mas os dados ajustados são considerados mais confiáveis.

A Tabela 5 apresenta os resultados da análise estratificada da teofilina, paraxantina, teobromina e cafeína em diferentes subgrupos, incluindo os valores de efeito, ICs 95% e valores p. Por meio da análise estratificada, é possível observar as diferenças nas concentrações dos compostos e sua significância estatística entre diferentes grupos com características distintas.

As variáveis de subgrupos analisadas incluíram sexo, idade, raça, presença de hipertensão arterial, níveis elevados de colesterol, DM2, tercis de IMC, histórico de AVC, tabagismo, consumo de álcool no último ano e escore MET. O escore MET foi utilizado para avaliar a capacidade funcional: um escore <4 reflete limitação funcional grave e está fortemente associado a maior risco cardiovascular; um escore entre 4-6 indica limitação moderada, geralmente manifestada como dispneia ou fadiga durante atividade física moderada (por exemplo, caminhar pequenas distâncias ou realizar tarefas leves); um escore >8 geralmente reflete baixo risco cardiovascular. O tamanho amostral (N) refere-se ao número de indivíduos em cada subgrupo. Para cada subgrupo, são apresentados a diferença na concentração de quatro compostos químicos entre indivíduos com DAC e o grupo controle, juntamente com o IC 95% e o valor p correspondente, indicando significância estatística.

A análise estratificada revelou que, na maioria dos subgrupos, a diferença na concentração de teofilina entre indivíduos com DAC e os controles não foi estatisticamente significativa (p > 0,05). Por exemplo, entre indivíduos sem hipertensão, a diferença observada foi de −1,3 (IC 95%: −4,8 a 2,2), com valor de p = 0,4758, indicando ausência de associação significativa. No geral, os níveis de teofilina não diferiram de forma relevante entre os subgrupos. Em contraste, a paraxantina apresentou uma diferença significativa e relativamente consistente em vários subgrupos. Entre as mulheres, a diferença foi de −7,4 (p = 0,0379), e entre os homens, −4,8 (p = 0,0538). Uma diferença acentuada também foi observada entre indivíduos brancos não hispânicos (−7,3; p = 0,0034), enquanto não foram detectadas alterações significativas em outros grupos raciais. Entre indivíduos com hipertensão, a diferença atingiu −9,7 (p = 0,0299) e, no grupo com IMC elevado, foi de −6,5 (p = 0,0457). Participantes sem histórico de tabagismo apresentaram diferença de −7,0 (p = 0,0265).

Para participantes com escores MET <4, a diferença na concentração de paraxantina foi de −6,7 (p = 0,0362). Isso indica que os níveis de paraxantina foram significativamente mais baixos na maioria dos subgrupos em comparação ao grupo controle, com diferenças mais marcantes observadas entre mulheres, brancos não hispânicos e indivíduos com condições específicas de saúde, como hipertensão, ausência de histórico de tabagismo, IMC elevado e baixa capacidade funcional (escore MET reduzido). Em contraste, as concentrações de teobromina não apresentaram diferenças estatisticamente significativas em nenhum subgrupo (p > 0,05), sugerindo apenas uma relação fraca ou inconsistente com a DAC. A cafeína, no entanto, apresentou variação significativa em alguns subgrupos: entre os homens, a diferença foi de 2,2 (p = 0,0081), enquanto nenhuma diferença significativa foi observada entre as mulheres (p = 0,7220); entre mexicanos-americanos, a diferença atingiu 9,0 (p = 0,0006), sem achados significativos em outras categorias raciais. Além disso, indivíduos sem DM2 apresentaram diferença de 2,1 (p = 0,0165). Esses achados sugerem que concentrações elevadas de cafeína podem ter maior relevância em homens, mexicanos-americanos e pessoas sem DM2, embora esse padrão não tenha sido consistente em todos os subgrupos.