FUNDAMENTO: A recuperação da freqüência cardíaca após o eletrocardiograma de esforço em esteira ergométrica é modulada pelo sistema nervoso autônomo. A análise da variabilidade da freqüência cardíaca (VFC) pode fornecer informações valiosas sobre o controle do sistema nervoso autônomo sobre o sistema cardiovascular. OBJETIVO: O objetivo deste estudo foi testar a hipótese de associação entre a recuperação da freqüência cardíaca após teste de esforço em esteira ergométrica e a variabilidade da freqüência cardíaca. MÉTODOS: Foram estudamos 485 indivíduos sem evidência de cardiopatia com média de idade de 42± 12,1 (faixa etária de 15 a 82) anos, 281 (57.9%) dos quais do sexo feminino, submetidos a um teste de esforço em esteira ergométrica e avaliação da VFC nos domínios do tempo (SDNN, SDANN, SDNNi, rMSSD e pNN50) e da freqüência (LF, HF, VLF e razão LF/HF) durante monitoramento eletrocardiográfico ambulatorial de 24 horas. RESULTADOS: A recuperação da freqüência cardíaca foi de 30 ± 12 batimentos no 1º minuto e 52± 13 batimentos no 2º minuto após o exercício. Os indivíduos mais jovens de recuperaram mais rápido do 2º ao 5º minuto após o exercício (r = 0,19-0,35, P < 0,05). As mulheres se recuperaram mais rápido que os homens (4 ± 1,1 batimentos a menos no 1º minuto, p < 0,001; 5,7 ± 1,2 batimentos a menos no 2º minuto, p < 0,01; e 4,1± 1,1 batimentos a menos no 3º minuto, p < 0.001). Não houve correlação significante entre a recuperação da freqüência cardíaca e a VFC no 1º e 2º minutos após o exercício. Os índices SDNN, SDANN, SDNNi, rMSSD e pNN50 só apresentaram uma correlação significante com a recuperação da freqüência cardíaca no 3º e 4º minutos. CONCLUSÃO: A hipótese de associação entre recuperação da freqüência cardíaca e VFC em 24 horas nos primeiros dois minutos após o exercício não foi comprovada neste estudo. A recuperação da freqüência cardíaca foi associada com idade e sexo.
ARTIGO ORIGINAL
ERGOMETRIA
Recuperação da freqüência cardíaca após teste de esforço em esteira ergométrica e variabilidade da freqüência cardíaca em 24 horas em indivíduos sadios
Instituto do Coração - Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo, São Paulo, SP - Brasil
Estudos recentes demonstraram que a diminuição da recuperação da freqüência cardíaca (FC) após o exercício está associada com prognóstico menos favorável no acompanhamento dos pacientes. Em um estudo realizado entre setembro de 1990 e dezembro de 1993 com 2.428 indivíduos adultos encaminhados após um primeiro teste ergométrico limitado pelos sintomas e a tomografia computadorizada por emissão de fóton único (SPECT) associada à cintilografia com tálio, uma redução de 12 batimentos ou menos no 1ºminuto de recuperação em relação à FC no pico de exercício foi associada com maior mortalidade dos pacientes no acompanhamento (risco relativo ajustado igual a 2; intervalo de confiança de 95% 1,5 a 2,7;
As amostras desses estudos eram compostas por pacientes encaminhados para teste de esforço em esteira ergométrica por indicações clínicas1-3, inclusive pacientes encaminhados para coronariografia1-3. Existem alguns relatos recentes de padrões de recuperação da freqüência cardíaca após o exercício em pacientes sem qualquer evidência de cardiopatia após exame clínico minucioso.
A recuperação da freqüência cardíaca imediatamente após o exercício é considerada uma função da reativação na modulação da atividade parassimpática e uma redução na modulação da atividade simpática que costuma ocorrer durante os primeiros 30 segundos após o exercício4. Anormalidades na modulação da atividade parassimpática foram apontadas como uma possível ligação fisiopatológica com a associação entre diminuição da freqüência cardíaca na recuperação após o teste de esforço em esteira ergométrica e maior mortalidade dos pacientes no período de acompanhamento2. Por esse motivo, nesses casos é preciso estudar a fisiologia do sistema nervoso autônomo.
A variabilidade da freqüência cardíaca (VFC) no domínio do tempo e da freqüência é um valioso instrumento não-invasivo para a avaliação da fisiologia do sistema nervoso autônomo5. A análise da VFC no domínio do tempo é feita por meio de índices desenvolvidos por métodos estatísticos para a variação das diferenças entre intervalos RR sucessivos. A análise da VFC no domínio da freqüência é feita por meio de análise espectral, estando o componente de alta freqüência (HF) relacionado com respiração. O componente de alta freqüência (HF) é mediado, sobretudo, pela atividade vagal, enquanto o componente de baixa freqüência (LF) representa predominantemente a modulação simpática6,7.
Tivemos a oportunidade de avaliar uma amostra de indivíduos saudáveis assintomáticos sem qualquer evidência de cardiopatia após exames clínicos e laboratoriais minuciosos.
Levantamos a hipótese de que diferentes taxas de recuperação da freqüência cardíaca após teste de esforço em esteira ergométrica estariam associadas com índices distintos de variabilidade cardíaca em homens e mulheres saudáveis de diversas idades como uma expressão do equilíbrio entre a modulação simpática e parassimpática. Especificamente, testamos a hipótese de que indivíduos com índices mais elevados de atividade parassimpática teriam uma taxa mais alta de recuperação da freqüência cardíaca após teste de esforço em esteira ergométrica.
O objetivo deste estudo foi avaliar a associação entre os índices de VFC, obtidos por meio de monitorização eletrocardiográfica ambulatorial de 24 horas, e a recuperação da freqüência cardíaca após teste ergométrico em esteira em uma grande amostra de indivíduos sem nenhuma evidência de cardiopatia após exames clínicos e laboratoriais minuciosos.
Uma coorte de indivíduos assintomáticos e sem evidência de cardiopatia após exames clínicos e laboratoriais minuciosos foi estabelecida no Ambulatório Geral de um hospital universitário terciário que também presta atendimento primário e secundário (exame cardiovascular, segundo parecer e avaliação cardíaca pré-operatória)
A avaliação incluiu exame clínico detalhado, eletrocardiograma de 12 derivações e radiografia do tórax. Os indivíduos assintomáticos, com exame clínico, eletrocardiograma e radiografia de tórax normais, foram considerados elegíveis e convidados a participar do estudo. Depois de assinarem o termo de consentimento livre e esclarecido, os participantes foram submetidos a exames laboratoriais, teste de esforço em esteira, ecocardiograma transtorácico bidimensional com Doppler e Holter de 24 horas. Os exames laboratoriais incluíram glicemia de jejum, colesterol total, lipoproteína de alta densidade (HDL-colesterol), lipoproteína de baixa densidade (LDL-colesterol), triglicérides, ácido úrico, hormônio estimulador da tireóide (TSH) e creatinina.
Foram incluídos no estudo homens e mulheres assintomáticos com mais de 15 anos de idade que apresentaram exame clínico, eletrocardiograma, radiografia do tórax, ecocardiograma e teste ergométrico normais.
Foram excluídos indivíduos com antecedente de doença cardiovascular prévia, hipertensão sistêmica, diabetes melito, TSH < 0,05 ou > 8 mg/dl, doença pulmonar obstrutiva crônica, insuficiência renal, doenças inflamatórias crônicas, doenças osteoarticulares, anemia crônica ou neoplasia e resultados anormais no eletrocardiograma de 12 derivações em repouso, ecocardiograma ou teste ergométrico.
Quatrocentos e oitenta e cinco indivíduos entre 15 e 82 anos (média de 42 anos, desvio-padrão de 12) foram considerados aptos a participar do estudo, sendo 204 (42,1%) homens e 281 (57,9%) mulheres. As características clínicas, demográficas e laboratoriais da amostra do estudo são apresentadas na
Os testes ergométricos foram realizados no aparelho Fukuda Denshi MI 8000 Star de acordo com o protocolo de Bruce/Ellestad. A freqüência cardíaca máxima prevista foi calculada por meio da fórmula 220 - idade. Os indivíduos foram estimulados a se exercitar até sentirem sintomas limitantes, mesmo que fosse atingida 85% da freqüência cardíaca máxima prevista. O critério de interrupção do exercício era exaustão física ou freqüência cardíaca máxima acima da esperada para a idade. Em cada estágio do exercício e da fase de recuperação eram registrados a pressão arterial, a freqüência cardíaca e o gasto energético em equivalentes metabólicos (METS). Após o pico do exercício, os indivíduos caminhavam durante um período de desaquecimento de dois minutos a uma velocidade de 2,4 km/hora e grau de inclinação de 2,5%. A freqüência cardíaca era medida a cada minuto de exercício, no pico do exercício e nos 1, 2, 3, 4 e 5 minutos da recuperação com o paciente em pé. A recuperação da freqüência cardíaca foi definida como a freqüência cardíaca máxima atingida menos a freqüência cardíaca em um período especificado na recuperação, e representava a queda da freqüência cardíaca durante esse intervalo de tempo. Os testes ergométricos foram realizados, analisados e relatados com base em um protocolo convencional com utilização de um banco de dados computadorizado.
Todos os indivíduos foram submetidos ao registro eletrocardiográfico de 24 horas. O tempo médio de gravação das fitas de Holter foi de 22,6 ± 1 hora. Todos os registros foram obtidos com gravadores portáteis Marquette 8000 e processados pelo equipamento Marquette MARS 8000, com amostragem de 125 Hz, com emprego do programa MARS, versão 4.0 (Milwaukee, Wisconsin). Cada batimento era classificado e rotulado com relação ao local de origem por meio de técnicas de comparação de padrões ("template-matching"). O programa elimina um intervalo RR antes e dois intervalos RR depois de cada batimento não-sinusal. Um observador experiente revisava e corrigia manualmente todos os traçados. Os registros cujos batimentos não-sinusais representavam mais de 2% do número total de batimentos eram excluídos. Algoritmos correspondentes fornecidos pelo fabricante foram usados na análise da VFC. Os seguintes índices de domínio no tempo foram estudados: desvio-padrão de todos os intervalos RR normais durante 24 horas (SDNN); desvio-padrão das médias dos intervalos RR normais em todos os segmentos de cinco minutos (SDANN); médias dos desvios-padrão dos intervalos RR normais em todos os segmentos de cinco minutos (SDNNi); raiz quadrada média da diferença entre os intervalos RR normais sucessivos (rMSSD); e porcentagem de intervalos RR normais sucessivos > 50 ms (pNN50). No domínio de freqüência (Transformada rápida de Fourier), os seguintes índices foram comparados: muito baixa freqüência (VLF) de 0,0003 a 0,04 Hz, baixa freqüência (LF) de 0,04 a 0,15 Hz, alta freqüência (HF) de 0,15 a 0.40 Hz e razão LF/HF.
Após análise estatística descritiva, a associação entre recuperação da freqüência cardíaca, idade, sexo e índices de variabilidade da freqüência cardíaca foi avaliada por meio da correlação de Pearson e de regressão linear múltipla. Valores de p < 0,05 foram considerados estatisticamente significantes.
O protocolo do estudo foi aprovado pela Comissão de Ética em Pesquisas com Seres Humanos do Hospital, e todos os indivíduos assinaram um termo de consentimento livre e esclarecido.
A recuperação da freqüência cardíaca após o exercício foi mais pronunciada nos dois primeiros minutos após o término do esforço. A média de redução da freqüência cardíaca foi de 30,8 (desvio-padrão de 12,1) batimentos no primeiro minuto e de 52 (desvio-padrão de 13,4) batimentos no segundo minuto. A
Os indivíduos que apresentaram maior aumento da freqüência cardíaca durante o exercício mostraram uma taxa de recuperação mais rápida do segundo ao quinto minuto após o exercício (r = 0,16, 0,36, 0,48
A recuperação da freqüência cardíaca apresentou uma correlação estatisticamente significante com a idade. Os indivíduos mais novos apresentaram uma recuperação da freqüência cardíaca mais rápida, quando comparados com os indivíduos mais velhos, observada do 2º ao 5º minutos após o exercício (r = 0,19-0,35
Não houve associação entre a recuperação da freqüência cardíaca após o exercício e a variabilidade da freqüência cardíaca observada no 1º e 2º minutos após o exercício, na análise no domínio do tempo e da freqüência.
Em relação à variabilidade da freqüência cardíaca na análise no domínio do tempo, observou-se associação entre recuperação da freqüência cardíaca após o exercício e os índices SDNN, SDANN, SDNNi, rMSSD, e pNN50 no 3º e 4º minutos após o exercício (
Em relação à variabilidade da freqüência cardíaca na análise no domínio da freqüência, observou-se associação entre recuperação da freqüência cardíaca após o exercício e o índice de muito baixa freqüência (VLF) no 3º e 4º minutos após o exercício. Não houve correlação significante entre os índices de alta freqüência (HF) e razão baixa freqüência/alta freqüência (LF/HF) em nenhum minuto da recuperação (
Após o ajuste para a idade e sexo na análise de regressão múltipla, a correlação entre SDNN e recuperação da freqüência cardíaca no 3º e 4º minutos após o exercício permaneceu estatisticamente significante.
Estudamos a recuperação da freqüência cardíaca após o exercício em uma amostra composta por homens e mulheres sem evidência de cardiopatia após avaliação clínica e laboratorial minuciosa. Essa é uma característica interessante da população deste estudo, uma vez que estudos anteriores incluíram cardiopatas e não-cardiopatas8,9, desde indivíduos normais até portadores de quadros patológicos com vários graus de gravidade. Outros estudos importantes incluíram apenas homens10-12. Nossa amostra era constituída por indivíduos sedentários, não-atletas, com consumo máximo de oxigênio no teste de esforço em esteira ergométrica inferior a 44,9 mL/kg/min13.
Os valores médios da recuperação da freqüência cardíaca após o exercício foram mais elevados na nossa amostra, quando comparados a estudos prévios publicados1-3 que correlacionaram a recuperação da freqüência cardíaca após esforço a um prognóstico cardiovascular. É importante observar também que, neste estudo, a taxa de redução da freqüência cardíaca após o exercício diferiu entre o sexo masculino e o sexo feminino, apresentando o sexo feminino uma redução mais acentuada da freqüência cardíaca nos primeiros 3 minutos da recuperação. Essa diferença na redução da freqüência cardíaca em relação ao sexo não foi abordada em estudos anteriores realizados com homens e mulheres1,2. Esse achado pode estar relacionado com a sugestão anterior de maior modulação da atividade parassimpática em mulheres do que em homens, de acordo com estudos sobre variabilidade da freqüência cardíaca13-16. Além disso, sabe-se que, durante o exercício, as mulheres têm menos condicionamento cardiorrespiratório, maior débito cardíaco com cargas comparáveis e menor volume sistólico, o que faz com que o equilíbrio entre a demanda e a oferta de O2 , seja obtido por meio de um aumento na freqüência cardíaca17-19. Demonstrou-se que a capacidade aeróbica de mulheres sedentárias na fase da menopausa era inferior à de homens na mesma faixa etária20. Pode ser que essas bases fisiológicas estivessem em ação nos nossos achados.
A taxa de recuperação da freqüência cardíaca após o exercício também foi modulada pela idade, como constataram outros autores. A freqüência cardíaca máxima e o débito cardíaco foram mais baixos em indivíduos mais velhos, em parte por causa da menor resposta beta-adrenérgica21 e em parte por causa da menor carga de exercício atingida. Cinqüenta por cento do aumento na freqüência cardíaca pode ser atribuído à estimulação simpática, principalmente estimulação beta-adrenérgica, e às catecolaminas circulantes.
Não observamos uma relação entre os índices de variabilidade da freqüência cardíaca em monitorização ambulatorial de 24 horas e a recuperação da freqüência cardíaca nos dois primeiros minutos após o teste ergométrico em esteira, período no qual a atividade parassimpática constitui o principal determinante da redução dos batimentos cardíacos. Nossos dados mostraram que a recuperação da freqüência cardíaca após o exercício não estava relacionada com o componente de alta freqüência (HF), que é considerado um índice predominantemente parassimpático. Além disso, índices do domínio do tempo modulados também predominantemente por estímulos parassimpáticos, como rMMSD e pNN50, não revelaram uma associação com a recuperação da freqüência cardíaca nos dois primeiros minutos, apenas a partir do 3º e 4º minutos após o exercício. Surpreendentemente, os índices SDNN, SDANN e SDNNi, que sofrem influências simpáticas e parassimpáticas, também foram associados com a recuperação da freqüência cardíaca no 3º e 4º minutos. Esse foi um achado inesperado, pois os índices HF, rMMSD e o pNN50 são mais influenciados pelo tônus vagal, como foi demonstrado em estudos controlados com atropina em registros de cinco minutos16. As condições do registro de 24 horas da análise da variabilidade da freqüência cardíaca podem ter influenciado esse achado. Em um estudo recente realizado com 70 homens com mais de 70 anos de idade12, não foi observada relação significante entre a recuperação da freqüência cardíaca e os índices rMSSD, pNN50, HF e a razão LF/HF, mas apenas com o índice LH no primeiro minuto de recuperação após o exercício.
Nosso estudo tem algumas limitações a serem consideradas. A recuperação da freqüência cardíaca após o exercício foi avaliada durante um procedimento de desaquecimento "cool down" (primeiros dois minutos com velocidade de 2,4 km e grau de inclinação de 2,5%). Não se sabe ao certo o impacto exercido pelo tipo de protocolo e o período de desaquecimento sobre a recuperação da freqüência cardíaca após o exercício, e ainda não foram padronizados protocolos de recuperação na prática clínica. Sem um protocolo de desaquecimento, as diferenças podem variar com a cessação imediata do exercício e retomada da posição ortostática20.
Concluindo, a recuperação da freqüência cardíaca após o exercício foi associada com a idade e o sexo. Indivíduos mais novos apresentaram uma recuperação da freqüência cardíaca após o esforço mais rápida observada entre o segundo e quinto minutos após o exercício, e a recuperação da freqüência cardíaca também foi mais rápida no sexo feminino. A hipótese de associação entre recuperação da freqüência cardíaca e os índices de variabilidade da freqüência cardíaca analisados em monitorização de 24 horas nos primeiros dois minutos após o exercício não foi comprovada neste estudo. Só houve associação entre recuperação da freqüência cardíaca e os índices desvio-padrão de todos os intervalos RR normais durante 24 horas (SDNN); desvio-padrão das médias dos intervalos RR em ritmo sinusal normal durante todos os segmentos de cinco minutos (SDANN); médias dos desvio-padrão de todos os intervalos RR normais em todos os segmentos de cinco minutos (SDNNi); raiz quadrada média da diferença entre os intervalos RR normais sucessivos (rMSSD); e porcentagem de intervalos RR normais sucessivos >50 ms (pNN50) no 3º e 4º minutos após o exercício.
Nossos dados contribuem para a análise da recuperação da freqüência cardíaca nos primeiros cinco minutos após o exercício em indivíduos sem evidência de cardiopatia após avaliação clínica e laboratorial minuciosa. Esse achado pode ser valioso para futuros estudos nesta área.
Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.
Este artigo é parte de tese de doutorado de Ivana Antelmi pela Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo.
Ivana Antelmi Rua Belgrado, 199 - Vila Moinho Velho 04285-040, São Paulo, SP - Brasil E-mail:
Artigo recebido em 28/07/07; revisado recebido em 21/09/07; aceito em 21/11/07.
BACKGROUND: Heart rate recovery after treadmill electrocardiographic exercise stress test is modulated by the autonomic nervous system. Analysis of heart rate variability can provide useful information about autonomic control of the cardiovascular system. OBJECTIVE: The aim of the study was to test the hypothesis of association between heart recovery after treadmill electrocardiographic exercise test and heart rate variability. METHODS: We studied 485 healthy individuals aged 42± 12.1 (range 15-82) years, 281(57.9%) women, submitted to treadmill electrocardiographic exercise stress tests and heart rate variability evaluations over time (SDNN, SDANN, SDNNi, rMSSD, pNN50) and frequency (LF, HF, VLF, LF/HF ratio) domains in 24-hour ambulatory electrocardiographic monitoring. RESULTS: Heart rate recovery was 30± 12 beats in the 1st minute and 52± 13 beats in the 2nd minute after exercise. Younger individuals recovered faster from the 2nd to the 5th minute after exercise (r= 0.19-0.35, P< 0.05). Recovery was faster in women than in men (4± 1.1 beats lower in the 1st minute, p<0.001; 5.7± 1.2 beats lower in the 2nd minute, p<0.01; 4.1± 1.1 beats lower in the 3rd minute, p<0.001). There was no significant correlation between heart rate recovery and heart rate variability in 1st and 2nd minutes after exercise. SDNN, SDANN, SDNNi, rMSSD, and pNN50 indices demonstrated a significant correlation with heart rate recovery only at the 3rd and 4th minutes. CONCLUSION: The hypothesis of association between heart rate recovery and 24-hour heart rate variability in the first two minutes after exercise was not substantiated in this study. Heart rate recovery after exercise was associated with age and gender.
Instituto do Coração - Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo, São Paulo, SP - Brazil
Mailing address
Recent studies have demonstrated that impaired heart rate recovery after exercise was associated with less favorable prognosis in patient follow-up. In a study of 2,428 consecutive adults referred for a first symptom-limited electrocardiographic exercise stress test and single-photon emission computed tomography (SPECT) with thallium between September 1990 and December 1993, the decrease of 12 beats or less in the 1st minute of recovery relative to heart rate at peak exercise was associated with higher mortality rate during follow-up (adjusted relative risk 2; 95% confidence interval 1.5 – 2.7; p < 0.001)1. Another study examined 9,454 consecutive patients referred for treadmill electrocardiographic exercise stress test: heart rate recovery <12 beats per minute in the 1st minute after exercise was associated with higher mortality during follow-up (5%
Study samples in these reports consisted of patients referred for treadmill electrocardiographic exercise stress test due to clinical indications1-3, including patients referred for coronary angiography1,3. There are few recent reports of patterns of heart rate recovery after exercise in patients without any evidence of heart disease after careful clinical examination.
Heart rate recovery immediately after exercise is considered to be a function of reactivation of the parasympathetic drive and a decrease in the sympathetic drive that usually occurs during the first 30 seconds of recovery after exercise4. Abnormalities in parasympathetic activation and drive were suggested as a potential pathophysiological link to the observed association between reduced or impaired heart rate in early recovery after treadmill electrocardiographic exercise stress test and increased mortality during the follow-up period2. Hence, the study of autonomic nervous system physiology in this setting may be warranted.
Heart rate variability in time and frequency domains is a noninvasive tool useful for evaluation of autonomic nervous system physiology5. Time domain analysis of heart rate variability estimates the variation of differences between successive RR intervals through indices developed by statistical methods. Frequency domain analysis of heart rate variability estimates respiratory-dependent high frequency and low frequency power through spectral analysis. High frequency power is considered to be mediated mainly by vagal activity, while low frequency power has been suggested to represent predominantly sympathetic modulation6,7.
We had the opportunity of evaluating a sample of asymptomatic healthy individuals without any evidence of heart disease after careful clinical and laboratory examination.
We hypothesized that different rates of heart rate recovery after treadmill electrocardiographic exercise stress test would be associated with different indices of heart variability in healthy men and women of different ages as an expression of the balance between parasympathetic and sympathetic drives. Specifically, we tested the hypothesis that individuals with higher indices of parasympathetic activity would have higher rate of recovery of heart rate after treadmill electrocardiographic exercise stress test.
The aim of this study was to evaluate the association between heart rate variability indices obtained during 24-hour ambulatory electrocardiographic monitoring and heart rate recovery after treadmill electrocardiographic exercise stress test in a large sample of subjects without any evidence of heart disease after careful clinical and laboratory examination.
Clinical evaluation included a detailed medical examination, 12-lead electrocardiogram and chest X-ray. The asymptomatic individuals with normal clinical examination, as well as normal electrocardiogram and chest X-ray, were considered eligible for the study, and were invited to participate. After informed and written consent, participants were submitted to further laboratory work-up, including treadmill electrocardiographic exercise stress test, two-dimensional transthoracic Doppler echocardiography, and 24-hour ambulatory electrocardiographic monitoring. In addition, laboratory work-up included hemoglobin, hematocrit, leukocyte count, serum glucose, serum cholesterol, triglycerides, uric acid, thyroid-stimulating hormone, and creatinine.
Subjects with higher increase in heart rate during exercise demonstrated a faster recovery rate from the second to the fifth minute after exercise (r=0.16, 0.36, 0.48 P<0.05, respectively 2nd, 3rd and 4th minutes); this relationship was not demonstrated in the first minute after exercise, even after controlling for age. Resting heart rate correlated significantly with heart rate recovery at the 4th and 5th minutes after exercise (r= 0.2, P<0.05).
For heart rate variability indices in the time domain, there was an association between heart rate recovery and SDNN, SDANN, SDNNi, rMSSD, and pNN50 indices in the time domain of heart rate variability only at the 3rd and 4th minutes of recovery after exercise (
For heart rate variability indices in the frequency domain, there was an association between heart rate recovery and very low frequency (VLF) in the frequency domain only at the 3rd and 4th minutes of recovery after exercise. We found no significant correlation between high frequency power (HF) and low frequency to high frequency power ratio (LF/HF) at any minute of recovery (
Correlation between SDNN and heart rate recovery after exercise at 3rd and 4th minutes remained statistically significant after controlling for age and gender in multiple regression analysis.
We studied heart rate recovery after exercise in a sample of men and women without any evidence of heart disease after careful clinical and laboratory evaluation. This is an interesting characteristic of this study sample, since previous studies included subjects with and without heart disease8,9 in a range from normal to several degrees of pathologic conditions. Other important studies included only men10-12. In addition, our sample was composed of non-athlete, sedentary subjects with maximal oxygen consumption below 44.9ml/kg/min13 during treadmill exercise testing.
In our sample, mean heart rate recovery was much higher than that associated with poor prognosis in published studies1-3. It is also noteworthy that, in this study, heart rate decrease after exercise was different in men and women; decrease being faster in women. This difference in the rate of decline relative to sex has not been addressed in previous studies that enrolled men and women1,2. This finding may be related to the previous suggestion of higher parasympathetic drive in women in comparison to men as found in studies of heart rate variability13-16. Additionally, during exercise women are usually considered to have lower cardiorespiratory fitness, higher cardiac outputs for comparable workloads and lower systolic volume, providing a balance between O2 demand and supply from increased heart rate17-19. These physiological bases may have been operative in our findings. Sedentary women in menopause displayed lower aerobic capacity than men in the same age range20. To compensate for lower capacity, aerobic power in women during dynamic exercise increased more than in men.
Recovery rate after exercise was also modulated by age as found by others. Maximum heart rate and cardiac output were lower in older individuals, partly because of decreased beta-adrenergic responsivity21 and partly because of lower workload. Fifty percent of the increase in heart rate may be attributed to sympathetic stimulation, mainly beta-adrenergic stimulation and circulating catecholamines.
There was no relationship between 24-hour heart rate variability indices in heart rate recovery in the first two minutes after the treadmill electrocardiographic exercise stress test, when parasympathetic activity is the major determinant of heart rate reduction. Our data showed that heart rate recovery after exercise was not related to the high frequency component in the frequency domain, which is considered an index of parasympathetic activity. In addition, indices modulated mainly by parasympathetic stimuli such as rMMSD and pNN50 in the time domain did reveal an association with heart rate recovery after exercise in the 3rd and 4th minutes. Surprisingly, SDNN, SDANN and SDNNi indices, which are an expression of both sympathetic and parasympathetic influences, were also associated with heart rate recovery in the 3rd and 4th minutes. This was an unexpected finding because high-frequency component, rMMSD and pNN50 are more influenced by the vagal tone, as demonstrated in controlled experiments with atropine in 5-minute recording16. The 24-hour recording conditions may also have modulated this finding. In a recent study of 70 men over 70 years of age12, no significant relationship between heart rate recovery and rMSSD, pNN50, high frequency component and low-frequency to high-frequency component ratio was detected, except in the low frequency component during the first minute of recovery after exercise.
Our study has limitations. Heart rate recovery after exercise is modulated by a procedure of cool-down as was performed in this study (first 2 min of 1.5 mph at 2.5%). The impact of exercise protocol and cool-down period on heart rate recovery after exercise is uncertain, and recovery protocols have not yet been standardized in clinical practice. The mechanism of this modulated recovery is less well known. Differences might well vary with immediate cessation of exercise and assumption of the supine position without a cool-down protocol20.
In conclusion, heart rate recovery after exercise was associated with age and gender. Younger individuals recovered faster than older ones from the second to the fifth minute after exercise and heart rate recovery in women was more rapid than in men. The hypothesis of association between heart rate recovery and indices of 24-hour heart rate variability in the first two minutes after exercise was not substantiated in this study. There was an association between heart rate recovery and Standard deviation (SD) of all normal sinus RR intervals during 24 hours (SDNN), SD of averaged normal sinus RR intervals for all 5-minute segments (SDANN), mean SDs of all normal sinus RR intervals for all 5-minute segments (SDNNi), root-mean-square of the successive normal sinus RR interval difference (rMSSD), percentage of successive normal sinus RR intervals >50 ms (pNN50) in the time domain only at the 3rd and 4th minutes of recovery after exercise. Our data may add to the evaluation of heart rate recovery in the first 5 minutes after exercise in subjects without any evidence heart disease after careful clinical and laboratory evaluation. Such a finding may be useful for further studies in the field.
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
There were no external funding sources for this study.
This article is part of the thesis of doctoral submitted by Ivana Antelmi, from