Every runner faces changes in speed and slope while exercising. While running faster or on a steepier surface represent different stimuli, both conditions lead to an increase in metabolic demand and therefore in heart rate (HR). The control of HR is given by both neural and non-neural components and can be accessed analyzing the heart rate variability (HRV). During exercise, HRV is known to be influenced by both sympathetic and parasympathetic branches of the autonomic nervous system, by breathing frequency, cadence, amongst other components. Hence, the present study sought to address how changes in speed and slope during running impact HR and HRV and whether the patterns observed for a restricted population were applicable to a broader group. We collected ECG records from volunteers divided into 2 groups: Experiment 1 (N = 12, with a broader range of ages and fitness level) and Experiment 2 (N = 9, composed of a more homogeneous population). Subjects ran on 9 (Experiment 1) or 16 (Experiment 2) combinations of speed and slope for a few minutes. Our data shows that the relationship between slope (%), relative speed (v) and relative HR is HR = 0.36 + 0.643 * v + 0.033 * s * v . HR behaved as predicted by a general equation of cost of locomotion in mammals and avians when it comes to the proportional impact of speed and slope, but not regarding the magnitude of such responses. This must reflect the loss of linearity between metabolic demand and HR at very high exercise intensities. Changes in HR could explain the behavior of most HRV estimators. However, one estimator (a1ApEn) could better be explained by changes in speed and slope. This indicates that HRV responds primarily to metabolic demand. The same general pattern of response of HRV to the different running conditions was observed in both groups, although, likely due to age-associated changes in cardiac control, how much a given HRV estimators changes differ between groups / Todo corredor se depara com mudanças de velocidade (v) e inclinação (i) durante o exercício. Correr mais rápido ou em uma superfície mais íngreme representam estímulos diferentes, porém ambos levam a um aumento na demanda metabólica e, portanto, na freqüência cardíaca (FC). O controle da FC é dado por componentes neurais e não neurais e pode ser acessado analisando-se a variabilidade da frequência cardíaca (VFC). Durante o exercício a VFC é influenciada pelos ramos simpático e parassimpático, freqüência ventilatória, cadência, dentre outros componentes. Assim, buscamos abordar como mudanças de velocidade e inclinação durante a corrida impactam a FC e a VFC e se os padrões observados para uma população restrita aplicam-se à um grupo mais amplo. Foram coletados registros de ECG de voluntários divididos em 2 grupos: Experimento 1 (N = 12, com faixa etária e nível de condicionamento físico mais amplos) e Experimento 2 (N = 9, composto por uma população mais homogênea). Os voluntários correram em 9 (Experimento 1) ou 16 (Experimento 2) combinações de velocidade e inclinação por alguns minutos. Nossos dados mostram que a relação entre inclinação (%), velocidade relativa (v) e FC relativa é FC = 0.36 + 0.643 * v + 0.033 * s * v . A FC se comportou como previsto por uma equação geral do custo de locomoção em mamíferos e aves quando se trata do impacto proporcional de velocidade e inclinação, mas não em relação à magnitude de tais respostas. Isso deve refletir a perda de linearidade entre a demanda metabólica e a FC em intensidades de exercício muito altas. Mudanças na FC explicam o comportamento da maioria dos estimadores de VFC. No entanto, um estimador (a1ApEn) foi melhor explicado por mudanças de velocidade e inclinação. Isso indica que a VFC responde principalmente à FC. O mesmo padrão de resposta da VFC às diferentes condições de corrida foi observado em ambos os grupos, embora, possivelmente devido à mudanças no controle cardíaco associadas à idade, o quanto um determinado estimadores se altera difere entre os grupos

In this study the effects of age (18-55 years), differing levels of fitness (VO 2max ranging from 35.5 to 68.8ml.kg-1.min-1) and endurance training (10 weeks) on heart rate control were investigated. Fitness level was initially determined by a VO2max stress test, succeeded by cold hand and cold face pressor test of autonomic activity. Following these baseline measurements, the subjects (32 nonsmoking male volunteers) were endurance-trained three to four times a week for a 10-week period. The baseline tests were readministered following the 10-week dynamic exercise training period. These data suggest that a natural consequence of aging is a diminishment of autonomic heart rate control; however, endurance training appears to interrupt the aging influence. Individuals of low fitness level appear to have heart rate control dominated by the sympathetic system, while individuals with high fitness levels have a vagally dominated heart rate control system.

INTRODUÇÃO: O treinamento físico provoca adaptações cardiovasculares, sendo que maiores adaptações estruturais cardíacas são observadas em atletas de elite, que realizam treinamento físico de alta intensidade com o objetivo de aumento no rendimento. Além disto, atletas apresentam diminuição da frequência cardíaca de repouso, embora os mecanismos que explicam a bradicardia em atletas ainda são controversos. O nível das adaptações pode variar e fatores como o tipo de modalidade esportiva, tempo e nível de treinamento físico podem contribuir para tal variação. Desta forma, o objetivo deste estudo foi investigar a influência de modalidades esportivas (ciclismo, corrida de longa distância e remo) e da periodização do treinamento físico nas adaptações estruturais e funcionais, autonômicas e não autonômicas cardíacas e vasculares em atletas de elite no repouso, na inclinação ortostática e nas 24 horas. MÉTODOS: Neste estudo experimental longitudinal prospectivo foram avaliados 13 ciclistas, 13 corredores e 11 remadores de elite, saudáveis (entre 20 e 36 anos; masculino), engajados em treinamento físico competitivo, em 2 períodos de treinamento: período básico-PB e período competitivo-PC. Avaliação da capacidade funcional máxima foi feita por teste cardiorrespiratório. Adaptações estruturais cardíacas foram avaliadas por meio do ecocardiograma bidimensional com doppler. Frequência cardíaca intrínseca foi estudada por meio do duplo bloqueio farmacológico (atropina 0,04 mg/kg e esmolol 500 g/kg, i.v.). Frequência cardíaca e pressão arterial foram registradas continuamente no repouso e no teste de inclinação ortostática por meio de ECG e monitor de pressão arterial, respectivamente (500Hz). A variabilidade da frequência cardíaca e pressão arterial foram analisadas pelo método auto-regressivo. Frequência cardíaca e pressão arterial de 24 horas foram aquisitadas pelo Holter e Mapa, respectivamente. Avaliação da sensibilidade barorreflexa espontânea foi calculada pelo método da sequência. Os dados foram apresentados como mediana e variação interquartil. RESULTADOS: Remadores apresentaram maior VO2max que os corredores no PC (p<0,04). Ciclistas e remadores apresentaram maior VO2max no PC comparado ao PB (p<0,05). Corredores apresentaram maiores diâmetros diastólicos do ventrículo esquerdo que ciclistas (p<0,06) e remadores (p<0,01) no PB. Corredores e ciclistas apresentaram maiores diâmetros diastólicos do ventrículo esquerdo que remadores (p<0,004) no PC. Corredores apresentaram maiores índices de massa do ventrículo esquerdo que ciclistas (p<0,04) no PB e ciclistas maiores que remadores (p<0,03) no PC. Ciclistas foram os únicos atletas que apresentaram a reversão do remodelamento cardíaco no PB (p<0,04). No repouso, corredores mostraram menor frequência cardíaca que ciclistas no PC ciclistas = 50(45/55), corredores = 44(43/47), remadores = 44(43/53)bpm, p<0,03]. Corredores e remadores mostraram maior efeito vagal [ciclistas = 41(36/46), corredores = 55(48/59), remadores = 50(42/66)bpm, p=0,03] e maior frequência cardíaca intrínseca ciclistas = 84(82/87), corredores = 92(87/94), remadores = 96(85/101)bpm, p=0,03] que ciclistas no PC. Remadores tinham maior frequência cardíaca intrínseca que ciclistas no PB ciclistas = 88(86/92), corredores = 91(82/99), remadores = 95(90/101)bpm, p=0,03]. PC comparado ao PB diminuiu o efeito vagal 41(36/46) vs. 48(43/51)bpm, p<0,05] e frequência cardíaca intrínseca 84(82/87) vs. 88(86/92), p<0,05] dos ciclistas. No teste de inclinação, corredores mostraram menor aumento da frequência cardíaca que ciclistas no PB ciclistas = 64(49/73), corredores = 46(43/55), remadores = 53(42/77)%, p<0,05]. Nem a modalidade ou período de treinamento físico influenciaram os índices de variabilidade da frequência cardíaca no repouso ou na inclinação ortostática. A modalidade esportiva e o período de treinamento físico influenciaram a pressão arterial e sua variabilidade, no repouso e na inclinação ortostática. Remadores apresentaram menor sensibilidade barorreflexa espontânea que corredores no PC (p=0,03). Tanto a modalidade quanto o período de treinamento físico influenciaram a resposta da frequência cardíaca de 24 horas, sua variabilidade e a resposta da pressão arterial de 24 horas. CONCLUSÃO: Tanto a modalidade esportiva quanto o período de treinamento físico influenciaram nas adaptações estruturais cardíacas, intrínsecas e autonômicas cardíacas e vasculares. Entretanto a modalidade esportiva parece influenciar mais expressivamente essas adaptações / INTRODUCTION: Physical exercise training provokes cardiovascular adaptations and the highest structural cardiac adaptations are observed in elite athletes who perform high intensity training with the objective of increasing their physical performance. Besides, athlete shows decrease on resting heart rate. However, the mechanisms that explain the bradycardia in athletes are still controversial. The level of these adaptations may vary and some factors as the type of sport modality, time and level of physical training can contribute to such different responses. Thus, the aim of this study was to investigate the influence of sport modalities (cycling, long distane runner and rower) and physical training periodization on cardiac structural and functional, cardiac autonomic and non-autonomic and vascular adaptations in elite athletes at rest, tilt table test and within 24 hours. METHODS: In this prospective longitudinal experimental study, 13 cyclists, 13 runners and 11 rowers, healthy (20 to 36 years old; male), engaged in competitive training were evaluated in 2 periods of training: basic period BP and competitive period -CP. Maximal functional capacity was evaluated by cardiopulmonary test. Cardiac structural adaptations were evaluated by two-dimensional echocardiography with doppler. Intrinsic heart rate was studied by means of double pharmacological blockade (atropine 0.04 mg/kg and esmolol 500 g/kg, iv.). Heart rate and blood pressure were recorded continuously at rest and tilt table test by means of ECG and arterial blood pressure monitor, respectively (500Hz). The heart rate and blood pressure variabilities were analyzed by autoregressive method. Heart rate and blood pressure within 24 hours were recorded using Holter and blood pressure ambulatory monitor, respectivamente. Spontaneous baroreflex sensitivity was calculated using the sequence method. The data were presented as median and interquartile range. RESULTS: Rowers showed higher VO2max than runners at CP (p<0.04). Cyclists and rowers showed higher VO2max at CP compared to BP (p<0.05). Runners presented higher left ventricular diastolic diameters than cyclists (p<0.06) and rowers (p<0.01) at BP. Runners and cyclists presented higher left ventricular diastolic diameters than rowers (p<0.004) at CP. Runners showed higher left ventricular mass index than cyclistas (p<0.04) at BP and cyclists higher than rowers (p<0.03) at CP. Cyclists were the only athletes who had a reversal of cardiac remodeling at BP (p<0.04). At rest, runners showed lower heart rate than cyclists at CP cyclists = 50(45/55), runners = 44(43/47), rowers = 44(43/53)bpm, p<0.03]. Runners and rowers showed higher vagal effect [cyclists = 41(36/46), runners = 55(48/59), rowers = 50(42/66)bpm, p=0.03] and higher intrinsic heart rate cyclists = 84(82/87), runners = 92(87/94), rowers = 96(85/101)bpm, p=0,03] than cyclists at CP. Rowers had higher intrinsic herat rate than cyclists at BP cyclists = 88(86/92), runners = 91(82/99), rowers = 95(90/101)bpm, p=0.03]. CP compared with BP decreased the vagal effect 41(36/46) vs. 48(43/51)bpm, p<0.05] and intrinsic heart rate 84(82/87) vs. 88(86/92), p<0.05] of cyclists. At tilt table test, runners showed smaller increase in heart rate than cyclists at BP cyclists = 64(49/73), runners = 46(43/55), rowers = 53(42/77)%, p<0.05]. Neither the sport modality or the training period influenced the indices of heart rate variability at rest and tilt test. The sport modality and the training period influenced the blood pressure and its variability at rest and tilt test. Rowers showed lower spontaneous baroreflex sensitivity than runners at CP (p=0.03). Both the sport modality and the training period influenced the heart rate response in 24 hours, its variability and blood pressure response in 24 hours. CONCLUSION: Both Sport modality and physical training period influenced the cardiac structural, intrinsic and autonomic adaptations as well the vascular adaptations. However, the sport modality seems to influence more significantly these adaptations

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:18:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6321.pdf: 1608143 bytes, checksum: 79020037f93ef260d48c286f33c9f952 (MD5) Previous issue date: 2014-08-29 / Universidade Federal de Minas Gerais / Asthma is a chronic disease, with periods of exacerbation and worsening of airflow obstruction and may be triggered by various stimuli, including exercise, and is associated with dysfunction of the autonomic nervous system (ANS). In this context, two studies were conducted to assess adjustments of ANS in asthmatic volunteers in different situations. The first study was entitled: Increased sympathetic modulation and decreased response of the heart rate variability response in controlled asthma , was designed to evaluate the adjustments of indices of autonomic modulation of heart rate (HR) at rest in supine and seated positions and during the respiratory sinus arrhythmia maneuver (M-RSA). The assessment of 12 asthmatic volunteers included pulmonary function tests and measures of heart rate variability (HRV). The results suggest that in asthma appears to be an association of airflow obstruction with reduced total variability, and in addition, to postural change seems to be reduced adjustment of the sympathetic nervous system in asthmatic women. The second study entitled: Airway responsiveness at exercise recovery and adjustments of heart rate variability at rest and exercise in controlled asthma , evaluated the adjustments of cardiac autonomic modulation during exercise its association with the exercise induced bronchoconstriction. Sixteen asthmatics volunteers underwent constant speed exercise test, forced vital capacity maneuver before and after exercise testing and register of HR and R-R intervals. With this second study, it can conclude that in asthmatics, even with controlled disease, injury presents postural and autonomic adjustments during the year and reduced complexity of dynamical systems of HRV during exercise. / A asma é uma doença crônica, com períodos de exacerbação e piora da obstrução ao fluxo aéreo, podendo ser desencadeada por vários estímulos, incluindo o exercício, e está associada a disfunções do sistema nervoso autonômico (SNA). Nesse contexto, foram realizados dois estudos para avaliação dos ajustes do SNA em voluntários asmáticos, em diferentes situações. O primeiro estudo intitulado: Elevada modulação simpática e atenuada resposta da variabilidade da frequência cardíaca na asma controlada , teve como objetivo avaliar os ajustes dos índices de modulação autonômica da frequência cardíaca (FC) em repouso, na manobra de mudança postural e durante a manobra de acentuação da arritmia sinusal respiratória. A avaliação de 12 voluntárias asmáticas, incluiu prova de função pulmonar e medidas da variabilidade da frequência cardíaca (VFC) nas diferentes posições e durante a manobra de acentuação da arritmia sinusal respiratória. Os resultados sugerem que na asma parece haver associação da obstrução ao fluxo aéreo com reduzida variabilidade total, e além disso, frente à mudança postural parece haver reduzido ajuste do sistema nervoso simpático em mulheres asmáticas. Diante destes resultados, objetivamos avaliar a VFC também durante o exercício em voluntários asmáticos. Sendo assim, o segundo estudo intitulado: Responsividade das vias aéreas na recuperação do exercício e os ajustes da variabilidade da frequência cardíaca em repouso e durante o exercício em asmáticos controlados , avaliou os ajustes da modulação autonômica cardíaca durante o exercício e sua associação com a presença de broncoconstrição induzia pelo exercício (BIE). Dezesseis voluntários com asma foram submetidos a um teste de exercício de carga constante em esteira, manobras de capacidade vital forçada antes e após o teste de exercício e registro da FC e dos intervalos R-R. Com este segundo estudo, pode-se concluir que em asmáticos, mesmo com a doença controlada, há prejuízo nos ajustes autonômicos posturais e durante o exercício, bem como reduzida complexidade dos sistemas dinâmicos de VFC durante o exercício.

INTRODUÇÃO: O treinamento físico provoca adaptações cardiovasculares, sendo que maiores adaptações estruturais cardíacas são observadas em atletas de elite, que realizam treinamento físico de alta intensidade com o objetivo de aumento no rendimento. Além disto, atletas apresentam diminuição da frequência cardíaca de repouso, embora os mecanismos que explicam a bradicardia em atletas ainda são controversos. O nível das adaptações pode variar e fatores como o tipo de modalidade esportiva, tempo e nível de treinamento físico podem contribuir para tal variação. Desta forma, o objetivo deste estudo foi investigar a influência de modalidades esportivas (ciclismo, corrida de longa distância e remo) e da periodização do treinamento físico nas adaptações estruturais e funcionais, autonômicas e não autonômicas cardíacas e vasculares em atletas de elite no repouso, na inclinação ortostática e nas 24 horas. MÉTODOS: Neste estudo experimental longitudinal prospectivo foram avaliados 13 ciclistas, 13 corredores e 11 remadores de elite, saudáveis (entre 20 e 36 anos; masculino), engajados em treinamento físico competitivo, em 2 períodos de treinamento: período básico-PB e período competitivo-PC. Avaliação da capacidade funcional máxima foi feita por teste cardiorrespiratório. Adaptações estruturais cardíacas foram avaliadas por meio do ecocardiograma bidimensional com doppler. Frequência cardíaca intrínseca foi estudada por meio do duplo bloqueio farmacológico (atropina 0,04 mg/kg e esmolol 500 g/kg, i.v.). Frequência cardíaca e pressão arterial foram registradas continuamente no repouso e no teste de inclinação ortostática por meio de ECG e monitor de pressão arterial, respectivamente (500Hz). A variabilidade da frequência cardíaca e pressão arterial foram analisadas pelo método auto-regressivo. Frequência cardíaca e pressão arterial de 24 horas foram aquisitadas pelo Holter e Mapa, respectivamente. Avaliação da sensibilidade barorreflexa espontânea foi calculada pelo método da sequência. Os dados foram apresentados como mediana e variação interquartil. RESULTADOS: Remadores apresentaram maior VO2max que os corredores no PC (p<0,04). Ciclistas e remadores apresentaram maior VO2max no PC comparado ao PB (p<0,05). Corredores apresentaram maiores diâmetros diastólicos do ventrículo esquerdo que ciclistas (p<0,06) e remadores (p<0,01) no PB. Corredores e ciclistas apresentaram maiores diâmetros diastólicos do ventrículo esquerdo que remadores (p<0,004) no PC. Corredores apresentaram maiores índices de massa do ventrículo esquerdo que ciclistas (p<0,04) no PB e ciclistas maiores que remadores (p<0,03) no PC. Ciclistas foram os únicos atletas que apresentaram a reversão do remodelamento cardíaco no PB (p<0,04). No repouso, corredores mostraram menor frequência cardíaca que ciclistas no PC ciclistas = 50(45/55), corredores = 44(43/47), remadores = 44(43/53)bpm, p<0,03]. Corredores e remadores mostraram maior efeito vagal [ciclistas = 41(36/46), corredores = 55(48/59), remadores = 50(42/66)bpm, p=0,03] e maior frequência cardíaca intrínseca ciclistas = 84(82/87), corredores = 92(87/94), remadores = 96(85/101)bpm, p=0,03] que ciclistas no PC. Remadores tinham maior frequência cardíaca intrínseca que ciclistas no PB ciclistas = 88(86/92), corredores = 91(82/99), remadores = 95(90/101)bpm, p=0,03]. PC comparado ao PB diminuiu o efeito vagal 41(36/46) vs. 48(43/51)bpm, p<0,05] e frequência cardíaca intrínseca 84(82/87) vs. 88(86/92), p<0,05] dos ciclistas. No teste de inclinação, corredores mostraram menor aumento da frequência cardíaca que ciclistas no PB ciclistas = 64(49/73), corredores = 46(43/55), remadores = 53(42/77)%, p<0,05]. Nem a modalidade ou período de treinamento físico influenciaram os índices de variabilidade da frequência cardíaca no repouso ou na inclinação ortostática. A modalidade esportiva e o período de treinamento físico influenciaram a pressão arterial e sua variabilidade, no repouso e na inclinação ortostática. Remadores apresentaram menor sensibilidade barorreflexa espontânea que corredores no PC (p=0,03). Tanto a modalidade quanto o período de treinamento físico influenciaram a resposta da frequência cardíaca de 24 horas, sua variabilidade e a resposta da pressão arterial de 24 horas. CONCLUSÃO: Tanto a modalidade esportiva quanto o período de treinamento físico influenciaram nas adaptações estruturais cardíacas, intrínsecas e autonômicas cardíacas e vasculares. Entretanto a modalidade esportiva parece influenciar mais expressivamente essas adaptações / INTRODUCTION: Physical exercise training provokes cardiovascular adaptations and the highest structural cardiac adaptations are observed in elite athletes who perform high intensity training with the objective of increasing their physical performance. Besides, athlete shows decrease on resting heart rate. However, the mechanisms that explain the bradycardia in athletes are still controversial. The level of these adaptations may vary and some factors as the type of sport modality, time and level of physical training can contribute to such different responses. Thus, the aim of this study was to investigate the influence of sport modalities (cycling, long distane runner and rower) and physical training periodization on cardiac structural and functional, cardiac autonomic and non-autonomic and vascular adaptations in elite athletes at rest, tilt table test and within 24 hours. METHODS: In this prospective longitudinal experimental study, 13 cyclists, 13 runners and 11 rowers, healthy (20 to 36 years old; male), engaged in competitive training were evaluated in 2 periods of training: basic period BP and competitive period -CP. Maximal functional capacity was evaluated by cardiopulmonary test. Cardiac structural adaptations were evaluated by two-dimensional echocardiography with doppler. Intrinsic heart rate was studied by means of double pharmacological blockade (atropine 0.04 mg/kg and esmolol 500 g/kg, iv.). Heart rate and blood pressure were recorded continuously at rest and tilt table test by means of ECG and arterial blood pressure monitor, respectively (500Hz). The heart rate and blood pressure variabilities were analyzed by autoregressive method. Heart rate and blood pressure within 24 hours were recorded using Holter and blood pressure ambulatory monitor, respectivamente. Spontaneous baroreflex sensitivity was calculated using the sequence method. The data were presented as median and interquartile range. RESULTS: Rowers showed higher VO2max than runners at CP (p<0.04). Cyclists and rowers showed higher VO2max at CP compared to BP (p<0.05). Runners presented higher left ventricular diastolic diameters than cyclists (p<0.06) and rowers (p<0.01) at BP. Runners and cyclists presented higher left ventricular diastolic diameters than rowers (p<0.004) at CP. Runners showed higher left ventricular mass index than cyclistas (p<0.04) at BP and cyclists higher than rowers (p<0.03) at CP. Cyclists were the only athletes who had a reversal of cardiac remodeling at BP (p<0.04). At rest, runners showed lower heart rate than cyclists at CP cyclists = 50(45/55), runners = 44(43/47), rowers = 44(43/53)bpm, p<0.03]. Runners and rowers showed higher vagal effect [cyclists = 41(36/46), runners = 55(48/59), rowers = 50(42/66)bpm, p=0.03] and higher intrinsic heart rate cyclists = 84(82/87), runners = 92(87/94), rowers = 96(85/101)bpm, p=0,03] than cyclists at CP. Rowers had higher intrinsic herat rate than cyclists at BP cyclists = 88(86/92), runners = 91(82/99), rowers = 95(90/101)bpm, p=0.03]. CP compared with BP decreased the vagal effect 41(36/46) vs. 48(43/51)bpm, p<0.05] and intrinsic heart rate 84(82/87) vs. 88(86/92), p<0.05] of cyclists. At tilt table test, runners showed smaller increase in heart rate than cyclists at BP cyclists = 64(49/73), runners = 46(43/55), rowers = 53(42/77)%, p<0.05]. Neither the sport modality or the training period influenced the indices of heart rate variability at rest and tilt test. The sport modality and the training period influenced the blood pressure and its variability at rest and tilt test. Rowers showed lower spontaneous baroreflex sensitivity than runners at CP (p=0.03). Both the sport modality and the training period influenced the heart rate response in 24 hours, its variability and blood pressure response in 24 hours. CONCLUSION: Both Sport modality and physical training period influenced the cardiac structural, intrinsic and autonomic adaptations as well the vascular adaptations. However, the sport modality seems to influence more significantly these adaptations