FUNDAMENTO: A associação das funções autonômica cardíaca e ventricular sisto-diastólica variavelmente alteradas ainda é controversa e pouco explorada na cardiopatia chagásica crônica. OBJETIVO: Avaliar em que extensão as funções autonômica cardíaca e mecânica ventricular estão alteradas e se ambas estão relacionadas na cardiopatia chagásica assintomática. MÉTODOS: EM 13 cardiopatas chagásicos assintomáticos e 15 indivíduos normais (grupo controle), foram avaliadas e correlacionadas a modulação autonômica da variabilidade da frequência cardíaca durante cinco minutos, nos domínios temporal e espectral, nas posições supina e ortostática, e a função ventricular com base em variáveis morfofuncionais Doppler ecocardiográficas. A análise estatística empregou o teste de Mann-Whitney e a correlação de Spearman. RESULTADOS: Em ambas as posições, os índices temporais (p = 0,0004-0,01) e as áreas espectrais total (p = 0,0007-0,005) e absoluta, de baixa e alta frequências (p = 0,0001-0,002), mostraram-se menores no grupo chagásico. O balanço vagossimpático mostrou-se semelhante em ambas as posturas (p = 0,43-0,89). As variáveis ecocardiográficas não diferiram entre os grupos (p = 0,13-0,82), exceto o diâmetro sistólico final do ventrículo esquerdo que se mostrou maior (p = 0,04), correlacionando-se diretamente com os reduzidos índices da modulação autonômica global (p = 0,01-0,04) e parassimpática (p = 0,002-0,01), nos pacientes chagásicos, em posição ortostática. CONCLUSÃO: AS DEpressões simpática e parassimpática com balanço preservado associaram-se apenas a um indicador de disfunção ventricular. Isso sugere que a disfunção autonômica cardíaca pode preceder e ser independentemente mais severa que a disfunção ventricular, não havendo associação causal entre ambos os distúrbios na cardiopatia chagásica crônica.
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Em suas diferentes formas clínicas crônicas, a doença de Chagas ainda persiste como uma importante endemia que afeta cerca de 11 milhões de indivíduos no continente sul-americano e que incide também em países da Europa e da América do Norte1,2. A doença crônica inclui a forma indeterminada, na qual somente existe positividade sorológica sem ostensivo envolvimento orgânico, e as formas cardíaca e digestiva exclusivas ou combinadas, com ou sem sintomas3.
A cardiopatia chagásica responde por 25 a 30% dos casos crônicos e representa uma neurocardiomiopatia de elevada morbimortalidade, caracterizada por lesões isoladas ou associadas de variável severidade, do miocárdio atrial e ventricular, do sistema de excitação-condução elétrica e da inervação autonômica intrínseca, principalmente parassimpática. Entre suas manifestações, isoladas ou combinadas, estão a disfunção ventricular sistólica ou diastólica, que pode culminar em insuficiência cardíaca, diferentes arritmias, disfunção autonômica cardíaca, tromboembolia e morte súbita3-5.
A disfunção variável primária parassimpática e simpática cardíaca foi exaustivamente demonstrada com base nas deficientes respostas da frequência cardíaca a diferentes estímulos agudos5-14, bem como na redução da variabilidade espontânea da frequência cardíaca15-18, em pacientes chagásicos com doença cardíaca exclusiva ou combinada. Em relação às variáveis morfológicas e funcionais sisto-diastólicas ventriculares, alguns estudos que empregaram a Doppler ecocardiografia convencional e tissular têm mostrado resultados conflitantes, sem padrões morfofuncionais definidos, em pacientes chagásicos, com as formas cardíaca e indeterminada da doença. As alterações foram identificadas19-25, mas também se descreveram a morfologia e a função ventricular preservadas13,26-28.
Uma questão incompletamente esclarecida é se a disfunção autonômica correlaciona-se com alterações morfofuncionais ventriculares ou se esses distúrbios são fenômenos independentes sem qualquer relacionamento causal5,29,30. Alguns estudos demonstram que ambos os distúrbios são fenômenos independentes e que a disfunção parassimpática pode ocorrer exclusivamente, preceder a alteração mecânica ou existir em associação com esta sem relacionamento causal5,9,12-14,28.
O presente estudo objetivou verificar em que extensão as variáveis morfológicas e funcionais sisto-diastólicas ventriculares à ecodopplercardiografia e a modulação autonômica tônica do coração avaliada pela análise da variabilidade da frequência cardíaca estão alteradas e se estão relacionadas na cardiopatia chagásica crônica assintomática.
Dois grupos de indivíduos em regime ambulatorial foram comparados: (a) um grupo controle de 15 indivíduos saudáveis (nove homens e seis mulheres), com idade entre 37 e 54 anos (mediana de 43 anos), de origem diversificada; e (b) um grupo de 13 chagásicos com cardiopatia (sete homens e seis mulheres) e idade entre 28 e 62 anos (mediana de 44 anos). Esses pacientes foram recrutados do serviço de cardiologia do Hospital Universitário de Brasília, DF, onde estavam sob acompanhamento clínico periódico.
O diagnóstico da doença de Chagas baseou-se em antecedentes epidemiológicos e em, pelo menos, dois testes sorológicos positivos, entre os quais a imunofluorescência indireta, a hemaglutinação e o teste ELISA. A cardiopatia chagásica foi diagnosticada pela presença isolada ou combinada de alterações eletrocardiográficas de repouso peculiares: bloqueio atrioventricular de primeiro grau (8%); bloqueio completo do ramo esquerdo do feixe de His (8%); bloqueio completo do ramo direito do feixe de His (23%); bloqueio completo do ramo direito, associado com hemibloqueio anterior esquerdo (15%); hemibloqueio anterior esquerdo (23%); e alterações difusas da repolarização ventricular (23%). O raio X convencional de tórax foi normal em todos os pacientes chagásicos. Critérios adicionais de inclusão foram ausência de manifestações prévias ou atuais de insuficiência cardíaca e de qualquer outra condição cardiovascular ou sistêmica. Dez pacientes chagásicos apresentaram exclusivamente a forma cardíaca da doença; três tinham sintomas específicos, que foram identificados com megaesôfago ou megacólon, caracterizando a forma cardio-digestiva. Nenhuma medida Doppler ecocardiográfica foi considerada como critério de exclusão ou inclusão. Todos os pacientes do grupo controle e do grupo chagásico estavam em perfeitas condições físicas e mentais e em regular atividade diária habitual, bem como não usavam quaisquer drogas.
Esta pesquisa foi realizada em conformidade com a declaração de Helsinki e com as normas do Ministério da Saúde e foi aprovada pelo Comitê de Ética em Pesquisa em Seres Humanos, da Faculdade de Medicina da Universidade de Brasília. Todos os indivíduos assinaram o termo de consentimento pós-informado, previamente à participação. Os autores declaram isenção de qualquer conflito de interesse.
Os indivíduos dos grupos controle e chagásicos foram submetidos à sessão experimental entre 8 e 11 horas da manhã, provenientes das atividades rotineiras, de uma a quatro horas após o desjejum. Todos foram instruídos a abster-se de bebidas estimulantes e a não se exercitar, fumar e ingerir qualquer droga, pelo menos, 24 horas anteriormente ao exame. Os dados clínicos e antropométricos, os hábitos de vida e o eletrocardiograma (ECG) convencional foram inicialmente obtidos, em sala de exames apropriada, à temperatura ambiente (22-28ºC). Conforme já estabelecido em nosso laboratório18,31-34, após dez minutos subsequentes de repouso supino, um trecho contínuo de cinco minutos de ECG na derivação DII foi automaticamente arquivado em tempo real, em um sistema computadorizado, à velocidade de 25 mm/s e à frequência de amostragem de 250 Hz. Para tanto, utilizaram-se um conversor analógico-digital e um
Esta análise foi realizada como descrito previamente18,31 e segundo as recomendações preconizadas32. Cada série arquivada de intervalos R-R do ECG foi processada e analisada
Os periodogramas das séries de intervalos R-R foram, de início, validados visualmente para a verificação da estacionaridade, a confirmação do ritmo sinusal e a detecção de eventuais batimentos não sinusais e ectópicos e de artefatos, bem como para a validação de cada onda R. Os eventuais batimentos espúrios foram eliminados da série, juntamente com os intervalos precedente e subsequente, assim como os intervalos extremos. As séries que necessitaram de edição representaram menos de 1% das séries dos indivíduos chagásicos e cerca de 0,1% daquelas do grupo controle. As séries qualificadas mostraram boa estacionaridade, estimada pelas diferenças percentuais entre a média e o desvio padrão de cada par dos três segmentos em que as séries foram fracionadas. Após a validação e a edição, as séries foram processadas e analisadas quanto à variabilidade nos domínios do tempo (análise temporal) e da frequência (análise espectral)18,31-34.
Os índices temporais incluíram o intervalo R-R médio da série e dois índices de variabilidade global que refletem a modulação combinada vagossimpática, a saber: o desvio padrão (SDNN) e o coeficiente de variação (CV: SDNN/média) da série. Dois outros índices foram a porcentagem de sucessivos intervalos R-R de duração maior que 50 ms (pNN50%) e a raiz quadrada da média da soma do quadrado das diferenças entre sucessivos intervalos R-R (rMSSD), que estimam a modulação parassimpática batimento a batimento, associada à arritmia sinusal respiratória.
Para a análise espectral, as séries foram inicialmente normalizadas e reamostradas a 4 Hz, pelo método de interpolação polinomial cúbica (
As variáveis morfológicas e funcionais sistólicas e diastólicas foram obtidas pelo exame Doppler ecocardiográfico bidimensional, em aparelho de ultrassom ATL HDI 3500, com transdutor de 2,5 a 4,0 MHz. No exame, o indivíduo permaneceu na posição supina lateral esquerda, de acordo com as diretrizes da Sociedade Americana de Ecocardiografia (ASE)36. Foram considerados os valores médios de três batimentos consecutivos, ajustados para a área de superfície corporal, obtidos da visão paraesternal esquerda (longo e curto eixos) e apical (quatro câmaras, duas câmaras e longo eixo apical). O registro em modo M foi efetuado visualizando-se o curto eixo em nível dos músculos papilares. Os exames foram realizados de maneira cega, somente por um dos autores (DVF).
As variáveis morfológicas avaliadas incluíram: diâmetros da aorta (Ao) e ântero-posterior do átrio esquerdo (AE); diâmetros sistólico (DSFVE) e diastólico (DDFVE) finais do ventrículo esquerdo; espessura das paredes septal e posterior do ventrículo esquerdo; volume diastólico final do ventrículo esquerdo (VDFVE); massa ventricular (M) calculada segundo a ASE; razão VDFVE/M; e índice de massa cardíaca (massa/área de superfície corporal - índice M).
A função sistólica ventricular esquerda foi estimada pela fração de ejeção (FE) segundo Theichholz, pela porcentagem de encurtamento circunferencial do ventricular esquerdo (ΔD%), calculada por meio da fórmula [(DDFVE - DSFVE)/DDFVE] x 100, e pela velocidade de encurtamento circunferencial da fibra (Vcf).
As medidas da função diastólica incluíram: a velocidade do fluxo transmitral, com a amostra de volume tomada na extremidade dos folhetos da valva mitral na visão apical das quatro câmaras; a razão entre a velocidade da onda inicial da abertura mitral (E-onda) e a velocidade da onda de contração máxima atrial (A-onda) (razão E/A); a velocidade do tempo de desaceleração mitral no enchimento inicial (inclinação E-F); e a razão entre a velocidade da onda inicial da abertura mitral e a onda do anel mitral septal pelo Doppler tissular (e') (razão E/e').
Também foi estimado o índice de desempenho miocárdico, ou índice Tei, como medida da função ventricular global ou sisto-diastólica combinada.
Como a maioria das variáveis analisadas mostrou distribuição anormal pelos testes de Kolmogorov-Smirnov, D'Agostino-Pearson ou Shapiro-Wilk, cada qual foi descrita pela mediana, pela faixa interquartil e pelos valores extremos, e os grupos foram comparados pelo teste de Mann-Whitney. O teste de Spearman foi empregado para avaliar a correlação entre os índices de variabilidade da frequência cardíaca e as variáveis ecocardiográficas. As variáveis categóricas foram comparadas entre os grupos pelo teste do qui-quadrado ou teste exato de Fisher. O nível de significância estatística bicaudal para as diferenças e as correlações foi definido como p
A
Os dados da análise da variabilidade dos intervalos R-R são mostrados nas
As variáveis do exame Doppler ecocardiográfico estão na
Significativa correlação negativa foi observada entre o DSFVE e os índices que expressam a modulação autonômica global - coeficiente de variação (rs = -0,58; p = 0,04) e área espectral total (
A disfunção autonômica cardíaca, caracterizada principalmente por depressão parassimpática, constitui um marcante aspecto da doença de Chagas humana e experimental6,10,29,37-39. Normalidade, depressão discreta a moderada ou exacerbação da função autonômica cardíaca ocorrem na forma indeterminada da doença e em pacientes chagásicos com eletrocardiograma duvidosamente alterado4,7,9,12,13,15,17,18,28,34,40. A depressão autonômica mais severa é encontrada nas formas cardio-digestiva e digestiva exclusiva, enquanto o distúrbio moderado a severo é observado na formas cardíaca exclusiva, sem insuficiência cardíaca6-12,14-18,29,30,37,38.
O presente trabalho reforça essas observações anteriores com o achado de que todos os índices temporais e espectrais absolutos se mostraram reduzidos no grupo chagásico, tanto na posição supina quanto na ortostática. Embora as modulações simpática e parassimpática absolutas estivessem deprimidas, o balanço vagossimpático não se modificou no grupo chagásico, em ambas as posições. Esse achado, no entanto, não significa que a depressão da modulação simpática tenha sido similar à parassimpática, tendo em vista que o balanço vagossimpático depende do nível basal relativo de cada componente autonômico.
Observamos também que os pacientes chagásicos exibiram medidas Doppler ecocardiográficas morfológicas e funcionais ventriculares semelhantes àquelas dos indivíduos normais, exceto pelo aumento do DSFVE. Essa alteração isolada possivelmente representaria uma alteração morfológica incipiente, podendo preceder a disfunção sistólica ou diastólica estabelecida. Além disso, é provável que esse achado seja apenas uma variante casual da normalidade, sem significado morfofuncional, portanto, nesse caso, não deve ser valorizado. Nossos resultados são concordantes com a inexistência de alteração ou alteração discreta da função ventricular observada, por outros autores, em pacientes chagásicos com cardiopatia12-14,25. Por outro lado, são discordantes daqueles que mostraram disfunção diastólica ventricular esquerda nessa forma da doença, empregando a mesma técnica de avaliação20-22,24, o que pode ser explicado por diferenças no padrão funcional do envolvimento do coração ou diferenças relativas aos distintos estágios de evolução da cardiopatia em diversos pacientes chagásicos.
Quanto à possível correlação entre a função ventricular e a modulação autonômica cardíaca nos pacientes chagásicos, a depressão pronunciada foi observada em associação com a normalidade das variáveis ecocardiográficas sisto-diastólicas, exceto pelo aumento do DSFVE. Essa alteração ventricular correlacionou-se diretamente com os reduzidos índices de modulação autonômica global e parassimpática, mas apenas na posição ortostática, sugerindo que, em uma situação de estresse funcional cardiovascular, alterações autonômicas e ventriculares podem estar sutilmente correlacionadas. Isso significa que ambos os distúrbios não se associam um ao outro em grande extensão, pelo menos em determinado momento no curso da doença. Com base nessas observações, é improvável que a disfunção autonômica cardíaca pronunciada possa ser meramente um fenômeno secundário a um distúrbio mecânico ventricular discreto. Assim, nossas observações mostram que a disfunção autonômica não está causalmente associada à disfunção ventricular. A disautonomia cardíaca parece ser um fenômeno primário e pode ocorrer exclusivamente ou preceder distúrbios mecânicos ventriculares. Ou seja, a disfunção autonômica não é consequência da alteração contrátil crônica progressiva na cardiopatia chagásica. Diferentemente, uma hipótese alternativa sugere que a disfunção autonômica cardíaca seja um fenômeno secundário à disfunção ventricular, com base em estudos sobre pacientes chagásicos que mostraram, simultaneamente, ambos os distúrbios ou a alteração ventricular exclusiva29, o que não permite estabelecer qualquer relacionamento causal entre esses distúrbios. Por outro lado, não se pode afastar a possibilidade de que as disfunções autonômica e contrátil possam influenciar uma a outra, considerando o importante inter-relacionamento entre as funções5.
De fato, em um prévio estudo correlativo, observamos que os distúrbios das funções contrátil, elétrica e autonômica ocorreram isoladamente ou associadamente em todas as formas da doença e que alguns pacientes chagásicos não mostraram qualquer distúrbio5. Além disso, os pacientes chagásicos com a forma indeterminada mostraram alteração contrátil do ventrículo direito, independentemente de disfunção autonômica9, disfunção parassimpática precedente à alteração sistólica ventricular esquerda12, respostas deficientes e vagais ao estresse ortostático e arritmia respiratória deprimida, associadas à função sistólica ventricular esquerda global preservada13. Ainda, a deficiência cronotrópica no teste de esforço parece ser sinal precoce de disfunção autonômica cardíaca, independentemente da função contrátil ventricular, em pacientes chagásicos com as formas indeterminada e cardíaca14. Em outro estudo, os chagásicos com a forma indeterminada exibiram função ventricular direita preservada em associação à reduzida variabilidade da frequência cardíaca e à disfunção diastólica ventricular esquerda, como fenômenos independentes28.
Nosso estudo não foi longitudinal, assim, é impossível determinar algum relacionamento evolutivo entre as funções autonômica e mecânica do coração, no sentido de definir se uma influencia a outra e em qual extensão, no curso da doença. O número relativamente pequeno de indivíduos examinados em cada grupo não parece ter comprometido os resultados, tendo em vista que a análise estatística empregada foi a não paramétrica e que as diferenças e correlações encontradas foram seguramente significativas ou não significativas. Uma questão adicional é a possível baixa sensibilidade de a Doppler ecocardiografia convencional detectar discretas anormalidades ventriculares, em comparação ao Doppler tissular26,27, considerando-se que a avaliação sob estresse não foi realizada. Ainda, a limitada avaliação da função diastólica com base em apenas algumas medidas ecocardiográficas pode não ter sido suficiente para detectar alterações. No entanto, a avaliação Doppler ecocardiográfica apresenta boa precisão para os objetivos do presente trabalho9,12,13,19-25.
A depressão pronunciada da modulação autonômica da variabilidade da frequência cardíaca, mas com balanço vagossimpático preservado, foi observada nos pacientes chagásicos com cardiopatia, nas posições supina e ortostática. Maior DSFVE foi a única alteração ventricular, que se mostrou inversamente correlacionada com alguns índices de modulação autonômica. A observação da disfunção autonômica pronunciada em associação com a normalidade da maioria das variáveis ventriculares ecocardiográficas sugere a inexistência de relacionamento causal entre as funções autonômica e ventricular, bem como o fato de a disautonomia ser realmente um fenômeno primário e poder preceder as alterações mecânicas ventriculares na evolução da cardiopatia chagásica crônica.
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 Daniel França Vasconcelos pela Universidade e Brasília.
Daniel Franca Vasconcelos Shis Qi 05, Chacara 21/ Unidade C, Setor de Habita 71600-540 Lago Sul, DF, Brasília, Brasil E-mail:
Artigo recebido em 25/05/11; revisado recebido em 27/08/11; aceito em 30/08/11.
BACKGROUND: The association of variably altered cardiac autonomic and ventricular systolic and diastolic functions is still controversial and little explored in chronic Chagas' disease. OBJECTIVE: To evaluate the extent to which cardiac autonomic and mechanical ventricular functions are altered and whether they are associated in asymptomatic chagasic cardiomyopathy. METHODS: A total of 13 patients with asymptomatic chagasic cardiomyopathy and 15 normal subjects (control group) were evaluated and the autonomic modulation of heart rate variability for five minutes, in the temporal and spectral domains, in the supine and orthostatic positions, as well as ventricular function based on morphological-functional variables obtained by Doppler echocardiography were correlated. Statistical analysis used the Mann-Whitney test and Spearman's correlation. RESULTS: In both positions, the temporal index (p = 0.0004 to 0.01) and total (p = 0.0007-0.005) and absolute spectral areas, of low and high frequencies (p = 0.0001 to 0.002), were lower in the chagasic group. The vagal-sympathetic balance was similar in both positions (p = 0.43 to 0.89). The echocardiographic variables did not differ between groups (p = 0.13 to 0.82), except the left ventricular end-systolic diameter, which was larger (p = 0.04) and correlated directly with reduced rates of global (p = 0.01 to 0.04) and parasympathetic (p = 0.002 to 0.01) autonomic modulation in patients with Chagas disease in the orthostatic position. CONCLUSION: The sympathetic and parasympathetic depressions with preserved balance were associated with only one ventricular dysfunction indicator. This suggests that cardiac autonomic dysfunction may precede and be independently more severe than ventricular dysfunction, with no causal association between both disorders in chronic chagasic cardiomyopathy.
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In its different chronic clinical forms, Chagas disease persists as an important endemic disease that affects about 11 million individuals in the South American continent and also occurs in countries in Europe and North America1,2. The chronic disease includes the indeterminate form, which exhibits only seropositivity with no overt organ involvement, and the cardiac and digestive forms, either isolated or combined, with or without symptoms3.
Chagasic cardiopathy accounts for 25 to 30% of chronic cases and represents a neurocardiomyopathy with high mortality, characterized by isolated or associated lesions with variable degree of severity of the atrial and ventricular myocardium, of the excitation-electrical conduction system, and the intrinsic autonomic innervation, mainly parasympathetic. Among its manifestations, isolated or combined, are ventricular systolic or diastolic dysfunction, which may culminate in heart failure, various arrhythmias, cardiac autonomic dysfunction, thromboembolism and sudden death3-5.
The primary variable parasympathetic and sympathetic cardiac dysfunction has been thoroughly demonstrated based on poor responses of heart rate to different acute stimuli5-14, as well as in the reduction of the spontaneous variability of heart rate15-18 in chagasic patients with isolated or combined heart disease. Regarding the morphological and functional systolic and diastolic ventricular variables, some studies that used conventional and tissue Doppler echocardiography have shown conflicting results, with no defined morphofunctional standards in chagasic patients with the cardiac and indeterminate forms of the disease. The alterations were identified19-25, but the preserved morphology and ventricular function have also been described13,26-28.
A question that remains to be clarified is whether the autonomic dysfunction correlates with ventricular morphofunctional alterations or if these disorders are independent phenomena with no causal association5,29,30. Some studies have shown that both disorders are independent phenomena and that parasympathetic dysfunction may occur exclusively, precede mechanical alteration or exist in association with the latter, with no causal association5,9,12-14,28.
The present study aimed at assessing to what extent the morphological and ventricular systolic and diastolic functional variables at Doppler echocardiography and the tonic autonomic modulation of the heart assessed by analysis of heart rate variability are altered and whether they are related in asymptomatic chronic chagasic cardiomyopathy.
Two outpatient groups were compared: (a) a control group consisting of 15 healthy subjects (nine men and six women) aged 37 to 54 years (median 43 years) of diverse origin, and (b) a group of 13 chagasic patients with cardiomyopathy (seven men and six women), aged 28 to 62 years (median 44 years). These patients were recruited from the Cardiology Service at the Hospital Universitário de Brasília, DF, where they underwent regular clinical follow-up.
The diagnosis of Chagas' disease was based on epidemiological history and at least two positive serological tests, including indirect immunofluorescence, hemagglutination and ELISA. Chagasic cardiomyopathy was diagnosed by the presence of isolated or combined specific electrocardiographic alterations at rest: first-degree atrioventricular block (8%), complete left bundle branch block of the His bundle (8%), complete right bundle branch block of the His bundle (23%), right bundle branch block associated with left anterior hemiblock (15%), left anterior hemiblock (23%) and diffuse ventricular repolarization alterations (23%). Conventional chest X-ray was normal in all chagasic patients. Additional inclusion criteria were absence of previous or current manifestations of heart failure and other cardiovascular or systemic condition.
Ten chagasic patients had only the cardiac form of the disease; three had specific symptoms, which were identified with megaesophagus or megacolon, characterizing the cardio-digestive form. No Doppler echocardiography measurement was considered as exclusion or inclusion criterion. All patients in the control and chagasic groups were in perfect physical and mental state and performed regular daily activities, and did not use any drugs.
This study was performed in accordance with the Declaration of Helsinki and the rules of the Ministry of Health and was approved by the Ethics Committee in Human Research, of Faculdade de Medicina da Universidade de Brasília. All subjects signed an informed consent form prior to study enrollment. The authors declare no conflict of interest.
Individuals in the chagasic and control groups were submitted to an experimental session between 8 and 11 am, after routine activities, one to four hours after breakfast. All individuals were instructed to abstain from stimulating beverages as well as exercising, smoking and taking any drugs, at least 24 hours prior to examination. The clinical and anthropometric data, life habits and the conventional electrocardiogram (ECG) were initially obtained in an appropriate examination room, at room temperature (22-28ºC). As previously established in our laboratory18,31-34, after ten subsequent minutes of supine rest, a continuous five-minute ECG recording in DII lead was automatically recorded in real time in a computer system at a velocity of 25 mm/s and at a sampling frequency of 250 Hz
For this purpose, an analog-digital converter was used, as well as dedicated software to capture signal, while viewing occurred in a monitor. Immediately after, the individuals actively adopted the orthostatic posture by the examining table, and after two minutes in this position, a new five-minute ECG recording was stored as previously described.
Individuals breathed spontaneously and regularly, and the respiratory rate was visually monitored and recorded. Those with frequencies below 9 cpm (0.15 Hz) were excluded from the sample, considering that, in this case, the spectral bands of low and high frequencies overlap in the spectral domain of heart rate variability. About an hour after obtaining the RR interval series, the subjects underwent comprehensive Doppler echocardiography assessment. The clinical and autonomic evaluations and echocardiograms were performed by the same author (DFV).
This analysis was performed as previously described18,31 and according to recommendations32. Each recorded series of RR intervals of the ECG was processed and analyzed off-line, using another specific software program. The software for signal capture, processing and analysis have been developed and validated in our laboratory and the Department of Electrical Engineering of Universidade de Brasilia31.
The periodograms of the RR interval series were initially validated visually to verify the stationarity, sinus rhythm confirmation and the detection of non-sinus and ectopic beats and artifacts, as well as the validation of each R wave. Any spurious beats were eliminated from the series, together with the preceding and subsequent intervals, as well as extreme intervals. The series that needed editing represented less than 1% of the series of chagasic individuals and about 0.1% of those in the control group. The qualified series showed good stationarity, estimated by the percentage differences between the mean and standard deviation of each pair of three segments in which the series were fragmented. After validation and editing, the series were processed and analyzed for variability in the time (temporal analysis) and frequency (spectral analysis) domains18,31-34.
The temporal indices included the mean RR interval of the series and two global variability indices that reflect the combined vagosympathetic modulation, namely: the standard deviation (SDNN) and coefficient of variation (CV: SDNN/mean) of the series. Two other indices were the percentage of successive RR intervals longer than 50 ms (pNN50%) and root mean square difference among successive R-R normal intervals (RMSSD), which estimate the beat to beat parasympathetic modulation associated with respiratory sinus arrhythmia.
For the spectral analysis, the series were initially normalized and resampled to 4 Hz using the cubic polynomial interpolation method (cubic spline), in order to obtain continuous and equidistant intervals. They were subsequently filtered by Hanning windowing to attenuate the effects of discontinuity, and then were processed by the autoregressive model of order 16, for the conversion of wave components in a spectrum of frequencies31,35, which comprises: a very low frequency band (0 to 0.04 Hz), low frequency (0.04 to 0.15 Hz), which reflects slow autonomic modulation and is a marker of combined sympathetic and parasympathetic activity, and high frequency (0.15 to 0.50 Hz), which represents the rapid autonomic modulation, being indicative of almost exclusively parasympathetic sinus influence.
The spectral indices expressed by the areas of frequency bands (ms2/Hz) included: (a) total spectral area (0 to 0.50 Hz), which indicates the degree of global autonomic modulation; (b) absolute and relative spectral area of each of the three frequency bands; (c) normalized spectral area of the low and high frequency bands, calculated as a percentage of the absolute area of each of these bands in relation to the sum of both; (d) ratio of the absolute area of the low and high frequency bands (ratio < 1 indicates predominant parasympathetic modulation; and a ratio > 1 demonstrates a relatively predominant combined vagosympathetic modulation). Thus, the normalized areas and ratio of absolute areas of low and high spectral frequencies reflect the relative sympathetic and parasympathetic modulation, i.e., the vagosympathetic balance.
Morphological and functional systolic and diastolic variables were obtained by two-dimensional Doppler echocardiography using an ATL HDI 3500 ultrasound equipment with a 2.5 to 4.0 MHz transducer. During examination, the individual remained in the left supine position, according with the guidelines of the American Society of Echocardiography (ASE)36. The mean values †of three consecutive beats were considered, adjusted for body surface area, obtained from the left parasternal view (long and short axis) and apical (four-chamber, two-chamber and apical long axis). The M-mode recording was made by viewing the short axis at the level of the papillary muscles. The examinations were performed blindly, by only one of the authors (DVF).
The evaluated morphological variables included: diameter of the aorta (Ao) and antero-posterior diameter of the left atrium (LA); left ventricular-end systolic (LVESD) and diastolic diameters (LVEDD); left ventricular septal and posterior wall thickness; left ventricular-end diastolic volume (LVEDV), left ventricular mass (M) calculated according to the ASE; LVEDV/M ratio; and cardiac mass index (mass / body surface area - M index).
The left ventricular systolic function was estimated by the ejection fraction (EF) according to Teichholz's formula, percentage of left ventricular circumferential shortening (ΔD%), calculated using the formula [(LVEDD - LVESD) / LVEDD] x 100, and the velocity of circumferential fiber shortening (Vcf)
The measurements of diastolic function included: the transmitral flow velocity, with the sample volume taken at the extremity of the mitral valve leaflets in the apical four-chamber view; the ratio of the early wave velocity of the mitral valve opening (E-wave) and the wave velocity of the maximum atrial contraction (A wave) (E/A ratio); the velocity of the mitral deceleration time in early filling (EF slope); and the ratio of the early wave velocity of the mitral valve opening (E-wave) and the wave of the septal mitral annulus velocity at the tissue Doppler (e ') (E/e' ratio).
The myocardial performance index, or Tei index was also estimated as a measurement of global ventricular function or combined systolic-diastolic function.
As most of the variables showed normal distribution at the Kolmogorov-Smirnov, D'Agostino-Pearson and Shapiro-Wilks tests, each one was described by the median, the interquartile range and extreme values , and the groups were compared by Mann -Whitney test. Spearman's test was used to assess the correlation between the indices of heart rate variability and echocardiographic variables. Categorical variables were compared between groups by Chi-square or Fisher's exact test. The two-tailed level of statistical significance for differences and correlations was set at p
The data of the RR interval variability analysis are shown in
The Doppler echocardiographic variables are shown in
A significant negative correlation was observed between LVESD and indices that express the global autonomic modulation - coefficient of variation (rs = -0.58, p = 0.04) and total spectral area (rs = -0.68, p = 0.01) - as well as between those indicators of parasympathetic modulation - rMSSD (rs = -0.77, p = 0.002) - and high-frequency spectral area (rs = -0.68, p = 0.01), only in the orthostatic position.
Cardiac autonomic dysfunction, characterized mainly by parasympathetic depression, is a remarkable aspect of human and experimental Chagas disease6,10,29,37-39. Normal, mild to moderate depression or exacerbation of cardiac autonomic function occur in the indeterminate form of the disease and in chagasic patients with doubtful ECG alterations4,7,9,12,13,15,17,18,28,34,40 . The more severe autonomic depression is found in the cardio-digestive and isolated digestive forms, while moderate to severe disorder is observed in the cardiac form, exclusively, without heart failure6-12,14-18,29,30,37,38.
The present study reinforces these previous observations with the finding that all the absolute temporal and spectral indices are decreased in the chagasic group, both in the supine and in the orthostatic positions. Although the absolute sympathetic and parasympathetic modulations were depressed, the vagosympathetic balance did not change in the chagasic group in both positions. This finding, however, does not mean that the depression of sympathetic modulation was similar to the parasympathetic one, considering that the vagosympathetic balance depends on the relative basal level for each autonomic component.
We also observed that chagasic patients exhibited morphological and functional ventricular echocardiographic Doppler measures similar to those of normal individuals, except by the increased LVESD. This alteration alone would represent an incipient morphological alteration, which could precede the established systolic or diastolic dysfunction. Furthermore, it is likely that this finding is only a casual variant of normality, with no morphofunctional significance and so, it should de disregarded. Our results are in agreement with the lack of alterations or mild alterations in ventricular function observed by other authors in chagasic patients with cardiomyopathy12-14,25. On the other hand, they disagree with those that showed left ventricular diastolic dysfunction in this form of the disease, using the same evaluation technique20-22,24, which can be explained by differences in the functional pattern of cardiac involvement of the heart or differences related to different stages of cardiomyopathy evolution in chagasic patients.
As for the possible correlation between ventricular function and cardiac autonomic modulation in patients with Chagas disease, a marked decrease was observed in association with normal systolic and diastolic echocardiographic variables, except for increased LVESD. This ventricular alteration was directly correlated with reduced rates of global and parasympathetic autonomic modulation, but only in the orthostatic position, suggesting that in a situation of cardiovascular functional stress, autonomic and ventricular alterations may be slightly correlated. This means that the two disorders are not associated with each other to a great extent, at least at some point in the course of the disease.
Based on these observations, it is unlikely that the marked cardiac autonomic dysfunction may be merely a phenomenon secondary to a subtle ventricular mechanical disorder. Thus, our observations show that autonomic dysfunction is not causally associated with ventricular dysfunction. Cardiac dysautonomia seems to be a primary phenomenon and can occur in isolation or precede ventricular mechanical disorders. That is, the autonomic dysfunction is not a consequence of progressive chronic contractile alteration in chagasic cardiomyopathy.
In contrast, an alternative hypothesis suggests that cardiac autonomic dysfunction is a phenomenon secondary to ventricular dysfunction, based on studies of chagasic patients who simultaneously showed both disorders or ventricular alteration alone29, which does not allow establishing any causal relationship between these disorders. On the other hand, one cannot rule out the possibility that autonomic and contractile dysfunctions may influence each other, considering the important interrelationship between the functions5.
In fact, in a previous correlative study, we observed that the disorders of contractile, electrical and autonomic functions occurred separately or associated in all forms of the disease and that some patients with Chagas disease showed no disorders5. Furthermore, chagasic patients with the indeterminate form showed right ventricular contractile alteration, regardless of autonomic dysfunction9, parasympathetic dysfunction preceding the left ventricular systolic alteration12, deficient and vagal responses to orthostatic stress and depressed respiratory arrhythmia, associated with preserved global left ventricular systolic function13.
Moreover, the chronotropic deficiency at the stress test appears to be an early sign of cardiac autonomic dysfunction, regardless of ventricular contractile function in chagasic patients with the cardiac and indeterminate forms14.
In another study, chagasic patients with the indeterminate form of the disease showed preserved right ventricular function in association with reduced heart rate variability and left ventricular diastolic dysfunction as independent phenomena28.
The present study was not longitudinal, so it is impossible to determine any evolution association between the autonomic and mechanical functions of the heart, to determine whether one influences the other and to what extent, during the course of the disease. The relatively small number of individuals assessed in each group does not seem to have affected the results, considering that the statistical analysis employed was the nonparametric one and the differences and correlations found were certainly significant or nonsignificant. An additional question is the possible low sensitivity of conventional Doppler echocardiography to detect subtle ventricular abnormalities, in comparison to tissue Doppler26,27, considering that the stress evaluation was not carried out. Still, the limited evaluation of diastolic function based on only a few echocardiographic measurements may not have been enough to detect alterations. However, Doppler echocardiographic assessment shows good accuracy for the purposes of the present study9,12,13,19-25.
The marked decrease in the autonomic modulation of heart rate variability, albeit with preserved vagosympathetic balance, was observed in patients with chagasic cardiomyopathy in the supine and orthostatic positions. A higher LVESD was the only ventricular alteration that was inversely correlated with some indices of autonomic modulation.
The observation of marked autonomic dysfunction in association with the normality of most ventricular echocardiographic variables suggests that there is no causal association between the ventricular and autonomic functions, as well as the fact that dysautonomia is actually a primary phenomenon and can precede the ventricular mechanical alterations throughout the evolution of chronic Chagas disease.
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 Daniel França Vasconcelos, from Universidade de Brasília.