UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO

ESCOLA DE NUTRIÇÃO

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM SAÚDE E NUTRIÇÃO

VARIABILIDADE DA FREQUÊNCIA CARDÍACA EM

TRABALHADORES DE TURNO: RESPOSTA AO

ORTOSTATISMO E RELAÇÃO COM A ANTROPOMETRIA,

COMPOSIÇÃO CORPORAL E PRESSÃO ARTERIAL

NAYARA MUSSI MONTEZE

Ouro Preto, MG

2014

NAYARA MUSSI MONTEZE

VARIABILIDADE DA FREQUÊNCIA CARDÍACA EM

TRABALHADORES DE TURNO: RESPOSTA AO

ORTOSTATISMO E RELAÇÃO COM A ANTROPOMETRIA,

COMPOSIÇÃO CORPORAL E PRESSÃO ARTERIAL

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-

Graduação em Saúde e Nutrição da

Universidade Federal de Ouro Preto, como

parte dos requisitos para a obtenção do título

de Mestre em Saúde e Nutrição, área de

concentração: Saúde Coletiva.

Orientadora: Profa. Dra. Gabriela Guerra Leal de Souza

Coorientadora: Profa. Dra. Maria Lílian Sales

Ouro Preto, MG

Fevereiro, 2014

Catalogação: sisbin@sisbin.ufop.br

M781v Monteze, Nayara Mussi.

Variabilidade da frequência cardíaca em trabalhadores de turno

[manuscrito] resposta ao ortostatiso e relação com a antropometria,

composição corporal e pressão arterial / Nayara Mussi Monteze - 2014.

64 f.; il.; tab.; fig.

Orientadora: Profª Drª. Gabriela Guerra Leal de Souza.

Coorientadora: Profª Drª Maria Lilian Sales.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Ouro Preto. Escola de

Nutrição. Programa de Pós-Graduação em Saúde e Nutrição.

Área de concentração: Nutrição em Saúde Coletiva

1. Trabalho noturno - Teses. 2. Saúde e trabalho - Teses. 3. Pressão

arterial - Teses. 4. Antropometria – Teses. I. Souza, Gabriela Guerra Leal de.

II. Sales, Maria Lilian. III. Universidade Federal de Ouro Preto. IV. Título.

Dedico esse trabalho aos meus pais, João

Batista e Mércia Maria, minhas irmãs,

Nathália e Thaiana, e minha avó,

Aparecida, por serem o alicerce de minha

vida, os exemplos que a vida me deu do que

é o amor, o respeito e a confiança.

II

III

AGRADECIMENTOS

À Deus, força que me protege e me ilumina em todos os momentos da minha vida.

Aos meus pais, João Batista Monteze e Mércia Maria Mussi Monteze, pelo apoio,

torcida e confiança em todas as etapas de minha vida. Bases da minha vida.

As minhas irmãs, Nathália e Thaiana, pela amizade e confiança incomparáveis.

A minha avó, Aparecida, pelas orações, pelo amor e torcida para que meu objetivo seja

sempre alcançado.

À UFOP, pela oportunidade da realização desse trabalho, pelo conhecimento e pela

concessão desse título.

À excelente equipe do Laboratório de Psicofisiologia, Roberta Alvares, Juliane do

Espírito Santo, Heraldo Diones, Breno Bernardes de Souza, Lincoln Assunção e Lunara

Freitas pela amizade e confiança e pelos conhecimentos adquiridos e compartilhados.

Vocês foram fundamentais.

À CAPES, pelo financiamento da bolsa do mestrado.

As minhas orientadoras, Gabriela Guerra e Lílian Sales, pela excelente orientação e

dedicação dispensadas a mim para realização deste trabalho.

Ao José Magalhães, pela ajuda indispensável nas análises dos eletrocardiogramas.

Ao Fernando Luiz Pereira e aos graduandos de Estatística, Henrique José de Paula,

Gilberto e Gabriela, pelo suporte nas análises estatísticas.

À Silvia do Nascimento Freitas, coordenadora do programa, pelos conhecimentos

adquiridos nas reuniões e pelos esforços para a excelência do programa.

Ao professor Raimundo Marques, pela oportunidade de desenvolver o trabalho.

À Cristina de Oliveira Lisboa, por todo o suporte e apoio durante todas as etapas do

estudo e pela amizade.

IV

Aos trabalhadores integrantes do estudo, que mesmo diante de grandes dificuldades no

trabalho estiveram presentes e pacientes frente a todas as etapas da pesquisa.

À turma do mestrado, pela amizade e troca de experiências.

À banca examinadora, Leonardo Máximo e Ana Carolina Pinheiro Volp, pelo tempo

dispensado à apresentação deste trabalho e pelas sugestões fundamentais para a

melhoria do mesmo.

E a todos que contribuíram de alguma forma para a realização deste estudo.

Wheresoever you go, go with all your heart.

Confucius

V

RESUMO

Introdução: A variabilidade da frequência cardíaca (VFC) tem sido utilizada para

avaliar a atividade do sistema nervoso autônomo sobre o coração de forma não-invasiva

e está diretamente relacionada com índices de saúde.

Objetivo: Avaliar a adequação da resposta autonômica cardíaca à mudança postural em

trabalhadores de turno alternante e a influência dos fatores idade, pressão arterial,

medidas antropométricas e de composição corporal na VFC.

Metodologia: Estudo transversal realizado com 438 trabalhadores de turno de uma

mineradora, do sexo masculino e com idade entre 18 e 54 anos. Foram coletadas

medidas antropométricas [peso, altura, índice de massa corporal (IMC), circunferência

da cintura (CC), circunferência do pescoço (CP), circunferência do quadril, relação

cintura/quadril (RCQ) e relação cintura/estatura (RCEst)], de composição corporal

[gordura corporal total em massa (GCkg) e percentual (GC%) e área de gordura visceral

(GV)] e variáveis clínicas [pressão arterial sistólica (PAS) e diastólica (PAD)]. Foi

registrado o eletrocardiograma (ECG) durante 3 minutos em posição supina e 3 minutos

em posição ortostática, extraindo, a partir dele, os componentes da VFC, tais como,

frequência cardíaca (FC), raiz quadrada da média dos quadrados das diferenças entre os

intervalos RR adjacentes (RMSSD), high frequency (HF), low frequency (LF) e razão

LF/HF.

Resultados: Houve redução do HF e do RMSSD, e aumento da FC, LF e LF/HF na

posição ortostática em relação à supina. Valores medianos superiores aos de referência

foram encontrados para o IMC, CC, RC/Est, GV, PAS. Todas as variáveis, com exceção

da idade, apresentaram correlação positiva com a FC. Todas as variáveis, com exceção

da %GC, apresentaram correlação negativa com o RMSSD e HF. A idade e as variáveis

antropométricas apresentaram correlação negativa com o LF. O modelo final de

regressão mostrou que a idade, CC, GV e PAS permaneceram associadas com os

componentes da VFC.

Conclusão: A resposta autonômica cardíaca à mudança postural foi adequada.

Trabalhadores de turno alternante apresentam alterações antropométricas, de

composição corporal e clínicas em relação aos valores de referência. Idade, obesidade

corporal e pressão arterial estão relacionadas à redução da VFC total.

Palavras chave: trabalhadores de turno, variabilidade da frequência cardíaca,

composição corporal, antropometria, índices de obesidade.

VI

ABSTRACT

Introduction: Heart rate variability (HRV) has been used to assess activity of the

autonomic nervous system on the heart in a non-invasive manner, and it has a direct

relationship with health indicators.

Aim: To assess the adequacy of the cardiac autonomic response to postural changes in

rotating shift workers and the influence of factors, such as age, arterial pressure,

anthropometric and body composition measures, on HRV.

Methods: Cross-sectional study that included 438 male individuals aged 18 to 54 years

who worked shifts at a mining company. Data on anthropometric measures [weight,

height, body mass index (BMI), waist circumference (WC), neck circumference (NC),

hip circumference, waist-to-hip ratio (WHR) and waist-to-height ratio (WHtR)], body

composition parameters [total body fat mass (BFkg), total body fat percentage (BF%)

and visceral fat area (VFA)] and clinical variables [systolic (SBP) and diastolic (DBP)

blood pressure] were collected. An electrocardiogram (ECG) was recorded for three

minutes in the supine and three minutes in the orthostatic position. The ECG was used

to extract HRV components, namely heart rate (HR), the square root of the mean

squared differences of successive NN intervals (RMSSD), high-frequency component

(HF), low-frequency component (LF) and LF/HF ratio.

Results: HF and RMSSD decreased, and HR, LF and LF/HF increased in the orthostatic

position compared to the supine position. The median values of BMI, WC, WHtR, VFA

and SBP were higher than the reference values. All the investigated variables exhibited

positive correlations with HR except for age. All the investigated variables exhibited

negative correlations with RMSSD and HF, except for BF%. Age and anthropometric

variables exhibited negative correlations with LF. In the final regression model, age,

WC, VFA and SBP remained associated with HRV components.

Discussion/Conclusion: The cardiac autonomic response to postural change was

adequate. The rotating shift workers exhibited alterations in anthropometric, body

composition and clinical variables compared to reference values. Age, obesity and

blood pressure were associated with a reduction in total HRV.

Keywords: shift workers, heart rate variability, body composition, anthropometry,

obesity indices.

VII

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 1

2. REVISÃO DA LITERATURA ........................................................................................... 4

2.1 Coração e sistema nervoso autônomo .......................................................................... 4

2.2 Variabilidade da frequência cardíaca e doenças .......................................................... 8

2.3 Variabilidade da frequência cardíaca e medidas antropométricas e de

composição corporal ............................................................................................................ 10

2.4 Variabilidade da frequência cardíaca em trabalhadores de turno .............................. 13

3. JUSTIFICATIVA E RELEVÂNCIA DO ESTUDO ........................................................ 16

4. OBJETIVOS ...................................................................................................................... 17

4.1 Objetivo geral ............................................................................................................. 17

4.2 Objetivos específicos ................................................................................................. 17

5. METODOLOGIA .............................................................................................................. 18

5.1 Desenho e população do estudo ................................................................................. 18

5.2 Coleta de dados .......................................................................................................... 19

5.2.1 Pressão arterial .......................................................................................... 20

5.2.2 Medidas antropométricas .......................................................................... 20

5.2.3 Medidas de composição corporal ............................................................. 22

5.2.4 Coleta do eletrocardiograma (ECG) ......................................................... 23

5.3 Análise estatística ....................................................................................................... 25

6. ARTIGO ............................................................................................................................ 26

7. CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................................ 42

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................................... 43

ANEXO I: TERMO DE CONSENTIMENTO LIVRE E ESCLARECIDO ............................ 49

ANEXO II: CARTA DE APROVAÇÃO DO PROJETO PELO COMITÊ DE ÉTICA.......... 51

VIII

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Intervalo do tacograma com valores de 246 consecutivos intervalos RR em um

indivíduo saudável em repouso.........................................................................................2

Figura 2: Gráfico de densidade de potência espectral. Frequência central do VLF, LF e

HF......................................................................................................................................2

Figura 3: Fluxograma do processo de amostragem.........................................................18

Figura 4: Posicionamento dos eletrodos para a coleta das derivações bipolares

periféricas (1ª, 2ª e 3ª derivações) e das derivações unipolares periféricas do

eletrocardiograma. Lado direito do corpo: cor vermelha e preta, respectivamente no

pulso e tornozelo. Lado esquerdo do corpo: cor verde e amarela, respectivamente no

pulso e tornozelo..............................................................................................................23

Figura 5: Posicionamento dos eletrodos para a coleta das derivações precordiais ou

torácicas (V1-V6). A posição V1 é localizada no 4º espaço intercostal à direita do

esterno e as demais são lateralizadas à esquerda até a parte lateral do tronco................24

IX

LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Turno e horário de trabalho.............................................................................19

Tabela 2: Média das variáveis cardíacas segundo métodos de análise pelo domínio do

tempo e da frequência, em indivíduos adultos saudáveis do sexo masculino.................24

X

LISTA DE ABREVIATURAS

bpm – Batimentos por minuto

CC – Circunferência da cintura

CP – Circunferência do pescoço

CQ – Circunferência do quadril

DCV – Doenças cardiovasculares

FC – Frequência cardíaca

GC% – Percentual de gordura corporal total

GCkg – Massa de gordura corporal

GVarea – Área de gordura visceral

HAS – Hipertensão arterial sistêmica

HF – High frequency (alta frequência)

IMC – Índice de massa corporal

Intervalo RR – Intervalo entre duas despolarizações ventriculares (ondas R) do

eletrocardiograma

kg – Quilogramas

LF – Low frequency (baixa frequência)

m – Metros

ms - Milisegundos

ms² - Milisegundos ao quadrado

mmHg – Milímetro de mercúrio

PAD – Pressão arterial diastólica

PAS – Pressão arterial sistólica

Razão LF/HF – Razão entre baixa frequência/alta frequência

RC/Est – Relação cintura-estatura

RCQ – Relação cintura-quadril

RMSSD – Raiz quadrada da média dos quadrados das diferenças entre os intervalos RR.

SNA – Sistema nervoso autônomo

SNAp – Sistema nervoso autônomo parassimpático

SNAs – Sistema nervoso autônomo simpático

VFC – Variabilidade da frequência cardíaca

1. INTRODUÇÃO

O sistema nervoso autônomo (SNA) exerce influência sobre o coração dependente de

informações provindas de diversos sistemas, como o respiratório, vasomotor,

termorregulador, entre outros, que modulam a atuação simpática e parassimpática (1).

O sistema nervoso parassimpático exerce sua atuação por meio do nervo vago e de seu

neurotransmissor acetilcolina, diminuindo a frequência cardíaca (FC) e o sistema nervoso

simpático age por meio do estímulo do nervo simpático e liberação do neurotransmissor

noradrenalina, aumentando a frequência cardíaca e a força de contração do coração (2).

Dentre os inúmeros métodos validados que avaliam a atuação do SNA sobre o

coração, técnicas não invasivas, baseadas no eletrocardiograma (ECG), têm sido preferíveis e

amplamente utilizadas. Dentre essas técnicas, destaca-se a análise da variabilidade da

frequência cardíaca (VFC). A VFC, definida como o conjunto de oscilações periódicas e não-

periódicas, normais e esperadas, dos batimentos cardíacos, caracterizada como uma

ferramenta não-invasiva, simples e de fácil aplicação, fornece índices que representam a

atuação dos ramos simpático e parassimpático do SNA sobre o coração, obtidos por métodos

lineares, nos domínios do tempo e da frequência (3).

A análise da VFC no do domínio do tempo é a mais simples de determinar e permite a

obtenção dos parâmetros através da avaliação da variabilidade dos intervalos entre os

batimentos cardíacos consecutivos (intervalo RR) ao longo do tempo, sendo o mais comum, a

raiz quadrada da média dos quadrados das diferenças entre os intervalos RR (RMSSD) (4). O

método do domínio da frequência consiste em um método espectral que decompõe o

tacograma (gráfico de intervalo RR X batimentos cardíacos – Figura 1) nas várias frequências

espectrais pré-estabelecidas com seus respectivos pesos de contribuição para o sinal (Figura

2), gerando, desta forma, um gráfico de densidade de potência espectral em função da

frequência. Este gráfico possui os componentes espectrais de muito baixa frequência (very

low frequency - VLF), baixa frequência (low frequency - LF) e alta frequência (high

frequency - HF). Os componentes LF e HF são utilizados para calcular a razão LF/HF.

2

Figura 1: Intervalo do tacograma com valores de 246 consecutivos intervalos RR em um

indivíduo saudável em repouso (4).

Figura 2: Gráfico de densidade de potência espectral. Frequência central do VLF, LF e HF

(4).

Os componentes RMSSD e HF estão bem estabelecidos como sendo a expressão da

modulação vagal cardíaca (atividade parassimpática) (5-7). Já o componente LF tem sua

interpretação controversa. Alguns autores defendem a ideia de ser uma mistura da atividade

vagal parassimpática e função baroreflexa (8, 9), outros suportam ser o LF a representação da

3

atividade simpática, parassimpática e função do barorreflexo (10, 11) e há também aqueles

que afirmam refletir a atividade simpática e parassimpática, com maior atuação da simpática

(12, 13).

A adiposidade corporal aumentada é uma forte preditora de disfunções metabólicas e

de risco cardiovascular como obesidade central, resistência insulínica e dislipidemias (14, 15).

Medidas como índice de massa corporal (IMC) (16, 17), circunferência da cintura (CC) (16,

17), circunferência do pescoço (CP) (18, 19), relação cintura/quadril (RCQ) (17, 20), relação

cintura/estatura (RC/Est) (21, 22) e gordura corporal (GC) (23, 24) têm sido utilizadas em

diversos estudos, confirmando a relação negativa que elas apresentam com a qualidade de

vida e estado geral de saúde.

Componentes vagais (atividade parassimpática) reduzidos estão sendo associados a

um maior risco de doenças cardiovasculares (DCV) e de mortalidade cardíaca por todas as

causas, assim como a uma pior qualidade de vida. Estudos mostram que hiperglicemia (25,

26), hipertensão arterial sistêmica (27), dislipidemias (28) e adiposidade corporal (29) são

condições associadas com a redução dos componentes vagais relacionados à VFC. Dessa

forma, os componentes vagais da VFC estão sendo considerados importantes indicadores do

estado de saúde e fatores prognósticos e influenciadores de morbidade e mortalidade

cardiovascular (6, 30).

O trabalho em sistema de turno, segundo Tufik et al. (31), é definido como um

esquema de trabalho em uma hora incomum do dia, no intuito de manter a produtividade e

atendimento à demanda por 24 horas. Estudos indicam que as mudanças nos ritmos

fisiológicos, comportamentais e psicológicos expõem esses trabalhadores a um risco maior

para o desenvolvimento de DCV, confirmado pelas altas prevalências de obesidade,

hipertensão, dislipidemias e diabetes observadas nesses indivíduos (32-34). No entanto, pouco

se sabe a respeito da preservação da função autonômica cardíaca desses trabalhadores e qual a

influência dessas alterações de saúde sobre a saúde cardiovascular dos trabalhadores de turno

brasileiros.

Diante do exposto, a análise da VFC é considerada uma ferramenta de grande utilidade

clínica, devido à importância que apresenta na relação com fatores de risco para doenças

cardiovasculares. E, partindo do conhecimento de que trabalhadores de turno são vulneráveis

ao desenvolvimento de determinadas doenças, a análise da VFC nesse grupo específico torna-

se ainda mais relevante, a fim de determinar a relação entre as possíveis alterações no controle

cardiovascular e os fatores de risco cardiovasculares que esses indivíduos apresentam.

4

2. REVISÃO DA LITERATURA

2.1 Coração e sistema nervoso autônomo

O coração é capaz de regular seu ritmo intrinsecamente, promover condução dos

estímulos intra-cardíacos e ter contratilidade, entretanto, possui também todas essas funções

amplamente moduladas pelo sistema nervoso autônomo (SNA) (3). A influência do SNA

sobre o coração é dependente de informações que partem de mecanorreceptores (como os

barorreceptores e os receptores cardiopulmonares), quimiorreceptores (como os aórticos,

carotídeos e ventriculares), informações provindas do sistema respiratório, sistema vasomotor,

sistema renina-angiotensina-aldosterona, sistema termorregulador e de centros superiores

como hipotálamo e amígdala. Todas estas informações alcançam os centros bulbares

cardiovasculares, os quais modulam a via simpática e a via parassimpática atuante sobre o

coração (1).

As fibras pré-ganglionares parassimpáticas cardíacas são fibras vagais que se originam

em núcleos bulbares, atingindo, após realizarem sinapse com as fibras pós-ganglionares

(localizadas próximo ou internamente à parede do órgão), os nódulos sinusal e

atrioventricular, a musculatura atrial e ventricular (35). Com a estimulação do SNA

parassimpático, ocorre liberação de acetilcolina, a qual reduz a frequência de disparo do nodo

sinusal, levando a uma diminuição do débito cardíaco e, consequentemente, uma diminuição

da pressão arterial (36).

As fibras pré-ganglionares simpáticas cardíacas se originam da medula espinal

torácica, atingindo, após realizarem sinapse com as fibras pós-ganglionares nos gânglios

paravertebrais, todas as porções do coração. Com a estimulação do SNA simpático, ocorre

liberação de norepinefrina, elevando a frequência de disparo do nodo sinusal, a velocidade de

condução elétrica, a excitabilidade e a força de contração em todas as porções do coração.

Com isso, o débito cardíaco e a pressão de ejeção aumentam, contribuindo para um aumento

da pressão arterial (35).

Esses dois ramos têm diferentes mecanismos de sinalização com diferentes cursos

temporais. A influência simpática sobre o coração, mediada pela norepinefrina, possui um

curso lento de ação. Aumentos na FC decorrentes da ativação simpática ocorrem lentamente

com pico do efeito observado após cerca de 4 segundos e retorno à linha de base ocorrendo

após cerca de 20 segundos. Em contraste, a modulação parassimpática sobre o coração,

5

mediada pela acetilcolina, tem latência de resposta muito curta com pico do efeito dentro de

0,5 segundos e retorno à linha de base dentro de 1 segundo. Desta forma, as variações da FC

são determinadas pela integração entre a modulação lenta e rápida dos ramos simpático e

parassimpático, respectivamente (30, 37).

A arritmia sinusal respiratória (ASR) ou variabilidade da frequência cardíaca (VFC) é

caracterizada pela sincronização dos batimentos cardíacos com o ciclo respiratório. Durante a

inspiração, há uma diminuição dos intervalos entre os batimentos cardíacos (taquicardia), e

durante a expiração há um aumento dos intervalos (bradicardia). Essa variação ao longo dos

ciclos respiratórios pode ser explicada pela atividade fásica dos ramos simpático ou

parassimpático sobre o coração (1, 4, 38).

A VFC pode ser medida através do registro do eletrocardiograma (ECG). Esse é um

método simples, não invasivo e capaz de avaliar a atividade dos ramos simpático e

parassimpático sobre o coração (3). O ECG é representado pelas ondas P, Q, R, S e T. A

excitação cardíaca inicia-se com um impulso gerado no nodo sinusal, o qual é distribuído pelo

sincício atrial, resultando na despolarização dos átrios, representada no ECG pela onda P. Este

impulso segue pelas vias internodais, atingindo o nodo atrioventricular. A condução do nodo

atrioventricular para os ventrículos é feita pelo feixe atrioventricular e pelas fibras de

Purkinje, resultando na despolarização ventricular, a qual no ECG é representada pelas ondas

Q, R e S, formando o complexo QRS. O intervalo entre duas despolarizações ventriculares é

denominado intervalo RR. A repolarização ventricular é representada pela onda T (39).

De acordo com a Sociedade Europeia de Cardiologia e a Sociedade Norte Americana

de Eletrofisiologia (4), a VFC pode ser avaliada através de métodos do domínio da frequência

e do domínio do tempo.

O método de domínio da frequência é um método que utiliza a análise espectral do

tacograma (gráfico de intervalo RR X batimentos cardíacos) para extrair o peso da

contribuição das variações de diversas frequências. Essa análise é capaz de decompor o

tacograma em diversos componentes, conforme a frequência, sendo eles:

- Componente de Alta Frequência (High Frequency - HF); variação de alta frequência

(0,15 a 0,4Hz) no ritmo cardíaco, que corresponde à modulação respiratória e indica a

atuação do SNA parassimpático no coração.

- Componente de Baixa Frequência (Low Frequency - LF); variação de baixa frequência

(0,04 a 0,15Hz) no ritmo cardíaco, que representa a ação do SNA simpático e SNA

parassimpático sobre o coração, possivelmente refletindo a sensibilidade barorreflexa.

6

Alguns autores utilizam a razão LF/HF como um índice que representa o balanço

simpato-vagal.

- Componentes de Muito Baixa Frequência (Very Low Frequency - VLF); variação de

muito baixa frequência (0,003 a 0,04 Hz) no ritmo cardíaco. É um componente muito

pouco estudado e parece representar os ciclos termorregulatórios ou atividade da

renina.

- Componente de Ultrabaixa Frequência (Ultra Low Frequency - ULF); variação

extremamente lenta (menor que 0,0003 Hz) no ritmo cardíaco. Também é um

componente muito pouco estudado. Surge apenas em registros de longa duração e

parece refletir os ritmos neuroendócrinos e circadianos.

O método domínio do tempo é mais simples de determinar. Em uma gravação

contínua do ECG, cada complexo QRS é detectado e então chamado de intervalos RR ou

frequência cardíaca instantânea. Através deste método, medidas estatísticas podem ser

calculadas derivadas diretamente dos intervalos RR ou das diferenças entre os intervalos RR

(4). A análise da VFC através de métodos do domínio do tempo fornece os seguintes

parâmetros:

- SDNN - desvio padrão (em milissegundos - ms) de todos os intervalos entre as ondas

RR do eletrocardiograma. É um índice que representa a variabilidade geral da VFC.

Reflete todos os componentes de longa duração e ritmos circadianos.

- RMSSD - raiz quadrada da média dos quadrados das diferenças entre os intervalos RR

adjacentes em um intervalo de tempo. É um componente de curta duração da VFC,

que representa a atividade do nervo vago (SNA parassimpático).

- SDNNi - média dos desvios padrões de todos os intervalos entre as ondas RR do

eletrocardiograma de cada segmento de 5 minutos calculados ao longo de várias horas.

Reflete a variação dos ciclos mais curtos que 5 minutos.

- SDANN - desvio padrão das médias dos intervalos RR de cada segmento de 5 minutos

calculados ao longo de várias horas. Reflete as variações devido a ciclos mais longos

que 5 minutos.

A atuação do RMSSD e HF como representantes da atividade parassimpática está bem

estabelecida (5-7), porém o papel do componente LF e, consequentemente, do LF/HF ainda

permanece obscuro. Alguns autores defendem a ideia do componente LF como sendo a

7

representação da função baroreflexa (8, 9), outros acreditam ser o LF uma mistura da

atividade simpática, parassimpática e função baroreflexa (10, 11), enquanto outros acreditam

que o LF representa principalmente a modulação do tônus simpático (12, 13). Os pressupostos

que defendem a ideia do LF expressar a sensibilidade do baroreflexo são baseados em

evidências que comprovam a ausência de correlação entre o LF e outras medidas validadas de

controle cardíaco simpático, como níveis plasmáticos de epinefrina e spillover de

norepinefrina cardíaco, aumento do HF e LF após uso de medicamentos que aumentam o

tônus vagal cardíaco e a similaridade dos valores de LF em pacientes com desnervação

simpática cardíaca e com sensibilidade baroreflexa normal (8, 10, 11, 40).

A função da VFC ainda não está totalmente elucidada. Hayano e Yasuma (41)

propuseram que seu papel seria melhorar a eficiência das trocas gasosas pulmonares através

da sincronização da ventilação alveolar com a perfusão capilar durante o ciclo respiratório.

Eles sugerem que em repouso, a ASR de humanos e animais poderia poupar energia cardíaca

e respiratória através da supressão de batimentos cardíacos desnecessários durante a expiração

e da supressão de ventilação ineficiente durante a fase de perfusão diminuída que ocorre

durante a inspiração.

Fatores de risco cardiovasculares como hiperglicemia, hipertensão arterial sistêmica,

dislipidemias e elevada circunferência da cintura estão sendo estudados como possíveis

condições associadas com a redução dos componentes vagais relacionados à VFC (26, 29). Os

componentes vagais reduzidos estão associados a um maior risco de DCV e de todas as causas

de mortalidade cardíaca e a uma pior qualidade de vida. Dessa forma, tais componentes

tornam-se importantes indicadores do estado de saúde e fatores prognósticos e influenciadores

de morbidade e mortalidade cardiovascular (6, 30).

A avaliação da VFC também tem sido realizada para avaliar a adequação da resposta

autonômica ao ortostatismo durante manobras de mudanças posturais (42), a postura

ortostática provoca uma ativação progressiva do SNA simpático, enquanto na posição supina,

o parassimpático é o mais prevalente. Estudo realizado por Piccirillo et al. (43), comparando

as diferenças das medidas cardíacas na posição supina e ortostática em 3 grupos de diferentes

faixas etárias (menos de 44 anos, entre 44 e 64 anos e maior que 64 anos), constatou, em

todos os grupos, que na posição ortostática houve um aumento do componente LF e da razão

LF/HF e uma redução do HF. Montano et al. (44) demonstraram que a inclinação do tilt

(cama ortostática que pode ser regulada automaticamente para modificar a posição do

indivíduo desde 0º - deitado em posição supina até 90º - em ortostatismo) interfere na redução

8

ou aumento dos componentes da VFC, sendo que na inclinação de 90º foi observado aumento

do LF e redução do HF.

A análise da VFC, portanto, é uma ferramenta essencial em estudos que propõem

avaliar os fatores que interferem na saúde cardiovascular, devido principalmente à rapidez na

aferição, simplicidade metodológica e sua relação com os fatores de risco cardiovasculares.

2.2 Variabilidade da frequência cardíaca e doenças

A desregulação autonômica pode reduzir a adaptabilidade do sistema cardiovascular às

mudanças no ambiente interno e externo, aumentando o risco para diversas doenças (45). A

baixa VFC tem sido extensamente utilizada em estudos clínicos tanto em pacientes com DCV

quanto na população saudável a fim de analisar os diversos fatores envolvidos na

fisiopatologia e nas complicações de tais eventos (7, 46, 47). Estes estudos têm demonstrado

que a presença de uma alta atividade vagal em repouso, representa um marcador biológico de

boa saúde e de boa regulação. Por outro lado, a atividade vagal diminuída tem sido associada

a um maior risco de morbidade e mortalidade, sendo estes efeitos independentes dos fatores

de risco tradicionais (obesidade, fumo, entre outros) (6, 7).

Avaliando o efeito do tabagismo no SNA, Alyan et al. (13) encontraram em indivíduos

fumantes valores reduzidos dos componentes RMSSD e HF e aumentados dos componentes

LF e LF/HF, em relação aos indivíduos não fumantes, indicando que o hábito de fumar exerce

uma influência negativa na modulação vagal cardíaca.

Avaliando o efeito simultâneo da hipertensão e obesidade no SNA, Grassi et al. (27)

constataram um aumento da atividade simpática e maior comprometimento no controle

barorreflexo cardiovascular em indivíduos obesos normotensos e eutróficos hipertensos

quando comparados com os normotensos com peso adequado, e que esse efeito aumentava na

presença de ambas condições adversas em um mesmo indivíduo.

A hipertensão também esteve associada à VFC em estudo realizado por Singh et al.

(47), no qual encontraram que a VFC foi significantemente menor em homens e mulheres

hipertensos. Após o ajuste para os fatores associados com a hipertensão, a análise revelou que

o LF esteve associado com a incidência de hipertensão nos homens e concluíram que entre

homens normotensos, uma menor VFC foi associada com aumento do risco para desenvolver

hipertensão, corroborando a hipótese da presença de uma desregulação autonômica no estágio

inicial da hipertensão.

9

Segundo Khoo (48), um fator comum na obesidade, apneia do sono e resistência

insulínica é a disfunção do SNA, particularmente a hipoatividade parassimpática. Laitinen et

al. (25) encontraram, em indivíduos intolerantes à glicose, que a disfunção parassimpática

estava mais presente naqueles de mais idade, obesos e com elevada concentração de

triacilgliceróis plasmáticos e Peltier et al (2012)(26) observaram que pacientes com apneia

obstrutiva do sono e hiperglicemia leve apresentaram tendência para uma menor VFC,

representada pela redução dos componentes parassimpáticos.

Alterações metabólicas também exercem grande influência na expressão dos

componentes da VFC. Jarczok et al. (49) constataram associação negativa dos componentes

da VFC estudados (HF, LF, RMSSD, SDNN) com os componentes da síndrome metabólica,

representados pelos triglicérides, glicose sanguínea, circunferência de cintura (CC), pressão

arterial sistólica (PAS) e diastólica (PAD) e lipoproteínas de alta densidade (HDL). Os

autores também demonstraram que, mesmo após o controle das variáveis que caracterizam a

síndrome metabólica, os componentes da VFC permaneceram influenciando a glicose

sanguínea, comprovando ser a alteração da VFC mais um fator de risco para elevação da

glicose sanguínea.

A presença concomitante de distúrbios metabólicos como hipertensão, diabetes e

dislipidemia tem sido associada com medidas da VFC. Liao et al. (50) avaliaram a influência

de tais distúrbios na redução da atividade do SNA e observaram que os componentes

parassimpáticos da VFC foram significativamente menores no grupo portador das três

desordens metabólicas ao comparar com o grupo saudável e que um pequeno aumento na

insulina plasmática foi associado com um aumento de 88% do risco para redução do

componente que mede a atividade vagal. Resultados semelhantes foram encontrados por

Koskinen et al. (28), nos quais relataram associação entre presença de distúrbios metabólicos

e menor HF e LF e maior LF/HF, concluindo que desordens metabólicas estão associadas

com menor VFC, expressas pela hiperatividade simpática e hipoatividade parassimpática.

Outro estudo investigando a relação entre síndrome metabólica e função autonômica

cardíaca foi realizado por Soares-Miranda et al. (51). Neste estudo, os componentes da

síndrome metabólica (CC, PAS, triacilgliceróis, glicose e proteína C-reativa) se associaram

negativamente com os componentes da VFC (SDNN, RMSSD e HF) e positivamente com a

FC.

Em uma revisão de literatura, Cambri et al. (30) afirmaram que fatores de riscos

cardiovasculares como excesso da massa e de gordura corporal, hiperglicemia,

10

hipersinsulinemia, elevação nos níveis de colesterol total, triglicerídeos, lipoproteínas de

baixa densidade (LDL), PAS e PAD, assim como redução nos níveis de HDL estão

associados com a redução da VFC em repouso, sobretudo em obesos e indivíduos diabéticos.

Associando a função do SNA com a incidência de diabetes, Carnethon et al. (52)

afirmaram que a redução da FC e o aumento da VFC estiveram associados a um menor risco

para o desenvolvimento de diabetes e que o único índice associado significativamente com a

incidência de diabetes, após o ajuste para fatores demográficos e ganho de peso, foi a FC

inicial.

Os componentes da VFC estiveram associados com o risco de eventos cardíacos

(doença coronariana cardíaca ou falência congestiva) após o ajuste para idade, sexo e fatores

de risco clínicos (consumo de álcool e café, tabagismo, diabetes, hipertrofia ventricular

esquerda e HDL colesterol) em estudo realizado por Tsuji et al. (46). Avaliando 2501 homens

e mulheres livres de doença cardíaca clinicamente aparente, esses autores concluíram que, a

redução da VFC predizia o aumento do risco de eventos cardíacos subsequentes, afirmando a

implicação prognóstica da alteração da VFC.

Portanto, a atividade do sistema nervoso autônomo no coração, que pode ser medida

pela variabilidade da frequência cardíaca, exerce uma influência direta e essencial para a

manutenção do estado de saúde do individuo, sendo que qualquer desequilíbrio deste estado

normal pode aumentar o risco de morbidade e mortalidade cardiovascular.

2.3 Variabilidade da frequência cardíaca e medidas antropométricas e de composição

corporal

A obesidade abdominal está associada com aumento da morbidade e mortalidade,

independente da idade, raça e sexo. O acúmulo de gordura na região abdominal, medida pela

circunferência da cintura (CC) e percentagem de gordura corporal total (%GC) tem se

mostrado um fator de risco mais preditivo para a doença cardiovascular e para o diabetes tipo

II, do que a massa corporal total, indicada pelo Índice de Massa Corporal (IMC) (12, 53).

A associação entre CC e risco metabólico pode ser explicada, em parte, pela estreita

relação entre tal medida e a adiposidade visceral, preditor independente para dislipidemia,

resistência insulínica e diabetes tipo II (53, 54).

A fim de investigar a associação entre os índices de obesidade, principalmente IMC e

CC, e análise da VFC em homens e mulheres adultos, Chen et al. (12) encontraram que o peso

11

corporal, CC e relação cintura/quadril (RCQ) estiveram relacionados positivamente com o LF

e LF/HF e negativamente com o HF, enquanto que o IMC não apresentou tal correlação,

sugerindo que a obesidade abdominal (medida pela CC), mais do que a obesidade total

(expressa pelo IMC) prediz melhor o risco para DCV e possui uma relação mais estreita com

as medidas que avaliam a função autonômica cardíaca.

A relação entre VFC e adiposidade central e total também foi determinada em estudo

realizado por Windham et al. (55), no qual encontraram uma associação inversa entre

adiposidade central, medida pela CC, e o componente parassimpático RMSSD. Os autores

não encontraram relação entre a adiposidade total, medida pelo IMC, e os componentes da

VFC.

Outro estudo que confirmou a relação entre índices de obesidade e parâmetros da VFC

foi realizado por Andrew et al. (56). Neste estudo, os autores analisaram a associação entre

adiposidade, massa corporal magra e atividade física com a VFC e encontraram que altos

níveis de atividade física e da quantidade de massa magra e baixos níveis dos marcadores de

adiposidade central (CC e %GC) são preditores da alta VFC em uma população de policiais.

Estudando a disfunção cardíaca autonômica na obesidade, Laitinen et al. (25)

encontraram que a disfunção parassimpática se associou positivamente com idade, CC, RCQ

e IMC, sendo a medida da CC a que esteve mais relacionada, afirmando que a obesidade

abdominal é uma importante preditora para a patogênese da disfunção autonômica cardíaca.

Um outro estudo sobre a relação entre os índices da VFC e obesidade foi realizado por

Ferrante (57), no qual, ao avaliar os índices de VFC em jovens obesos, encontrou valores

médios estatisticamente menores dos componentes RMSSD, LF e HF ao comparar com o

grupo com peso normal, concluindo que há um decréscimo da atuação vagal com o excesso

de peso corporal.

Analisando a relação entre adiposidade e função do SNA, medida pela VFC, em

meninas (idade entre 8 e 16 anos) com sobrepeso e obesas, Soares-Miranda et al. (58)

constataram no grupo com obesidade (média de peso, CC, RCQ, IMC, GC total e gordura

central maiores que do grupo controle) maiores valores de LF e da razão LF/HF e menores do

HF, sugerindo hiperatividade simpática e hipoatividade parassimpática na presença de

obesidade em crianças e adolescentes do sexo feminino. Resultados semelhantes foram

encontrados por Ancona et al. (59), em estudo no qual observaram maiores valores dos

componentes RMSSD e HF nas crianças eutróficas e maiores valores da FC e da razão LF/HF

nas crianças obesas ao comparar um grupo com o outro.

12

Ao estudar 97 homens com obesidade abdominal (diagnosticada através de valores

elevados do IMC, CC, %GC e adiposidade visceral) não diabéticos e sem uso de

medicamentos, Poliakova et al. (60) encontraram correlação negativa entre o IMC e o

componente da VFC SDANN e entre a CC e os componentes SDNN, RMSSD e HF. A %GC

mostrou-se associada negativamente com o RMSSD, HF e LF. A área de gordura visceral

(GVa) apresentou correlação negativa com o SDNN, RMSSD, HF e LF. No entanto, após

analisar cada índice de obesidade separadamente, controlando o efeito dos outros índices, o

IMC não mostrou relação com nenhum componente da VFC, a CC permaneceu associada

apenas com o SDNN, e a GVa com o SDNN e LF. Apenas a %GC manteve a associação com

todos os parâmetros analisados mesmo após o controle (RMSSD, HF e LF). Os autores

concluem, portanto, que a %GC é o melhor índice de obesidade para predizer alterações nos

parâmetros da VFC.

Determinando diferenças na função vagal cardíaca em homens não obesos (IMC <

30kg/m2), porém com características antropométricas desfavoráveis, como alta %GC e

elevada CC, Ramos e Araújo (29) observaram menor tônus vagal naqueles indivíduos com

maior IMC, maior somatório das pregas cutâneas (medida da GC total) e maior CC,

concluindo que, mesmo na ausência do diagnóstico de obesidade, indivíduos com excesso de

gordura abdominal e total podem apresentar disfunção autonômica pela redução do tônus

vagal cardíaco e maior risco para DCV.

Avaliando o impacto de um programa de perda de peso (protocolo de exercício físico

semanal e instruções dietéticas individualizadas) na VFC de indivíduos obesos com boa

função cardiopulmonar, Nagashima et al. (61) observaram, após 3 meses de seguimento do

programa de perda de peso, uma redução significativa da frequência cardíaca no estado de

recuperação pós exercício, e que tal alteração esteve positivamente correlacionada com as

reduções observadas no peso corporal, IMC, %GC, CC, FC em repouso, gordura subcutânea e

GVa. Resultados semelhantes foram encontrados por Brinkworth et al. (62), em estudo no

qual também observaram que a recuperação da FC após um programa de exercício físico

esteve significantemente associada com a redução do peso corporal, IMC, CC, glicose

sanguínea e triacilgliceróis séricos. Estes resultados sugerem que a redução da obesidade

corporal melhora consideravelmente a função cardíaca do indivíduo e reduz os fatores de

risco cardiovasculares e metabólicos.

A circunferência do pescoço (CP) também vem sendo estudada devido à facilidade de

obtenção da medida, baixo custo e alta correlação com o risco para DCV (63). Ballentine

13

(64), pesquisando homens e mulheres com diagnóstico de apneia obstrutiva do sono e

investigando a relação desta síndrome com a modulação autonômica e medidas

antropométricas, observou que indivíduos com menor peso, IMC e CP tiveram maior

influência da atividade parassimpática, medida pelo componente HF.

A presença de obesidade abdominal, medida por meio da circunferência da cintura,

porcentagem de gordura corporal, área de gordura visceral e circunferência do pescoço, vem

sendo fortemente correlacionada com os componentes da modulação autonômica cardíaca, o

que nem sempre é observado para a obesidade total avaliada apenas com o IMC. Estudos que

investiguem a relação, tanto da obesidade abdominal quanto da obesidade total no risco para

DCV e redução da VFC, principalmente da redução dos componentes que refletem a atividade

parassimpática, devem ser explorados, a fim de detectar intervenções terapêuticas adequadas.

2.4 Variabilidade da frequência cardíaca em trabalhadores de turno

Trabalho de turno, segundo Tufik et al. (31), é definido como um esquema de trabalho

em uma hora incomum do dia, no intuito de manter a produtividade e atendimento à demanda

por 24 horas. Pode ser classificado em “rotativo ou alternante”, quando as horas de trabalho

alteram (turno de manhã, tarde e noite) ou “permanente”, caracterizado pela hora de trabalho

constante, mas que ocupa uma hora incomum do dia (34).

O período de 24 horas no qual são expressos alguns ciclos biológicos do corpo

humano é denominado ciclo circadiano, responsável pela regulação dos ritmos fisiológicos,

comportamentais e psicológicos (33). Em trabalhadores de turno, as mudanças nos hábitos

alimentares, atividade física, sono e alterações psicológicas e metabólicas provocam um

desequilíbrio no ciclo circadiano, sendo considerado um possível mecanismo para o elevado

risco de DCV nesses trabalhadores (32, 34).

Com o objetivo de determinar, a partir da VFC em 24 horas, efeitos diferentes do

turno rotativo “seguido” (manhã/tarde/noite) e “invertido” (noite/manhã/tarde), Ludovic et al.

(32) observaram que trabalhadores de turno com rotação manhã/tarde/noite e

noite/manhã/tarde apresentaram consideravelmente menor VFC quando trabalhavam no turno

noturno do que no dia de turno diurno, indicando que o trabalho durante a noite provoca

mudança do controle autonômico com dominância do simpático, sendo maior o efeito em

trabalhadores de turno invertido.

14

Comparando a função cardíaca autonômica em enfermeiras de turno e não turno no dia

de trabalho, Ishii et al. (65) encontraram maior LF, maior razão LF/HF e menor HF em

enfermeiras de turno em relação as de não turno, sugerindo que o trabalho de turno pode

causar uma disfunção da atividade parassimpática, possível fator responsável pelo maior risco

de DCV nessas trabalhadoras. Diferentemente destes resultados, Van Amelsvoort et al. (66)

estudando o efeito do estresse no trabalho na regulação autonômica cardíaca, observaram que

os trabalhadores de turno tiveram, em repouso, valores reduzidos do SDNNi, ao compará-los

com os trabalhadores sem turno. Neste mesmo estudo, os autores também constataram valores

elevados do LF durante o trabalho em trabalhadores submetidos a um tipo de trabalho

estressante ou com barulho constante, concluindo, portanto, que a análise da VFC é uma

ferramenta crucial para detectar os efeitos fisiológicos do estresse relacionado ao trabalho.

Segundo Su et al. (67), trabalhadores de turno noturno apresentam efeitos

cardiovasculares importantes em relação aos de turno diurno. Neste estudo, com o objetivo de

determinar os efeitos hemodinâmicos que o turno de trabalho alternante, 12 horas de trabalho

e 36 horas de descanso, como alterações na PAS e VFC, os autores encontraram que os

trabalhadores que trabalhavam 12 horas em turno noturno apresentaram uma persistente

elevação da PAS e PAD e da FC e redução da VFC (RMSSD, SDNN, HF e LF/HF) no

período de trabalho em comparação com aqueles que trabalhavam 12 horas em turno diurno

com o mesmo tempo de descanso após o turno de trabalho. Concluíram, portanto, que o

trabalho em sistema de turno noturno, em comparação com o turno diurno, provoca maiores

efeitos cardiovasculares levando a um comprometimento da função cardíaca autonômica.

A fim de comparar o nível de estresse nos dias de plantão e de folga em homens que

trabalham em ambulância, Mitani et al. (68) observaram um balanço autonômico cardíaco

(representado pela medida do LF/HF) preservado no dia de folga, porém não no dia de

plantão, concluindo que o trabalho de turno pode ser um risco potencial para DCV.

Avaliando o quanto a VFC difere em três diferentes horários de trabalho de médicos

especialistas, sendo esses após um dia de trabalho normal e durante e após um dia de plantão,

Malmberg et al. (69) constataram diferença significativa nos componentes da VFC HF,

LF/HF e LF, uma vez que durante o plantão o componente HF mostrou-se menor e o LF/HF

maior em relação aos outros 2 períodos; e após o plantão, o componente LF apresentou o

menor valor em relação aos outros horários, confirmando, portanto, o efeito que a hora de

trabalho exerce sobre a expressão dos componentes da VFC.

15

Após investigarem homens que trabalham em sistema de trabalho de turno alternante

(turno 1: 6 às 14h, turno 2: 14 às 22h e turno 3: 22 às 6h), Furlan et al. (70) encontraram

menores valores dos componentes LF e LF/HF no turno 3, em relação aos outros turnos e

afirmaram que tais resultados podem refletir a presença de períodos de sonolência ou

diminuição da vigília que facilitaria a ocorrência de erros e acidentes no trabalho. Os autores

também relacionaram a redução desses componentes no turno noturno, ao período de

adaptação do ciclo biológico do trabalhador, que em situações de trabalho em horário normal,

no período da noite/sono ocorre menor ativação do simpático.

Estudo realizado por Chung et al. (71), com o intuito de comparar a atividade cardíaca

simpática relacionada ao sono em trabalhadores de turno alternante e noturno permanente,

encontrou valores significativamente maiores de LF e da razão LF/HF nos trabalhadores de

turno permanente, sugerindo que a rotatividade dos turnos pode ser preferível do que o

trabalho noturno permanente em termos de regulação cardíaca autonômica.

A influência do ciclo de trabalho-sono no ritmo circadiano da atividade cardíaca

autonômica foi avaliada por Ito et al. (72). Neste estudo, foi observada menor média de horas

de sono por dia em trabalhadores de turno noturno em relação aos de turno diurno. Além

disso, independente do turno de trabalho, as variáveis relacionadas ao controle simpático

(citadas pelos autores como sendo o LF e LF/HF) foram maiores durante o período de

trabalho do que no período de sono, enquanto que o oposto ocorreu com o controle vagal

(HF), indicando que a função cardíaca autonômica é em grande parte influenciada pelo ciclo

sono-vigília.

O trabalho em turno, portanto, tem sido associado a algumas alterações na VFC,

principalmente pela redução dos componentes vagais. Entretanto os resultados ainda

permanecem conflitantes e outros até não encontram relação entre a função cardíaca

autonômica e o turno de trabalho. Este fato justifica a importância de pesquisas que avaliam a

VFC dessa população, investigando a adequação autonômica e a relação com outros fatores

de risco para doenças cardiovasculares.

16

3. JUSTIFICATIVA E RELEVÂNCIA DO ESTUDO

Considerando a medida da variabilidade da frequência cardíaca como um parâmetro

não invasivo indicado para avaliação da atividade do sistema nervoso autônomo sobre o

coração, sua aferição permite uma análise do estado de saúde e predisposição ao risco de

doenças cardiovasculares, uma vez que valores reduzidos globais dessa medida estão

associados à disfunção autonômica cardíaca caracterizada por uma hiperativação simpática e

uma hipoativação parassimpática. A presença dessa disfunção autonômica poderá predizer

diversas causas de morbidade e mortalidade cardíaca.

Partindo do conhecimento de que trabalhadores de turno apresentam um elevado risco

para o desenvolvimento de doenças cardiovasculares, estudos com a finalidade de investigar

os principais fatores que levam a maior predisposição para tais doenças são fundamentais.

Cabe destacar também, que diversas são as pesquisas na literatura que demonstram a

influência do estado de saúde física no risco para DCV e disfunção autonômica,

principalmente marcada pela redução do tônus vagal cardíaco, porém há escassez de estudos,

principalmente na população brasileira, que investiguem conjuntamente todos esses fatores

em trabalhadores de turno, que, a princípio, são indivíduos já mais expostos a desequilíbrios

do estado de saúde.

Desta forma, a avaliação da variabilidade da frequência cardíaca, das medidas clínicas,

antropométricas e de composição corporal em trabalhadores de turno irá contribuir na

tentativa de um melhor entendimento do risco para DCV nesses indivíduos, contribuindo,

assim, para a determinação de estratégias capazes de avaliar, prevenir e promover a saúde do

trabalhador.

17

4. OBJETIVOS

4.1 Objetivo geral

Avaliar a influência da idade, variáveis clínicas, antropométricas e de composição

corporal nos componentes da variabilidade da frequência cardíaca de trabalhadores de turno

alternante.

4.2 Objetivos específicos

Descrever as variáveis socioeconômicas, clínicas, antropométricas, de composição

corporal e os componentes simpático e parassimpático da variabilidade da frequência

cardíaca;

Verificar se a resposta autonômica simpática e parassimpática ao ortostatismo está

preservada;

Verificar a existência de correlação de cada componente da variabilidade da frequência

cardíaca com a idade, medidas clínicas, antropométricas e de composição corporal;

Verificar quais das variáveis de interesse, dentre elas idade, medidas clínicas,

antropométricas e de composição corporal tem um maior efeito sobre cada um dos

componentes da variabilidade da frequência cardíaca.

18

5. METODOLOGIA

5.1 Desenho e população do estudo

Estudo transversal realizado no Laboratório de Cardiometabolismo da Escola de

Medicina da Universidade Federal de Ouro Preto, de agosto de 2011 a maio de 2012, com

trabalhadores de turnos alternantes, provenientes de um estudo prévio, com 840 trabalhadores,

intitulado “Fatores de risco nutricionais, comportamentais, clínicos e bioquímicos para as

doenças cardiovasculares em trabalhadores de turnos alternantes da região dos inconfidentes,

Minas Gerais, Brasil”. Todos esses 840 trabalhadores foram convidados a comparecer ao

Laboratório de Cardiometabolismo cerca de 1 ano após a realização da primeira pesquisa para

participar do presente estudo (figura 3).

Processo de amostragem

Figura 3: Fluxograma do processo de amostragem.

Processo de amostragem

Universo amostral = 952

Homens trabalhadores de turno

1ª fase: 840

Perdas: Faltas, demissões, férias,

recusas, afastamentos (n = 112; 11,8%)

2ª fase: 678

Perdas: Faltas, demissões, férias,

recusas, afastamentos (n = 162; 19,3%)

Amostra final = 438

Exclusão: ECG inadequado para as

análises e questionários incompletos

(n = 240; 35,4%)

19

Os trabalhadores eram operadores de máquinas automatizadas de extração do minério

de ferro de 4 minas situadas no município de Mariana, região dos Inconfidentes, Minas

Gerais. O regime de turno de trabalho consistia em turno de revezamento (alternantes), sendo

6 horas de trabalho por turno e 12 horas de descanso. Cada turma trabalhava quatro dias e

descansava 36 horas, realizando um revezamento decrescente que começava pelo quarto turno

de trabalho. O turno de trabalho e seu horário estão apresentados na tabela 1.

Tabela 1: Turno e horário de trabalho.

Turno de trabalho Horário

1º turno 01h00min às 07h00min

2º turno 07h00min às 13h00min

3º turno 13h00min às 19h00min

4º turno 19h00min às 01h00min

Todos os indivíduos que atenderam ao convite para comparecer ao Laboratório de

Cardiometabolismo foram devidamente informados sobre os objetivos da pesquisa, as etapas

a serem realizadas e os riscos e benefícios de sua participação. Aqueles que concordaram em

participar do estudo assinaram o termo de consentimento livre e esclarecido (anexo 1). Este

projeto foi submetido e aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da Universidade Federal

de Ouro Preto (CAAE: 04237112.8.0000.5150) (anexo 2).

5.2 Coleta de dados

A coleta de dados ocorreu de agosto de 2011 a maio de 2012. Os 840 trabalhadores

foram convidados, por meio de contato por telefone, a participarem do presente estudo,

devendo comparecer pela manhã, no seu dia de folga do trabalho, ao Laboratório de

Cardiometabolismo da Escola de Medicina da Universidade Federal de Ouro Preto.

20

5.2.1 Pressão arterial

A pressão arterial (PA) foi mensurada com esfigmomanômetro automático digital

modelo HEM705CP® (Omrom, Japão) com braçadeiras nas dimensões adequadas, ajustadas

à circunferência do braço do indivíduo. O mesmo permaneceu sentado, com pernas e braços

descruzados e com o braço direito estendido na altura do coração. A PA foi avaliada após

repouso de aproximadamente 5 minutos, três vezes, com um intervalo mínimo de 1 minuto

entre as medidas. Os indivíduos foram orientados a não fumar e não tomar café nos 30

minutos anteriores à aferição (73). Para minimizar erros, o indivíduo também foi orientado a

não falar durante a aferição.

A comparação da PA mensurada foi baseada nos critérios propostos pela VI Diretriz

Brasileira de Hipertensão (73), nos quais foram considerados valores ótimos de pressão

arterial aqueles menores que 120 para pressão sistólica e menor que 80 para diastólica.

5.2.2 Medidas antropométricas

5.2.2.1 Peso

O peso foi obtido utilizando o monitor de composição corporal por impedância

bioelétrica tetrapolar InBody modelo 720® (Biospace Co. Ltd. Factory, Korea), com

capacidade máxima de 250 kg e precisão de 100 g. O indivíduo permaneceu em pé, com os

pés afastados, no centro da plataforma, em posição anatômica, postura ereta e com o olhar

num ponto fixo a sua frente, com o mínimo de roupas possível (74).

5.2.2.2 Altura

A altura foi mensurada por estadiômetro digital de parede calibrado da marca Charder,

modelo HM-210D® com precisão de 1 mm. A mensuração foi realizada com o indivíduo

descalço em posição ereta, pés unidos, glúteos, ombros e calcanhares encostados no aparelho

e braços soltos ao longo do corpo. A cabeça do indivíduo foi posicionada de modo que a parte

inferior da órbita ocular estivesse no mesmo plano do orifício externo do ouvido (plano de

Frankfurt) (74). A leitura foi feita no milímetro mais próximo no momento em que o esquadro

21

móvel que acompanha a haste vertical encostou na cabeça do indivíduo em inspiração e

apneia forçada.

5.2.2.3 Índice de Massa Corporal (IMC)

Por meio dos dados do peso (kg) e da altura (m), foi calculado o IMC, pela fórmula:

peso/altura². Foram considerados com IMC acima da normalidade aqueles com valores iguais

ou superiores a 25kg/m², segundo os critérios da World Health Organization (75).

5.2.2.4 Circunferência da cintura (CC)

A CC foi aferida no ponto médio entre o último arco costal e a crista ilíaca (76). Essa

medida foi mensurada com o indivíduo em posição ereta, abdome relaxado, braços estendidos

lateralmente ao corpo, pés um pouco afastados e peso igualmente distribuído para os

membros inferiores. Foi utilizada fita métrica flexível e não extensível comum com precisão

de 1 mm (77).

Para a comparação dos valores da CC obtidos, foram utilizados valores recomendados

pela International Diabetes Federation (76), sendo considerados com presença de obesidade

abdominal homens com CC igual ou maior a 90 cm.

5.2.2.5 Circunferência do quadril (CQ)

A CQ foi aferida ao nível de maior protuberância posterior dos glúteos. Essa medida

foi mensurada com o indivíduo em posição ereta, abdome relaxado, braços estendidos

lateralmente ao corpo, pés um pouco afastados e peso igualmente distribuído para os dois

membros inferiores. Foi utilizada fita métrica flexível e não extensível comum com precisão

de 1 mm (77).

5.2.2.6 Relação cintura/quadril (RCQ)

Valores das circunferências da cintura e do quadril foram utilizados para cálculo da

relação cintura/quadril (RCQ) e sua comparação foi feita de acordo com o ponto de corte da

22

World Health Organization (77), sendo valor de RCQ > 0,90 considerado de risco para DCV

em homens.

5.2.2.7 Relação cintura/estatura (RC/Est)

Os valores da circunferência da cintura e da altura foram utilizados para o cálculo da

relação cintura/estatura. Os indivíduos foram considerados com risco para doenças

cardiovasculares quando os valores da RC/Est foram iguais ou superiores a 0,50 (78).

5.2.2.8 Circunferência do Pescoço (CP)

A CP foi obtida com uma fita métrica posicionada ao nível da cartilagem

cricotireóidea, logo acima da proeminência laríngea. O indivíduo permaneceu em pé, com a

coluna ereta e a cabeça no plano de Frankfurt (79). Valores de CP maior que 39,5 cm, para

homens, indicam risco aumentado para DCV (80).

5.2.3 Medidas de composição corporal

5.2.3.1 Gordura corporal (GC)

Foi utilizado o monitor de composição corporal por impedância bioelétrica tetrapolar

InBody modelo 720® (Biospace Co. Ltd. Factory, Korea), com capacidade máxima de 250 kg

e precisão de 100 g para a coleta das informações referentes à massa de gordura corporal total

(GCkg) e percentual de gordura corporal total (%GC).

Os indivíduos foram avaliados pela manhã, em jejum (12 a 14h), posição ereta, com o

mínimo de vestimenta, sem objetos metálicos próximos ao corpo, descalços e com os pés

posicionados corretamente sobre os eletrodos da plataforma, segurando os eletrodos com os

braços estendidos ao longo do corpo, sem tocá-lo. Foram alertados a não praticarem nenhuma

atividade física vigorosa antes da avaliação.

O percentual de gordura corporal (%GC) superior a 25% foi considerado acima da

normalidade, de acordo com as recomendações estabelecidas por Lohman (81).

23

5.2.3.2 Área de gordura visceral (GVa)

O equipamento e o protocolo de medida seguiram as mesmas referências citadas para

a gordura corporal (item 5.2.3.1).

Os valores avaliados foram comparados com o estabelecido no manual do

equipamento monitor de composição corporal por impedância bioelétrica tetrapolar InBody

modelo 720® (Biospace Co. Ltd. Factory, Korea), baseado no comitê de critérios de

obesidade e doenças relacionadas no Japão, Sociedade Japonesa para o estudo da obesidade

(2002), no qual valor igual ou superior a 100m² é considerado risco para DCV para homens e

mulheres.

5.2.4 Coleta do Eletrocardiograma (ECG)

O registro do eletrocardiograma (ECG) foi realizado no Laboratório de

Cardiometabolismo, com o Software Wincardio versão 5.5.1.3 (Micromed, Brasil). Foi obtido

durante um total de 6 minutos, sendo os 3 primeiros minutos na posição deitada em decúbito

dorsal (supino) e os 3 minutos seguintes na posição ortostática (em pé). As 12 derivações

cardíacas que foram coletas, encontram-se descritas nas figuras 2 e 3, entretanto, o programa

de processamento do ECG utilizou apenas a 2ª derivação periférica.

Figura 4: Posicionamento dos eletrodos para a coleta das derivações

bipolares periféricas (1ª, 2ª e 3ª derivações) e das derivações unipolares

periféricas do eletrocardiograma. Lado direito do corpo: cor vermelha e

preta, respectivamente no pulso e tornozelo. Lado esquerdo do corpo: cor

verde e amarela, respectivamente no pulso e tornozelo.

Figura 5: Posicionamento dos eletrodos para a coleta das

derivações precordiais ou torácicas (V1-V6). A posição V1 é

localizada no 4º espaço intercostal à direita do esterno e as demais

são lateralizadas à esquerda até a parte lateral do tronco.

24

O processamento do sinal do ECG foi feito off-line por meio de rotinas em Matlab 6.5

(MathWorks, USA) específicas para processar os parâmetros cardíacos (82, 83) com auxílio

do engenheiro do Laboratório de Pesquisa Integrada do Estresse da Universidade Federal do

Rio de Janeiro. O sinal de ECG de cada indivíduo foi inspecionado visualmente para

identificação e correção de picos de onda R ausentes ou excedentes e para exclusão de

indivíduos com arritmias ou sinal muito ruidoso (84).

Em seguida, foi extraído o intervalo RR os parâmetros relacionados à variabilidade da

frequência cardíaca no domínio do tempo (raiz quadrada da média dos quadrados das

diferenças entre os intervalos RR adjacentes: RMSSD) e no domínio da frequência (High

Frequency: HF, Low Frequency: LF e razão LF/HF), além da frequência cardíaca. Os valores

de referência para avaliação das medidas cardíacas seguiram o proposto por Nunan et al. (85)

para indivíduos adultos saudáveis do sexo masculino, conforme tabela 2.

Tabela 2: Média das variáveis cardíacas segundo métodos de análise pelo domínio do tempo e

da frequência, em indivíduos adultos saudáveis do sexo masculino.

Variável Média

Análise pelo domínio do tempo

FC (bpm)

RMSSD (ms)

65,1

21

Análise pelo domínio da frequência

HF (ms²) 475

LF (ms²) 356

Razão LF/HF 2,3

”FC”-Frequência cardíaca; “RMSSD”-Raiz quadrada da média dos quadrados das diferenças

entre os intervalos RR; ”HF”-High frequency (alta frequência); ”LF”-Low frequency (baixa

frequência). Fonte: Nunan et al. (85).

Para a correlação das variáveis cardíacas com as demais variáveis de interesse do

estudo, foram utilizadas as medidas cardíacas coletadas na posição supina, pelo fato da coleta

em repouso gerar parâmetros mais precisos dos componentes da VFC (4).

25

5.3 Análise estatística

Primeiramente foi feita a avaliação da normalidade das variáveis por meio da

aplicação do teste Shapiro-Wilk. Técnicas de análise descritiva foram apresentadas como

mediana (p25-p75 e amplitude interquartílica). Para as medianas encontradas foram realizadas

comparações qualitativas com os valores de referência específicos de cada medida.

O teste de Wilcoxon foi aplicado para avaliarmos se existe diferença significativa

entre as medianas das variáveis cardíacas nas posições supina e ortostática.

O teste de correlação de Spearman foi utilizado para verificar a existência de

correlação entre cada um dos componentes da VFC (logHR, logRMSSD, logHF, logLF e

logLF/HF) em posição supina e as variáveis antropométricas, de composição corporal e

pressão arterial. Foi escolhido usar apenas os componentes da VFC em posição supina pelo

fato de apresentarem valores mais estáveis e precisos (4).

Foram também ajustados modelos de regressão múltipla com o objetivo de verificar o

peso da influência das variáveis antropométricas, de composição corporal e pressão arterial

(variáveis independentes) colocadas todas juntas em um único modelo, sobre cada um dos

componentes da VFC (HR, logRMSSD, logHF, logLF e logLF/HF) em posição supina

(variáveis dependentes). Testou-se os modelos ajustados em relação a multicolinearidade,

heteroscedasticidade, autocorrelação, endogeneidade e atipicidade para verificar a qualidade

do modelo ajustado, sendo demonstrados no presente estudo, apenas os modelos que não

apresentaram nenhum destes problemas.

Os dados foram analisados nos softwares Statistica 7.0 (StatSoft Inc) e R Development

Core Team (2013). O nível de significância considerado nos testes estatísticos foi de 0,05.

26

6. ARTIGO

HEART RATE VARIABILITY IN SHIFT WORKERS: RESPONSES TO

ORTHOSTATISM AND RELATIONSHIPS WITH ANTHROPOMETRY, BODY

COMPOSITION AND BLOOD PRESSURE

Nayara Mussi Monteze¹, Breno Bernardes de Souza², Henrique José de Paula Alves³,

Fernando Luiz Pereira de Oliveira³, José Magalhães de Oliveira4, Silvia Nascimento de

Freitas¹, Raimundo Marques do Nascimento Neto², Maria Lilian Sales5, Gabriela Guerra Leal

de Souza6.

¹ Escola de Nutrição, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Brasil.

² Escola de Medicina, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Brasil

³ Departamento de Estatística, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Brasil.

4 Instituto de Psiquiatria, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brasil.

5 Instituto do Câncer do Estado de São Paulo, São Paulo, Brasil.

6 Departamento de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto,

Brasil.

27

ABSTRACT

Purpose: We evaluated the cardiac autonomic response to postural changes in shift workers

and the influence of cardiovascular risk factors on heart rate variability.

Methods: This cross-sectional study included 438 male shift workers aged 18 to 54 years.

Weight, height, body mass index, waist circumference, neck circumference, hip

circumference, waist-to-hip ratio, waist-to-height ratio, total body fat mass, total body fat

percentage, visceral fat area and blood pressure were collected. Electrocardiogram was

recorded for 3 minutes in the supine and 3 minutes in the orthostatic position and heart rate

variability components were extracted. Multiple regression models were fitted to investigate

the influence of anthropometric and body composition variables and blood pressure on each

heart rate variability component.

Results: High-frequency and heart rate and the square root of the mean squared differences of

successive interval between consecutive heartbeats decreased and heart rate, low-frequency

and low frequency/high frequency ratio increased in the orthostatic compared to the supine

position. The body mass index, waist circumference, waist-to-height ratio, visceral fat area

and blood pressure were higher than the reference values. In the final regression model, age,

waist circumference, visceral fat area and systolic blood pressure remained associated with

heart rate variability components.

Conclusions: Age, obesity and blood pressure were associated with a reduction in total heart

rate variability. These findings reinforce the relevance of a health care routine that is specific

for shift workers, as their work conditions may favor the cardiovascular risk factors.

Keywords: heart rate variability, obesity indices, shift workers, anthropometry, body

composition.

28

INTRODUCTION

Heart rate variability (HRV) is a standard non-invasive method that assesses the action

of the autonomic nervous system (ANS) on the heart based on variations in the interval

between consecutive heartbeats (RR interval) (Xhyheri et al. 2012). Analysis of HRV on an

electrocardiogram allows for the decomposition of elements that assess the action of both the

parasympathetic (PNS) (vagal modulation) and sympathetic (SNS) nervous system on the

heart (Task Force 1996). A reduction in HRV, and more particularly in vagal modulation, is

considered an indicator of an imbalance in autonomic function and is associated with an

increased risk of morbidity and mortality independent of the presence of well-established risk

factors, such as obesity, smoking and sedentary lifestyle (Thayer and Lane 2007; Chen et al.

2008; Thayer et al. 2010).

The continuous interplay of sympathetic and parasympathetic activity is crucial to

increase or reduce heart performance under different circumstances. Under physiological

conditions, parasympathetic activity is more intense in the resting state and during repairing

functions, but the SNS is more active in situations requiring the mobilization of energy

(Thayer et al. 2010). For instance, during postural change (from lying to standing), blood

pooling occurs in lower parts of the body, which is a normal stimulus that triggers an increase

in sympathetic activity, with a consequent rise in blood pressure (Weise et al. 1987). Such

behavior has been found in some studies, which showed that sympathetic activity was greater

in the orthostatic position (90º), and parasympathetic activity prevailed in the resting position

(0º) (Piccirillo et al. 1995; Porta et al. 2007).

According to studies, HRV at rest is reduced in shift workers compared to non-shift

workers (Togo and Takahashi 2009); however, little is known about the causes of these

alterations in the shift worker population and the impact they have on the cardiac autonomic

response to postural change. Shift work has been associated with several metabolic disorders,

changes in body composition, psychological functions and dietary habits, which deregulate

the physiological cycle and thus account for the high risk of cardiovascular diseases exhibited

by shift workers (Knutsson 2003).

Therefore, the aim of the present study was to assess the influence of age, blood

pressure and obesity indices (anthropometric variables and body composition) on HRV

components in shift workers. The hypotheses underlying the present study were: 1) Shift

workers exhibit deviations in obesity indices and blood pressure relative to reference values;

29

2) The cardiac autonomic response to postural change is altered in shift workers; and 3)

Obesity indices and blood pressure exhibit negative associations with HRV components. We

believe that this study has some relevant points: the sample homogeneity (Brazilian, male,

rotating shift, mine worker) and multiple variables collected on the same sample (HRV

components, obesity indices and blood pressure).

METHODS

Study design and sample

This cross-sectional study was conducted with 438 adult Brazilian males who were

older than 18 years and work in shifts. Working in shifts, according to ILO (1990 apud ILO

2004) is defined as a “method of organization of working time in which workers succeed one

another at the workplace so that the establishment can operate longer than the hours of work

individual workers” and can be classified into fixed shift (working time can be organized in

two or three shifts: the early, late and night shifts) or rotating shift (workers might be assigned

to work shifts that vary regularly over time: from a shift in the morning, to one in the

afternoon, to one at night) (ILO 2004).

The males of this study performed rotational shift work as operators of iron ore

extraction modern machines without noise exposure. The work regimen included a six-hour

shift followed by 12-hour rest. The work shifts and rest periods were rotated, and after each

fourth shift the rest period was longer, 36 hours, after which a new cycle began. The full work

cycle included four consecutive shifts, in this sequence: 7:00 pm to 1:00 am, 1:00 pm to 7:00

pm, 7:00 am to 1:00 pm and 1:00 am to 7:00 am.

The study was conducted on the morning of the day with the longest rest period from

September 2011 to March 2012. The study complied with the Declaration of Helsinki and was

approved by the ethics committee of the institution. All volunteers signed an informed

consent form.

Anthropometric variables

The volunteers’ weight, height and circumferences were measured by trained

professionals with volunteers in the orthostatic position and wearing light clothing. The waist

circumference (WC) was measured at the mid-point between the last costal arch and the iliac

crest (WHO 2011). The hip circumference (HC), which was used to calculate the waist-to-hip

30

ratio (WHR), was measured at the level of the greater trochanter (WHO 2011). The neck

circumference (NC) was measured immediately below the laryngeal prominence (Ben-Noun

2001). The WHR and the waist-to-height ratio (WHtR) were calculated by dividing the WC

by the hip circumference and the WC by the height, respectively (WHO 2011). The body

mass index (BMI) was calculated by dividing the body weight by the squared height (WHO

2004).

Body composition variables

The body fat mass in kilograms (BFkg) and percentage (BF%) and the visceral fat area

(VFA) were calculated by means of segmental tetrapolar bioelectrical impedance using a

body composition analyzer InBody model 720® (Biospace Co. Ltd. Factory, Korea) (Lohman

1992).

Clinical variables

Blood pressure was assessed using an automated digital sphygmomanometer

HEM705CP® (Omrom, Japan) on the right arm with volunteers in the sitting position and

after a five-minute rest period. The measurement was performed three times with one-minute

intervals between measurements (SBC 2010). The three measurements of the systolic (SBP)

and diastolic (DBP) blood pressure were computed and their means were calculated.

Heart Rate Variability

One PC-compatible computer controlled data acquisition for electrocardiographic

parameters using the WinCardio (Micromed, version 4.8.2.8) software program.

Electrocardiographic recordings were collected at a sampling frequency of 1000 Hz. An off-

line peak detection algorithm (derivative plus threshold) was used to estimate fiducial R-wave

points, after which the series was screened by hand and corrected for artifacts. Successive RR

intervals were estimated in milliseconds.

Two methods of analysis of heart rate variability were used: time domain analysis and

frequency domain analysis. The time domain analysis measured changes in the intervals

between successive normal RR intervals over time, and one of the parameters was the root

mean square of successive R-R interval differences (RMSSD) (Task Force 1996). The

frequency domain method is a spectral method for analysis of the tachogram that provides

basic information for how power (variance) distributes as a function of frequency (Task Force

31

1996). The components considered in the RR power spectrum were: a low-frequency (LF)

component, a high-frequency (HF) component and a low-frequency/high frequency ratio

(LF/HF).

The following HRV parameters were extracted for 3 min in the supine position and for

3 min in the orthostatic position were:

- RMSSD: reflects parasympathetic activity.

- HF, 0.15 to 0.4 Hz: reflects parasympathetic activity.

- LF, 0.04 to 0.15 Hz: reflects a combination of sympathetic and parasympathetic

activity and captures baroreflex sensibility.

- LF/HF: reflects sympathetic and parasympathetic balance.

- Heart rate (HR): correlates to increases in sympathetic and decreases in

parasympathetic activity.

Data processing followed the recommendations of the Task Force of the European

Society of Cardiology and the North American Society of Pacing Electrophysiology (Task

Force 1996). Matlab software (KARDIA) was used to analyze cardiac parameters (Perakakis

et al. 2010).

The references values used for HRV analysis of the participants were proposed by

Nunan et al. (2010) for healthy adults.

Procedure

Following the volunteers’ arrival at the research laboratory, they were requested to

sign an informed consent form. Next, body weight, height, BMI, WC, HC, BFkg, BF% and

VFA were measured after 12 to 14 hours of fasting.

Next, a six-minute electrocardiogram (ECG) was recorded, with three minutes in the

supine position and three minutes in the orthostatic position. Although all 12 leads were

recorded, only peripheral (or bipolar limb) lead II was used for ECG processing.

Statistical analysis

First, the results of the descriptive analysis were expressed as medians, percentiles and

interquartile ranges. The median values found were subjected to qualitative comparisons to

the reference values specific for each measurement.

32

The normality of the data was assessed using the Shapiro-Wilk test, and HR, RMSSD,

LF, HF and LF/HF variables were subjected to logarithmic normalization.

The Wilcoxon test was used to establish whether there were significant differences

between the results (medians) of the investigated variables in the supine and orthostatic

positions.

Spearman’s correlation test was used to investigate the presence of a correlation

between each HRV component (logHR, logRMSSD, logHF, logLF and logLF/HF) as

assessed in the supine position and anthropometric and body composition variables and blood

pressure. The HRV results were analyzed in the supine position only because these values are

more stable and accurate (Task Force 1996).

Multiple regression models were fitted to investigate the influence of anthropometric

and body composition variables and blood pressure (independent variables) on each HRV

component (HR, logRMSSD, logHF, logLF and logLF/HF) as assessed in the supine position

(dependent variables).

The data were analyzed using Statistica 7.0 (StatSoft Inc) and R Development Core

Team (2013) software. The significance level was established as a p-value <0.05.

RESULTS

Sample characteristics

The present study comprised 438 individuals working rotational shifts. Their

anthropometric, body composition and clinical characteristics are described in table 1. The

median age of the sample was 34-years-old. The median values of BMI, WC, WHtR, VFA,

SBP and DBP were higher than reference values (Lohman 1992; Ben-Noun et al. 2001; WHO

2004, 2011; SBC 2010).

33

Table 1 – Characteristics of the group, Ouro Preto, Brazil, 2011-2013.

Variables Median (p25; p75) Quartile Range

Age (years) 34.00 (31.00, 39.00) 8.00

Anthropometric

Height (m) 1.74 (1.70, 1.79) 0.09

Body weight (kg) 80.80 (73.60, 89.30) 15.70

Body mass index (kg/m²) 26.70 (24.40, 29.20) 4.80

Waist circumference (cm) 92.00 (85.50, 97.50) 12.00

Hip circumference (cm) 102.50 (98.30, 107.00) 8.75

Neck circumference (cm) 39.25 (37.50, 41.15) 3.65

Waist-to-hip ratio 0.89 (0.86, 0.93) 0.07

Waist-to-height ratio 0.53 (0.49, 0.56) 0.07

Body composition

Total body fat (%) 23.55 (19.20, 28.20) 9.00

Total body fat (kg) 18.95 (14.60, 24.30) 9.70

Visceral fat area (cm²) 121.25 (95.40, 147.70) 52.30

Clinical

Systolic blood pressure (mmHg) 131.67 (122.67, 141.33) 18.70

Diastolic blood pressure (mmHg) 82.33 (76.00, 88.33) 12.30

Response of heart rate variability components to postural change

Comparison of HRV components between the supine and orthostatic positions showed

increases in the median HR, LF and LF/HF and reductions in the median RMSSD and HF in

the orthostatic compared to the supine position (table 2).

34

Table 2 – Medians of heart rate variability (HRV) variables in the supine and standing

positions, Ouro Preto, Brazil, 2011-2013.

HRV

Variables

Supine Position Standing Position P-value

Median (p25, p75) Median (p25, p75)

HR (bpm) 65.9 (59.7, 71.9)

34.3 (23.9, 50.1)

81.9 (35.7, 168.7)

103.4 (60.8, 186.4)

1.3 (0.7, 2.5)

82.3 (74.2, 90.2)

19.9 (13.3, 30.1)

26.1 (10.5, 62.1)

120.6 (62.4, 224.1)

4.7 (2.5, 7.9)

<0.0001

RMSSD (ms) <0.0001

HF (ms²) <0.0001

LF (ms²) 0.005

LF/HF <0.0001

HRV, Hear rate variability; HR, Heart rate; RMSSD, Root mean square of successive R-R interval differences;

HR, High frequency; LF, Low frequency; LF/HF, ratio low frequency/high frequency. For ease of interpretation,

all medians (plus p25, p75) are given in the original units. Wilcoxon Test.

Relationship between heart rate variability components and anthropometric, body

composition and clinical variables

HR exhibited a positive correlation with all investigated variables except age. The

HRV components RMSSD and HF, which are related to parasympathetic activity, exhibited

negative correlations with age, BMI, WC, NC, WHR, WHtR, BFkg, VFA, SBP and DBP.

The LF component, which is related to baroreflex sensitivity, exhibited negative correlations

with age, BMI, WC, WHR, WHtR and NC. The LF/HF ratio, which is related to autonomic

balance, exhibited positive correlations with age, SBP and DBP. Significant correlations are

described in table 3.

35

Table 3 – Spearman Correlation coefficients (Rho) between heart rate variability measures

(supine position) and age, anthropometric, body composition and clinical variables, Ouro

Preto, Brazil, 2011-2013.

Variables LogHR logRMSSD logHF logLF logLF/HF

Age -0.04 -0.27 -0.24 -0.17 0.13

Anthropometric

Body mass index (kg/m²) 0.18 -0.14 -0.14 -0.12 0.05

Waist circumference (cm) 0.22 -0.17 -0.16 -0.15 0.05

Neck circumference (cm) 0.19 -0.15 -0.14 -0.13 0.04

Waist-to-hip ratio 0.20 -0.18 -0.15 -0.15 0.05

Waist-to-height ratio 0.21 -0.15 -0.15 -0.14 0.05

Body composition

Total body fat (%) 0.15 -0.06 -0.07 -0.03 0.03

Total body fat (kg) 0.17 -0.09 -0.11 -0.08 0.03

Visceral fat area (cm²) 0.24 -0.13 -0.11 -0.09 0.04

Clinical

Systolic blood pressure (mmHg) 0.21 -0.13 -0.14 -0.002 0.16

Diastolic blood presume (mmHg) 0.18 -0.16 -0.16 -0.06 0.11

logHF, natural logarithm of power in the high frequency range; logHR, natural logarithm of

the heart rate; logLF, natural logarithm of power in the low frequency range; logLF/HF,

natural logarithm of the ratio LF(ms²)/HF(ms²); logRMSSD, natural logarithm of the root

mean square of successive R-R interval differences; Numbers in bold represent p < 0.05.

The fitted regression models showed that HRV components were influenced by age

WC, VFA and SBP (table 4). HR exhibited positive correlations with VFA and SBP.

LogRMSSD exhibited negative correlations with age and VFA. LogHF and logLF exhibited

negative correlations with age and WC. Finally, logLF/HF exhibited positive correlations

with age and SBP.

36

Table 4 – Predictive equations using regression analysis for cardiac variables

Regression models β + SE p-value R² adjusted

HR

Constant 47.3 + 4.172 <0.001

Visceral fat area (cm²) 0.0459 + 0.01109 <0.001 8.4%

Systolic Blood Pressure (mmHg) 0.101 + 0.03195 0.002

Log RMSSD

Constant 2.018 + 0.067 <0.001

Age (years) -0.010 + 0.001 <0.001 10.3%

Visceral fat area (cm²) -0.0008 + 0.0002 0.002

Log HF

Constant 3.098 + 0.242 <0.001

Age (years) -0.018 + 0.003 <0.001 8.0%

Waist circumference (cm) -0.005 + 0.002 0.016

Log LF

Constant 2.85 + 0.193 <0.001

Age (years) -0.009 + 0.002 0.001 4.5%

Waist circumference (cm) -0.005 + 0.002 0.006

Log LF/HF

Constant -0.652 + 0.181 <0.001

Age (years) 0.008 + 0.002 0.001 4.3%

Systolic Blood Pressure (mmHg) 0.003 + 0.001 0.004

logHF, natural logarithm of power in the high frequency range; logHR, natural logarithm of

the heart rate; logLF, natural logarithm of power in the low frequency range; logLF/HF,

natural logarithm of the ratio LF(ms²)/HF(ms²); logRMSSD, natural logarithm of the root

mean square of successive R-R interval differences. Numbers in bold represent p <0.05.

DISCUSSION

The results of the present study pointed to the presence of cardiovascular risk factors

among the sample of rotating shift workers, as shown by anthropometric, body composition

and blood pressure, whose median results were higher than the corresponding normal values.

In addition, these alterations were shown to correlate with changes in HRV components

37

indicating increased sympathetic and reduced parasympathetic activity in the resting state.

However, the responses of HRV components to the postural change were adequate.

Obesity and hypertension, in addition to other comorbidities such as dyslipidemia and

diabetes, are disorders that are frequently found in shift workers (Ishizaki et al. 2004; Su et al.

2008; Kivimaki et al. 2011). In the present study, median values of BMI, WC, WHtR and

VFA, which are indicators of obesity, and SBP and DBP, which are related to hypertension,

were above the reference values, thus corroborating the reports in the literature (Lohman

1992; Ben-Noun et al. 2001; WHO 2004). The constant presence of those disorders in shift

workers is mainly associated with environmental and behavioral changes, as well as

deregulation of biological rhythms and the lifestyle to which they are exposed, and these

factors may exert a direct influence on their dietary habits, physical activity, sleep quality,

mental health and time available for social interaction (Knutsson 2003; Kivimaki et al. 2011).

In the present study, measurements of the HRV components HF, LF and LH/HF were

qualitatively lower compared to mean values in healthy adults (Nunan et al. 2010). Values for

HRV components were found to vary within a wide range in male shift workers: HR, 58.2 to

82.8 bpm; LF, 323.7 to 1,212 ms²; RMSSD, 29.9 to 70.2 ms; HF, 181.2 to 558.6 ms²; and

LF/HF 1.6 to 3.4 (Van Amelsvoort et al. 2000; Ishizaki et al. 2004; Kim et al. 2005; Kivimaki

et al. 2011). Values for LF and HF in the present study were substantially lower than the

minimum when compared qualitatively with the values described above. The reason for that

discrepancy may be associated with the methodological particularities of the various studies,

including shift regimen (permanent or rotating), ECG signal processing (application of Task

Force guidelines) and sample characteristics, including age and the presence of cardiovascular

risk factors.

Nevertheless, the cardiac autonomic response to postural change was adequate, as the

values corresponding to parasympathetic components (RMSSD and HF) were higher in the

supine compared to the orthostatic position. Those results corroborate HRV at rest as a marker

of parasympathetic control of the heart (Thayer et al. 2010). A putative increase in LF and

LF/HF in the orthostatic position relative to the supine position is controversial (Reyes del

Paso et al. 2013). Montano et al. (1994) found that the magnitude of tilt interferes with the

behavior of LF, as LF and LF/HF increased at a 90º tilt, as occurred in the present study and

in the study by Porta et al. (2007).

Use of RMSSD and HF as indicators of parasympathetic activity is well established

(Thayer and Lane 2007; Xhyheri et al. 2012). However, the meaning of LF, and consequently

38

also of LF/HF, is still a subject of debate. According to some studies, LF may represent both

parasympathetic activity and baroreflex function (Montano et al. 1994; Rahman et al. 2011;

Goldstein et al. 2011). However, for other authors, LF mainly represents sympathetic tone

modulation (Chen et al. 2008). The role attributed to LF as an indicator of baroreflex

sensitivity - rather than of the sympathetic activity alone, as most authors used to believe - is

based on some evidence that indicates a lack of correlation between LF and some validated

measures of sympathetic control of the heart, such as plasma epinephrine levels and cardiac

norepinephrine spillover, increases in HF and LF following the use of drugs that increase

cardiac vagal tone and the similarity of LF values in individuals with cardiac sympathetic

denervation and normal baroreflex sensitivity (Reyes del Paso et al. 2013; Goldstein et al.

2011).

In the present study, age and anthropometric, body composition and clinical variables

exhibited correlations with HRV components. Age exhibited negative correlations with

RMSSD, HF and LF, and positive correlations with LF/HF, thus suggesting that greater age is

associated with lower HRV, parasympathetic activity and baroreflex sensitivity in particular,

as Kim et al. (2005) also observed.

BMI, WC, NC, WHR and WHtR exhibited negative correlations with RMSSD, HF

and LF and positive correlations with HR. BFkg and BF% exhibited negative correlations

with RMSSD and HF and positive correlations with HR. These results indicate that higher

values of these anthropometric and body composition parameters are associated with less

activity of HRV components that reflect parasympathetic activity and lower HR, which

represents sympathetic activity. Similar results were reported by Ramos and Araújo (2010),

who found that cardiac vagal components decrease in parallel with increases in BMI, the sum

of skinfold measurements (reflecting total body fat) and WC. Additionally, other studies

found a relationship between WC, BF and WHR and HRV vagal components (Kim et al.

2005; Chen et al. 2008; Andrew et al. 2013).

With regard to blood pressure, SBP and DBP exhibited negative correlations with

RMSSD and HF and positive correlations with HR and LF/HF. Grassi et al. (2000) assessed

the simultaneous effect of hypertension and obesity on the ANS and found an increase in

sympathetic activity and a greater impairment of cardiovascular baroreflex control in

normotensive obese and hypertensive normal individuals compared to normotensive

individuals with normal weights. They also found that these effects increased when both

pathological conditions, i.e., obesity and hypertension, coexisted in the same individual.

39

Among the variables that exhibited a correlation with HRV, the following remained

significant following multiple linear regression analyses: age – exhibited negative correlations

with logRMSSD, logHF and logLF and a positive correlation with LF/HF; WC – exhibited

negative correlations with logHF and logLF; VFA – exhibited a negative correlation with

logRMSSD and a positive correlation with HR; and SBP – exhibited positive correlations

with HR and LF/HF. These results indicate that in the present sample, age, WC, VFA and

SBP were the variables with the strongest influence on HRV.

Some limitations must be discussed about these findings of this study. First, the

sample only included male individuals, all of whom were subjected to the same (rotating)

shift work regimen. Therefore, the results cannot be extrapolated to female workers and/or

individuals under other shift work conditions (permanent, clockwise or counterclockwise).

Then, even if environmental and work conditions were the same for all investigated

individuals, information on behavioral factors, such as dietary habits, physical activity and

sleep-wake patterns, was not collected, although it may have served to control for bias.

Finally, HRV is influenced by respiration and thus, some authors suggest standardizing

volunteers’ respiratory frequency and volume to obtain accurate HRV values (Togo and

Takahashi 2009). However, such standardization may trigger stress in volunteers with

consequent changes in central nervous system and cardiorespiratory function, which would

ultimately influence cardiac autonomic modulation and result in inaccurate measurements of

HRV. For that reason, we did not include respiration control during ECG recording as a part

of the study protocol.

CONCLUSION

The cardiac autonomic response to postural change was adequate. Nevertheless,

volunteers exhibited alterations in the assessed anthropometric, body composition and clinical

variables relative to their reference values. Age, obesity (WC and VFA) and SBP exerted

greater power to reduce HRV components. Even when taking into consideration the full

complexity and variety of factors that may be involved in those alterations, the need to

provide comprehensive healthcare to shift workers is undeniable, including specific

occupational strategies to minimize the impact of these factors on their health and ensure

good quality of life.

40

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7. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Fatores de risco cardiovasculares, como obesidade e pressão arterial elevada, foram

encontrados em trabalhadores de turno e tais fatores mostraram-se associados com os

componentes da variabilidade da frequência cardíaca, em especial com a redução dos

componentes parassimpáticos.

Estes achados refletem a importância de uma rotina de atendimento à saúde dos

trabalhadores de turno, visto que as condições de trabalho podem levar ao desenvolvimento

de alterações clínicas, antropométricas, de composição corporal e cardíacas que aumentam o

risco para a ocorrência de doenças cardiovasculares.

Estudos futuros deverão focar mais especificamente nas condições de trabalho desses

trabalhadores de turno, como carga de trabalho, estresse, exposição a partículas, poluentes,

etc... para saber se o que está aumento o risco de doenças cardiovasculares é somente o fato

do trabalhador estar submetido a alteração do seu ritmo circadiano ou se outros fatores

também contribuem para a desregulação de sua saúde.

43

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49

ANEXO I: TERMO DE CONSENTIMENTO LIVRE E ESCLARECIDO

Título: Avaliação de Variáveis Cardíacas, Antropométricas e Psicológicas em Trabalhadores

de Turno.

Convidamos você a participar como voluntário de um estudo que propõe avaliar se as

medidas corporais e as psicológicas influenciam na função do coração de trabalhadores de

turno e não turno. Este estudo será realizado no Laboratório de Cardiometabolismo da Escola

de Medicina da Universidade Federal de Ouro Preto, Campus Morro do Cruzeiro, sob a

coordenação da Profª Drª Gabriela Guerra Leal de Souza.

Você deverá preencher alguns questionários que avaliarão algumas características

psicológicas, em seguida passará por uma avaliação nutricional que englobará a aferição de

seu peso, altura, percentual de gordura corporal e circunferências do abdomen, quadril e

pescoço. A última etapa consistirá do registro do eletrocardiograma, exame utilizado para

analisar o ritmo do seu coração. Para realização deste exame, serão colocados 4 sensores nos

seus pulsos e tornozelos e 6 no tórax, próximos ao coração. Você deverá permanecer 6

minutos sem se movimentar, sendo 3 minutos deitado e 3 minutos em pé. A duração total dos

procedimentos será de aproximadamente 1 hora. Visto que o estudo se trata de uma pesquisa

com seres humanos, inconvenientes como necessidade de deslocamento até o local de

realização dos exames, consequências da manutenção de jejum de 8h, constrangimento no

preenchimento dos questionários, incômodo por estar utilizando o seu dia de folga de

trabalho, defeitos ou falhas nos equipamentos, cancelamento do convênio UFOP/VALE,

poderão vir ocorrer, sendo considerados os critérios para que os pesquisadores realizem a

suspensão do sujeito e/ou interrupção da pesquisa. Entretanto, em todas as etapas haverão

profissionais capacitados a fim de minimizar esses inconvenientes.

Todos os seus questionários, dados nutricionais e do eletrocardiograma não serão

nominais e sim numerados para que seja garatindo o anonimato e a confidencialidade. Os

dados ficarão armazenados em computadores do Laboratório de Cardiometabolismo, que

possuem senhas inviabilizando assim, o acesso de terceiros aos seus dados. Seus dados

ficarão armazenados durante todo o período de duração da pesquisa até a publicação dos

resultados, sob responsabilidade do professor Raimundo Marques do Nascimento Neto,

coordenador do laboratório de Cardiometabolismo, e da professora Gabriela Guerra Leal de

Souza, coordenadora dessa pesquisa.

50

Os achados deste estudo contribuirão para o melhor entendimento da influência do

turno de trabalho na função cardíaca, nutricional e na saúde mental. Desta forma, será

possível, no futuro, utilizar intervenções terapêuticas específicas para tratar os fatores de risco

relacionados ao trabalho de turno.

Sua participação na pesquisa é voluntária e você estará livre para interrompê-la a

qualquer momento, sem que isto lhe prejudique. Em qualquer etapa do estudo você poderá ter

acesso à professora e pesquisadora responsável pelo projeto, por telefone (31) 3559-1282, e-

mail: souzaggl@gmail.com ou ainda pessoalmente no ICEB I, sala 14, no Campus do Morro

do Cruzeiro da Universidade Federal de Ouro Preto. Se você tiver alguma consideração ou

dúvida sobre a ética desta pesquisa, poderá entrar em contato pessoalmente com o Comitê de

Ética em Pesquisa (CEP), localizado na Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação (PROPP),

ICEB II, Campus do Morro do Cruzeiro, Universidade Federal de Ouro Preto, por telefone

(31) 3559-1368 ou e-mail: cep@propp.ufop.br.

Acredito ter sido suficientemente informado a respeito do estudo acima citado. Ficou

claro para mim quais serão os procedimentos a serem realizados e garantia de proteção e

sigilo dos meus dados individuais. Concordo voluntariamente em participar deste estudo e

concedo para fins científicos, os direitos sobre os meus dados coletados. Poderei retirar o meu

consentimento a qualquer momento, antes ou durante o mesmo, sem penalidade ou prejuízos

de qualquer espécie.

Ouro Preto, ____ de _____________ de 20____.

VOLUNTÁRIO PESQUISADOR

Nome Nome

Assinatura Assinatura

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ANEXO II: CARTA DE APROVAÇÃO DO PROJETO PELO COMITÊ DE ÉTICA.