Abstract A cardiorespiratory system is highly regulated via the autonomic nervous system (ANS), whose function can be quantified noninvasively by analyzing electrocardiogram (ECG), blood pressure (BP) and respiration signals. Several conditions and illnesses are linked with imbalance of the ANS. This thesis aimed to develop methods for describing the ANS regulation of a cardiovascular system from short-term cardiorespiratory measurements. More specifically, the role of breathing rate and its effects on traditional frequency domain based cardiovascular indexes describing ANS control is addressed. The main contributions are as follows: 1) an adaptive filtering based method to remove respiratory influences from cardiovascular signals and indexes was developed. The adaptive filter reduced the bias caused by low respiration rate, enabling the usage of spontaneous respiration measurement protocol over controlled respiration. 2) Methods to quantify respiratory sinus arrhythmia (RSA) index from cardiovascular signals were developed as well: two methods utilizes adaptive filtering and either the measured respiration signal or the ECG-derived respiration signal and one method uses independent component analysis. Developed RSA index methods allow varying respiration rates making them physiologically more accurate than traditional high frequency power with fixed respiration rate, often used as RSA index. 3) Tools for studying the power and the frequency of low frequency (LF) oscillations of cardiovascular signals were developed, including a time-frequency representation for analyzing varying data. An experimental study was conducted with patients of continuum of cardiovascular risks. According to results, aging decreased the frequency of LF oscillation, whereas coronary artery disease decreased it further. 4) Two new ECG-derived respiration (EDR) methods utilizing decomposition techniques were developed. The proposed methods yielded statistically significant improvements over previously developed EDR methods. EDR method enables to get respiratory information from ECG, which in its turn reduces needed modalities in ANS quantification. This thesis provides methods to quantify indexes describing the ANS function more accurately by acknowledging the respiration effects. The results of this thesis may be utilized in various application areas, ranging from clinical to physiology research up to commercial health, wellness and sport products. / Tiivistelmä Autonominen hermosto säätelee tarkasti sydän- ja verenkiertoelimistöä sekä hengitystä. Autonomisen hermoston toimintaa voidaan analysoida laskennallisin menetelmin noninvasiivisesti mitatuista elektrokardiogrammi- (EKG, sydänsähkökäyrä), verenpaine- ja hengityssignaaleista. Useita tekijöitä ja sairauksia voidaan yhdistää autonomisen hermoston epätasapainoon. Väitöskirjassa kehitettiin menetelmiä sydän- ja verisuonijärjestelmän autonomisen säätelyn kuvaamiseksi lyhytaikaisista kardiorespiratorisista tallenteista. Erityistä huomiota on kiinnitetty hengityksen vaikutukseen perinteisiin taajuustasosta laskettaviin muuttujiin, jotka kuvaavat autonomisen hermoston toimintaa. Väitöskirjan päätuloksia ja -tuotoksia ovat: 1) uusi adaptiiviseen suodatukseen pohjautuva laskennallinen menetelmä hengitysvaikutuksien poistamiseksi sydän- ja verisuonisignaaleista. Adaptiivinen suodatin vähensi matalan hengitystaajuuden aiheuttamaa vääristymää hermoston toimintaa kuvaavista parametreistä. Uusi menetelmä mahdollistaa kontrolloimattoman eli vapaan hengitystaajuus-protokollan käytön autonomisen hermoston toiminnan mittauksissa. 2) Uusia menetelmiä respiratorisen sinus arrytmian (RSA) määrittämiseksi sydän- ja verisuonisignaaleista. Kehitetyissä menetelmistä kahdessa käytetään adaptiivista suodatusta hyödyntäen joko mitattua hengityssignaalia tai EKG:stä johdettua hengityssignaalia. Kolmas menetelmä pohjautuu itsenäisten komponenttien analyysiin. Kehitetyt menetelmät RSA:n laskemiseksi sallivat hengitystaajuuden vaihtelun mittauksien aikana, mikä tekee ne fysiologisesti tarkemmaksi kuin perinteisesti käytetty korkeataajuinen (HF) komponentti, joka lasketaan taajuustasossa tietyltä kaistalta riippumatta hengitystaajuudesta. 3) Kehitettiin ja sovellettiin menetelmiä EKG:n ja verenpaineen matalataajuisten (LF) heilahtelujen tutkimista varten. Yhdessä tutkimuksessa sovellettiin aika-taajuustason esitystapaa vaihtelevan datan analysoimiksi. Kokeellinen tutkimus tehtiin aineistolla, joka oli jatkumo sydän- ja verisuonitautien riskejä omaavista potilaista jo sairastuneisiin potilaisiin. Ikääntyminen pienensi matalataajuisen heilahtelun taajuutta ja sepelvaltimosairaus pienensi sitä edelleen. 4) Kaksi uutta hajotelmatekniikoita hyödyntävää menetelmää, joilla lasketaan EKG:stä hengitysvirtausignaali-estimaatti (EDR). Kehitettyjen EDR-menetelmien suorituskyky osoittautui tilastollisesti paremmaksi kuin aikaisemmat menetelmät. Koska hengityssignaali ja -taajuus voidaan johtaa suoraan EKG:stä, tarvittavien mittaussensoreiden määrää vähenee. Lisäksi EDR:ää voidaan hyödyttää autonomisen hermoston toimintaa kuvaavien parametrien estimoinnissa. Väitöskirja tarjoaa menetelmiä autonomisen hermoston toiminnan mittaamiseksi huomioiden erityisesti hengityksen vaikutus estimoitaviin parametreihin. Väitöskirjan tuloksia voidaan soveltaa useissa kardiorespiratorisia signaaleja hyödyntävissä sovelluksissa aina kliinisestä työstä fysiologian tutkimukseen ja kaupallisiin hyvinvointi-, terveys- ja urheilusovelluksiin. / Huomautus/Notice Painetussa virheellinen ISBN: 978-952-62-2312-4, oikea 978-952-62-2310-0. Printed version has incorrect ISBN: 978-952-62-2312-4, it should be 978-952-62-2310-0.

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Cette thèse présente trois apports principaux dans le cadre de la modélisation et la simulation des systèmes physiologiques. Le premier apport est la formalisation des aspects qui concernent la modélisation multi-formalisme et multi-résolution. Le deuxième est la présentation et amélioration d'une librairie et un cadre général de modélisation et simulation qui intègre un ensemble d'outils pour aider la définition, l'analyse, l'utilisation et le partage des modèles mathématiques complexes. Le troisième apport est l'application du cadre de modélisation pour améliorer le diagnostic et les stratégies thérapeutiques des applications cliniques concernant le système cardiovasculaire, notamment l'insuffisance cardiaque associée à l'hypertension et les maladies coronariennes. Des applications potentielles associées à la thérapie de resynchronisation cardiaque et l'apnée-bradycardie du nouveau-né prématuré ont été aussi présentées. Ces cas d'étude incluent une intégration d'un cœur pulsatile dans un modèle globale du système cardiovasculaire qui prend en compte i) les mécanismes de régulation à long terme, ainsi que la représentation d'un type d'insuffisance cardiaque, ii) l'analyse de l'hémodynamique coronarienne et sa circulation collatérale pour des patients atteints d'une maladie tri-tronculaire et qui subissent une chirurgie de pontage aorto-coronarien, iii) l'intégration du système électrique cardiaque et son comportement mécanique pour l'optimisation du délai atrio-ventriculaire d'un stimulateur cardiaque, et iv) l'estimation basée sur modèles de l'activité des voies vagale et sympathique du baroreflèxe en période néonatale. / This thesis presents three main contributions in the context of modeling and simulation of physiological systems. The first one is a formalization of the methodology involved in multi-formalism and multi-resolution modeling. The second one is the presentation and improvement of a modeling and simulation framework integrating a range of tools that help the definition, analysis, usage and sharing of complex mathematical models. The third contribution is the application of this modeling framework to improve diagnostic and therapeutic strategies for clinical applications involving the cardiovascular system: hypertension-based heart failure (HF) and coronary artery disease (CAD). A prospective application in cardiac resynchronization therapy (CRT) is also presented, which also includes a model of the therapy. Finally, a final application is presented for the study of the baroreflex responses in the newborn lamb. These case studies include the integration of a pulsatile heart into a global cardiovascular model that captures the short and long term regulation of the cardiovascular system with the representation of heart failure, the analysis of coronary hemodynamics and collateral circulation of patients with triple-vessel disease enduring a coronary artery bypass graft surgery, the construction of a coupled electrical and mechanical cardiac model for the optimization of atrio ventricular and intraventricular delays of a biventricular pacemaker, and a model-based estimation of sympathetic and vagal responses of premature newborn lambs.

Introdução. A progressão da síndrome metabólica (SMet) para a doença cardiovascular é complexa, multifatorial e pode estar associada, em parte, com a hiperativação simpática e com a diminuição da sensibilidade barorreflexa (SBR), mecanismos fortemente associados à hipertensão arterial (HAS). Adicionalmente, na hipertensão a resposta da pressão arterial (PA) durante o teste de esforço cardiopulmonar máximo (TECP) e na pressão arterial de 24h (MAPA) está prejudicada. Não é conhecido se pacientes com SMet mas sem hipertensão, apresentam estes prejuízos. Hipóteses. Pacientes com SMet com nível normal de PA clínica apresentam:(1) Resposta aumentada da PA pico e da PA de recuperação em resposta ao exercício máximo; (2) Prejuízo na PA de 24 horas Além disso, analisamos se estas alterações se correlacionam com a atividade nervosa simpática muscular (ANSM) e com a SBR. Métodos. Foram selecionados 72 pacientes recém-diagnosticados com SMet (ATP III), alocados em 3 grupos conforme a classificação da PA (segundo as Diretrizes 2013 ESH/ESC):, SMet hipertensos (HT, n=16, 51±9 anos, 33±4 kg/m2), SMet pré-hipertensos (PHT, n=29, 47±10 anos, 31±3 kg/m2) e SMet normotensos (NT, n=27, 46±7 anos, 32±4 kg/m2). Um grupo controle (C, n=19, 48±2 anos, 25±2 kg/m2) pareado por gênero e idade foi envolvido no estudo. Foram avaliados: a ANSM (microneurografia); a SBR (análise das flutuações espontâneas da PA sistólica e FC) para aumentos (SBR+) e diminuições da PA (SBR-); medidas auscultatórias da PA no pré-teste, pico, 1°, 2° e 4° min de recuperação (TECP); e PAS e PAD de 24 horas, vigília, sono e despertar (MAPA de 24h). O estudo foi dividido em duas partes: Parte 1 - todos os grupos com SMet (HT, PHT e NT) e C foram estudados; e Parte 2 - somente o grupo SMet NT foi comparado ao C. Resultados - Parte 1. Os grupos SMet (HT, PHT e NT) foram semelhantes entre si e apresentaram prejuízo quando comparado ao grupo C nas características físicas, na capacidade física e nos fatores de risco da SMet. Na PAS pico atingida no TECP, o grupo SMet HT apresentou valores superiores quando comparado com SMet PHT, NT, e C (217±23 vs. 202±22; 195±17; 177±24 mmHg; respectivamente; P=0,03). Apresentaram resposta da PAS exagerada (PAS >190 mmHg para mulheres e > 210 mmHg para homens) 81% no grupo HT, 55% no PHT, 37% no NT e 21% no C. Na MAPA, SMet HT apresentou maior PA de 24h que os outros 3 grupos. (P < 0,001). A ANSM foi maior nos grupos SMet HT, PHT e NT quando comparados ao C (33±7; 30±7; 29±6; vs. 18±1 disparos/min, respectivamente, P < 0,001). Somente o grupo SMet HT apresentou menor SBR+ quando comparado ao grupo C (6±3; 8±3; 9±3; vs. 11±5 mmHg/ms; P=0,002). Os grupos SMet HT e PHT apresentaram menor SBR-, enquanto SMet NT foi semelhante ao C (7±2; 9±4; 10±3; vs. 12±5 mmHg/ms; P < 0,05). Houve correlação entre a SBR- e a PAS pico (r=-0,32, P=0,04) com todos os sujeitos dos grupos da SMet e C. Resultados Parte 2. Exceto na PAS no 4º min de recuperação, o grupo SMet NT apresentou maior PAS e PAD comparado ao C em todos os momentos do TECP. O comportamento da PAS e PAD pela área sob a curva (ASC) total foi maior no SMet NT comparado ao C. Na MAPA de 24h, SMet NT apresentou menor PAD no sono que C. Além disso, SMet NT apresentou menor SBR+ e SBR- e maior ANSM comparado ao C. Interessantemente, no subgrupo de pacientes com SMet NT (n=10, 37%) que apresentou PAS pico exagerada a SBR- se correlacionou fortemente com a PAS pico (r=-0,70, P=0,02) e com a PAS no 1º min de recuperação (r=-0,73, P=0,04). Conclusão: Pacientes com SMet, mesmo normotensos, já apresentam resposta exacerbada da PAS e da PAD durante o TECP, dos quais 40% com PAS pico exagerada. A disfunção autonômica pode explicar, pelo menos em parte, esta reposta exacerbada / Introduction. The progression of the metabolic syndrome (MetS) to cardiovascular disease is complex, multifactorial and may be associated in part with sympathetic hyperactivation and reduced baroreflex sensitivity (BRS), mechanisms strongly associated with arterial hypertension (AH). Additionally, in hypertension, the BP response during the maximal cardiopulmonary exercise test (CPET) and 24h BP (ABPM) is impaired. It is not known whether patients with MetS but without hypertension present those damages. Hypotheses. Patients with MetS with normal clinical BP level present: (1) Increased response of peak BP and recovery BP in response to maximal exercise; (2) Impaired 24 hour BP. In addition, we analyzed if those changes are associated with muscle sympathetic nerve activity (MSNA) and BRS. Methods. We selected 72 newly diagnosed patients with MetS (ATP III), subdivided in 3 groups according to the BP classification (according to the ESH/ESC Guidelines): hypertensive MetS (HT, n=16, 51±9 years, 33±4 kg/m2), pre-hypertensive MetS (PHT, n=29, 47± 10 years, 31±3 kg/m2) and normotensive MetS (NT, n= 27, 46±7 years, 32±4 kg/m2). A control group (C, n=19, 48±2 years, 25±2 kg/m2) paired by gender and age was involved in the study. The following were evaluated: the MSNA (microneurography); BRS (analysis of spontaneous fluctuations of systolic BP and HR) for increases to BP (SBR+) and for decreases to BP (SBR-); BP auscultatory measurements in the pre-test, peak, 1st, 2nd and 4th min of recovery (CPET); and SBP and DBP of 24 hours, wakefulness, sleep and awakening (24-hour ABPM). The study was divided into two parts: Part 1. All groups with MetS (HT, PHT and NT) were studied; and C group. Part 2. Only the NT MetS group was compared to the C. Results Part 1. The MetS groups (HT, PHT and NT) were similar and were impaired compared to group C in physical characteristics, physical capacity and risk factors of MetS. In the peak SBP reached at CPET, HT MetS group presented higher values when compared to PHT and NT MetS groups and C (217±23 vs. 202±22, 195±17, 177±-24 mmHg, respectively, P=0.03). There was an exaggerated SBP response (SBP > 190 mmHg for women and > 210 mmHg for men) in 81% of the HT group, 55% of the PHT, 37% of the NT and 21% of the C group. In the ABPM, HT MetS had a higher 24-hour BP than the other 3 groups (P < 0.001). The MSNA was higher in HT, PHT and NT MetS groups when compared to C (33±7, 30±7, 29±6, vs. 18±1 burst/min, respectively, P < 0.001). Only the HT MetS group showed lower SBR+ compared to C (6±3, 8±3, 9±3, vs. 11±5 mmHg/ms, P=0.002). The HT and PHT MetS groups presented lower SBR-, while NT MetS was similar to C (7±2; 9 ±4; 10±3, vs. 12±5 mmHg/ms; P < 0.05). There was a correlation between SBR- and peak SBP (r= -0.32, P=0.04) with all subjects from the MetS and C groups. Results Part 2. Except for SBP in the 4th min of recovery, NT MetS presented higher SBP and DBP compared to C at all moments of the CPET. The SBP and DBP responses by AUC analysis were higher in NT MetS compared to C. In 24h ABPM, NT MetS presented lower DBP in the sleep than in C. In addition, NT MetS presented decreased SBR+ and SBR- and increased MSNA compared with C. Interestingly, in the NT MetS subgroup of patients (n=10, 37%) who showed an exaggerated peak SBP, showed a negative correlation between BRS- and peak SBP (r=-.70; P=0.01) and SBP at 1st minute of recovery (r=.73; P=0.04). Conclusion. Patients with MetS, even normotensive, already present an exacerbated SBP and DBP response during CPET, of which 40% with exaggerated peak SBP. Autonomic dysfunction may explain, at least in part, this exacerbated response

A síncope neurocardiogênica (SNC) é caracterizada por perda transitória da consciência e do controle postural, devido a uma hipoperfusão cerebral global de surgimento abrupto, com recuperação rápida e espontânea do paciente ao retornar à posição horizontal. Entretanto, investigações adicionais são necessárias para melhor avaliação das respostas cardiorrespiratórias e autonômicas de pacientes com SNC submetidos ao Tilt-test. O presente estudo teve como objetivo avaliar, em pacientes com história clínica sugestiva de SNC, os efeitos da mudança postural induzidas pelo Tilt-test na pressão arterial (PA) e frequência cardíaca (FC), na variabilidade cardiocirculatória e na sensibilidade barorreflexa (SBR). Além disso, o estudo também avaliou a relação entre a idade, sexo e características antropométricas dos pacientes com as respostas ao Tilt-test, e a relação entre o tempo do início da mudança postural e o momento da síncope, com um ou mais parâmetros acima mencionados. O estudo foi dividido em 3 partes: 1 Estudo retrospectivo de 180 pacientes, com história clínica sugestiva de SNC, mas que apresentaram Tilt-test positivo (TTP) (128 indivíduos) ou negativo (TTN) (52 indivíduos) para síncope; 2 Estudo da variabilidade da frequência cardíaca (VFC), usando-se métodos lineares (Transformada Rápida de Fourier) em pacientes com história clínica sugestiva de SNC, e com respostas positiva ou negativa ao Tilt-test. Foram incluídos 62 pacientes, 31 com Tilt-test positivo e 31 negativo; 3 Estudo da variabilidade da pressão arterial sistólica (VPAS), usando-se métodos lineares (Transformada Rápida de Fourier), e da SBR (Método da Sequência) em pacientes com história clínica sugestiva de SNC, e com respostas positiva ou negativa ao Tilt-test. Foram estudados 33 indivíduos, 16 com Tilt-test positivo e 17 negativo. Estudo 1 Observou-se que a incidência de SNC foi 1,5 vezes maior em mulheres do que em homens. Além disso, os grupos TTP e TTN apresentaram idade e características antropométricas semelhantes entre si, e não houve significância estatística nas correlações entre o tempo do início da posição vertical até a síncope, a idade e as características antropométricas. Estudo 2 Comparando os 2 grupos nos domínios do tempo (SD-iRR, variância-iRR, RMSSD) e da frequência (LF (un), HF (un) e LF/HF) nas fases Pré-Tilt, Tilt e Pós-Tilt, com exceção do iRR (ms), não observou-se diferença entre os grupos. Houve, na fase Tilt, um menor valor do iRR no grupo TTP. O Pré-Tilt comparado ao Tilt, promoveu em ambos os grupos redução do iRR e aumento na razão LF/HF. Estudo 3 Comparando-se os grupos TTP e TTN no Pré-Tilt e Tilt, não houve diferença no LF da PAS e na SBR. O Tilt promoveu, em ambos os grupos, aumento no LF da PAS, redução na SBR. Somente no grupo TTP foi observado aumento no desvio padrão da PAS durante o Tilt. Em conclusão, o estudo 1 demonstrou que a SNC não foi influenciada pela idade e características antropométricas, no que diz respeito à prevalência, e ao tempo de duração entre o início da mudança postural no Tilt-test e o momento do aparecimento da síncope na posição vertical. O estudo 2 demonstrou que indivíduos com suspeita clínica de SNC, e Tilt-test positivo ou negativo não apresentam anormalidades no balanço simpato-vagal cardíaco, mas, apresentaram diferenças no iRR. O estudo 3 não evidenciou diferenças no controle autonômico cardiovascular (LF-PAS e SBR) entre os grupos TTP e TTN no Pré-Tilt e Tilt. Os estudos 2 e 3 mostraram que com a metodologia utilizada na análise da VFC e VPAS não foi possível detectar anormalidades significativas da modulação autonômica cardiovascular nos grupos TTP e TTN, e desse modo, prever na posição vertical do Tilttest, se um paciente com história clínica sugestiva de SNC apresentará ou não síncope. / Neurocardiogenic syncope (NCS) is characterized by transient loss of consciousness and postural control, due to abrupt global cerebral hypoperfusion, with rapid and spontaneous recovery after changing the patient to horizontal position. However, further investigations are necessary to better understand the cardiorespiratory and autonomic responses to the Tilt-test in NCS patients. The present study aimed to evaluate, in patients with a history suspicion of NCS, the effects of postural change (Tilt-test) on blood pressure (BP) and heart rate (HR), on the cardiovascular variability and baroreflex sensitivity (BRS). Furthermore, the study also assessed the relationship between age, sex and anthropometric characteristics with the Tilt-test responses, and the relationship between the time period taken to experience syncope following postural change and the above cited parameters. The study was divided into three parts: 1 A retrospective study with 180 patients with a history suspicion of NCS, that experienced (TTP; 128 individuals) or not (TTN; 52 individuals) syncope following Tilt-test; 2 A study of the heart rate variability (HRV), assessed by linear methods (Fast Fourier Transform), in patients with a history suspicion of NCS and that experienced, or not, syncope following Tilt-test. The study included 62 patients (31 in TTP group and 31 in TTN group); 3 A study of the systolic blood pressure variability (SAPV), using linear methods (Fast Fourier Transform), and of the BRS (Sequence Method) in patients with a history compatible with NCS and that experienced, or not, syncope following Tilt-test. The study included 33 patients (16 in TTP group and 17 in TTN group). Study 1 it was observed that the incidence of NCS was 1.5 times greater in women than in men. Furthermore, groups TTP and TTN showed age and anthropometric characteristics similar to each other and no statistical significance was observed in the correlations among the time period taken to experience syncope following postural change and age and anthropometric characteristics. Study 2 The analysis of the cardiovascular variability, by means of time (SD-iRR, variance-iRR, RMSSD) and frequency (LF (nu), HF (nu) and LF/HF) domain methods, revealed no differences between groups in the Pre-Tilt, Tilt and Post-Tilt phases. However, iRR (ms) was found different between groups. During the Tilt phase, TTP group has shown lower iRR as compared to TTN. Also, TTP and TTN groups exhibited lower iRR and higher LF/HF ratio during Tilt-test as compared to Pre-Tilt phase. Study 3 Comparing the TTP and TTN groups, no statistical differences were found in the LF power of SAP and BRS in both Pre-Tilt and Tilt phases. Following Tilt-test it was observed an increase in LF power of SAP and a reduction in BRS. TTP group showed higher SAP standard deviation during the Tilt phase. In conclusion, study 1 demonstrated that NCS incidence and the time period taken to experience syncope following postural change were not influenced by age and anthropometric characteristics. Study 2 has shown that patients with a history suspicion of NCS, that experienced or not syncope following Tilt-test do not show abnormalities in the sympatovagal balance, but exhibited changes in the iRR. Study 3 showed that the cardiovascular autonomic control (LF-SAP and BRS) is not different between the TTP and TTN groups, in the Pre-Tilt and Tilt phases. Studies 2 and 3 have shown that the methods employed in the analysis of HRV and SAPV were unable to reveal abnormalities in the cardiovascular autonomic modulation in TTP and TTN groups, and thus, can not predict if a patient with a history suspicion of NCS will experience or not syncope during Tilt-test.

Os barorreceptores regulam as variações da pressão arterial (PA) momento-amomento e respondem pela modulação adequada do sistema nervoso autônomo em situações fisiológicas. Na hipertensão arterial há comprometimento da função autonômica, com diminuição da sensibilidade do barorreflexo e predomínio da atividade simpática, além de alterações morfofuncionais cardíacas progressivas. O treinamento físico (TF), por sua vez, é uma abordagem eficaz em melhorar essas disfunções. Por ter importância clínica em diversas situações patológicas, neste trabalho, testamos a hipótese de que o barorreflexo seria um mecanismo determinante para as adaptações cardiovasculares e autonômicas à hipertensão e ao treinamento físico. Para tanto, verificamos o impacto da remoção dos barorreceptores arteriais, pelo método da desnervação sino-aórtica, nas adaptações da PA, freqüência cardíaca (FC), modulação autonômica, função e morfometria cardíacas induzidas pelo TF na hipertensão e na normotensão em animais. Ratos espontaneamente hipertensos e normotensos Wystar foram submetidos ou não à desnervação sino-aórtica e divididos em treinados e sedentários. O TF foi realizado em esteira (5x/semana, 60 minutos, intensidade de 50-60% da velocidade máximo do teste de esforço). Após 10 semanas, artéria e veia femorais foram canuladas para registro direto da PA e avaliação da sensibilidade barorreflexa através da infusão de drogas vasoativas. Funções sistólica (frações de ejeção e de encurtamento), diastólica (tempo de relaxamento isovolumétrico e razão das ondas E e A) e morfometria do ventrículo esquerdo (diâmetro e espessura relativa da parede) foram avaliadas por ecocardiografia. A fibrose cardíaca foi quantificada pela avaliação histológica (coloração com picro sirius para visualização de colágeno). A variabilidade da FC (VFC) e da PA (VPA) foram analisadas nos domínios do tempo e da freqüência (método FFT). A desnervação sino-aórtica provocou um déficit exacerbado no baroreflexo, grande aumento da VPA e redução da VFC dos ratos submetidos a este procedimento, sem alterar a PA e a FC basais. O TF nos grupos não-desnervados provocou bradicardia de repouso e redução da PA média apenas no grupo hipertenso (-16%), o qual também normalizou a sensibilidade barorreflexa. O TF induziu diminuição marcante da modulação simpática cardiovascular nos ratos hipertensos (-53%), além de aumento da modulação vagal cardíaca em normotensos (+8%) e hipertensos (+13%). Em contrapartida, os grupos treinados desnervados, tanto normotensos quanto hipertensos, não apresentaram tais benefícios hemodinâmicos e autonômicos ao TF, havendo, inclusive, aumento da PA média (5%) e FC (10%) no grupo normotenso desnervado. Embora a função sistólica tenha permanecido preservada nos animais desnervados, a função diastólica mostrou-se pior nestes grupos e aumentou em 2x o volume de colágeno ventricular. Nos hipertensos, a desnervação sino-aórtica acentuou não só a disfunção diastólica, mas também o grau de hipertrofia (+20%) e fibrose do ventrículo esquerdo (+64%). Com o TF, houve importante melhora da função diastólica nos animais hipertensos com barorreflexo intacto. O TF também foi eficaz em atenuar a hipertrofia cardíaca concêntrica da hipertensão, tanto nos animais intactos quanto nos desnervados, além de diminuir a fibrose cardíaca. Desta forma, estes achados demonstram que o barorreflexo pode intermediar as adaptações cardiovasculares e autonômicas induzidas pela hipertensão arterial, além de ser um mecanismo fundamental para tais ajustes decorrentes do treinamento físico, tanto em normotensos quanto em hipertensos. / Baroreceptors regulate moment-to-moment changes in blood pressure (BP) and respond for the adequate modulation of autonomic nervous system in physiological situations. In arterial hypertension, there is autonomic function impairment with descreased baroreflex sensitivity and sympathetic activity predominance, besides the progressive cardiac morphofunctional alterations. Exercise training (ET) is an effective approach to improve these dysfunctions. Because baroreflex has clinical relevance in several pathological conditions, in this study, we hypothesized that baroreflex would be a key mechanism for cardiovascular and autonomic adaptations to hypertension and exercise training. For these purposes, it was verified the impact of arterial baroreceptors removal, by sinoaortic denervation method, in BP, heart rate, autonomic modulation, structural and functional cardiac adaptations induced by the ET in hypertensive and normotensive animals. Spontaneously hypertensive rats and Wystar normotensive rats underwent sinoaortic denervation or sham surgery. Afterwards, they were divided in sedentary or trained groups. ET was performed on a treadmill (5x/week, 60 min, intensity 50-70 of maximal speed of exercise test). After a 10-week follow up, femoral artery and vein were cannulated to direct BP record and to evaluate baroreflex sensitivity by vasoactive drugs infusion. Left ventricle systolic (ejection and shortening fractions) and diastolic (isovolumetric relaxation time and E/A ratio) functions and morphometry (diameter and relative wall thickness) were evaluated by echocardiography. Cardiac fibrosis was quantified by histological analysis (picro sirius stained tissue for collagen visualization). BP and HR variabilities were analyzed in time and frequency domains by the FFT method. Sinoaortic denervation caused a striking baroreflex deficit in rats that underwent this procedure without altering baseline mean BP and HR. Nevertheless, sinoaortic denervation sharply increased BP variability and decreased HR variability. ET in non-denervated groups induced resting bradycardia and mean BP reduction only in hypertensive rats (-16%), which were also favored by baroreflex sensitivity normalization. ET caused an important decrease in sympathetic modulation in hypertensives (-53%) and increased vagal modulation in both, normotensive (+8%) and hypertensive (+13%) groups. Inversely, denervated-trained groups did not show hemodynamic and autonomic adaptive benefits to ET. Indeed, it was found augmented HR (+10%) and mean BP (+5%) in denervated-trained normotensive group. Although systolic function was preserved in denervated animals, diastolic function was impaired in these groups and left ventricle collagen volume fraction was 2-fold increased in normotensives. In hypertensives, sinoaortic denervation not only enhanced diastolic dysfunction, but also the cardiac hypertrophy index (+20%) and fibrosis (+64%). ET improved diastolic function in hypertensive rats with intact baroreflex. ET was also effective in attenuating hypertensive concentric cardiac hypertrophy in both, intact and denervated animals, besides reducing left ventricular fibrosis. In conclusion, baroreflex seems to mediate cardiovascular and autonomic adaptations to hypertension and is a crucial mechanism for these adaptations to ET either in normotensive and hypertensive rats.

INTRODUÇÂO: Durante o desenvolvimento da hipertensão arterial sistêmica (HAS) ocorre a hiperatividade simpática, que está relacionada ao comprometimento dos sistemas baro e quimiorreflexo arteriais e disfunção ventricular esquerda (VE). Entretanto, a função ventricular direita (VD) tem sido pouco avaliada no contexto da HAS associada à desnervação sino-aórtica (DSA). OBJETIVO: Avaliar a função biventricular de forma não-invasiva e invasiva, a capacidade funcional, a sensibilidade barorreflexa e o controle autonômico cardiovascular em ratos Wistar (W) e ratos espontaneamente hipertensos (SHR) submetidos ou não à DSA. MÉTODOS: Após 10 semanas de DSA, a função cardíaca foi avaliada pelo teste de esforço (TE), ecocardiograma transtorácico e transesofágico, e a pressão diastólica final biventricular; as funções hemodinâmica e autonômica foram avaliadas pelo registro da pressão arterial (PA) e da freqüência cardíaca (FC), variabilidade da PA e da FC e sensibilidade barorreflexa. Os ratos (n = 32) foram divididos em 4 grupos: 16 W com (n = 8) e sem DSA (n = 8), 16 SHR com (n = 8) ou sem DSA (n = 8). RESULTADOS: A PA e a FC não apresentaram alterações entre os grupos DSA e não-DSA, entretanto, os SHR apresentaram níveis mais elevados da PA comparado com W. O TE mostrou que os SHR apresentaram melhor capacidade funcional em relação ao DSA e SHRDSA (W: 1,16±0,3m/s, DSA: 0,9±0,15m/s, *SHR: 1,46±0,29m/s, SHR-DSA: 1,02±0,31, *p< 0,05 vs. DSA e SHRDSA). Os SHRs apresentaram aumento da variabilidade da PA comparados aos W. Após a DSA houve aumento da variabilidade PA em todos os grupos comparados ao W (W: 15±29 mmHg2, *DSA: 49±27 mmHg2, *SHR: 60±29 mmHg2, *SHR-DSA: 137±76 mmHg2, *p<0,05 vs. W). Foi observado hipertrofia concêntrica do VE; disfunção sistólica segmentar e diastólica global do VE; disfunção sistólica global e segmentar, e diastólica global do VD; sinais indiretos de hipertensão arterial pulmonar pela ecocardiografia, mas evidentes no grupo SHRDSA. A pressão diastólica final do VD mostrou aumento em todos os grupos comparados com W (W: 3±0.39mmHg, *DSA:4,7±0,52mmHg, *SHR: 6;6±1.1mmHg, *SHRDSA: 7,8±0.87mmHg, *p< 0,05 vs. W), enquanto a pressão diastólica final do VE mostrou aumento dos grupos SHR e SHRDSA em relação ao W, e dos SHRDSA em relação aos DSA (W: 5,83±0,19 mmHg, DSA: 8,98±1,2 mmHg, *SHR: 12,51±4,73 mmHg, *#SHRDSA: 14,57±2.52 mmHg, *p< 0,05 vs. W, #p< 0,05 vs. DSA). Houve relação entre medidas não- invasivas e invasivas do VD, mostrando uma boa acurácia das medidas ecocardiográficas. CONCLUSÕES: Nossos resultados sugerem que a disfunção baroreflexa compromete a função biventricular. Além disso, os achados observados nos índices ecocardiográficos do VD indicam que a DAS pode induzir a elevação da pressão arterial pulmonar, reforçando o papel da disfunção barorreflexa na patogênese da doença cardíaca hipertensiva / INTRODUCTION: During the development of hypertension, sympathetic hyperactivity commonly seems to be related to the left ventricular (LV) dysfunction and baro and chemoreflexes impairment. However, right ventricle (RV) function has not been evaluated specially regarding the association of hypertension and baroreflex dysfunction. OBJECTIVE: To evaluate noninvasively and invasively the biventricular myocardial function, the functional capacity, the baroreflex sensitivity and the cardiovascular autonomic control in Wistar (W) rats and spontaneously hypertensive rats (SHR) submitted or not to sinoaortic denervation (SAD). METHODS: Ten weeks after DSA, cardiac function was evaluated by the maximal exercise test (MET), by transthoracic (TT) and transesophageal echocardiography (TEE) and the biventricular end diastolic pressures (EDP). Additionally, hemodynamic and autonomic functions were evaluated by the blood pressure (BP) and heart rate (HR) records, BP and HR variability and baroreflex sensitivity. The rats (n=32) were divided in 4 groups: 16 Wistar (W) with (n=8) or without SAD (n=8) and 16 SHR, with (n=8) or without SAD (n=8). RESULTS: Blood pressure and HR did not show any change between the groups SAD and without SAD, although, SHR showed higher BP levels in comparison to W. MET results showed that SHR had better functional capacity compared to SAD and SHRSAD (W: 1,16±0,3m/s, DSA: 0,9±0,15m/s, *SHR: 1,46±0,29m/s, SHR-DSA: 1,02±0,31, *p< 0.05 vs. SAD and SHRSAD). BP variability was increased in SHR groups compared to W. After SAD, BP variability increased in all groups compared to W (W: 15±29 mmHg2, *DSA: 49±27 mmHg2, *SHR: 60±29 mmHg2, *SHR-DSA: 137±76 mmHg2, *p<0.05 vs. W). Left ventricular concentric hypertrophy; segmental systolic dysfunction and global diastolic LV dysfunction; segmental and global systolic dysfunction, and global diastolic RV dysfunction; indirect signals of pulmonary arterial hypertension were shown by echocardiography, mostly evident in SHRSAD. The RV-EDP increased in all groups compared to W (W: 3±0.39mmHg, *SAD:4.7±0.52mmHg, *SHR: 6.6±1.1mmHg, *SHRSAD: 7.8±0.87mmHg, *p<0.05 vs. W), and the LV-EDP increased in SHR and SHRSAD groups compared to W, and in SHRSAD compared to SAD (W: 5,83±0,19 mmHg, SAD: 8.98±1.2 mmHg, *SHR: 12.51±4.73 mmHg, *#SHRSAD: 14.57±2.52 mmHg, *p<0.05 vs. W, #p<0.05 vs. DSA). There was a relation between invasive or noninvasive measurements of the RV showing good accuracy of echocardiographic measurements. CONCLUSIONS: Our results suggest that baroreflex dysfunction impaired biventricular function. Moreover, the findings of RV echocardiographic indices indicate that SAD may lead to increased pulmonary artery pressure, supporting a role for baroreflex dysfunction in the pathogenesis of the hypertensive cardiac disease

Tem sido demonstrado que a redução da sensibilidade do barorreflexo é um marcador independente de risco de mortalidade. O barorreflexo arterial tem um papel importante na manutenção e na estabilidade da pressão arterial (PA) momento a momento. Embora a variabilidade da pressão arterial (VPA) seja conhecida como contribuinte para a morbidade e mortalidade, os mecanismos pelos quais a VPA causa lesões de órgãos alvo ainda não estão bem entendidos. No presente estudo, testamos a hipótese de que o prejuízo do barorreflexo, com ou sem o aumento da PA, pode induzir o remodelamento cardíaco e da artéria pulmonar por alterar a modulação autonômica comandada pelos barorreceptores arteriais sobre coração e vasos. Para tanto, foi investigado em ratos normotensos e hipertensos o efeito da disfunção barorreflexa (10 semanas após desnervação sinoaórtica- DSA) nas alterações hemodinâmicas, no remodelamento cardíaco e no remodelamento da artéria pulmonar. A função e a morfologia cardíaca de ratos machos Wistar e SHR (GN e GH) foram avaliadas pelo ecocardiograma e por histologia. A pressão arterial foi gravada diretamente. A hipertrofia ventricular foi expressa pela relação entre peso doventrículo esquerdo (VE) e peso do ventrículo direito (VD) pelo peso corporal do rato (PC). A VPA foi avaliada pelo domínio do tempo e da freqüência. A expressão gênica pela quantificação do mRNA do peptídio natriurérito (ANP), da alfa-actina esquelética (-actina), do colágeno tipo I e tipo III foi avaliada pelo RT-PCR. A PA estava maior no grupo SHR quando comparada ao normotenso, mas a DSA não alterou os valores de PA nos grupos normotenso e hipertenso. A VPA sistólica mostrou-se maior nos grupos com DSA. Como esperado, a resposta barorreflexa estava reduzida nos grupos com DSA. Os componentes LF e HF da VFC estavam maiores nos grupos GH e GHD. Entretanto, o componente HF da VFC estava menor em GHD quando comparado ao GH. O tempo de aceleração da artéria pulmonar estava reduzido nos grupos com DSA. Adicionalmente, a DSA prejudicou a função diastólica no VE: (GN: 5,80,19 vs GD: 8,00,29 e GH: 8,20,54 vs GHD: 13,50,84 mmHg) e no VD (GN: 3,50,15 vs WD: 4,850,15 e HC: 5,830,31 vs HD: 7,770,25 mmHg). A DSA induziu hipertrofia ventricular direita e esquerda de acordo com o índice de VE e VD/ PC (9% no GD e 10% no GHD) e (25% no GD e 34% no GHD) respectivamente, bem como a DSA induziu aumento de colágeno no VE (de 1,6-vezes no GD e 2-vezes no GHD), no VD (2,9-vezes no GD e 1,15-vezes no GHD), e na artéria pulmonar (3,38-vezes no GD e 1,53-vezes no GHD). Além disso, a DSA aumentou a expressão de colágeno tipo I no VE (6,7-vezes no GD e 1,6-vezes no GHD) e VD (5,7-vezes no GD e 5,3-vezes no GHD); de colágeno tipo III no VE (3-vezes no GD e 2-vezes no GHD) e VD (4,6-vezes no GD e 2,4-vezes no HD). A desnervação aumentou, nos ratos normotensos, a expressão de ANP no VE (1,8-vezes) e no VD (1,8-vezes), de -actina no VE (3,7-vezes) e VD (1,2-vezes). Entretanto, apenas o grupo GHD aumentou a expressão de -actina no VD (1,9-vezes). Nossos resultados demonstraram que o prejuízo da função barorreflexa ocasionado pela DSA, sem modificações na PA, induziu importantes ajustes na estrutura cardíaca caracterizados pela hipertrofia do VE e do VD, bem como na indução da hipertensão pulmonar. Estas mudanças podem sugerir que a disfunção barorreflexa isolada pode modular lesões de tecidos alvo / It has been demonstrated that reduced baroreflex sensitivity is an independent marker of mortality risk. The arterial baroreflex plays an important role in the maintenance of the moment-to-moment stability of blood pressure (BP). Although the contribution of blood pressure variability (BPV) to cardiovascular morbidity and mortality is well established, the mechanisms by which BPV causes end-organ damage process are still unknown. In the present study, we hypothesized that baroreflex impairment, with or without increase in BP, can induce cardiac and pulmonary artery remodeling by altering the autonomic modulation controlled by the arterial baroreceptors to the heart and vessels. For these purposes, it were investigated in normotensive and hypertensive rats the effects of baroreceptors dysfunction (10 weeks after sinoaortic denervation - SAD) on hemodynamic alterations and on cardiac and pulmonary arterial remodeling. Cardiac function and morphology of male normotensive Wistar (GN) and spontaneously hyperntensive (GH) intact rats which underwent SAD (GD and GHD, respectively) were assessed by echocardiography and histology. BP was directly recorded. Ventricular hypertrophy was quantified by the ratio of left ventricular weight (LVW) and right ventricular weight (RVW) to body weight (BW). BPV was quantified in the time and frequency domains. The natriuretic peptide (ANP), alpha-skeletal actin (-skelectal), collagen type I and type III genes mRNA expressions were evaluated by RT-PCR. SHR presented higher BP than Wistar rats, but SAD did not change BP values either in normotensive or in hypertensive groups. Systolic BPV was increased in both SAD groups. As expected, baroreflex responses were reduced in both SAD groups. LF and HF components of HRV were increased in GH and GHD groups. However, HF component of HRV was increased in GHD as compared to GH. The pulmonary artery acceleration time was reduced in both SAD groups. In addition, SAD impaired diastolic function in both LV (GN: 5.80.19 vs GD: 8.00.29 and GH: 8.20.54 vs GHD: 13.50.84, mmHg) and RV (GN: 3.50.15 vs GD: 4.850.15 and GH: 5.830.31 vs GHD: 7.770.25, mmHg). SAD induced LV and RV hypertrophy according to LVW and RVW/BW indexes (LV:9% in GD and 10% in GHD and RV:25% in GD and 34% in GHD), as well as, SAD induced an augment in total collagen in LV (of 1.6-fold in GD and 2-fold in GHD), in RV (2.9-fold in GD and 1.15-fold in GHD), and in pulmonary artery (3.38-fold in GD and 1.53-fold in GHD). Also, SAD increased collagen gene expression type I in LV (6.7-fold in GD and 1.6-fold in GHD) and RV (5.7-fold in GD and 5.3-fold in GHD); collagen type III in LV (3-fold in GD and 2.1-fold in GHD) and RV (4.6-fold in GD and 2.4-fold in GHD). In normotensive rats, SAD increased ANP expression in LV (1.8-fold) and in RV (1.8-fold), and -skelectal in LV (3.7-fold) and RV (1.2-fold). However, GHD group only enhanced -skelectal expression in RV (1.9-fold). Our results showed that the impairment of baroreflex function by SAD, despite not changing BP, induced important adjustments of cardiac structure characterizing LV and RV hypertrophy, as well as induced pulmonary hypertension. These changes may indicate that isolated baroreflex dysfunction can modulate target-tissue damage

INTRODUÇÃO: A doença renal crônica (DRC) é uma patologia progressiva e debilitante, que apresenta alta mortalidade devido a causas cardiovasculares. Pacientes com DRC apresentam alterações metabólicas e musculares que estão associadas com diminuição da capacidade funcional e baixa tolerância ao exercício, porém pouco se sabe sobre o acometimento da musculatura respiratória desses pacientes. Dessa forma, os objetivos primários deste estudo foram avaliar a força muscular respiratória (FMR) de pacientes com DRC e verificar a existência de associação da força da musculatura inspiratória com fatores de risco cardiovasculares já descritos na DRC. MÉTODOS: A amostra foi composta por pacientes com DRC (estádios 3 ao 5) (grupo DRC, n = 30) e por indivíduos saudáveis (grupo controle, C. n =11). Posteriormente, para fins de comparação, os pacientes com DRC foram divididos em dois grupos: pacientes com DRC em fase não dialítica (estádios 3 e 4 - grupo DRC-ND, n=12) e pacientes com DRC em hemodiálise (estádio 5 - grupo DRC-D, n = 18). Todos os indivíduos realizaram os seguintes procedimentos: manovacuometria digital para mensuração da pressão inspiratória máxima (PImax) e pressão expiratória máxima (PEmax); registro da pressão arterial (PA) batimento a batimento e do eletrocardiograma para mensuração das variáveis hemodinâmicas; registro da atividade simpática nervosa muscular (ANSM); avaliação da composição corporal por meio de bioimpedância; avaliação da velocidade de onda de pulso (VOP) carotídea-femoral; avaliação da função endotelial; teste ergoespirométrico para mensuração da capacidade funcional cardiorrespiratória. Para os indivíduos do grupo DRC-D as avaliações foram sempre realizadas no segundo dia interdialítico da semana. Posteriormente as curvas de pressão arterial registradas foram utilizadas para mensurar a variabilidade da frequência cardíaca (VFC) e da PA e para determinar o barorreflexo espontâneo. RESULTADOS: Os pacientes com DRC apresentam redução da FMR quando comparados ao grupo controle (PImax: DRC= 82,51 ± 24,39 vs. C= 115,20 ± 18,71 cmH2O; PEmax: DRC= 99,64 ± 19,86 vs. C= 138,90 ± 27,08 cmH2O). Não houve diferença nas pressões respiratórias entre os grupos DRC-D e DRC-ND. Além disso, os pacientes com DRC apresentam diminuição da VFC [SDNN: DRC = 19,03 (10,95 - 44,28) vs. C= 45,25 (28,45 - 76,86)ms], aumento do balanço simpatovagal (DRC= 3,42 ± 1,99 vs. C= 1,54 ±1,01), aumento da variância da PA sistólica [DRC= 48,60 (13,38 -149,00) vs. C= 29,76 (15,83 - 49,54) mmHg2, prejuízo tanto da ativação (DRC= 0,40 ± 0,15 vs. C= 0,72 ± 0,10) quanto da sensibilidade barorreflexa (DRC= 7,98 ± 4,37 vs. C= 20,87 ± 10,68 ms/mmHg), bem como, aumento da ANSM (DRC= 20,44 ± 3,88 vs. C= 17,75 ± 1,46 bursts/min). Para a maioria dos índices de VFC o grupo DRC-D apresentou maior comprometimento do que o grupo DRC-ND. Contudo, o balanço simpatovagal, a variância da PA sistólica, a ANSM e a ativação do barorreflexo não foi diferente entre os grupos DRC-D e DRC-ND. Além disso, os pacientes com DRC apresentaram menor consumo de oxigênio que os indivíduos saudáveis (DRC= 29,1 ± 7,76 vs. C= 38,5 ± 7,9 ml/kg/min), redução da função endotelial (DRC= 4,90 ± 4,62 vs. C =8,70 ± 2,19%) e aumento da VOP (DRC= 8,30 (6,15 - 12,2) vs. C= 6,55 (5,4 - 7,8) m/s) quando comparado ao grupo controle, sendo que não foram observadas diferenças entre os grupos DRC-D e DRC-ND para estas variáveis. Quanto a composição corporal, os indivíduos com DRC apresentaram menor massa corporal celular, menor massa magra, maior massa gorda, menor água intracelular, e maior porcentagem de água extracelular quando comparados ao grupo controle. Não foram observadas diferenças na composição corporal entre o grupo DRC-D e DRC-ND. Houve associação positiva entre a força muscular inspiratória e o consumo máximo de oxigênio, bem como entre a PImax e níveis séricos de albumina nos indivíduos com DRC. CONCLUSÕES: Pacientes com DRC, mesmo em fase não dialítica, apresentam comprometimento da FMR, principalmente da PImax, bem como redução da capacidade funcional cardiorrespiratória, sendo que, existe uma associação entre a PImax e o consumo máximo de oxigênio. Além disso, os pacientes com DRC apresentam prejuízo da VFC e da sensibilidade barorreflexa, aumento do balanço simpatovagal, da ANSM e alterações vasculares, que embora pareçam ser mais evidentes nos doentes renais em fase dialítica, já podem ser observadas também na fase pré-dialítica da DRC / INTRODUCTION: Chronic kidney disease (CKD) is a progressive and debilitating condition that presents high mortality due to cardiovascular causes. Patients with CKD have metabolic and muscular changes that are associated with decreased functional capacity and low tolerance to exercise, but little is known about the involvement of the respiratory muscles in these population. Thus, the primary objectives of this study were to evaluate the respiratory muscle strength (RMS) of patients with CKD and to verify the existence of an association of inspiratory muscle strength with cardiovascular risk factors already described in CKD. METHODS: The sample consisted of patients with CKD (stages 3 to 5) (CKD group, n = 30) and healthy individuals (control group, C n = 11). For comparison purposes, patients with CKD were divided into two groups: non-dialytic CKD patients (stages 3 and 4 - CKD-ND group, n = 12) and patients with CKD on hemodialysis (stage 5 - group CKD-D, n = 18). All subjects performed the following procedures: digital manovacuometry to measure maximal inspiratory pressure (MIP) and maximal expiratory pressure (MEP); recording of blood pressure (BP) beat-to-beat and electrocardiogram for measurement of hemodynamic variables; register of sympathetic nervous muscle activity (SNMA); assessment of body composition by bioimpedance; assessment of carotid-femoral pulse wave velocity (PWV); evaluation of endothelial function; ergospirometric test for measurement of cardiorespiratory functional capacity. For the subjects in the CKD-D group the evaluations were always performed on the second interdialytic day of the week. Subsequently, the recorded blood pressure curves were used to measure heart rate (HRV) and BP variability and to determine spontaneous baroreflex. RESULTS: Patients with CKD had a reduction in RMS when compared to the control group (MIP: CKD = 82.51 ± 24.39 vs. C = 115.20 ± 18.71 cmH2O; MEP: CKD = 99.64 ± 19, 86 vs. C = 138.90 ± 27.08 cm H2O). There was no difference in respiratory pressures between the CKD-D and the CKD-ND groups. In addition, patients with CKD had a decrease in HRV [SDNN: CKD = 19.03 (10.95 - 44.28) vs. C = 45.25 (28.45 - 76.86) ms], increased sympatovagal balance (CKD = 3.42 ± 1.99 vs. C = 1.54 ± 1.01), increased systolic BP variance [CKD = 48.60 (13.38 -149.00) vs. C = 29.76 (15.83 - 49.54) mmHg2, impairment of both activation (CKD = 0.40 ± 0.15 vs C = 0.72 ± 0.10) and baroreflex sensitivity (CKD = 7.98 ± 4.37 vs. C = 20.87 ± 10.68 ms/mmHg), as well as increased SNMA (CKD = 20.44 ± 3.88 vs. C = 17.75 ± 1.46 bursts/min). For most HRV scores, the CKD-D group presented greater impairment than the CKD-ND group. However, sympathovagal balance, systolic BP variance, SNMA and baroreflex activation were not different between the CKD-D and CKD-ND groups. In addition, patients with CKD had lower oxygen consumption than healthy subjects (CKD = 29.1 ± 7.76 vs. C = 38.5 ± 7.9 ml/kg/min), reduction of endothelial function (CKD = 4.90 ± 4.62 vs. C = 8.70 ± 2.19 %) and increased PWV (CKD = 8.30 (6.15 - 12.2) vs. C = 6.55 (5, 4 - 7.8) m/s) when compared to control group, and no differences were observed between the CKD-D and CKD-ND groups for these variables. Regarding body composition, individuals with CKD had lower cellular body mass, lower lean mass, higher fat mass, lower intracellular water, and higher percentage of extracellular water when compared to control group. No differences were observed in body composition between the CKD-D and CKD-ND groups. There was a positive association between inspiratory muscle strength and maximum oxygen consumption, as well as between MIP and serum albumin levels in individuals with CKD. CONCLUSIONS: Patients with CKD, even in the non-dialytic phase, have FMR impairment, mainly MIP, as well as reduction of cardiorespiratory functional capacity, and there is an association between MIP and maximal oxygen consumption in this population. In addition, patients with CKD have impairment of HRV and baroreflex sensitivity, increased sympatovagal balance, SNMA, and vascular alterations, that although they may appear to be more evident in renal dialysis patients, may also be observed in the predialytic phase of DRC

INTRODUÇÃO: O transtorno depressivo maior (TDM) está associado à doença cardiovascular (DCV), possivelmente por alterações no sistema nervoso autônomo (SNA), dentre outros mecanismos. Um dos marcadores de atividade do SNA mais estudados na literatura é a variabilidade de frequência cardíaca (VFC), um índice de variação entre batimentos cardíacos. VFC elevada é sinal de um SNA saudável, enquanto VFC diminuída reflete inflexibilidade autonômica. Alguns estudos têm relatado uma relação entre o TDM e VFC reduzida, enquanto outros não confirmaram esses achados. Além de fatores de confusão, uma possível explicação para esta inconsistência é a complexidade da síndrome depressiva, composta por sintomas de vários domínios. Logo, alguns sintomas podem estar associados com VFC reduzida, enquanto outros portam nenhuma associação. Consequentemente, quando todos os sintomas são avaliados simultaneamente, as associações de sintomas depressivos específicos com VFC não seriam identificadas. Este estudo teve como objetivo investigar a relação entre VFC e componentes de sintomas depressivos a partir de dados de estudo previamente realizado na Universidade de São Paulo, entre 2010 e 2011. MÉTODOS: Neste estudo, foram analisados dados de 120 pacientes com TDM, com baixo risco de DCV, coletados na avaliação basal de um ensaio clínico duplo-cego e randomizado, avaliando o uso da estimulação transcraniana por corrente contínua versus cloridrato de sertralina para tratar o TDM. Para avaliação da gravidade do TDM, foram utilizadas a Escala de Depressão de Hamilton (HAM-D-17), a Escala de Depressão de MontgomeryÅsberg (MADRS) e o Inventário de Depressão de Beck-IA (BDI-IA). Os componentes de sintomas depressivos foram extraídos de cada escala através de análise de componentes principais. Para avaliar a VFC, foram utilizados 4 parâmetros: a raiz quadrada da média do quadrado das diferenças entre intervalos R-R normais adjacentes (RMSSD, ou root mean square of successive differences), alta frequência (HF, ou high frequency), baixa frequência (LF, ou low frequency) e baixa frequência/alta frequência (LF/HF, ou low frequency/high frequency), computados a partir de segmento de eletrocardiograma de 15 minutos de duração, em repouso. Para investigar a associação dos 4 parâmetros de VFC com os componentes de sintomas depressivos de cada escala, construíram-se equações de regressão linear múltipla, incluindo em cada equação um parâmetro de VFC como variável dependente e os componentes de sintomas depressivos das três escalas como variáveis independentes. O modelo foi ajustado para idade e gênero. Utilizouse o procedimento stepwise backward para atingir o modelo final, mantendo-se variáveis com p < 0,10. RESULTADOS: Baseando-se em análise de scree plot, foram extraídos 6 componentes da HAM-D-17, 2 da MADRS e 3 da BDI-IA. Após controle para idade e gênero, a análise por regressão linear múltipla revelou que o componente 4 da HAM-D-17 (humor depressivo, sentimentos de culpa, suicídio e trabalho e atividades) foi preditor de LF/HF e o componente 2 da MADRS (dificuldades de concentração, lassidão, incapacidade para sentir e pensamentos pessimistas) foi preditor de LF. CONCLUSÕES: Os resultados deste estudo corroboram a hipótese que a presença de certos componentes de sintomas depressivos, mas não todos, estão associados com mudanças na VFC. Não houve correção de significância estatística para múltiplas comparações, devendo este estudo ser considerado de natureza exploratória / INTRODUCTION: Major depressive disorder (MDD) is associated with cardiovascular disease (CVD), possibly due to impairments in the autonomic nervous system (ANS), among other mechanisms. One of the most studied markers of ANS activity is heart rate variability (HRV), an index of beat-to-beat variations in heart rate. High HRV is an indicator of a healthy ANS, while low HRV denotes autonomic inflexibility. Some studies have reported a relationship between MDD and low HRV, while others have not confirmed such findings. A possible explanation for this inconsistency is the complexity of the depressive syndrome, which is composed by symptoms from various domains. Therefore, some symptoms might be associated with low HRV, while others bear no association. Consequently, when all symptoms are evaluated simultaneously, the association of HRV with specific depressive symptoms might go unnoticed. This study aimed to investigate the relationship between HRV and components of depressive symptoms, using data of a previous study done in the University of São Paulo, between 2010 and 2011. METHODS: In this study, data from 120 patients with MDD and low risk for CVD was assessed at the baseline of a randomized, controlled clinical trial, performed to evaluate the use of transcranial direct current stimulation versus sertraline chloridrate in in the treatment of MDD. The Hamilton Rating Scale for Depression (HAM-D-17), the Montgomery-Åsberg Depression Rating Scale (MADRS) and the Beck Depression Inventory-IA (BDI-IA) were used to assess depressive symptoms. The components of depressive symptoms were extracted from each scale by principal component analysis. For the evaluation of HRV, the following 4 parameters were used: root mean square of the successive differences (RMSSD), high frequency (HF), low frequency (LF), and low frequency/high frequency (LF/HF). These parameters were computed through a 15-minute electrocardiogram at rest. For the investigation of the association between the 4 HRV parameters and the components of depressive symptoms of each scale, multiple linear regression equations were built, including in each equation a parameter of HRV as the dependent variable and the components of depressive symptoms from the three scales as the independent variables. The model was adjusted for age and gender. A stepwise backward procedure was used to attain the final model, and only variables with p < 0.10 were kept. RESULTS: Based on scree plot analyses, HAM-D-17 yielded 6 components, MADRS 2 components and BDI-IA, 3 components. After adjusting for age and gender, multiple linear regression analyses revealed that LF/HF was predicted by HAM-D-17 Component 4 (depressed mood, feelings of guilt, suicidal thoughts and work and activities) and LF was predicted by MADRS Component 2 (concentration difficulties, lassitude, inability to feel and pessimistic thoughts). CONCLUSIONS: The results of this study support the hypothesis that certain components of depressive symptoms, and not all of them, are associated with a change in HRV. There was no correction of statistical significance for multiple comparisons, and this study should be considered of exploratory nature