OBJETIVO: Caracterizar parâmetros cardíacos, eletrocardiográficos e funcionais, e respostas cardiopulmonares ao exercício em corredores de longa distância brasileiros, acompanhados no Ambulatório de Cardiologia do Esporte e Exercício de um hospital terciário. MÉTODOS: De uma população inicial de 443 atletas, de ambos os sexos, de diferentes modalidades esportivas, foram avaliados 162 (37%) corredores de longa distância, do sexo masculino, com idade variando entre quatorze e 67 anos. Registros eletrocardiográficos (doze derivações) e ecocardiográficos (modos mono e bidimensional) foram realizados em repouso. Respostas cardiopulmonares foram avaliadas durante teste em esteira rolante, com protocolo em rampa. RESULTADOS: Alterações metabólicas e doenças cardiovasculares foram diagnosticadas em 17% e 9% dos corredores, respectivamente. Bradicardia sinusal e hipertrofia ventricular esquerda foram verificadas em 62% e 33% dos corredores, respectivamente. Alterações estruturais, como cavidade ventricular > 55mm, espessura relativa de parede > 0,44 e índice de massa ventricular > 134g/m2 foram encontradas em 15%, 11% e 7% dos corredores, respectivamente. Fração de ejeção < 55% foi observada em 4% dos corredores. O consumo de oxigênio pico (VO2pico) diminuiu a partir de 41 anos, embora o limiar anaeróbio relativo ao VO2pico tenha se mantido inalterado com a idade. CONCLUSÃO: Bradicardia de repouso e hipertrofia ventricular esquerda são as adaptações cardiovasculares mais freqüentes em corredores de longa distância brasileiros acompanhados no Ambulatório de Cardiologia do Esporte e Exercício. Apesar da diminuição do VO2pico a partir de 41 anos, há manutenção do consumo de oxigênio relativo no limiar anaeróbio nesses corredores.
Características cardíacas e metabólicas de corredores de longa distância do ambulatório de cardiologia do esporte e exercício, de um hospital terciário
Instituto do Coração do Hospital das Clínicas – FMUSP e Escola de Educação Física e Esporte da Universidade de São Paulo - São Paulo, SP
O treinamento físico intenso realizado por atletas, visando à busca do melhor rendimento esportivo, expõe o coração a intensas sobrecargas ao longo de meses ou anos. Essa freqüente exposição a sobrecargas resulta em alterações no automatismo cardíaco, como bradicardia de repouso, e alteração de condução atrioventricular, despolarização e repolarização ventricular1,2. Os ajustes estruturais do coração também são marcantes, podendo levar a aumentos de até 85% na massa do ventrículo esquerdo3. Apesar de essas alterações funcionais e estruturais serem devidamente documentadas, ainda são desconhecidos os seus limites de normalidade e suas conseqüências em longo prazo.
A avaliação clínica/cardiológica do atleta é uma conduta médica muito importante, possibilitando: A) identificar o grau de alterações cardíacas em decorrência do treinamento físico intenso e B) diagnosticar doenças cardíacas preexistentes4. Afastar a presença de doenças cardíacas preexistentes é de fundamental importância na prevenção de eventos fatais em atletas. Apesar do baixo risco de morte súbita em atletas (uma em cada trezentos mil atletas por ano)5,6, a presença de uma doença cardiovascular oculta eleva o risco de um evento cardíaco fatal em até cem vezes. Portanto, saber diferenciar as alterações desencadeadas pelo treinamento físico das alterações patológicas preexistentes é o primeiro desafio para o médico cardiologista do esporte4.
No Brasil, há escassez de dados sobre a condição de saúde e as características do sistema cardiovascular do atleta. Somando-se a isso, não há estatística sobre as doenças mais freqüentes e nem sobre a taxa de morte súbita nesses atletas. Nos Estados Unidos, a cardiomiopatia hipertrófica encabeça a lista de doenças responsáveis pela morte súbita em atletas; enquanto na Itália, a displasia arritmogênica do ventrículo direito7,8 é a mais freqüentemente encontrada. Esses resultados evidenciam que as características cardiovasculares de atletas de alto nível podem variar entre os países.
Na tentativa de ampliar o nosso conhecimento sobre as características cardiovasculares dos atletas brasileiros, objetivamos caracterizar neste estudo: 1) a estrutura e funcionamento do coração de atletas corredores de longa distância brasileiros, matriculados no Ambulatório de Cardiologia do Esporte e Exercício de um hospital terciário da cidade de São Paulo; e 2) a capacidade cardiopulmonar e o perfil metabólico durante o exercício físico progressivo máximo nesses atletas.
De um registro de 443 atletas (342 homens e 101 mulheres) matriculados no Ambulatório de Cardiologia do Esporte e Exercício de um hospital terciário da cidade de São Paulo, Brasil, distribuídos em dezenove modalidades, conforme apresentado na
O consumo de oxigênio (VO2) e a produção de dióxido de carbono (VCO2) foram determinados pela média da troca gasosa respiração – a – respiração por meio de sistema computadorizado (Vmáx, series 229 - SensorMedics Corporation, California, EUA). O consumo pico de oxigênio (VO2pico) foi definido como o máximo VO2 medido no final do exercício, quando o atleta não conseguia mais manter a carga imposta pelo ergômetro. O limiar anaeróbio foi determinado pela perda de linearidade entre a VCO2 e o VO2 , o ponto no qual o equivalente ventilatório de oxigênio (VE/VO2) ou a pressão expirada final de oxigênio (PetO2) atingia o seu menor valor antes de começar a aumentar durante o teste. O ponto de compensação respiratória foi determinado no ponto em que o equivalente ventilatório de dióxido de carbono (VE/VCO2) atingia o seu nível mais baixo antes de começar a aumentar e em que a pressão expirada final de dióxido de carbono (PetCO2) atingia o seu valor máximo antes de diminuir16.
A freqüência cardíaca foi monitorada ao longo de todo o teste por meio de eletrocardiograma de doze derivações (Marquette Medical Systems, InC. CardioSoft, Wisconsin, EUA). A pressão arterial foi aferida por meio de esfigmomanômetro de coluna mercúrio antes do início do teste e durante o exercício.
As características físicas e hemodinâmicas em repouso nas diferentes faixas etárias são apresentadas na
Os parâmetros ecocardiográficos não mostraram diferenças significativas entre os grupos de corredores nas diferentes faixas etárias, com exceção da espessura relativa de parede (ERP), que foi significativamente maior no grupo 51 a 60 anos, comparado ao grupo até 30 anos (0,41 ± 0,02 versus 0,36 ± 0,01; p = 0,04) (
Em 64 atletas (85%), o tamanho da cavidade ventricular esquerda (diâmetro diastólico do ventrículo esquerdo) estava dentro dos valores de normalidade (
O consumo de oxigênio absoluto no limiar anaeróbio foi significativamente menor no grupo 51 a 60 anos comparado ao grupo até 30 anos (33 ± 1 versus 40 ± 1; p < 0,05). No entanto, quando o consumo de oxigênio foi expresso em relação ao consumo pico de oxigênio, essa diferença não foi mais observada. O consumo de oxigênio absoluto no ponto de compensação respiratória diminuiu significativamente nos grupos 41 a 50 anos, 51 a 60 anos e 61 a 70 anos, comparado ao grupo até 30 anos (46 ± 1; 44 ± 1; 42 ± 3 versus 54 ± 1; p < 0,05), respectivamente. Porém, quando esses valores foram expressos em relação ao consumo pico de oxigênio, essas diferenças não foram mais verificadas. O consumo pico de oxigênio diminuiu significativamente nos grupos 41 a 50 anos, 51 a 60 anos e 61 a 70 anos, comparado ao grupo até 30 anos (52 ± 0,2; 48 ± 0,4; 46 ± 1,1 versus 60 ± 0,2; p < 0,05), respectivamente. Entretanto, os atletas de 41 a 50 anos atingiram valores de consumo de oxigênio máximo predito para a idade significativamente maiores que os atletas até 30 anos (150 ± 1 versus 128 ± 0,5; p < 0,05). Os atletas nos grupos 51 a 60 anos e 61 a 70 anos apresentaram maiores valores de consumo de oxigênio máximo predito para idade comparado ao grupo 31 a 40 anos (158 ± 1; 172 ± 3 versus 135 ± 0,4; p < 0,05).
Os resultados deste estudo mostram que a bradicardia sinusal, a hipertrofia ventricular esquerda e a repolarização precoce são as alterações eletrocardiográficas mais freqüentes em atletas corredores fundistas, do sexo masculino, registrados no Ambulatório de Cardiologia do Esporte e Exercício de um hospital terciário da cidade de São Paulo. Além disso, verificamos que eles apresentam, na sua maioria, parâmetros ecocardiográficos dentro do limite da normalidade. Este estudo mostra ainda que, apesar da diminuição da freqüência cardíaca e do consumo de oxigênio em valores absolutos no limiar anaeróbio e no ponto de compensação respiratória, esses parâmetros não são alterados pela idade quando expressos em valores relativos ao pico do exercício. Finalmente, o nosso estudo mostra que, embora haja diminuição nos valores absolutos de freqüência cardíaca e consumo de oxigênio no pico do exercício com o avanço da idade, em termos relativos ao predito para a idade, esses parâmetros estão aumentados nos atletas mais velhos.
A bradicardia sinusal corresponde à principal modificação eletrocardiográfica de repouso encontrada em atletas20. Maron e Mitchell21 demonstraram que 65% dos atletas de resistência aeróbica apresentam freqüência cardíaca menor que 50 bpm. Os nossos resultados confirmam esses achados. Portanto, essa adaptação cardíaca deve ser considerada uma variante do normal em atletas de alto rendimento. Mais que isso, ela é uma das características mais marcantes da eficácia do treinamento físico aeróbico.
Alguns autores22-24 têm observado que o treinamento físico de alta intensidade em atletas de elite pode alterar o balanço autonômico cardíaco e, com isso, o grau de bradicardia de repouso. Por exemplo, durante o período competitivo, pode haver intensificação da atividade nervosa simpática no coração. Ao contrário, no período de treino menos intenso, os atletas apresentam predomínio da atividade nervosa parassimpática. Esses conhecimentos podem explicar os diferentes níveis de bradicardia verificados em atletas nos diferentes estudos, inclusive no presente estudo, independentemente da idade.
A grande incidência de hipertrofia ventricular esquerda e repolarização precoce em atletas de resistência aeróbia, observada por meio da análise eletrocardiográfica no presente estudo, confirma os resultados descritos previamente20. No entanto, a incidência de modificações na despolarização, condução e repolarização ventricular foi menor em nosso estudo, comparada com a de outros estudos20,25. Em atletas, as alterações eletrocardiográficas são bastante freqüentes, mas em geral inespecíficas. Isoladas, não têm significância clínica importante. Entretanto, essas adaptações correlacionam-se diretamente com o tempo e a intensidade de treinamento físico, além do tipo de esporte praticado pelos atletas20. Sua grande característica é a reversão diante de esforço físico e interrupção do treinamento físico.
Com relação aos parâmetros ecocardiográficos, embora 15% dos atletas tenham apresentado valores de diâmetro diastólico do ventrículo esquerdo superiores aos da normalidade (55-60 mm), nenhum atleta apresentou valores extremamente elevados (> 60 mm), o que levantaria questões sobre a necessidade de diagnóstico diferencial entre o coração de atleta e a doença cardíaca estrutural. Alguns fatores podem ter contribuído para que apenas 15% dos nossos atletas apresentassem adaptações mais acentuadas, conhecidas como "coração de atleta": a) somente 16% da amostra eram constituídos de atletas de elite. Vale a pena ressaltar que atletas de elite são aqueles engajados em periodização sistematizada do treinamento físico, envolvendo grande volume e intensidade de treino. Além disso, o atleta de elite se destaca entre os primeiros colocados do ranking anual da federação. Nesse contexto, Fagard26 sugeriu que somente o treinamento muito intenso pode provocar adaptações morfológicas significativas no ventrículo esquerdo, em conseqüência da sobrecarga de volume e pressão arterial gerados durante as sessões de treinamento; b) nossa amostra foi essencialmente composta de atletas corredores. Isso tem implicações fisiológicas, visto que adaptações morfológicas cardíacas de maior magnitude são observadas em atletas que associam componentes de resistência aeróbia e força em seus treinamentos, como os ciclistas e remadores3,20,26-28. Não se pode, contudo, excluir a influência genética na expressão do remodelamento estrutural cardíaco, conforme descrito anteriormente29. Hernandez e cols.29 demonstraram que o genótipo de deleção da enzima conversora da angiotensina (ECA/DD) estava associado com o grau de hipertrofia ventricular esquerda induzida pelo exercício, em atletas de endurance. É possível que somente alguns dos nossos atletas apresentassem essa característica genética e, portanto, maior predisposição para hipertrofia cardíaca.
Um dos critérios ecocardiográficos utilizados para diferenciar a hipertrofia ventricular patológica da hipertrofia fisiológica é o aumento da espessura relativa de parede (ERP)30. Em nosso estudo, 11% dos corredores apresentavam valores de ERP aumentados, sugerindo remodelamento concêntrico, isto é, maior espessura da parede em relação ao diâmetro diastólico do ventrículo esquerdo. É pouco provável que o tipo de treinamento físico tenha influenciado essa adaptação cardíaca, uma vez que a corrida de fundo é um estímulo para o remodelamento excêntrico cardíaco3. É mais provável que a hipertrofia concêntrica se deva ao fato de 75% dos corredores, com aumento na ERP, serem hipertensos. Vinereanu e cols.30, em estudo comparativo de hipertrofia patológica e fisiológica, demonstraram diferença significativa na ERP entre atletas e controles normais (0,46 ± 0,06 versus 0,38 ± 0,05, p < 0,05, respectivamente), bem como entre atletas, pacientes hipertensos e pacientes com cardiomiopatia hipertrófica (0,46 ± 0,06 versus 0,56 ± 0,09 versus 0,72 ± 0,13, p < 0,01, respectivamente). Esses resultados demonstram que a ERP na condição patológica é muito mais acentuada do que a verificada em atletas. É interessante observar ainda que, embora a análise eletrocardiográfica tenha apresentado 33% dos atletas com hipertrofia ventricular esquerda, somente 7% tiveram esse diagnóstico confirmado por meio dos valores de índice de massa ventricular esquerda > 134 g/m2. Esses resultados sugerem maior sensibilidade, mas baixa especificidade do eletrocardiograma para determinar hipertrofia ventricular em atletas, tornando o ecocardiograma um exame fundamental para uma melhor estratificação das adaptações cardíacas provocadas pelo treinamento físico. De fato, apesar do eletrocardiograma ser considerado padrão de referência para o diagnóstico não-invasivo de arritmias e distúrbios de condução, sua especificidade é reduzida para detecção de alterações estruturais, podendo gerar resultados falso-positivos e superestimar a incidência de hipertrofia ventricular esquerda em atletas.
Com relação à função sistólica ventricular, é conhecido não haver modificação desencadeada pelo treinamento físico13,28 de moderada e alta intensidades. No entanto, em três atletas encontramos valores de fração de ejeção abaixo do limite inferior da normalidade, e constatamos doença cardiovascular em dois desses casos. Um atleta era portador de miocardiopatia dilatada de etiologia chagásica e o outro, de miocardiopatia secundária a hipertensão arterial. É importante reforçarmos que nenhum deles conhecia a doença até serem avaliados. Apesar do baixo porcentual de atletas (4%) com fração de ejeção abaixo do limite inferior de normalidade, esse resultado reforça a necessidade de avaliação clínica em atletas, antes da liberação para esportes competitivos. A presença de disfunção ventricular, nesses casos, não foi impeditiva para que esses atletas, até então, demonstrassem bom desempenho físico nos treinamentos e competições.
A diminuição da resposta cronotrópica aos esforços mais intensos a partir dos 31 anos sugere menor responsividade beta-adrenérgica com o aumento da idade31. Essa alteração tem sido explicada pelo prejuízo na sinalização adrenérgica pós-receptor com o avanço da idade32. Curioso, no entanto, foi o fato de os atletas apresentarem um maior valor porcentual de freqüência cardíaca predita para a idade a partir dos 41 anos. Esses resultados confirmam que a estimativa de freqüência cardíaca para a idade baseada na fórmula 220 – idade19 subestima a freqüência cardíaca máxima absoluta dos corredores com idade superior a 41 anos33.
Apesar da queda significativa do consumo de oxigênio absoluto no limiar anaeróbio, no grupo de 51 a 60 anos, os valores porcentuais de consumo de oxigênio são mantidos nos corredores mais velhos. Esses resultados sugerem um retardo no início da acidose metabólica e aumento na eficiência oxidativa nesses atletas16,34-36. O fato de não verificarmos diferença significativa no consumo de oxigênio absoluto, no limiar anaeróbio, nos corredores de 61 a 70 anos, provavelmente se deve ao pequeno número de atletas nessa faixa etária. Resultados semelhantes foram verificados no ponto de compensação respiratória. A partir de 41 anos, observamos queda no valor absoluto de consumo de oxigênio, mas uma manutenção nos valores porcentuais de consumo de oxigênio relativo ao pico do esforço. Esses resultados são evidências adicionais sobre os efeitos do treinamento físico na manutenção da capacidade oxidativa mesmo com o envelhecimento16,37.
Além disso, resultados de estudos anteriores mostram que o treinamento físico aeróbico provoca aumento na atividade específica das enzimas oxidativas do músculo esquelético38 e maior eficácia na utilização de ácidos graxos livres pela betaoxidação. Adicionalmente, ele provoca aumento na distribuição de fibras musculares oxidativas (Tipo I)39,40.
Nossos corredores não apresentaram valores de consumo pico de oxigênio extremamente elevados, como descrito por outros autores35,41,42. Nos estudos anteriores foram avaliados atletas altamente treinados35 e principalmente corredores de longa distância (maratonistas)42, o que favorece o desenvolvimento de maior capacidade aeróbia. Além disso, Fagard e cols.41 descreveram um volume de treinamento dos corredores que variou de 69 km/semana a 167 km/semana, o que demonstra um nível mais elevado de treinamento nesses atletas, comparados aos nossos atletas. Dessa forma, essa diferença entre o nosso estudo e outros pode ser explicada pelo período de treinamento físico em que nossos atletas se encontravam, pois, possivelmente, nem todos estavam no período competitivo; pelo fato de nossa amostra ser composta por somente 16% de corredores de elite, ou, ainda, por diferenças genéticas40,43. Embora ocorra diminuição significativa do consumo pico de oxigênio a partir dos 41 anos de idade, o valor porcentual predito para a idade foi significativamente maior nas faixas etárias mais elevadas. Isso demonstra que os efeitos do treinamento físico na capacidade funcional máxima são independentes da idade31,44-46.
Declaro não haver conflitos de interesses pertinentes.
Luciene Ferreira Azevedo Incor - Unidade de Reabilitação Cardiovascular e Fisiologia do Exercício Av. Dr. Enéas C. Aguiar, 44 - Bl. 02 - Andar (-1) 05403-000 - São Paulo, SP E-mail:
Artigo recebido em 02/09/05; revisado recebido em 20/12/05; aceito em 12/01/06.
OBJECTIVE: To characterize electrocardiographic and functional cardiac parameters and cardiopulmonary responses to exercise in long-distance Brazilian runners monitored at the Sport and Exercise Cardiology Outpatient Facility of a tertiary care hospital. METHODS: Of an initial population of 443 male and female athletes of different sport modalities, we assessed 162 (37%) long-distance male runners, aged from 14 to 67. Electrocardiographic (12 leads) and echocardiographic (M-mode and two-dimensional) parameters were recorded at rest. Cardiopulmonary responses were evaluated on a treadmill with a ramp protocol. RESULTS: Metabolic alterations and cardiovascular diseases were diagnosed in 17% and 9% of the runners, respectively. Sinus bradycardia and left ventricular hypertrophy were observed in 62% and 33% of the runners, respectively. Structural alterations such as ventricular cavity > 55mm, relative wall thickness > 0.44, and ventricular mass index > 134g/m2 were found in 15%, 11% and 7% of the runners, respectively. Ejection fraction < 55% was observed in 4% of the runners. Peak oxygen uptake (VO2peak) decreased as of the age of 41, although the anaerobic threshold relative to the VO2peak remained unchanged with age. CONCLUSION: Resting bradycardia and left ventricular hypertrophy are the most frequent cardiovascular adaptations in Brazilian long distance runners monitored by the Sport and Exercise Cardiology Outpatient Facility. Although VO2peak decreases after the age of 41, the relative oxygen uptake at the anaerobic threshold of these runners remained unchanged.
Cardiac and metabolic characteristics of long distance runners of the sport and exercise cardiology outpatient Facility of a tertiary hospital
Instituto do Coração do Hospital das Clínicas – FMUSP and Escola de Educação Física e Esporte da Universidade de São Paulo - São Paulo, SP, Brazil
Intense physical training carried out by athletes to improve their performance in sports exposes the heart to intense overload in the course of months or years. This frequent exposure to overload results in alterations in heart automaticity, such as bradycardia at rest, and alterations in atrioventricular conduction, ventricular depolarization and repolarization1,2. Structural adjustments of the heart are also considerable and may lead to increases of up to 85% in the mass of the left ventricle3. Despite the fact that these functional and structural alterations have been duly documented, their limits of normality and their long-term consequences remain unknown.
The clinical and cardiological assessment of athletes is a very important medical procedure that enables: A) the identification of the degree of cardiac alterations as a result of intense physical training and B) the diagnosis of pre-existing heart diseases4. Ruling out pre-existing heart diseases is paramount to prevent fatal events in athletes. Although the risk of sudden death in athletes is low (one death per three hundred thousand athletes per year)5,6, the presence of a hidden cardiovascular disease increases one-hundred fold the risk of a fatal cardiac event. Therefore, being able to differentiate alterations triggered by physical training from pre-existing pathological alterations is the first challenge for sport cardiology practitioners4.
In Brazil, data on the health conditions and on the characteristics of the cardiovascular systems of athletes are scarce. Adding to this is the lack of statistics on the most frequent conditions and on the rate of sudden death for these athletes. In the United States, hypertrophic cardiomyopathy ranks first among the conditions that account for the sudden death of athletes, whereas in Italy, arrhythmogenic right ventricle dysplasia7,8 is the most frequently found condition. These results evidence the fact that cardiovascular characteristics of high level athletes may vary across countries.
In an attempt to broaden our knowledge on the cardiovascular characteristics of Brazilian athletes, this study aimed at characterizing: 1) the structure and functioning of the heart of Brazilian long-distance runners, registered at the Sport and Exercise Cardiology Outpatient Facility of a tertiary hospital in the City of São Paulo; and 2) the cardiopulmonary capacity and the metabolic profile during maximum progressive physical exercise in these athletes.
Of the records of 443 athletes (342 men and 101 women) registered at the Sport and Exercise Cardiology Outpatient Facility of a tertiary hospital of the City of São Paulo, Brazil, distributed in nineteen sport modalities as presented in
Electrocardiographic assessment - The electrocardiogram was performed in the supine position, after five minutes at rest, with twelve standard leads, speed of 25 mm/s and voltage of 10 mm/mV (Hewlett Packard, HP 708), as part of the routine examination for registration at the Sport and Exercise Cardiology Outpatient Facility. Sinus bradycardia at rest was defined in two heart rate ranges: < 60bpm and < 50bpm. We used the Sokolow-Lyon9 index to verify left ventricle hypertrophy.
Morphological and functional assessment of the heart - The morphology and function of the left ventricle were assessed on two-dimensional echocardiogram (Sonos 5500, Hewlett Packard, Massachusetts, USA). Left ventricular cavity diameters were obtained on the M-mode, guided by the two-dimensional mode, according to the guidelines of the American Society of Echocardiography10. Left ventricular mass was calculated with the Cube formula11: 0.8[1.04(LVDD + PWT + IVST)3 – LVDD3] + 0.6g, and was expressed as a ratio of the body surface area (left ventricular mass index, g/m2). The relative wall thickness (RWT) was calculated as: (ventricular septum + posterior wall)/left ventricular diastolic diameter, with a distinction between eccentric (RWT < 0.44) and concentric hypertrophy (RWT
Cardiopulmonary functional analysis - The assessment of maximum functional capacity of athletes was carried out by employing a cardiopulmonary test on a treadmill (Quinton Q65, model 645, Quinton Instruments Co., Washington, USA), with a ramp protocol until exhaustion. Load increments were added every minute and defined according to the physical capacity of each athlete, so that the total exercise time varied between eight and seventeen minutes, as previously described15. The athletes were advised as to the diet prior to the test and were told not to exercise within 24 hours prior to the test.
Oxygen uptake (VO2) and the production of carbon dioxide (VCO2) were determined through the mean of respiratory gas exchange by using a computerized system (Vmax, series 229 - SensorMedics Corporation, California, USA). Peak oxygen uptake (VO2peak) was defined as the maximum VO2 measured at the end of the exercise bout, when the athlete was no longer able to maintain the load imposed by the ergometer. The anaerobic threshold was determined by the loss of linearity between VCO2 and VO2, the point where the ventilatory equivalent of oxygen (VE/VO2) or the end-tidal oxygen pressure (PetO2) reached its lowest level before starting to increase during the test. The respiratory compensation point was determined at the point where the ventilatory equivalent of carbon dioxide (VE/VCO2) reached its lowest level before starting to increase and where the end-tidal carbon dioxide pressure (PetCO2) reached its maximum value before decreasing16.
Heart rate was monitored throughout the test using a 12-lead electrocardiogram (Marquette Medical Systems, InC. CardioSoft, Wisconsin, USA). The blood pressure was measured using a mercury-column sphygmomanometer before the beginning of the test and during the exercise bout.
Statistical analysis - The data are presented as mean ± standard error of mean. In order to identify the possible differences between age groups we used the one-way analysis of variance (one-way ANOVA – Statistica Software), followed by Scheffé’s post hoc test. We adopted p < 0.05 for statistical significance.
Clinical and cardiological parameters - Of the 162 runners assessed, 27 (17%) presented metabolic alterations (six had iron deficiency anemia; one had hypothyroidism; seventeen had dyslipidemia; three had elevated glycemia) and fifteen (9%) presented cardiovascular diseases (thirteen had systemic arterial hypertension and two had Chagas disease, with one athlete having its undetermined form and the other having myocardiopathy). Only the athlete with Chagas’ myocardiopathy was excluded from the sample and declared unfit for the practice of competitive sports.
Physical and hemodynamic characteristics of the different age groups at rest are presented in
Echocardiographic parameters did not show significant differences across groups of runners on different age groups, with the exception of relative wall thickness (RWT), which was significantly higher in the 51 to 60 age group, as compared with the aged up to -30 group (0.41 ± 0.02 versus 0.36 ± 0.01; p = 0.04) (
In 64 athletes (85%), the size of the cavity of the left ventricle (left ventricular diastolic diameter) was within normal values (
Cardiovascular and metabolic parameters during cardiopulmonary functional assessment - The values of heart rate and oxygen uptake at the anaerobic threshold, at the respiratory compensation point and at peak exertion for the different age groups are shown on
Absolute oxygen consumption at the anaerobic threshold was significantly lower in the group from 51 to 60 years as compared with the group aged up to 30 years (33 ± 1 versus 40 ± 1; p < 0.05). However, when oxygen consumption was expressed relative to peak oxygen consumption, this difference was no longer observed. Absolute oxygen consumption at the respiratory compensation point decreased significantly in the groups from 41 to 50 years, 51 to 60 years and 61 to 70 years as compared with the group aged up to 30 years (46 ± 1; 44 ± 1; 42 ± 3 versus 54 ± 1; p < 0.05), respectively. However, when these values were expressed relative to peak oxygen consumption, these differences were no longer observed. Peak oxygen consumption decreased significantly in the groups from 41 to 50 years, 51 to 60 years and 61 to 70 years as compared with the group aged up to 30 years (52 ± 0.2; 48 ± 0.4; 46 ± 1.1 versus 60 ± 0.2; p < 0.05), respectively. However, athletes aged from 41 to 50 reached maximum oxygen consumption values predicted for their age which were significantly higher than those of athletes aged up to 30 years (150 ± 1 versus 128 ± 0.5; p < 0.05). Athletes in the groups from 51 to 60 years and 61 to 70 years presented higher maximum oxygen consumption values predicted for their age as compared with the group aged between 31 to 40 (158 ± 1; 172 ± 3 versus 135 ± 0.4; p < 0.05).
One of the echocardiographic criteria used to differentiate pathological ventricular hypertrophy from physiological hypertrophy is the increase in relative wall thickness (RWT)30. In our study, 11% of the runners presented increased RWT values, which suggests concentric remodeling, i.e., increased wall thickness relative to the left ventricular diastolic diameter. It is unlikely that the type of physical training should have influenced this cardiac adaptation, once long-distance running is a stimulus to excentric cardiac remodeling3. It is more likely that concentric hypertrophy may be due to the fact that 75% of the runners with increased RWT are hypertensive. Vinereanu et al.30, in a comparative study between pathological and physiological hypertrophy, demonstrated significant differences in RWT between athletes and normal control subjects (0.46 ± 0.06 versus 0.38 ± 0.05, p < 0.05, respectively), as well as between athletes, hypertensive patients and patients with hypertrophic cardiomyopathy (0.46 ± 0.06 versus 0.56 ± 0.09 versus 0.72 ± 0.13, p < 0.01, respectively). These results demonstrate that RWT in pathological conditions is much more accentuated than the RWT observed in athletes. It is worth noticing that, although the electrocardiographic analysis has evidenced left ventricular hypertrophy in 33% of the athletes, only 7% had this diagnosis confirmed by left ventricular mass index values > 134 g/m2. These results suggest higher sensitivity, but low specificity of electrocardiogram to determine ventricular hypertrophy in athletes, which makes the echocardiogram a fundamental test to allow better stratification of cardiac adaptations caused by physical training. In fact, although the electrocardiogram is considered a reference standard for the noninvasive diagnosis of arrhythmias and conduction disorders, its specificity is low for the detection of structural alterations, and may generate false-positive results and overestimate the incidence of left ventricular hypertrophy in athletes.
As regards the ventricular systolic function, it is known that there is no change triggered by physical training13,28 of moderate and high intensity. However, in three athletes we found ejection fraction values below the lower normal limit, and we verified cardiovascular disease in two of these cases. One athlete had dilated myocardiopathy of Chagasic etiology and another had myocardiopathy secondary to arterial hypertension. It is important to stress that none of them was aware of the disease before the assessment. Although there was a low percentage of athletes (4%) with ejection fraction below the lower normal limit, this result stresses the need of clinical assessment of athletes before they are deemed fit for competitive sports. The presence of ventricular dysfunction, in these cases, did not prevent these athletes from showing good physical performance in training and competitions to that point.
The decrease in chronotropic response to more intense exertion after the age of 31 suggests that beta-adrenergic responsivity decrease with age31. This alteration has been explained by the impairment of post-receptor adrenergic signaling with age32. Curiously enough, the athletes presented a higher percentage value of predicted heart rate for the age as of the age of 41. These results confirm that heart rate estimation for age based on the formula 220 – age19 underestimates the maximum absolute heart rate of runners above 41 years of age33.
Despite the significant decrease of absolute oxygen consumption at the anaerobic threshold in the group from 51 to 60 years, the percentage values of oxygen consumption remain unchanged in older runners. These results suggest a delay in the beginning of metabolic acidosis and an increase in oxidation efficiency in these athletes16,34-36. The fact that we did not observe significant difference in absolute oxygen consumption at the anaerobic threshold in runners aged between 61 and 70 years is probably due to the small number of athletes in this age group. Similar results were observed at the respiratory compensation point. As of the age of 41, we observed a decrease in the absolute value of oxygen consumption, while the percentage values of oxygen consumption relative to the peak of exertion remain unchanged. These results are additional evidence of the effects of physical training on the maintenance of oxidation capacity even with aging16,37.
Additionally, results of previous studies show that aerobic physical training causes an increase in the specific activity of oxidizing enzymes of skeletal muscles38 and greater efficacy in the use of free fatty acids through beta-oxidation. Additionally, it causes an increase in the distribution of oxidative muscle fibers (Typo I)39,40.
Our runners did not present extremely high values of peak oxygen consumption, unlike those described by other authors35,41,42. In previous studies, highly trained athletes35 and especially long distance runners (marathonists)42 were assessed, which favors the development of greater aerobic capacity. Additionally, Fagard et al41 described a volume of training of runners that ranged from 69 km/week to 167 km/week, a higher level of training of these athletes as compared to our athletes. Therefore, this difference between our study and others may be explained by the period of physical training that our athletes were engaged in, since not all of them were in a competitive period, this being so because only 16% of our sample were comprised of world-class runners, or else because of genetic differences40,43. Although peak oxygen consumption decreases significantly after the age of 41, the percentage value predicted for the age was significantly higher in older age groups. This demonstrates that the effects of physical training on maximum functional capacity are independent of age31,44-46.
Limitations of the study - We recognize that our study has some limitations including the fact that the sample relates to athletes of a specific outpatient facility, and that our data cannot be extrapolated to other populations of athletes. Additionally, the period of physical training of the athletes was not controlled, and the athletes with metabolic or cardiovascular alterations were not excluded from the study. Although we recognize that these decisions may have influenced our results, our aim was to describe the population of athletes registered at the Sport and Exercise Cardiology Outpatient Facility of a tertiary hospital of the City of São Paulo and, with this, provide cardiologists and health practitioners with the characteristics of long-distance runners who seek these cardiology outpatient facilities. The number of athletes per age group is still small, but is enough to guide other studies in the area.
Future outlook - These results, although preliminary, may help cardiologists gain knowledge on the normal values for the morphology and functioning of the heart of Brazilian long-distance runners in different age groups. Additionally, these results may anticipate values of oxygen consumption and heart rate in different phases of maximum progressive exercise in these athletes.
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
Luciene Ferreira Azevedo Incor - Unidade de Reabilitação Cardiovascular e Fisiologia do Exercício Av. Dr. Enéas C. Aguiar, 44 - Bl. 02 - Andar (-1) 05403-000 - São Paulo, SP E-mail:
Manuscript received on September 02, 2005; revised manuscript received December 20, 2005; accepted on January 12, 2006.