ijcsInternational Journal of Cardiovascular SciencesInt. J. Cardiovasc. Sci.2359-48022359-5647Sociedade Brasileira de CardiologiaK7GkssmfX6zZhtpDFqqpLQcS2359-56472018000300209S2359-5647201800500110510.5935/2359-4802.20180012Original ArticlesAdditional Cardiac Remodeling Induced by Intense Military Training in Competitive AthletesDinisPaulo12DoresHélder3TeixeiraRogério14MorenoLuís2MónicoJoselito2BergmanMarie5LekedalHanna5CachuloMaria Carmo1CardosoJoaquim2GonçalvesLino14Centro Hospitalar e Universitário de CoimbraCentro HospitalarServiço de CardiologiaCoimbraPortugalServiço de Cardiologia, Centro Hospitalar e Universitário de Coimbra, Coimbra - PortugalUniversidade de CoimbraCentro de Saúde Militar de CoimbraCoimbraPortugalCentro de Saúde Militar de Coimbra, Coimbra, PortugalHospital das Forças ArmadasLisboaPortugalHospital das Forças Armadas, Lisboa - PortugalUniversidade de CoimbraFaculdade de MedicinaCoimbraPortugalFaculdade de Medicina Universidade de Coimbra, Coimbra - PortugalUniversidade de CoimbraUniversity of LinköpingSwedenUniversity of Linköping - SwedenLinköpings UniversitetMailing Address: Paulo Dinis. Centro Hospitalar de Coimbra Quinta dos Vales - 3041-801 São Martinho do Bispo, Coimbra - Portugal. E-mail: paulogdinis@gmail.com, dinis17@hotmail.com
Author contributions
Conception and design of the research: Dinis P, Dores H, Teixeira R. Acquisition of data: Dinis P, Moreno L, Mónico J, Bergman M, Lekedal H. Analysis and interpretation of the data: Dinis P. Statistical analysis: Dinis P. Writing of the manuscript: Dinis P, Dores H, Teixeira R. Critical revision of the manuscript for intellectual content: Dinis P, Dores H, Teixeira R, Cachulo MC, Cardoso J, Gonçalves L.
Potential Conflict of Interest
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
May-Jun2018313209217100520172508201722092017This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.AbstractBackground:
Cardiac remodeling depends on the intensity, duration, and training method.
Objective:
To evaluate if the training performed in a Portuguese military special operations troop increases cardiac remodeling in a sample of young individuals who previously practiced competitive sports.
Methods:
A prospective study involving 76 military candidates for military special operations, 45 of whom previously practiced at competitive level (> 10 hours per week). Of these military athletes, only 17 successfully completed the course. The evaluation was performed at 6 months intervals and included a complete clinical history, physical examination, vital signs, anthropometric data and echocardiographic evaluation. Statistical significance was considered when p < 0.05, with a 95% confidence interval.
Results:
At the end of the course, there was a decrease in the percentage of fat mass (19.1 ± 3.3% vs. 13.1 ± 3.5%; p < 0.01), an increase in the percentage of lean mass (41.3 ± 2.1% vs. 44.4 ± 1.8%; p < 0.01), and decreased systolic and diastolic blood pressure and heart rate. Regarding cardiac remodeling, there was an increase in left ventricular diastolic diameter (49.7 ± 3.2 mm vs. 52.8 ± 3.4 mm; p < 0.01), an increase trend in left atrial volume (27.3 ± 4.5 mL/m2 vs. 28.2 ± 4.1 mL/m2; p = 0.07) and increased left ventricular mass (93.1 ± 7.7 g/m2 vs. 100.2 ± 11.4 g/m2; p < 0.01). Functional variables also changed, with an increase in S' (15 (13-16) cm/s vs. 17 (16-18) cm/s; p < 0,01) and a decrease in left ventricular ejection fraction (60 ± 6% vs. 54 ± 6%; p < 0.01).
Conclusion:
Intense military physical training resulted in additional cardiac remodeling in athletes of competitive level, both structural and functional.
Since the 19th century, cardiac adaptations induced by physical exercise have been known. Henschen, in 1899, recognized cardiomegaly in long distance skiers through percussion of heart borders, concluding that this increase was related to cavity dilatation and wall hypertrophy of the left ventricle (LV), and that these changes resulted in physical benefits for the athletes.1,2 With the evolution of complementary diagnostic means, mainly echocardiography, Morganroth et al.,3 in 1975, developed the hypothesis that cardiac morphological changes depended on hemodynamic overload associated with physical exercise: dynamic exercise associated with eccentric hypertrophy due to volume overload, resulting in increased cardiac cavities by serial sarcomere addition; and static exercise associated with concentric hypertrophy due to pressure overload, with LV wall hypertrophy and parallel sarcomere addition.3-5
Different sports and training methods result in varied cardiac remodeling patterns. A predominantly eccentric hypertrophy is expected to be found in a marathon runner, whereas concentric hypertrophy is expected in a weightlifter.6 However, most of the sports practiced nowadays are influenced by the two components of the exercise (the dynamic and the static), and the adaptation these athletes may undergo is less predictable. The intensity, duration and frequency of physical exercise are characteristics that can determine different patterns of cardiac remodeling. High-intensity training is associated with more marked structural and functional changes.7,8
The aim of this study was to verify if there is additional cardiac remodeling in athletes of competitive level, when exposed to a high-intensity training protocol performed in a military course of special operations troops.
Methods
This was an observational and prospective study, which evaluated military personnel at the beginning and end of a course directed at special operations troops. The selected military personnel were candidates to complete the special operations troops course, the Portuguese Army Command (Comando do Exército Português). There were 76 candidates, of which 45 were previously athletes who competed in different modalities. Only 17 individuals successfully completed the course, all of them athletes. The evaluations were carried out between January and June 2016. In these evaluations, carried out at 6 months intervals, a complete clinical history including a medical questionnaire, physical examination, anthropometric evaluation and transthoracic echocardiogram (TTE) was performed. The evaluations were preceded by a rest interval of at least 12 hours. An electrocardiogram (ECG) was also performed in all participants as a cardiovascular screening method.
All subjects signed the Free and Informed Consent Form prior to participating in the study. The study protocol was authorized by the Ethics Committee of Faculdade de Medicina da Universidade de Coimbra (protocol reference 087/2015).
Characteristics of the study population
All military men who completed the course were previously considered competitive athletes. They practiced competitive physical exercises (> 10 hours a week), participating in regional and national competitions. Although this activity was not their main economic means of support, they all had benefits derived from their sports performance. The athletes maintained their level of physical performance in the different modalities until the first evaluation carried out by the researchers. The practiced modalities can be seen in Table 1. During the special operations course, they suspended the previous training, and the physical exercise performed by them was only the result of the training given in the military course.
Characteristics of military physical training in the special operations course
The special operations course consisted of one component of overall physical training and another of military physical training. In the overall physical training, the military was submitted to dynamic and static physical exercises, practicing several modalities such as athletics, team sports (soccer or basketball), swimming and combat sports (boxing, for instance).
The military physical training combined the physical education aspect adjusted to military specificities. For this purpose, the military performed dynamic exercises (long-distance running, long runs interspersed with sprinting and marching exercises), static (cargo transportation and weight lifting) and mixed exercises (steeplechase track, among other activities).
The special operations training program was carried out in two phases. The first one lasted 10 weeks, and the military were submitted to high-intensity exercise training, seeking to achieve approximately 77 to 95% of the maximal heart rate (HR),9 with a frequency of five times a week and for an average of 4 hours daily, combining different types of exercise. The second phase lasted 15 weeks and included high-intensity exercises (approximately 77 to 95% of maximal HR), with periods of almost maximal or maximal intensity (> 96% of maximal HR),9 five times a week, for an average of 4 hours a day, alternating different types of exercise.
Clinical evaluation
All participants underwent a clinical history and physical examination, including the analysis of cardiovascular risk factors (CVRF), pharmacological and dietary habits, hours of training during the military course and sports history.
Anthropometric evaluation
The anthropometric evaluation was performed under the nursing team coordination, and the military personnel was evaluated through a full body digital scale with impedance (HBF510W, OMRON®, which allowed the assessment of body weight, percentage of fat mass (FM) and lean mass (LM) and height (using a tape measure). The systolic blood pressure (SBP) and diastolic blood pressure (DBP), as well as HR measurements were evaluated utilizing an arm blood pressure monitor (HEM 7113, OMRON®, according to the current recommendations.10
To predict the maximum HR, the indirect model was used, based on the equation Maximum HR = 220 - age. The following variables were calculated: variation (Δ)weight, ΔLM, ΔFM; ΔSBP, ΔDBP, ΔHR through the formula: [(final parameter - initial parameter)/initial parameter x 100].
Electrocardiographic evaluation
All 12-lead ECGs were performed by cardiopneumology technicians (electrocardiograph model 1200HR, NORAV® and interpreted by two cardiologists according to the refined criteria,11 of which one of them was blinded to the study conditions.
Echocardiographic evaluation
All TTEs (Vivid 7, GE Healthcare® were performed by a cardiologist and reviewed by an echocardiography specialist blinded to the study conditions. The echocardiographic study was detailed, and echocardiographic windows were obtained according to the current recommendations of the European Society of Cardiology.12,13 Data were digitally recorded for off-line analysis using the Echopac GE Healthcare software (Horton, Norway®. LV wall, interventricular septum (IVS) and LV posterior wall (LVPW) measurements, such as LV diastolic diameter (LVDD), were obtained at the parasternal long-axis window. The relative wall thickness (RWT) was calculated through the formula [(2 * LVPW)/LVDD].
The modified Simpson rule was used to determine the LV volumes and ejection fraction (LVEF) and left atrium (LA) volume. The results were indexed to the body surface area (BSA). LV mass was calculated using the Devereux's formula.13
Pulsed Doppler was acquired using a four-chamber apical window. Tissue Doppler images of the mitral and tricuspid annuli were obtained, and the E and e' waves were determined, as well as the S' wave velocity, respectively.
Two-dimensional echocardiography with speckle-tracking imaging was used to calculate the LV global longitudinal strain (GLS). The images were acquired in apical four-, two- and three-chamber windows, with electrocardiographic monitoring. In the off-line mode, with dedicated software (EchoPAC 9.0, GE Healthcare®, Horten, Norway), myocardial tracking and subsequent conversion to Lagrangian were performed using a semiautomatic endocardial edge detection program. This system allowed manual corrections to be performed to ensure the correct tracing between the cavity and the LV wall. Using the three apical windows of four, two and three chambers, the regional longitudinal strain mean was calculated, so that, subsequently, it was possible to calculate the GLS mean. The exam quality was considered good when up to two segments were excluded and excellent when all segments were analyzed.
The following variables were calculated: ΔIVS, ΔLV mass, ΔRWT, ΔLVDD, ΔLA volume, ΔLVEF, ΔS', Delta of the Tricuspid Annular Plane Systolic Excursion (ΔTAPSE) and ΔGLS. The calculation of each of these variables was performed by the formula [(final parameter - initial parameter)/initial parameter x 100].
Figure 1 depicts the TTE of a military after the special operations course.
Heart with left ventricular parietal thickness and dimension within limits considered to be normal, with supranormal values of diastolic function and normal global longitudinal strain.
Statistical analysis
The distribution of the continuous variables was verified by the Kolmogorov-Smirnov test. The homogeneity of the individual variables was evaluated by the Levene test. Variables with normal distribution were expressed as mean and standard deviation, and paired Student's t-test with two-tailed analysis was used to compare groups. Variables with non-normal distribution were expressed as median and interquartile ranges, and the groups were compared using the paired Wilcoxon's test. Categorical variables were shown as frequency and percentage, and chi-square test and Fisher's test were used when appropriate.
A p value < 0.05 was considered statistically significant, with a 95% confidence interval. The software Statistical Package for Social Science (SPSS), version 20 (SPSS® Inc., Chicago, IL, USA) was used for the calculation and analysis of all data.
ResultsPopulation description
The sample characteristics, anthropometric data, the sports history and the different modalities practiced are shown in Table 1. The sample consisted of young Caucasian males, with a median age of 20 (20-24) years and body mass index (BMI) of 25.3 ± 2.7 kg/m2.
Almost a fifth of the sample (20.6%) had at least one CVRF, with smoking being the most frequent (17.6%), followed by dyslipidemia (5.9%). None of the subjects included in the study had a family history of cardiovascular disease, hypertension or diabetes mellitus.
Anthropometric data variations
After the special operations course, the military had significant increase in body weight, with gain of LM and decrease in FM. There were also differences in relation to the blood pressure profile, with a decrease in mean SBP, DBP and HR (Table 2).
Anthropometric data
Anthropometric data
Military (n = 17)
Initial
Final
p value
Weight, kg
75.2 ± 7.8
77.4 ± 6.6
< 0.01*
Lean mass, %
41.3 ± 2.1
44.4 ± 1.8
< 0.01*
Fat mass, %
19.1 ± 3.3
13.1 ± 3.5
< 0.01*
Systolic blood pressure, mmHg
128 ± 10
122 ± 7
< 0.01*
Diastolic blood pressure, mmHg
73 ± 7
66 ± 5
< 0.01*
Heart rate, bpm
62 (57-73)
60 (53-62)
< 0.01+
Paired Student's t-test;
Paired Wilcoxon test.
Electrocardiographic evaluation
All ECGs showed sinus rhythm and were considered normal or with only physiological alterations. The most prevalent physiological alteration was the early repolarization pattern (41.2%), followed by LV hypertrophy (29.4%), sinus bradycardia (17.6%) and incomplete right bundle branch block (17.6%).
Echocardiographic evaluation
The echocardiographic data are shown in Table 3. There was an increase, with statistical significance, in the left cavity dimensions, both in the LV diastolic diameter and in the LA volume, in addition to an increase in LV mass and a decrease in RWT. In the functional variables, there was reduction in the LVEF at rest and increase in the S' wave. Although the GLS did not show any significant differences, there was a tendency to decrease its absolute value.
Variation of echocardiographic parameters
Parameters
Military (n = 17)
Initial
Final
p value
Interventricular septum, mm
9.7 ± 1.0
9.9 ± 1.0
0.39*
Posterior wall, mm
9.7 ± 0.9
9.6 ± 0.8
0.39*
Left ventricular mass, indexed, g/m2
93.1 ± 7.7
100.2 ± 11.4
< 0.01*
Relative wall thickness
0.40 ± 0.1
0.36 ± 0.1
0.05*
Left ventricular diastolic diameter, mm
49.7 ± 3.2
52.8 ± 3.4
< 0.01*
Left ventricular systolic diameter, mm
33.2 ± 3.3
35.1 ± 2.6
0.04*
Left atrial volume (mL/m2)
27.3 ± 4.5
28.2 ± 4.1
0.07*
Left ventricular ejection fraction (%)
60 ± 6
54 ± 6
< 0.01*
Lateral E' (cm/s)
19 ± 3
19 ± 3
0.92*
E/E'
5.3 ± 1.0
5.3 ± 0.9
0.61*
S' (cm/sec)
15 (13-16)
17 (16-18)
< 0.01+
Tricuspid annular plane systolic excursion, mm
25 ± 4
26 ± 5
0.34*
Left ventricular longitudinal strain (%)
-21.3 ± 0.9
-20.5 ± 1.9
0.11*
Paired Student's t-test;
Paired Wilcoxon test.
Percentage differences between the beginning and end of the course
The differences in remodeling observed between the beginning and end of the special operations course in relation to anthropometric and echocardiographic data are shown in Figure 2. It was observed an increase in weight (3.1 ± 3.3%, p < 0.01) and LM (7.7 ± 4.1%, p < 0.01) and a decrease in FM (-30 ± 15.7%, p < 0.01). The pressure profile was altered with a decrease in SBP (-4.8 ± 3.0%, p < 0.01) and DBP (-8.6 ± 7.4%, p < 0.01). Among the echocardiographic findings, there was an increase in LV mass (10.2 ± 10.8%, p < 0.01) and LVDD (6.4 ± 14.3%, p < 0.01) and LA volume (10.6 ± 21.1%, p = 0.02), and a decrease in RWP (-7.0 ± 14.3%, p = 0.05). Functionally, there was a decrease in LVEF (-11.0 ± 12.8%, p < 0.01) and an increase in S' [13.3 (6.3-19.4)%; p < 0.01].
Anthropometric and echocardiographic variables.
Discussion
In the present study, carried out in athletes undergoing a challenging military training program in a special operations course, additional cardiac remodeling was observed, as well as structural, functional and anthropometric changes.
Regarding vital signs, there was a decrease in mean SBP, DBP and HR at rest. This fact is due to the decrease in the activation of the sympathetic nervous system and the increase of the parasympathetic system at rest in the individuals submitted to the training.14,15 As for the anthropometric data, a mean increase in body weight was observed, with an increase in LM and marked reduction in FM. At the beginning of the training program, the military had FM values considered above the desirable for their age and gender,16 and these values decreased to levels considered appropriate after the military training program. The decrease in FM is related to the increase in intensity and/or duration of training,17 also demonstrated in this study.
The cardiac adaptations were compatible with eccentric cardiac remodeling. There was a significant increase in LV dimensions and mass, and tendency to increase the LA volume. It is known that cardiac remodeling resulting from physical exercise is related to the increase and harmonious hypertrophy of the cardiac cavities, also influencing the right cavities.17,18 During the special operations course, the percentage of military personnel with eccentric hypertrophy (RWT < 0.42 and LVMI > 115g/m2)19 practically doubled (from 5.9% to 11.8%). The verified changes result from the training intensity, frequency and method. Although the special operations training program consists of dynamic and static exercises, the dynamic training predominates. Frequency and intensity are other factors that contribute to high cardiac output, with corresponding volume overload and cardiac chamber dilatation.20
At the functional level, there was a decrease in LVEF, which agrees with what has been previously described.21-23 This occurs because athletes submitted to intense and prolonged exertion may show a slight decrease in resting LVEF. Several factors may contribute to this phenomenon, such as the athletes' ability to significantly increase LVEF during exercise at the expense of increased LV diastolic dimensions, which, through the Frank-Starling mechanism, is associated with increased preload, more effective diastolic filling and lower LV systolic volume, allowing a considerable increase in ejection volume.22 Another possible explanation is that LVEF represents an estimate of LV function and not directly of myocardial contractility, which may underestimate its capacity when submitted to intense exertion. Also, the mathematical formula used to calculate LVEF (100 x ejection volume/LVDD) in hearts with increased cavities underestimates LV performance.22 In this study, despite the verified adaptations, one can say the latter were within ranges considered normal (none of the military had LVEF < 50% at the initial or final evaluations). However, after the military training program, 12 individuals (approximately 70% of the population) had LVEF at rest between 50 and 55%.
Myocardial GLS was studied using the speckle-tracking technique, and it was verified that the military had values within the ranges considered normal. There was a decrease in the absolute value of GLS, but it did not reach a statistically significant difference, probably due to the small sample size. This parameter may be important to differentiate left ventricular hypertrophy associated with exercise and disease, namely hypertrophic cardiomyopathy, since values of myocardial mechanics, within normal values, suggest physiological alterations.24-26
The literature on cardiac remodeling resulting from physical exercise in athletes is vast,27-30 but the existing bibliography in the military population is smaller. The authors did not find in the literature a study that addressed cardiovascular variations in competitive athletes when submitted to an intense military training program. Particularly in Portugal, in the Army special operations group, this is the first study that associated the military physical exercise training with the cardiovascular remodeling resulting from it.
Limitations
The present study has some limitations. The first is the small sample assessed. The great physical and mental demands of this type of training mean that the number of individuals who successfully finish it is a small one. The second is the absence of a control group, and the fact that the individuals who dropped out of the course were not re-evaluated, to compare their results with the ones that finished the military training. The third limitation is the fact that the individuals were not further evaluated with aerobic physical fitness indicators, cardiopulmonary exercise test, and muscle strength tests, before and at the end of the course, to evaluate the real impact of training on the heart and gains in physical and functional capacity. The cardiopulmonary exercise testing would be important to more accurately determine the training range based on maximal HR. Fourth, the quantification of unprogrammed training practiced by the individuals during the special operations course, very common in this context, limits the more objective determination of this variable, which is probably underestimated. During the course, these individuals are permanently involved in activities and evaluations in which the physical component is central, in addition to conventional or scheduled physical exercise practice. Fifthly, the study protocol did not include the hydration level assessment of the evaluated individuals to verify whether it was similar at both moments of the evaluation and, finally, although they denied taking any stimulants, this fact was not proven either.
Conclusion
Intense military physical training causes additional cardiac remodeling in athletes of competitive level, both structural and functional. The characteristics of the physical exercise are conditioning factors of cardiac remodeling, and should be considered during the evaluation of these individuals.
Sources of Funding
There were no external funding sources for this study.
Study Association
This article is part of the thesis of master submitted by Paulo Dinis, from Universidade de Coimbra.
Ethics approval and consent to participate
This study was approved by the Ethics Committee of the Faculty of Medicine of the University of Coimbra under the protocol number 087/2015. All the procedures in this study were in accordance with the 1975 Helsinki Declaration, updated in 2013. Informed consent was obtained from all participants included in the study.
References1 Henschen S. Skilanglauf und skiwettlauf: Eine Medizinische Sportstudie. Mitt Med Klin Upsala (Jena). 1899;2:15-8.HenschenSSkilanglauf und skiwettlauf: Eine Medizinische SportstudieMitt Med Klin Upsala (Jena)1899215182 Maron BJ, Pelliccia A. The heart of trained athletes: cardiac remodeling and the risk of sports, including sudden death. Circulation. 2006;114(15):1633-44. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.106.613562.MaronBJPellicciaAThe heart of trained athletes: cardiac remodeling and the risk of sports, including sudden deathCirculation2006114151633164410.1161/CIRCULATIONAHA.106.6135623 Morganroth J, Maron BJ, Henry WL, Epstein SE. Comparative left ventricular dimensions in trained athletes. Ann Intern Med. 1975;82(4):521-4. doi: 10.7326/0003-4819-82-4-521.MorganrothJMaronBJHenryWLEpsteinSEComparative left ventricular dimensions in trained athletesAnn Intern Med197582452152410.7326/0003-4819-82-4-5214 Dores H, Freitas A, Malhotra A, Mendes A, Sharma S. The hearts of competitive athletes: An up-to-date overview of exercise-induced cardiac adaptations. Rev Port Cardiol. 2015;34(1):51-64. doi: 10.1016/j.repc.2014.07.010.DoresHFreitasAMalhotraAMendesASharmaSThe hearts of competitive athletes: An up-to-date overview of exercise-induced cardiac adaptationsRev Port Cardiol2015341516410.1016/j.repc.2014.07.0105 Paterick TE, Gordon T, Spiegel D. Echocardiography: profiling of the athlete's heart. J Am Soc Echocardiogr. 2014;27(9):940-8. doi: 10.1016/j.echo.2014.06.008.PaterickTEGordonTSpiegelDEchocardiography: profiling of the athlete's heartJ Am Soc Echocardiogr201427994094810.1016/j.echo.2014.06.0086 Grazioli G, Sanz M, Montserrat S, Vidal B, Stiges M. Echocardiography in the evaluation of athletes. F1000Res. 2015 Jun 15;4:151. doi: 10.12688/f1000research.6595.1.GrazioliGSanzMMontserratSVidalBStigesMEchocardiography in the evaluation of athletesF1000Res20150615415115110.12688/f1000research.6595.17 Arbab-Zadeh A, Perhonen M, Howden E, Peshock RM, Zhang R, Adams-Huet B, et al. Cardiac remodeling in response to 1 year of intensive endurance training. Circulation. 2014;130(24):2152-61. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.114.010775.Arbab-ZadehAPerhonenMHowdenEPeshockRMZhangRAdams-HuetBCardiac remodeling in response to 1 year of intensive endurance trainingCirculation2014130242152216110.1161/CIRCULATIONAHA.114.0107758 Kemi OJ, Haram PM, Loennechen JP, Osnes JB, Skomedal T, Wisloff U, et al. Moderate vs. high exercise intensity: differential effects on aerobic fitness, cardiomyocyte contractility, and endothelial function. Cardiovasc Res. 2005;67(1):161-72. doi: https://doi.org/10.1016/j.cardiores.2005.03.010.KemiOJHaramPMLoennechenJPOsnesJBSkomedalTWisloffUModerate vs. high exercise intensity: differential effects on aerobic fitness, cardiomyocyte contractility, and endothelial functionCardiovasc Res2005671161172https://doi.org/10.1016/j.cardiores.2005.03.0109 Garber CE, Blissmer B, Deschenes MR, Franklin BA, Lamonte MJ, Lee IM, et al; American College of Sports Medicine. American College of Sports Medicine position stand. Quantity and quality of exercise for developing and maintaining cardiorespiratory, musculoskeletal, and neuromotor fitness in apparently healthy adults: guidance for prescribing exercise. Med Sci Sports Exerc. 2011;43(7):1334-59. doi: 10.1249/MSS.0b013e318213fefb.GarberCEBlissmerBDeschenesMRFranklinBALamonteMJLeeIMAmerican College of Sports MedicineAmerican College of Sports Medicine position stand. Quantity and quality of exercise for developing and maintaining cardiorespiratory, musculoskeletal, and neuromotor fitness in apparently healthy adults: guidance for prescribing exerciseMed Sci Sports Exerc20114371334135910.1249/MSS.0b013e318213fefb10 Mancia G, Fagard R, Narkiewicz, Redón J, Zanchetti A, Bohm M, et al. 2013 ESH/ESC Guidelines for the management of arterial hypertension: the Task Force for the management of arterial hypertension of the European Society of Hypertension (ESH) and of the European Society of Cardiology. J Hypertens. 2013;31(7):1281-357. doi: 10.1097/01.hjh.0000431740.32696.cc.ManciaGFagardRNarkiewiczRedónJZanchettiABohmM2013 ESH/ESC Guidelines for the management of arterial hypertension: the Task Force for the management of arterial hypertension of the European Society of Hypertension (ESH) and of the European Society of CardiologyJ Hypertens20133171281135710.1097/01.hjh.0000431740.32696.cc11 Sheikh N, Papadakis M, Ghani S, Zaidi A, Gati S, Adami PE, et al. Comparison of electrocardiographic criteria for the detection of cardiac abnormalities in elite black and white athletes. Circulation. 2014;129(16):1637-49. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.113.006179.SheikhNPapadakisMGhaniSZaidiAGatiSAdamiPEComparison of electrocardiographic criteria for the detection of cardiac abnormalities in elite black and white athletesCirculation2014129161637164910.1161/CIRCULATIONAHA.113.00617912 Evangelista A, Flachskampf F, Lancellotti P, Badano L, Aguilar R, Monaghan M, et al; European Association of Echocardiography. European Association of Echocardiography recommendations for standardization of performance, digital storage and reporting of echocardiographic studies. Eur J Echocardiogr. 2008;9(4):438-48. doi: 10.1093/ejechocard/jen174.EvangelistaAFlachskampfFLancellottiPBadanoLAguilarRMonaghanMEuropean Association of EchocardiographyEuropean Association of Echocardiography recommendations for standardization of performance, digital storage and reporting of echocardiographic studiesEur J Echocardiogr20089443844810.1093/ejechocard/jen17413 Lang RM, Badano LP, Mor-Avi V, Afilalo J, Armstrong A, Ernande L, et al. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. J Am Soc Echocardiogr. 2015;28(1):1-39.e14. doi: 10.1016/j.echo.2014.10.003.LangRMBadanoLPMor-AviVAfilaloJArmstrongAErnandeLRecommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular ImagingJ Am Soc Echocardiogr201528113910.1016/j.echo.2014.10.00314 Aubert A, Seps B, Beckers F. Heart rate variability in athletes. Sports Med. 2003;33(12):889-919. PMID: 12974657.AubertASepsBBeckersFHeart rate variability in athletesSports Med200333128899191297465715 Fernandes T, Oliveira M. Eccentric and concentric cardiac hypertrophy induced by exercise training: microRNAs and molecular determinants. Braz J Med Biol Res. 2011;44(9):836-47. doi: http://dx.doi.org/10.1590/S0100-879X2011007500112.FernandesTOliveiraMEccentric and concentric cardiac hypertrophy induced by exercise training: microRNAs and molecular determinantsBraz J Med Biol Res2011449836847http://dx.doi.org/10.1590/S0100-879X201100750011216 American College of Sports Medicine. (editor). ACSM's health-related physical fitness assessment manual. 4th ed. Baltimore: Lippincott Williams & Wilkins; 2013. ISBN: 978-1-4511-568-0.American College of Sports MedicineACSM's health-related physical fitness assessment manual4th ed.BaltimoreLippincott Williams & Wilkins2013978-1-4511-568-017 Zaidi A, Ghani S, Sharma R, Oxborough D, Panoulas VF, Sheikh N, et al. physiological right ventricular adaptation in elite athletes of African and Afro-Caribbean origin. Circulation. 2013;127(17):1783-92. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.112.000270.ZaidiAGhaniSSharmaROxboroughDPanoulasVFSheikhNphysiological right ventricular adaptation in elite athletes of African and Afro-Caribbean originCirculation2013127171783179210.1161/CIRCULATIONAHA.112.000270.18 Ujka K, Bruno RM, Catuzzo B, Bastiani L, Tonacci A, D'angelo G, et al. Right cardiac chambers remodeling in marathon and ultra-trail athletes detected by speckle tracking echocardiography. Eur Heart J Cardiovasc Imaging. 2016;17(suppl_2):ii45-ii48. doi: 10.1093/ehjci/jew236.003.UjkaKBrunoRMCatuzzoBBastianiLTonacciAD'angeloGRight cardiac chambers remodeling in marathon and ultra-trail athletes detected by speckle tracking echocardiographyEur Heart J Cardiovasc Imaging201617suppl_2ii45ii4810.1093/ehjci/jew236.00319 Lang RM, Bierig M, Devereux RB, Flachskampf FA, Foster E, Pellikka PA, et al; American Society of Echocardiography's Nomenclature and Standards Committee; Task Force on Chamber Quantification; American College of Cardiology Echocardiography Committee; American Heart Association; European Association of Echocardiography, European Society of Cardiology. Recommendations for cardiac chamber quantification. Eur J Echocardiogr. 2006;7(2):79-108. doi: 10.1016/j.euje.2005.12.014.LangRMBierigMDevereuxRBFlachskampfFAFosterEPellikkaPAAmerican Society of Echocardiography's Nomenclature and Standards CommitteeTask Force on Chamber QuantificationAmerican College of Cardiology Echocardiography CommitteeAmerican Heart AssociationEuropean Association of EchocardiographyEuropean Society of CardiologyRecommendations for cardiac chamber quantificationEur J Echocardiogr2006727910810.1016/j.euje.2005.12.01420 Pluim BM, Zwinderman AH, van der Laarse A, van der Wall EE. The athlete's heart. A meta-analysis of cardiac structure and function. Circulation. 2000;101(3):336-44. doi: https://doi.org/10.1161/01.CIR.101.3.336.PluimBMZwindermanAHvan der LaarseAvan der WallEEThe athlete's heart. A meta-analysis of cardiac structure and functionCirculation20001013336344https://doi.org/10.1161/01.CIR.101.3.33621 Abernethy WB, Choo JK, Hutter AM Jr. Echocardiographic characteristics of professional football players. J Am Coll Cardiol. 2003;41(2):280-4. doi: 10.1016/S0735-1097(02)02633-5.AbernethyWBChooJKHutterAMJrEchocardiographic characteristics of professional football playersJ Am Coll Cardiol200341228028410.1016/S0735-1097(02)02633-522 Galderisi M, Cardim N, D'Andrea A, Bruder O, Cosyns B, Davin L, et al. The multi-modality cardiac imaging approach to the athlete's heart: an expert consensus of the European Association of Cardiovascular Imaging. Eur Heart J Cardiovasc Imaging. 2015;16(4): 353. doi: 10.1093/ehjci/jeu323.GalderisiMCardimND'AndreaABruderOCosynsBDavinLThe multi-modality cardiac imaging approach to the athlete's heart: an expert consensus of the European Association of Cardiovascular ImagingEur Heart J Cardiovasc Imaging201516435335310.1093/ehjci/jeu32323 Gilbert CA, Nutter DO, Felner JM, Perkins JV, Heymsfield SB, Schlant RC. Echocardiographic study of cardiac dimensions and function in the endurance-trained athlete. Am J Cardiol. 1977;40(4):528-33. doi: https://doi.org/10.1016/0002-9149(77)90067-4.GilbertCANutterDOFelnerJMPerkinsJVHeymsfieldSBSchlantRCEchocardiographic study of cardiac dimensions and function in the endurance-trained athleteAm J Cardiol1977404528533https://doi.org/10.1016/0002-9149(77)90067-424 Beaumont A, Grace F, Richards J, Hough J, Oxborough D, Sculthorpe N. Left ventricular speckle tracking-derived cardiac strain and cardiac twist mechanics in athletes: a systematic review and meta-analysis of controlled studies. Sports Med. 2017;47(6):1145-70. doi: 10.1007/s40279-016-0644-4.BeaumontAGraceFRichardsJHoughJOxboroughDSculthorpeNLeft ventricular speckle tracking-derived cardiac strain and cardiac twist mechanics in athletes: a systematic review and meta-analysis of controlled studiesSports Med20174761145117010.1007/s40279-016-0644-425 Galanti G, Stefani L, Mascherini G, Di Tante V, Tonncelli L. Left ventricular remodeling and the athlete's heart, irrespective of quality load training. Cardiovasc Ultrasound. 2016;14(1):46. doi: 10.1186/s12947-016-0088-x.GalantiGStefaniLMascheriniGDi TanteVTonncelliLLeft ventricular remodeling and the athlete's heart, irrespective of quality load trainingCardiovasc Ultrasound2016141464610.1186/s12947-016-0088-x26 Caselli S, Montesanti D, Autore C, Di Paolo FM, Pisicchio C, Squeo MR, et al. Patterns of left ventricular longitudinal strain and strain rate in Olympic athletes. J Am Soc Echocardiogr. 2015;28(2):245-53. doi: 10.1016/j.echo.2014.10.010.CaselliSMontesantiDAutoreCDi PaoloFMPisicchioCSqueoMRPatterns of left ventricular longitudinal strain and strain rate in Olympic athletesJ Am Soc Echocardiogr201528224525310.1016/j.echo.2014.10.01027 Sharma S, Maron BJ, Whyte G, Firoozi S, Elliott PM, Mckenna WJ. Physiologic limits of left ventricular hypertrophy in elite junior athletes: relevance to differential diagnosis of athlete's heart and hypertrophic cardiomyopathy. J Am Coll Cardiol. 2002;40(8):1431-6. doi: https://doi.org/10.1016/S0735-1097(02)02270-2.SharmaSMaronBJWhyteGFirooziSElliottPMMckennaWJPhysiologic limits of left ventricular hypertrophy in elite junior athletes: relevance to differential diagnosis of athlete's heart and hypertrophic cardiomyopathyJ Am Coll Cardiol200240814311436https://doi.org/10.1016/S0735-1097(02)02270-228 Basavarajaiah S, Boraita A, Whyte G, Wilson M, Carby L, Shah A, et al. Ethnic differences in left ventricular remodeling in highly-trained athletes: relevance to differentiating physiologic left ventricular hypertrophy from hypertrophic cardiomyopathy. J Am Coll Cardiol. 2008;51(23):2256-62. doi: 10.1016/j.jacc.2007.12.061.BasavarajaiahSBoraitaAWhyteGWilsonMCarbyLShahAEthnic differences in left ventricular remodeling in highly-trained athletes: relevance to differentiating physiologic left ventricular hypertrophy from hypertrophic cardiomyopathyJ Am Coll Cardiol200851232256226210.1016/j.jacc.2007.12.06129 Pelliccia A, Culasso F, Di Paolo F, Maron BJ. Physiologic left ventricular cavity dilatation in elite athletes. Ann Intern Med. 1999;130(1):23-31. doi: 10.7326/0003-4819-130-1-199901050-00005.PellicciaACulassoFDi PaoloFMaronBJPhysiologic left ventricular cavity dilatation in elite athletesAnn Intern Med19991301233110.7326/0003-4819-130-1-199901050-0000530 Abergel E, Chatellier G, Hagege AA, Oblak A, Linhart A, Ducardonnet A, et al. Serial left ventricular adaptations in world-class professional cyclists: implications for disease screening and follow-up. J Am Coll Cardiol. 2004;44(1):144-9. doi: 10.1016/j.jacc.2004.02.057.AbergelEChatellierGHagegeAAOblakALinhartADucardonnetASerial left ventricular adaptations in world-class professional cyclists: implications for disease screening and follow-upJ Am Coll Cardiol200444114414910.1016/j.jacc.2004.02.057Artigos OriginaisRemodelagem Cardíaca Adicional Induzida pelo Treinamento Militar Intenso em Atletas de Nível CompetitivoDinisPaulo12DoresHélder3TeixeiraRogério14MorenoLuís2MónicoJoselito2BergmanMarie5LekedalHanna5CachuloMaria Carmo1CardosoJoaquim2GonçalvesLino14Serviço de Cardiologia, Centro Hospitalar e Universitário de Coimbra, Coimbra - PortugalCentro de Saúde Militar de Coimbra, Coimbra, PortugalHospital das Forças Armadas, Lisboa - Portugal Faculdade de Medicina Universidade de Coimbra, Coimbra - PortugalUniversity of Linköping( )- SuéciaCorrespondência: Paulo Dinis. Centro Hospitalar de Coimbra Quinta dos Vales - 3041-801 São Martinho do Bispo, Coimbra - Portugal. E-mail: paulogdinis@gmail.com, dinis17@hotmail.com
Contribuição dos autores
Concepção e desenho da pesquisa: Dinis P, Dores H, Teixeira R. Obtenção de dados: Dinis P, Moreno L, Mónico J, Bergman M, Lekedal H. Análise e interpretação dos dados: Dinis P. Análise estatística: Dinis P. Redação do manuscrito: Dinis P, Dores H, Teixeira R. Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo intelectual importante: Dinis P, Dores H, Teixeira R, Cachulo MC, Cardoso J, Gonçalves L.
Potencial Conflito de Interesse
Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
ResumoFundamento:
A remodelagem cardíaca depende da intensidade, da duração e do método de treinamento.
Objetivo:
Avaliar se o treinamento realizado em uma tropa especial portuguesa incrementa a remodelagem cardíaca em uma amostra de jovens que previamente praticavam esporte de competição.
Métodos:
Estudo prospectivo que incluiu 76 militares candidatos a tropas especiais, 45 dos quais praticavam previamente exercício físico de nível competitivo (> 10 horas por semana). Destes militares atletas, apenas 17 concluíram com sucesso o curso. A avaliação foi realizada com 6 meses de intervalo e incluiu história clínica completa, exame físico, sinais vitais, dados antropométricos e avaliação ecocardiográfica. Considerou-se significância estatística quando p < 0,05, com intervalo de confiança de 95%.
Resultados:
No final do curso, verificaram-se diminuição da porcentagem de massa gorda (19,1 ± 3,3% vs. 13,1 ± 3,5%; p < 0,01), aumento da porcentagem de massa muscular (41,3 ± 2,1% vs. 44,4 ± 1,8%; p < 0,01), e diminuição da pressão arterial sistólica, diastólica e frequência cardíaca. Em relação à remodelagem cardíaca, verificaram-se aumento do diâmetro diastólico do ventrículo esquerdo (49,7 ± 3,2 mm vs. 52,8 ± 3,4 mm; p < 0,01), aumento tendencial do volume do átrio esquerdo (27,3 ± 4,5 mL/m(2) vs. 28,2 ± 4,1 mL/m(2); p = 0,07) e aumento da massa do ventrículo esquerdo (93,1 ± 7,7 g/m(2) vs. 100,2 ± 11,4 g/m(2); p < 0,01). As variáveis funcionais também sofreram alterações, com aumento do S' (15 (13-16) cm/s vs. 17 (16-18) cm/s; p < 0,01) e diminuição da fração de ejeção do ventrículo esquerdo (60 ± 6% vs. 54 ± 6%; p < 0,01).
Conclusão:
O treinamento físico militar intenso provocou remodelagem cardíaca adicional em atletas de nível competitivo, tanto estrutural como funcional.
Desde o século 19, são conhecidas adaptações cardíacas induzidas pelo exercício físico. Henschen, em 1899, reconheceu cardiomegalia em esquiadores de longas distâncias por meio de percussão da silhueta cardíaca, concluindo que este aumento estava relacionado com dilatação das cavidades e hipertrofia das paredes do ventrículo esquerdo (VE) e que estas alterações se traduziam em benefícios físicos para os atletas.1,2 Com a evolução dos meios complementares de diagnóstico, principalmente a ecocardiografia, Morganroth et al.,3 elaboraram, em 1975, a hipótese das alterações morfológicas cardíacas estarem dependentes da sobrecarga hemodinâmica associada ao exercício físico: exercício dinâmico associado à hipertrofia excêntrica pela sobrecarga de volume, resultando no aumento das cavidades cardíacas pela adição de sarcômeros em série; e exercício estático associado à hipertrofia concêntrica pela sobrecarga de pressão, com hipertrofia das paredes do VE e adição de sarcômeros em paralelo.3-5
Diferentes esportes e métodos de treinamento originam padrões de remodelagem cardíaca variados. É expectável encontrar uma hipertrofia predominantemente excêntrica em um maratonista, e concêntrica em um halterofilista.6 No entanto, grande parte dos esportes mais praticados na atualidade apresenta influência dos dois componentes do exercício (o dinâmico e o estático), sendo menos previsível a adaptação que estes atletas podem sofrer. A intensidade, duração e frequência do exercício físico são características que podem condicionar diferentes padrões de remodelagem cardíaca. Os treinamentos de alta intensidade estão associados a alterações estruturais e funcionais mais marcadas.7,8
O objetivo deste trabalho foi verificar se existe remodelagem cardíaca adicional em atletas de nível competitivo, quando expostos a um protocolo de treinamento de alta intensidade realizado em um curso militar de tropas especiais.
Métodos
Estudo observacional e prospectivo, que avaliou militares no início e no final de um curso de tropas especiais. Os militares selecionados eram candidatos a completar o curso de tropas especiais, o Comando do Exército Português. Ingressaram 76 candidatos, dos quais 45 eram previamente atletas, que competiam em diferentes modalidades. Apenas 17 militares concluíram o curso com sucesso, sendo todos atletas. As avaliações decorreram entre janeiro e junho de 2016. Nestas avaliações, com 6 meses de intervalo, efetuou-se história clínica completa com preenchimento de um questionário médico, exame físico, avaliação antropométrica e ecocardiograma transtorácico (ETT). As avaliações foram precedidas por um período de repouso de pelo menos 12 horas. Um eletrocardiograma (ECG) também foi realizado em todos os participantes, como método de rastreio cardiovascular.
Todos os indivíduos assinaram o Termo de Consentimento Informado antes de participarem no estudo. O protocolo do estudo foi autorizado pela Comissão de Ética da Faculdade de Medicina da Universidade de Coimbra (protocolo de referência 087/2015).
Características da população estudada
Todos os militares que concluíram o curso eram considerados previamente atletas de nível competitivo. Faziam exercício físico de competição (> 10 horas semanais), participando em provas regionais e nacionais. Embora esta atividade não fosse o principal meio econômico de sustentação, todos eles tinham regalias e benefícios decorrentes do seu desempenho esportivo. Os atletas mantiveram o nível de empenho físico em suas diferentes modalidades, até a primeira avaliação realizada pelos investigadores. As modalidades praticadas podem ser observadas na Tabela 1. Durante o curso de tropas especiais, eles suspenderam o treinamento prévio, sendo que o exercício físico realizado foi unicamente o decorrente do treinamento ministrado no curso militar.
Características do treinamento físico militar em um curso de tropas especiais
O curso de tropas especiais era constituído por um componente de treinamento físico geral e outro de treinamento físico militar. No treinamento físico geral, os militares eram sujeitos a exercícios físicos dinâmico e estático, praticando várias modalidades, como atletismo, esportes coletivos (futebol ou basquetebol), natação e esportes de combate (boxe, por exemplo).
O treinamento físico militar combinava a vertente de educação física ajustada às especificidades militares. Para isto, os militares realizavam exercícios dinâmicos (corrida de longas distâncias, corridas longas intercaladas com corrida de velocidade e marcha), estáticos (transporte de cargas e levantamento de pesos) e mistos (pistas de obstáculos, entre outras atividades).
O programa de treinamento do curso de tropas especiais foi realizado em duas fases. A primeira foi de 10 semanas, e os militares estavam sujeitos a exercício físico de intensidade vigorosa, procurando atingir aproximadamente 77 a 95% da frequência cardíaca (FC) máxima,9 com frequência de cinco vezes por semana e durante média de 4 horas diárias, combinando diferentes tipos de exercício. A segunda fase teve duração de 15 semanas de exercício físico de intensidade vigorosa (cerca de 77 a 95% da FC máxima) intercalando com períodos de exercício de intensidade quase máximo ou máximo (> 96% da FC máxima),9 frequência de cinco vezes por semana, durante uma média de 4 horas diárias, alternando diferentes tipos de exercício.
Avaliação clínica
Todos os participantes foram submetidos a um exame físico e história clínica, com análise dos fatores de risco cardiovasculares (FRCV), hábitos farmacológicos e alimentares, horas de treinamento durante o curso militar e história esportiva.
Avaliação antropométrica
A avaliação antropométrica foi realizada sob a coordenação da equipe de enfermagem, sendo os militares avaliados com uma balança digital de corpo inteiro com bioimpedância (HBF510W, OMRON®, que permitiu determinar o peso, porcentagem de massa gorda (MG) e massa muscular (MM) e altura (determinada por meio de fita métrica). As medições da pressão arterial sistólica (PAS) e da diastólica (PAD), bem como a FC, foram avaliadas com um medidor de pressão arterial de braço (HEM 7113, OMRON®, de acordo com as recomendações atuais.10
Para predição da FC máxima foi utilizado o modelo indireto a partir da equação FC máxima = 220 - idade. Foram calculadas variáveis: variação (Δ)peso, ΔMM, ΔMG; ΔPAS, ΔPAD, ΔFC pela fórmula: [(parâmetro final - parâmetro inicial)/parâmetro inicial x 100].
Avaliação eletrocardiográfica
Todos os ECG de 12 derivações foram realizados por técnicos cardiopneumologistas (eletrocardiógrafo modelo 1200HR, NORAV® e interpretados por dois cardiologistas, de acordo com os critérios refinados,11 sendo que um deles estava cegado para as condições do estudo.
Avaliação ecocardiográfica
Todos os ETT (Vivid 7, GE Healthcare® foram realizados por um cardiologista e revistos por um especialista em ecocardiografia cegado para as condições do estudo. O estudo ecocardiográfico foi completo, com as janelas ecocardiográficas obtidas de acordo com as recomendações atuais da Sociedade Europeia de Cardiologia.12,13 Os dados foram gravados digitalmente para análise off-line com o software Echopac GE Healthcare (Horton, Norway®. As medições das paredes do VE, septo interventricular (SIV) e parede posterior do VE (PPVE), tal como o diâmetro diastólico do VE (DDVE), foram adquiridas na janela paraesternal eixo longo. A espessura relativa das paredes (ERP) foi calculada pela fórmula [(2* PPVE)/DDVE].
Utilizou-se a regra de Simpson modificada para determinar os volumes e fração de ejeção do VE (FEVE) e volume do átrio esquerdo (AE). Indexaram-se os resultados à área de superfície corporal (ASC). A massa do VE foi calculada pela fórmula de Devereux's.13
O Doppler pulsado foi adquirido em janela apical de quatro câmaras. As imagens do Doppler tecidular do anel mitral e tricúspide foram obtidas, e foram determinadas as ondas E, e' e a velocidade da onda S', respectivamente.
Utilizou-se a ecocardiografia bidimensional com speckle tracking para calcular a deformação longitudinal clobal (DLG) do VE. As imagens foram adquiridas em janela apical de quatro, duas e três câmaras, com monitoramento electrocardiográfico. Em modo off-line, com software dedicado para o efeito (EchoPAC 9.0; GE Healthcare®, Horten, Norway), realizaram-se o tracking miocárdico e posterior conversão para Lagrangian, utilizando-se um programa de deteção semiautomática do bordo endocárdico. Este sistema permitiu a realização de correções manuais, de modo a assegurar o correto traçado entre a cavidade e parede do VE. Utilizando as três janelas apicais efetuadas, de quatro, duas e três câmaras, calculou-se a média de deformação longitudinal regional para, posteriormente, calcular a média da DLG. A qualidade do exame foi considerada boa quando até no máximo dois segmentos foram excluídos e excelente quando todos os segmentos eram analisados.
Foram calculadas as seguintes variáveis: ΔSIV, Δmassa do VE, ΔERP, ΔDDVE, Δvolume AE, ΔFEVE, ΔS', Delta do Plano de Excursão Sistólica do Anel Tricúspide (ΔTAPSE) e ΔDLG. O cálculo de cada uma destas variáveis foi realizado pela fórmula [(parâmetro final - parâmetro inicial) / parâmetro inicial x 100].
A Figura 1 exemplifica um ETT de um militar após o curso de tropas especiais.
Coração com espessura parietal e dimensão do ventrículo esquerdo dentro dos limites considerados normais, com valores de função diastólica supranormais e deformação longitudinal global normal.
Análise estatística
A distribuição das variáveis contínuas foi verificada pelo teste Kolmogorov-Smirnov. A homogeneidade das variáveis individuais foi avaliada pelo teste de Levene. As variáveis com distribuição normal foram expressas como média e desvio padrão, e o teste t de Student emparelhado com análise bicaudal foi utilizado para a comparação de grupos. Variáveis com distribuição não normal foram expressas como mediana e intervalos interquartil, e os grupos foram comparados com o teste de Wilcoxon emparelhado. Variáveis categóricas foram apresentadas como frequência e porcentagem, e o teste qui quadrado e teste de Fisher foram utilizados quando apropriados.
Valor de p < 0,05 foi considerado estatisticamente significativo, com intervalo de confiança de 95%. Utilizou-se o Statistical Package for Social Sicence (SPSS), versão 20 (SPSS® Inc., Chicago, IL, USA), para cálculo e análise de todos os dados.
ResultadosDescrição da população
As caraterísticas da amostra, os dados antropométricos, a história esportiva e as diferentes modalidades praticadas são apresentadas na Tabela 1. A amostra era composta por jovens caucasianos do sexo masculino, com idade mediana de 20 (20 a 24) anos e índice de massa corporal (IMC) de 25,3 ± 2,7 kg/m2.
Quase um quinto da amostra (20,6%) apresentava pelo menos um FRCV, sendo o tabagismo o mais frequente (17,6%), seguido da dislipidemia (5,9%). Nenhum dos indivíduos incluídos apresentou história familiar de doença cardiovascular, hipertensão arterial ou diabetes melito.
Variação dos dados antropométricos
Após o curso de tropas especiais, os militares tiveram um aumento significativo do peso corporal, com ganho de MM e diminuição de MG. Também se verificaram diferenças em relação ao perfil tensional, com diminuição da média da PAS, PAD e da FC (Tabela 2).
Dados antropométricos
Dados antropométricos
Militares (n = 17)
Inicial
Final
Valor de p
Peso, kg
75,2 ± 7,8
77,4 ± 6,6
< 0,01*
Massa magra, %
41,3 ± 2,1
44,4 ± 1,8
< 0,01*
Massa gorda, %
19,1 ± 3,3
13,1 ± 3,5
< 0,01*
Pressão arterial sistólica, mmHg
128 ± 10
122 ± 7
< 0,01*
Pressão arterial diastólica, mmHg
73 ± 7
66 ± 5
< 0,01*
Frequência cardíaca, bpm
62 (57-73)
60 (53-62)
< 0,01+
Teste de t de Student emparelhado;
teste de Wilcoxon emparelhado.
Avaliação eletrocardiográfica
Todos os ECG estavam em ritmo sinusal e foram considerados normais ou apenas com alterações fisiológicas. A alteração fisiológica mais prevalente foi o padrão de repolarização precoce (41,2%), seguida da hipertrofia VE (29,4%), bradicardia sinusal (17,6%) e bloqueio incompleto do ramo direito (17,6%).
Avaliação ecocardiográfica
Os dados ecocardiográficos são apresentados na Tabela 3. Verificou-se aumento, com significância estatística, das dimensões das cavidades esquerdas, tanto do diâmetro diastólico do VE como do volume do AE, além de aumento da massa VE e diminuição da ERP. Nas variáveis funcionais, houve redução da FEVE em repouso e aumento da onda S'. Apesar da DLG não apresentar diferenças significativas, observou-se uma tendência para a diminuição de seu valor absoluto.
Variação dos parâmetros ecocardiográficos
Parâmetros
Militares (n = 17)
Inicial
Final
Valor de p
Septo interventricular, mm
9,7 ± 1,0
9,9 ± 1,0
0,39*
Parede posterior, mm
9,7 ± 0,9
9,6 ± 0,8
0,39*
Massa ventrículo esquerdo_ indexada, g/m2
93,1 ± 7,7
100,2 ± 11,4
< 0,01*
Espessura relativa das paredes
0,40 ± 0,1
0,36 ± 0,1
0,05*
Diâmetro diastólico do ventrículo esquerdo, mm
49,7 ± 3,2
52,8 ± 3,4
< 0,01*
Diâmetro sistólico do ventrículo esquerdo, mm
33,2 ± 3,3
35,1 ± 2,6
0,04*
Volume do átrio esquerdo (mL/m2)
27,3 ± 4,5
28,2 ± 4,1
0,07*
Fração de ejeção do ventrículo esquerdo (%)
60 ± 6
54 ± 6
< 0,01*
E' lateral (cm/s)
19 ± 3
19 ± 3
0,92*
E/E'
5,3 ± 1,0
5,3 ± 0,9
0,61*
S' (cm/s)
15 (13-16)
17 (16-18)
< 0,01+
Plano de excursão sistólica do anel tricúspide, mm
25 ± 4
26 ± 5
0,34*
Strain longitudinal do ventrículo esquerdo (%)
-21,3 ± 0,9
-20,5 ± 1,9
0,11*
Teste de t de Student emparelhado;
teste de Wilcoxon emparelhado.
Diferenças porcentuais entre início e final do curso
As diferenças na remodelagem verificadas entre o início e o final do curso de tropas especiais relativamente aos dados antropométricos e ecocardiográficos estão representadas na Figura 2. Verificaram-se o aumento do peso (3,1 ± 3,3%; p < 0,01) e da MM (7,7 ± 4,1%; p < 0,01), e a redução da MG (-30 ± 15,7%; p < 0,01). O perfil tensional alterou-se com diminuição da PAS (-4,8 ± 3,0%; p < 0,01) e da PAD (-8,6 ± 7,4%; p < 0,01). Entre os achados ecocardiográficos, verificaram-se o aumento da massa do VE (10,2 ± 10,8%; p < 0,01), do DDVE (6,4 ± 14,3%; p < 0,01) e do volume AE (10,6 ± 21,1%, p = 0,02), e diminuição da ERP (-7,0 ± 14,3 %; p = 0,05). Funcionalmente, ocorreram diminuição da FEVE (-11,0 ± 12,8 %; p < 0,01) e aumento do S' [13,3 (6,3-19,4) %; p < 0,01].
Variáveis antropométricas e ecocardiográficas.
Discussão
No presente estudo, realizado em atletas submetidos a um programa de treinamento militar exigente em um curso de tropas especiais, foi observada remodelagem cardíaca adicional, estrutural e funcional, além de antropométrica.
Relativamente aos sinais vitais, houve diminuição das médias da PAS, PAD e da FC em repouso. Este fato deve-se à diminuição da ativação do sistema nervoso simpático e ao aumento do parassimpático, durante o repouso em jovens treinados.14,15 Nos dados antropométricos, constatou-se um aumento médio do peso corporal, com ganho de MM e redução marcada da MG. No início do programa de treinamento, os militares tinham valores de MG considerados acima do desejável para sua faixa etária e sexo,16 e estes valores diminuíram para níveis considerados adequados com o programa de treinamento militar. A diminuição de MG relaciona-se com o aumento de intensidade e/ou duração do treinamento,17 fato também demonstrado neste estudo.
As adaptações cardíacas encontradas foram compatíveis com remodelagem cardíaca excêntrica. Observaram-se aumento significativo das dimensões e da massa do VE, e tendência para o aumento do volume do AE. Sabe-se que a remodelagem cardíaca condicionada pelo exercício físico relaciona-se com o aumento e a hipertrofia harmoniosa das cavidades cardíacas, influenciando também as cavidades direitas.17,18 Durante o curso de tropas especiais, a porcentagem de militares com caraterísticas de hipertrofia excêntrica (ERP < 0,42 e IMVE > 115g/m2)19 praticamente duplicou (de 5,9% para 11,8%). As alterações verificadas resultam da intensidade, da frequência e do método de treinamento. Embora o programa de treinamento de tropas especiais seja composto por exercícios dinâmicos e estáticos, o treinamento dinâmico predomina. A frequência e a intensidade são outros fatores que contribuem para elevados débitos cardíacos, com a correspondente sobrecarga de volume e a dilatação das câmaras cardíacas.20
A nível funcional, foi notada uma diminuição da FEVE, alteração esta de acordo com o descrito previamente.21-23 Isto porque atletas sujeitos a esforços intensos e prolongados podem apresentar redução ligeira da FEVE em repouso. Vários fatores podem contribuir para este fenômeno, como capacidade que os atletas têm de aumentar consideravelmente a FEVE durante o esforço à custa do aumento das dimensões diastólicas do VE que, pelo mecanismo de Frank-Starling, associa-se a aumento do preload, enchimento diastólico mais eficaz e menor volume sistólico do VE, permitindo elevação considerável do volume de ejeção.22 Outra possível explicação é o fato de a FEVE representar uma estimativa da função do VE e não diretamente da contratilidade do miocárdio, podendo subestimar sua capacidade quando submetido a esforço intenso. Também a fórmula matemática utilizada para o cálculo da FEVE (100 x volume de ejeção/DDVE), em corações com aumento das cavidades, subestima a desempenho do VE.22 Neste estudo, apesar das adaptações verificadas, podemos afirmar que estas se situavam dentro de intervalos considerados normais (nenhum militar apresentou FEVE < 50% nas avaliações iniciais ou finais). No entanto, após o programa de treinamento militar, 12 indivíduos (cerca de 70% da população) apresentavam FEVE em repouso entre 50 e 55%.
Estudou-se a DLG do miocárdio, por meio da técnica de speckle tracking, e verificou-se que os militares apresentavam valores dentro dos intervalos considerados normais. Assistiu-se a uma diminuição do valor absoluto da DLG, mas sem alcançar diferença estatisticamente significativa, provavelmente pelo reduzido número da amostra. Este parâmetro pode ser importante para diferenciar hipertrofia ventricular esquerda associada ao exercício físico e doença, nomeadamente a miocardiopatia hipertrófica, já que valores de mecânica miocárdica, dentro de valores normais, sugerem alterações fisiológicas.24-26
É vasta a literatura sobre a remodelagem cardíaca condicionada pelo exercício físico em atletas,27-30 mas a bibliografia existente na população militar é menor. Os autores não encontraram, na literatura, trabalho que abordasse as variações cardiovasculares em atletas de competição quando sujeitos a um programa de treinamento militar intenso. Particularmente em Portugal, no grupo de tropas especiais do Exército, trata-se do primeiro trabalho que relaciona o exercício físico militar com a remodelagem cardiovascular provocada por ele.
Limitações
O presente estudo apresenta algumas limitações. A primeira é a reduzida amostra avaliada. As grandes exigências física e mental deste tipo de curso fazem com que o número de militares que o completam com sucesso seja pequeno. A segunda resulta da não existência de um grupo de controle, e os militares que desistiram do curso não foram reavaliados, para comparação dos resultados com os militares que finalizaram o curso militar. A terceira deve-se ao fato de os militares não terem sido também avaliados com indicadores de aptidão física aeróbica, teste de esforço cardiopulmonar, e testes de força/potência muscular, antes e no final do curso, para avaliar o real impacto do treinamento sobre o coração e ganhos em capacidade física e funcional. A prova de esforço cardiopulmonar seria importante para determinar com mais precisão a faixa de treinamento com base na FC máxima. Em quarto, a quantificação do treinamento não programado praticado pelos militares durante o curso de tropas especiais, muito comum neste contexto, limita a determinação mais objetiva desta variável, estando provavelmente subestimada. Durante o curso, estes indivíduos estão permanentemente envolvidos em atividades e avaliações em que o componente física é fulcral, além do exercício físico convencional ou programado. Em quinto, não foi contemplado, no protocolo de estudo, que o nível de hidratação dos militares avaliados fosse similar nos dois momentos de avaliação e, por fim, apesar eles negarem a toma de substâncias estimulantes, este fato também não foi comprovado.
Conclusão
O treinamento físico militar intenso provoca remodelagem cardíaca adicional em atletas de nível competitivo, tanto estrutural como funcional. As características do exercício físico são fatores condicionadores da remodelagem cardíaca, devendo ser valorizadas durante a avaliação destes indivíduos.
Fontes de Financiamento
O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.
Vinculação Acadêmica
Este artigo é parte de dissertação de Mestrado de Paulo Dinis pela Universidade de Coimbra.
Aprovação Ética e consentimento informado
Este estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética da Faculdade de Medicina da Universidade de Coimbra sob o número de protocolo 087/2015. Todos os procedimentos envolvidos nesse estudo estão de acordo com a Declaração de Helsinki de 1975, atualizada em 2013. O consentimento informado foi obtido de todos os participantes incluídos no estudo.