Family History of Hypertension Impairs the Autonomic Balance, but not the Endothelial Function, in Young Soccer Players.

Background The family history of hypertension (FHH) imposes consistent risk for diverse chronic diseases that are accompanied by hypertension. Furthermore, the heart rate variability (HRV) and flow-mediated dilation (FMD) are both related to maximal oxygen uptake (VO2max), and are usually impaired during hypertension Objective To compare the autonomic modulation, the endothelial function (EF) and maximum oxygen uptake (VO2max) of young athletes, separated according to their parents' blood pressure (BP) history, in order to study the influence of their genetic background on those parameters. Methods A total of 46 young male soccer players (18±2 years of age) were divided into four groups: 1-normotensive father and mother (FM-N); 2-only father was hypertensive (F-H); 3-only mother was hypertensive (M-H); 4-father and mother were hypertensive (FM-H). Measurements of BP, FMD, HRV and VO2maxwere performed. The significance level adopted in the statistical analysis was 5%. Results The standard deviation of normal RR intervals (SDNN; FM-N=314±185; FM-H=182.4± 57.8), the square root of the mean squared differences in successive RR intervals (RMSSD; FM-N=248±134; FM-H=87±51), the number of interval differences of successive NN intervals greater than 50ms (NN50; FM-N=367±83.4; FM-H=229±55), the ratio derived by dividing NN50 by the total number of NN intervals (pNN50; FM-N=32.4±6.2; FM-H=21.1±5.3) and the high (HF; FM-N=49±8.9; FM-H=35.3±12) and low-frequency (LF; FM-N=50.9±8.9; FM-H=64.6±12) components, in normalized units (%), were significantly lower in the FM-H group than in the FM-N group (p<0.05). On the other hand, the LF/HF ratio (ms2) was significantly higher (p<0.05). We found no significant difference between the groups in VO2maxand FMD (p<0.05). Conclusions In young male soccer players, the FHH plays a potentially role in autonomic balance impairment, especially when both parents are hypertensive, but present no changes in VO2maxand FMD. In this case, there is a decrease in the sympathetic-vagal control, which seems to precede the endothelial damage (Arq Bras Cardiol. 2020; 115(1):52-58).

Introdução

As doenças cardiovasculares constituem a principal causa de morte no mundo.[1] A correlação entre a pressão arterial (PA) e o risco de eventos cardiovasculares é contínuo e independe de outros fatores de risco.[2] As últimas diretrizes para o manejo da hipertensão arterial estabelecem que os valores desejáveis de PA sistólica (PAS) e diastólica (PAD) são <120 e 80 mmHg, respectivamente.[2] Os eventos cardiovasculares, tais como morte súbita coronária, infarto do miocárdio e acidente vascular cerebral podem facilmente ocorrer com pressões abaixo de 139/89mmHg, um limite considerado normal para a PA.[3 , 4] Este fato indica a importância de manter a PA em valores mais baixos.

Nesse contexto, a história familiar de hipertensão surge como um importante preditor de risco a ser considerado para criar estratégias de prevenção. De fato, as diretrizes profissionais já incluem a história genética familiar na avaliação dos riscos à saúde.[5] As evidências sugerem que a variação de 66% na PAS e 60% na PAD se deve à ascendência genética.[6]

Dados da literatura têm mostrado que os indivíduos normotensos com história familiar de hipertensão apresentam diminuição da modulação parassintética cardíaca, bem como variabilidade da frequência cardíaca (VFC). Esses achados são acompanhados por desequilíbrio simpatovagal.[7] Além disso, tem-se postulado que esse desequilíbrio está associado ao aumento da participação simpática, que poderia ser utilizada como um marcador para o monitoramento do sistema cardiovascular.[8] A diminuição da modulação simpática ajuda a prevenir o risco de morte prematura, até mesmo em jovens adultos não obesos,[9] e deve ser considerada como um objetivo de tratamento de doenças do sistema cardiovascular.

Contudo, em jovens indivíduos saudáveis, há fortes indícios de que a elevação da atividade parassimpática está associada ao aumento do consumo máximo de oxigênio (VO2max),[10] isto é, existe uma relação entre a modulação parassimpática e a capacidade funcional do sistema cardiovascular. Há ainda um consenso sobre uma forte relação entre o VO2max e a função endotelial (FE) arterial, uma vez que eles são variáveis dependentes entre si.[11] Entretanto, dados do nosso laboratório demonstraram que uma diferença de 10 mmHg na PA média, em grupos normotensos de jovens jogadores de futebol, é suficiente para alterar o balanço autonômico, sem alterações no VO2max e na FE.[12] Embora não seja possível concluir se a PA ou o balanço autonômico constituem uma causa ou uma consequência, esse resultado indica que a alteração no balanço autonômico provavelmente precede alterações no VO2max ou na FE.

Desse modo, nosso estudo foi elaborado para comparar a modulação autonômica, a FE, e o VO2max de jovens atletas, separados de acordo com a história familiar da PA dos seus pais. O objetivo foi avaliar a influência da ascendência genética naqueles parâmetros, e se os atletas normotensos apresentariam diferenças de controle do sistema cardiovascular que poderiam comprometer o seu desempenho. Adicionalmente, nosso propósito é chamar a atenção para a importância de se prevenir as doenças cardiovasculares e descobrir qual sistema é o primeiro a ser afetado nos indivíduos normotensos com uma história familiar associada à hipertensão.

Métodos

O Comitê de Ética da Universidade Federal de Ciências da Saúde de Porto Alegre (UFCSPA) aprovou o estudo (CEP/UFCSPA número de protocolo 562.572). O tamanho da amostra foi calculado com um grau de confiança de 95%, aplicando um erro de medida tolerado estimado em 5% sobre a média do desvio-padrão variável dos intervalos RR normais (SDNN) de estudo anterior.[11] Desse modo, para realizar este projeto de pesquisa, seria necessário um número mínimo de 39 participantes. Levando-se em conta a possibilidade de perdas e desistências em torno de 20% do número da amostra, 46 indivíduos foram convidados a participar.

Quarenta e seis jovens jogadores de futebol (18±2 anos) foram submetidos a: medições antropométricas e da pressão arterial, avaliação do sistema nervoso autonômico e da FE, testes de esforço. Todos os jogadores tinham ao menos dois anos de treinamento prévio específico de futebol e moravam nas acomodações do clube para evitar diferenças significativas no estilo de vida. Além disso, todas as refeições eram fornecidas de modo a garantir uma dieta e consumo de nutrientes semelhantes.

Antes da coleta de dados, os atletas receberam informações completas sobre os testes a serem realizados e deram consentimento informado por escrito para participar. Os dados foram coletados durante a pré-temporada de futebol, quando os atletas estavam treinando, mas não participando de uma competição. Todas as avaliações foram feitas às terças-feiras, antes do treinamento, respeitando o repouso dos atletas. Os atletas treinavam aos domingos, descansavam às segundas-feiras, e voltavam para o treinamento às terças-feiras. Para evitar enviesamento na interpretação dos dados, todas as coletas foram realizadas antes de os indivíduos serem alocados nos grupos.

Os atletas receberam instrução para comparecerem ao Laboratório de Fisioterapia/UFCSPA, às sete horas da manhã, em jejum. A PA e a FC foram medidas, seguidas de avaliação da FE na artéria braquial. Para evitar excesso de medições em um único dia, os dados antropométricos (altura, peso, idade, taxa de gordura corporal, e horário de treinamento) e o VO2max foram coletados uma semana depois. Os atletas foram separados de acordo com a sua história familiar de hipertensão: 1- pai e mãe normotensos (FM-N), com 14 atletas; 2- apenas pai hipertenso (F-H), com 11 atletas; 3- apenas mãe hipertensa (M-H), com 10 atletas; e 4- pai e mãe hipertensos (FM-H), com 11 atletas. Seguindo as diretrizes para essa avaliação,[13] a PA dos atletas foi medida, bem como a de seus pais. O status de hipertenso dos pais dos atletas foi definido a partir do diagnóstico realizado previamente por um médico. Desses, 53,3% estavam tomando medicação para hipertensão e 3,3% não estavam sob tratamento algum. Os indivíduos que apresentaram alterações nos valores da PA foram aconselhados a procurar atendimento médico.

Medição da pressão arterial

Os atletas foram mantidos em ambiente calmo por pelo menos 5 minutos antes das medições da PA. Foi utilizado um método auscultatório, com os pés apoiados no chão, braço direito apoiado ao nível do coração e o manguito cobrindo pelo menos 80% da parte superior do braço. Para confirmar os dados, as medições da PA foram repetidas pelo menos duas vezes, com intervalo de 2 minutos. Quando uma diferença de mais de 6 mmHg era detectada em duas medições sucessivas, as medições eram repetidas até que a diferença fosse inferior a 4 mmHg. Para cada atleta, uma média de duas medições foi utilizada para obter a PAS.[13]

Variabilidade da frequência cardíaca

Um monitor de frequência cardíaca (Polar modelo RS800CX, Polar Electro Oy Inc., Kempele, Finlândia) foi utilizado para coletar os dados da frequência cardíaca, (FC) com uma frequência amostral de 1000 Hz. Para a avaliação da VFC, os atletas foram orientados a permanecerem deitados em silêncio em uma maca na posição supina. Após 10 minutos, ainda na posição supina, a FC foi registrada durante 10 minutos e, em seguida, por mais 10 minutos com o atleta na posição de pé em frente à maca.[13] O sinal foi automaticamente armazenado em intervalo RR e analisado pelo software Kubios HRV, versão 2.0 (University of Kuopio, Kuopio, Finland). A frequência de amostragem foi fixada a 1.000 Hz para fornecer uma resolução temporal de 1ms para cada intervalo RR, para o desvio padrão de intervalos RR normais (SDNN, ms), para a raiz média quadrática das diferenças entre intervalos RR normais sucessivos (RMSSD, ms), para o número de pares de intervalos NNs sucessivos que se diferiam em mais de 50 ms (NN50, ms), e para a proporção de NN50 dividida pelo número total de NNs (pNN50; ms).[8]

Para determinar a VFC, foi utilizado um modelo auto regressivo, com base na potência espectral integrada em duas faixas de frequência: (i) frequências altas (HF) entre 0,15 e 0,4 Hz; e (ii) frequências baixas (LF) entre 0,03 e 0,15 Hz. Os resultados foram expressos em valores absolutos (HFa and LFa, ms2) e seus respectivos percentuais (HFnu e LFnu, %). A relação LF/HF (ms2) foi calculada de acordo com a LFa e a HFa.[8] Esta metodologia já havia sido reproduzida anteriormente em jogadores de futebol.[11]

Avaliação da função endotelial

A função endotelial foi avaliada de modo não-invasivo, através de ultrassonografia da artéria braquial (GE, Ultrassonografia Vivid IQ, Israel) e ultrassom com Doppler, utilizando um instrumento equipado com transdutor linear de alta resolução, com frequências de 7-12-MHz (L12-3, GE Medical Systems, Israel). A ultrassonografia foi realizada em um ambiente calmo e com temperatura controlada. Em repouso, o diâmetro da artéria braquial esquerda foi medido através de imagens de ultrassom no modo B para detectar a hiperemia reativa. Antes de inflar o manguito, foi realizada uma varredura em repouso. Após a medição em repouso, o manguito foi inflado até 50 mmHg acima da pressão arterial sistólica (PAS), para ocluir o fluxo arterial por um período de cinco minutos. Este procedimento causa isquemia seguida de vasodilatação devido a mecanismos autorreguladores. Após a deflação do manguito, uma segunda varredura contínua foi registrada de 30–120 segundos. O mesmo médico ultrassonografista experiente realizou e avaliou todas as varreduras feitas por ultrassom, sem conhecer a história genética de cada atleta. Em uma posição fixa, o diâmetro do vaso foi medido “off line” com a utilização de um caliper na fase final da diástole, e coincidente com a onda R no eletrocardiograma, que estava gravando continuamente. Após um intervalo de 10 segundos, e durante o período de 30–180 segundos, a dilatação foi obtida pela diferença do valor basal. Após a liberação do manguito do esfigmomanômetro, a vasodilatação mediada pelo fluxo (VMF, %) indica o aumento no fluxo sanguíneo.[14]

Consumo máximo de oxigênio

O Yo-Yo Intermittent Recovery Test nível 1 (Yo-Yo IRT1) foi utilizado para inferir o VO2max. Os atletas fizeram corridas de 2 x 20 metros, com velocidades crescentes, intercaladas com um período de recuperação ativa de 10 segundos. O teste foi controlado por sinais de áudio de um CD player e terminava quando o atleta não conseguia mais manter a velocidade para o teste. A distância percorrida naquele ponto era o resultado do teste, como descrito por Bangsbo et al.,[15] A medição indireta do VO2max foi calculada da seguinte forma:

Análise estatística

Todas as análises foram realizadas no software SPSS, versão 10.0 (SPSS Inc., Chicago, IL). A normalidade e a igualdade dos dados foram avaliadas pelo Teste de Shapiro-Wilk e Teste de Levene. Os resultados dos dados paramétricos foram expressos como média ± desvio padrão e os resultados dos dados não paramétricos foram descritos como mediana e intervalo interquartil.

Na análise estatística inferencial, a ANOVA de uma via foi utilizada para comparar os grupos, seguida do Teste post hoc de Tukey (quando dados paramétricos foram avaliados). O teste de Kruskal-Wallis foi utilizado para comparação entre os grupos (quando dados não paramétricos foram avaliados), e o Teste U de Mann-Whitney foi utilizado para verificar as diferenças entre os grupos. Um nível de significância de 0,05 foi adotado para todos os testes.

Para detectar uma diferença mínima de 30% entre os grupos, com uma probabilidade mínima de cometer um erro do tipo I de 5% (α = 0,05), e uma probabilidade de erro do tipo II de 20% (β = 0,2), o número mínimo de indivíduos para cada grupo foi estimado em 10, tendo como base estudo preliminar.[11]

Resultados

Medições antropométricas, da PAS, da PAD, do consumo máximo de oxigênio e da PA dos pais

Não houve diferença significativa entre os grupos em relação à idade (17,65±0,7 anos), peso (69.25±3.6 kg), e altura (175,2±5,7 cm). Além disso, o VO2max (ml/min/kg) indicou que o condicionamento físico era semelhante entre os grupos, e a PAS e a PAD (mmHg) não diferiram entre eles ( Tabela 1 ). Em relação à pressão arterial, de acordo com as definições e classificação dos níveis de pressão arterial no consultório,[3] 15,3% dos atletas (n = 7) apresentaram PA ótima (PA<120 e 80mmHg), 39,1% (n = 18) PA normal (PA = 120-129 e/ou 80-84mmHg), e 45,6% (n = 21) PA normal alta/limítrofe (PA = 130-139 e/ou 85-89 mmHg).

Tabela 1

– Medições das pressões arteriais sistólica e diastólica e do consumo máximo de oxigênio

	FM-N (n=14)	F-H (n=11)	M-H (n=10)	FM-H (n=11)
PAS (mmHg)	124 (117-132)	128 (114-134)	128 (111-139)	128 (120-139)
PAD (mmHg)	72 (60-84)	76 (65-83)	79 (67-89)	78 (60-89)
VO 2max (ml/kg/min)	53,5±2,5	52,3±2,9	53,4±1,1	51,4±1,6

PAS: pressão arterial sistólica; PAD: pressão arterial diastólica; VO

A Tabela 2 apresenta a PA dos pais. As pressões arteriais sistólica e diastólica dos pais foram maiores no grupo de hipertensos quando comparadas com as do grupo de normotensos.

Tabela 2

– Medições das pressões arteriais sistólica e diastólica dos pais

	FM-N (n=14)		F-H (n=11)		M-H (n=10)		FM-H (n=11)
	Pai	Mãe	Pai	Mãe	Pai	Mãe	Pai	Mãe
PAS (mmHg)	129 (120-188)	124 (120-130)	147 (130-177)	124 (120-127)	124 (120-127)	158 (143-184)	154 (130-193)	152 (130-184)
PAS (mmHg)	86 (75-105)	84 (77-90)	97 (85-110)	83 (77-88)	85 (80-89)	96 (80-120)	98 (85-110)	96 (80-120)

PAS: pressão arterial sistólica; PAD: pressão arterial diastólica. Os valores correspondem à média (inrervalo de confiança).

A VFC no domínio do tempo, observada no estudo, foi significativamente mais baixa no grupo FM-H em relação ao grupo FM-N ( Tabela 3 ). A análise espectral, pelo método no domínio da frequência (HFnu), foi significativamente mais baixa no grupo FM-H em relação ao FM-N, ao passo que os valores de LFnu e a relação LF/HF apresentaram-se significativamente maiores no grupo FM-H do que no grupo FM-N ( Figura 1 ).

Tabela 3

– Medições da frequência cardíaca e da VFC no domínio do tempo e no domínio da frequência em repouso

	FM-N (n=14)	F-H (n=11)	M-H (n=10)	FM-H (n=11)
RMSSD (ms)	210,2 (229)	179,1 (187,9)	125,2 (164,2)	82,2 (65)*
Contagem NN50	356±82	260±50	296±81,3	218,8±44*
pNN50 (%)	31,5±6,4	23,6±3,4	25,8±6,3	20,2±4,5*
Índice triangular da VFC	26,6±7	21,9±6,1	20,8±7,4	17,2±2,5*
SDNN (ms)	256 (145)	211,1 (123,1)	185,3 (84,3)	162,4 (92,7)*
HFa (ms)	15935 (31705,1)	13822,5 (22099,8)	3421 (24564,2)	3025,1 (15568,9)
HFnu (%)	48,6±8,6	40,3±13	38,4±10,3	33,8±11,2*
LFa (ms)	13654 (54544,1)	11575,2 (53678,3)	2591,8 (9127,9)	3173,4 (13163,2)
LFnu (%)	51,4±8,6	59,7±13	61,6±10,3	66,2±11,2*
LF/HF (ms2)	1(0,5)	1,5 (1,4)	1,8 (0,3)	2,5 (1,3)*

Os valores são apresentados como média ± DP para dados paramétricos, ou mediana (intervalo interquartil) para dados não paramétricos. *Um valor de P < 0,05 foi considerado estatisticamente significante quando comparado com o grupo FM-N. RMSSD: raiz quadrada das médias quadráticas das diferenças dos intervalos R-R sucessivos (ms); NN50: número de intervalos NNs sucessivos que diferem em mais de 50 ms; pNN50: proporção de NN 50 dividido pelo número total de NNs; VFC: variabilidade da frequência cardíaca; SDNN: desvio padrão de intervalos RR normais; HFa: componente de alta frequência absoluto; nu: unidades normalizadas; LFa: componente de baixa frequência absoluto; LF/HF: relação entre componentes de baixa e alta frequência.

Figura 1

– LF/HF= Relação entre os componentes de baixa e alta frequência, isto é, o balanço autonômico dos grupos FM-N, F-H, M-H e FM-H. *Diferença entre os grupos FM-H e FM-N (p<0,005).

Não houve diferença significativa entre os grupos FMD ou no diâmetro basal da artéria braquial após a hiperemia reativa, antes ou depois da vasodilatação mediada por nitroglicerina ( Tabela 4 ; p>0,05).

Tabela 4

– Características da artéria braquial dos atletas na posição supina

	FM-N (n=14)	F-H (n=11)	M-H (n=10)	FM-H (n=11)
B-DIA (mm)	0,355±0,043	0,364±0,035	0,344±0,041	0,383±0,037
RH-DIA (mm)	0,387±0,042	0,387±0,028	0,366±0,042	0,402±0,045
VMF (%)	9,323±3,028	6,745±1,263	6,261±1,726	5,097±3,157
Antes da NTG. (mm)	0,368±0,044	0,363±0,032	0,352±0,043	0,387±0,039
Após a NTG. (mm)	0,431±0,039	0,431±0,036	0,419±0,041	0,453±0,034
NTG (%)	17,639±7,086	18,920±3,991	19,472±6,456	17,678±7,503

B-DIA: diâmetro da artéria braquial basal; VMF: vasodilatação mediada pelo fluxo; NTG: diâmetro da artéria braquial com nitroglicerina; RH-DIA: diâmetro da artéria braquial com a hiperemia reativa. Os valores são apresentados como média ± DP.

Discussão

No presente estudo, não houve diferença significativa entre os grupos VMF, PAS, PAD ou VO2max. Dessa forma, nossos resultados sugerem que as diferenças encontradas na modulação autonômica cardiovascular entre os grupos FM-N e FM-H são decorrentes da história familiar de hipertensão dos atletas, independentemente das outras variáveis estudadas.

De acordo com dados da literatura, a prevalência de hipertensão parece atingir cerca de 30% a 45% da população geral.[13] No nosso estudo, encontramos uma prevalência de 53,3% para os pais dos atletas ( Tabela1 ), valores acima da média mundial. Acreditamos que fatores socioeconômicos possam explicar a diferença encontrada na nossa amostra.

Nossos resultados fornecem, pela primeira vez, evidências de que a história familiar de hipertensão pode ser crucial para o desequilíbrio progressivo da regulação autonômica em jovens atletas com PA normal. Até onde sabemos, este é o primeiro estudo a mostrar um possível comprometimento precoce da modulação autonômica no processo de hipertensão. Solanki et al.,[16] examinaram testes de função simpática em jovens não atletas do sexo masculino relacionados à obesidade, PA e hipertensão familiar. Os resultados mostraram que a função autonômica cardíaca é alterada em indivíduos com história familiar de hipertensão. Alterações no desequilíbrio autonômico em decorrência do aumento do tónus simpático foram mais acentuadas nos indivíduos com história familiar de hipertensão. Esses achados corroboram os nossos resultados, e também enfatizam a importância do exercício físico, que contrariou o desequilíbrio autonômico, dando lugar à FE normal em todos os indivíduos, independentemente do grupo experimental.[16] Pelo menos em parte, é razoável acreditar que nossos resultados indicam que a primeira alteração no processo hipertensivo atinge os sistemas simpático e parassimpático. Essas conclusões estão em consonância com Vargas et al.,[11] que também demonstraram que, em atletas, um pequeno aumento na PA acarreta alterações no sistema nervoso simpático, sem com isso alterar a FE ou o VO2max.

Levando-se em conta que a regulação autonômica pode ser avaliada por meio de uma abordagem não-invasiva para examinar a VFC nos domínios do tempo e da frequência,[8] seria útil detectar o seu comprometimento e fornecer aos médicos dados para avaliarem a eficácia do tratamento ou, até mesmo, prevenir doenças. Apesar do enorme impacto da diminuição da VFC sobre o risco cardiovascular, não encontramos nenhuma pesquisa na literatura mostrando a correlação entre a história familiar de hipertensão e esses parâmetros em indivíduos saudáveis. Acreditamos que nossos resultados podem chamar a atenção para um método simples, de baixo custo e que pode apresentar dados associados a um risco cardiovascular significativo, como a VFC. Isso contribuirá não apenas para prevenir a hipertensão em sujeitos que estão em risco genético, mas também abrir uma nova possibilidade de monitoramento de pacientes hipertensos.

No nosso estudo, o grupo FM-H apresentou índices LFnu e relação LF/HF mais elevados quando comparado com o grupo FM-N. Ademais, no grupo FM-H, o HFnu, no domínio da frequência, e os índices SDNN, RMSSD, NN50, pNN50 e triangular da VFC, no domínio do tempo, foram significativamente menores do que aqueles observados no grupo FM-N. Esses resultados indicam que a história familiar de hipertensão é acompanhada por um aumento da modulação simpática cardíaca e por uma diminuição da modulação parassimpática, independentemente da PA normal dos jogadores de futebol.

Além disso, Tozawa et al.,[17] buscaram determinar se a história familiar de hipertensão estaria quantitativamente associada à prevalência de hipertensão na coorte rastreada. Concluíram que o número crescente de membros da família com hipertensão tem uma correlação com um aumento na prevalência de PA mais elevada, independentemente dos fatores de risco convencionais para a hipertensão. Esses achados estão em consonância com os nossos, uma vez que também encontramos uma diferença significativa na modulação autonômica apenas quando ambos os pais eram hipertensos, o que enfatiza a importância dos antecedentes genéticos para a VFC, que é um preditor de risco cardiovascular.

Não restam dúvidas de que a atividade física está associada a efeitos benéficos para a PA. Porque o exercício é um método saudável de controle das doenças cardiovasculares,[3] decidimos estudar apenas atletas. Nossos resultados corroboram a importância dos antecedentes genéticos. Atletas jovens e saudáveis, que tinham pai ou mãe hipertensos, apresentaram um aumento significativo da relação LF/HF, bem como uma redução na VFC.

Há também evidências consistentes demonstrando que a melhora da modulação parassimpática está associada ao aumento no VO2max em indivíduos jovens saudáveis.[10] Entretanto, no presente estudo, não foram encontradas diferenças no VO2max, PA e FE na comparação de todos os grupos. Isso provavelmente se deve ao fato de que, por serem compostos de jovens atletas, com dieta e consumo de nutrientes semelhantes, nossos grupos tiveram um desempenho físico elevado, o que atenuou as diferenças.

No entanto, observamos uma diferença significativa na modulação autonômica cardíaca entre os grupos FM-H e FM-N, mas não encontramos diferença significativa no VO2max e na FE, o que, em última análise, manteve a PA dentro de valores normais, apesar da história familiar de hipertensão.

Em consonância com Lucini et al.,[9] nossos resultados demonstraram que as alterações autonômicas possivelmente precedem a disfunção endotelial. Foi observado que, nos indivíduos com valores de pressão arterial enquadrados na faixa normal limítrofe, houve comprometimento da VFC. Os autores também relataram que essas alterações podem sugerir que um distúrbio na regulação autonômica anteceda o estado hipertenso,[9] como observado na hipertensão neurogênica.

Um ponto de crítica ao nosso método é o fato de que nós não separamos os grupos de acordo com o tipo de hipertensão dos pais. Por outro lado, sabemos que a probabilidade de haver apenas pais com hipertensão neurogênica no grupo FM-H é muito baixa. Desse modo, é razoável acreditar que, apesar da causa de hipertensão, a FE foi preservada.

Conforme nossos resultados demonstraram, reforçados por estudos prévios que também buscaram respostas sobre o início do processo de hipertensão arterial,[9 , 12 , 17] parece que a disfunção autonômica precede a disfunção endotelial. Desse modo, a descoberta de um tratamento para o desequilíbrio simpatovagal e redução o risco cardiovascular representa um desafio.

Conclusão

Apesar de o nosso estudo apresentar limitações devido ao reduzido tamanho da amostra, ele sugere que a VFC, no domínio do tempo e da frequência, pode fornecer um desfecho funcional útil para avaliar mais precocemente o controle do sistema cardiovascular. Esse benefício se aplica a jovens saudáveis, como jovens jogadores de futebol e, acima de tudo, a pessoas sedentárias em risco. Fazer atividade física, mais do que tratar a hipertensão arterial limítrofe, representa uma alternativa para prevenir o aumento da PA por meio de estratégias que se ocupam dos mecanismos através dos quais a PA normal, no fim das contas, vem a se tornar hipertensão. Entretanto, outros estudos são necessários para confirmar essas conclusões.

Introduction

Cardiovascular disease is the leading cause of death worldwide.[1] The correlation between blood pressure (BP) and the risk of cardiovascular events is continuous and independent of other risk factors[2] . The latest Guidelines for the management of arterial hypertension established that the optimal values of systolic (SBP) and diastolic BP (DBP) are <120 and 80 mmHg, respectively.[2] Cardiovascular events, such as sudden coronary death, myocardial infarction and stroke might easily occur at pressure even below 139/89mmHg, a threshold considered as normal BP.[3 , 4] This fact indicates the importance of keeping the BP at lower values.

In this context, family history of hypertension emerges as an important predictor of risk to be considered in creating prevention strategies. In fact, professional guidelines for health risk assessment already include the genetic family history.[5] Evidence suggests that the variation of 66% in SBP and 60% in DPB are due to genetic background.[6]

Data from the literature have shown that normotensive subjects with a family history of hypertension have lower cardiac parasympathetic modulation and also heart rate variability (HRV). These findings are accompanied by sympathovagal imbalance.[7] Moreover, it has been postulated that this imbalance is associated to increased sympathetic participation, which could be used as a marker for monitoring the cardiovascular system.[8] A decrease in sympathetic modulation helps preventing the risk of premature death, even in non-obese young adults,[9] and should be a goal for treating cardiovascular system diseases.

Nevertheless, in healthy young subjects, there is consistent evidence that enhanced parasympathetic activity is associated with an increase in maximal oxygen uptake (VO2max),[10] i.e., there is a relationship between the parasympathetic modulation and the functional capacity of the cardiovascular system. There is also a consensus that there is a strong relationship between VO2maxand arterial endothelial function (EF), since they are dependent variables.[11] However, data from our laboratory have shown, in a normotensive group of young soccer players, that a difference of 10 mmHg in mean BP is enough to change the autonomic balance, without changing VO2maxand EF.[12] Although it is not possible to conclude whether BP or autonomic balance is the cause or the consequence, this result indicates that the alteration in autonomic balance probably precedes the VO2maxor EF changes.

Thus, our study was designed to compare the autonomic modulation, the EF, and the VO2maxof young athletes grouped according to the parents’ BP history. The objective was to access the influence of the genetic background in those parameters, and whether normotensive athletes would present differences in the cardiovascular system control that could compromise their performance. Additionally, our intention is also to drive attention for the importance of preventing cardiovascular diseases and finding out which system is the first to be compromised in normotensive subjects with a family history of hypertension.

Methods

The Ethics Committee of the Universidade Federal de Ciências da Saúde de Porto Alegre (UFCSPA) approved the study (CEP/UFCSPA protocol number 562.572). The sample size was calculated with a confidence level of 95%, applying a tolerated measurement error estimated at 5% over the mean of variable standard deviation of normal RR intervals (SDNN) of anterior study.[11] Thus, in order to conduct this research project, a minimum number of 39 participants was required. Predicting losses and dropouts around 20% of the sample number, 46 individuals were invited to participate.

Forty-six young male soccer players (18±2 years of age) were submitted to: anthropometric and BP measurements, autonomic nervous system and EF evaluation, and exercise tests. All players had at least two years of previous soccer-specific training and lived in the club accommodations to avoid significant differences in lifestyle. Moreover, all meals were provided assuring similar diet and nutrients intake.

Before data collection, the athletes were fully informed about the tests to be performed and provided a written informed consent to participate. The data was collected during the soccer preseason, when the athletes were training, but not participating in any competitions. All evaluations were made on Tuesdays, before training, respecting the athletes’ rest breaks. The athletes trained on Sundays, rested on Mondays, and returned to training on Tuesdays. To avoid any tendency in data interpretation, all data collection were performed before the subjects were allocated in the groups.

The athletes were instructed to attend the Laboratory of Physiotherapy/UFCSPA, at 7 a.m., fasting. The BP and HR were measured, followed by an evaluation of EF in the brachial artery. To avoid an excess of measurements in a single day, the anthropometric data (height, weight, age, body fat percentage, and time of training) and VO2maxwere collected one week later. The athletes were grouped according to their family history of hypertension: 1- normotensive father and mother (FM-N), with 14 athletes; 2- only father was hypertensive (F-H), with 11 athletes; 3- only mother was hypertensive (M-H), with 10 athletes; and 4- father and mother were hypertensive (FM-H), with 11 athletes. Following the guidelines for this assessment,[13] the BP of the athletes was measured, as well as their parents’. The hypertensive status of the athletes’ parents was previously defined by a physician (53.3% of those individuals were taking anti-hypertensive drugs and 3.3% were not treating their state). Individuals who showed changes in BP values were advised to seek medical attention.

Blood pressure measurement

An auscultatory method was used. The athletes were kept in a quiet environment for at least five minutes before BP measurements, seated with their feet on the floor, right arm supported at heart level and BP cuff covering at least 80% of the upper arm. To confirm the data, the BP measurement was repeated at least twice at 2-minute interval. When a difference of more than 6 mmHg was detected in two successive measurements, the measurements were repeated until the difference was less than 4 mmHg. For each athlete, an average of two measurements was used to obtain the SBP.[13]

Heart rate variability

A Polar model RS800CX heart-rate monitor (Polar Electro Öy, Kempele, Finland) was used to collect heart rate (HR) data at a sampling frequency of 1000Hz. For the evaluation of HRV, the athletes were instructed to lie quietly on a stretcher in the supine position. After 10 minutes, still in the supine position, the HR signal was recorded for 10 minutes followed by additional 10 minutes with the athlete standing in front of the stretcher.[13] The signal was automatically stored as an RR interval and analyzed with Kubios HRV software version 2.0 (University of Kuopio, Kuopio, Finland). A 1,000-Hz sampling rate was chosen to provide a temporal resolution of 1 ms for each RR interval, a standard deviation of normal RR intervals (SDNN, ms), the square root of the mean squared differences among consecutive RR intervals (RMSSD, ms), the number of interval differences of successive NN intervals greater than 50 ms (NN50, ms), and the proportion derived by dividing NN50 by the total number of NN intervals (pNN50; ms)[8] .

An autoregressive method was used to determine HRV, based on the spectral power integrated in two frequency bands: (i) a high-frequency (HF) band from 0.15 to 0.4 Hz; and (ii) a low-frequency (LF) band from 0.03 to 0.15 Hz. The results were expressed in absolute values (HFa and LFa, ms2) and their respective percentages (HFnu and LFnu, %). The LF/HF ratio (ms2) was calculated according to the LFa and HFa.[8] This methodology had been previously reproduced in the soccer players.[11]

Endothelial Function Assessment

EF was assessed noninvasively by means of a brachial artery ultrasound probe (GE Medical Systems, Vivid I Ultrasound, Israel) and Doppler ultrasonography, using an instrument equipped with a 7- 12-MHz high-resolution linear probe (L12-3, GE Medical Systems, Israel). The ultrasonography was performed in a silent, temperature-controlled room. At rest, the left brachial artery diameter was measured by B-mode ultrasound images to detect reactive hyperemia. Before BP cuff inflation, a resting scan was performed. After the resting measurement, the cuff was inflated for 5 min at 50 mmHg above SBP, to occlude the arterial flow. This procedure causes ischemia followed by vasodilation due to auto-regulatory mechanisms. After the cuff deflation, a second continuous scan was recorded from 30–120 seconds. The same experienced sonographer performed and analyzed all ultrasound scans without knowing the genetic history of each athlete. At a fixed position, the vessel diameter was measured offline with ultrasonic calipers at end-diastole, and coincident with the R wave on an electrocardiogram, which was continuously recording. After an interval of 10 seconds and during the period within 30–180 seconds, the dilatation was obtained by the difference from baseline. After the release of the sphygmomanometer cuff, the flow-mediated dilation (FMD, %) indicates the increase in blood flow.[14]

Maximal oxygen uptake

The Yo-Yo intermittent recovery test level 1 (Yo-Yo IR1) was used to infer the VO2max. The athletes performed 2×20-minute shuttle runs at increasing speeds, interspersed with a 10-second period of active recovery. The test was controlled by audio signals from a compact-disc player and ended when the athlete was unable to maintain the speed for the test. The distance traveled at that point was the result of the test, as described by Bangsbo et al.[15] The indirect measurement of VO2max was calculated as follows:

Statistical analysis

All analyses were performed with the SPSS software version 10.0 (SPSS Inc., Chicago, IL). The data normality and equality were assessed through the Shapiro–Wilk and Levene’s tests. The results of parametric data are presented as mean ± standard deviation, and the results of non-parametric data are described as median and interquartile range.

In the inferential statistical analysis, one-way ANOVA was used to compare the groups, followed by Tukey’s post hoc test, when parametric data. The Kruskal-Wallis test was used to compare the groups when non-parametric data, and U of the Mann-Whitney test was used to verify the differences between the groups. A significance level of 0.05 was adopted for all the tests.

To detect a minimum 30% difference between the groups with a minimum probability of a type I error of 5% (α = 0.05) and a probability of type II error of 20% (β = 0.2), the minimum number of individuals for each group was estimated at 10, based on a preliminary study.[11]

Results

Anthropometric, SBP, DBP, maximal oxygen uptake measurements and parents’ BP

There was no significant difference among groups regarding the age (years; 17.65±0.7), weight (kg; 69.25±3.6), and height (cm; 175.2±5.7). Moreover, VO2max(ml/min/kg) indicated that physical fitness was similar among groups, and SBP and DBP (mmHg) were not different among the groups either ( Table 1 ). According to the definitions and classification of office blood pressure levels,[3] the blood pressure level in 15.3% (n = 7) of the athletes was optimal BP (BP<120 and 80mmHg), 39.1% (n = 18) of them presented normal BP (BP = 120-129 and/or 80-84mmHg), and 45.6% (n = 21) had high normal blood pressure (BP = 130-139 and/or 85-89 mmHg).

Table 1

– Measurements of systolic and diastolic blood pressure and maximal oxygen uptake

	FM-N (n=14)	F-H (n=11)	M-H (n=10)	FM-H (n=11)
SBP (mmHg)	124 (117-132)	128 (114-134)	128 (111-139)	128 (120-139)
DBP (mmHg)	72 (60-84)	76 (65-83)	79 (67-89)	78 (60-89)
VO2max (ml/kg/min)	53.5±2.5	52.3±2.9	53.4±1.1	51.4±1.6

SBP: systolic blood pressure; DBP: diastolic blood pressure; VO

SBP: systolic blood pressure; DBP: diastolic blood pressure; VO2max: maximal oxygen uptake. Blood pressure values are expressed as mean (confidence interval) and VO2maxvalues, as mean ± SD.

The parents’ BP are shown in Table 2 . The parents’ systolic and diastolic blood pressures were higher in the hypertensive group when compared to the normotensive one.

Table 2

– Measurements of parents’ systolic and diastolic blood pressure

	FM-N (n=14)		F-H (n=11)		M-H (n=10)		FM-H (n=11)
	Father	Mother	Father	Mother	Father	Mother	Father	Mother
SBP (mmHg)	129 (120-188)	124 (120-130)	147 (130-177)	124 (120-127)	124 (120-127)	158 (143-184)	154 (130-193)	152 (130-184)
DBP (mmHg)	86 (75-105)	84 (77-90)	97 (85-110)	83 (77-88)	85 (80-89)	96 (80-120)	98 (85-110)	96 (80-120)

PAS: pressão arterial sistólica; PAD: pressão arterial diastólica. Os valores correspondem à média (inrervalo de confiança).

Heart rate and time-domain and frequency-domain measurements of resting heart-rate variability

In our study, the HRV in the time domain was significantly lower in the FM-H than in the FM-N group ( Table 3 ). The spectral analysis, using a frequency-domain method (HFnu) was significantly lower in the FM-H than in the FM-N group, and LFnu and the LF/HF ratio were significantly higher in the FM-H than in the FM-N group ( Figure 1 ).

Table 3

– Heart rate, time-domain and frequency-domain measurements of resting heart-rate variability

	FM-N (n=14)	F-H (n=11)	M-H (n=10)	FM-H (n=11)
RMSSD (ms)	210.2 (229)	179.1 (187,9)	125.2 (164.2)	82.2 (65)*
NN50(count)	356±82	260±50	296±81.3	218.8±44*
pNN50 (%)	31.5±6.4	23.6±3.4	25.8±6.3	20.2±4.5*
HRV triangular index	26.6±7	21.9±6.1	20.8±7.4	17.2±2.5*
SDNN (ms)	256 (145)	211.1 (123.1)	185.3 (84.3)	162.4 (92.7)*
HFa (ms)	15935 (31705.1)	13822.5 (22099.8)	3421 (24564.2)	3025.1 (15568.9)
HFnu (%)	48.6±8.6	40.3±13	38.4±10.3	33.8±11.2*
LFa (ms)	13654 (54544.1)	11575.2 (53678.3)	2591.8 (9127.9)	3173.4 (13163.2)
LFnu (%)	51.4±8.6	59.7±13	61.6±10.3	66.2±11.2*
LF/HF (ms2)	1(0.5)	1.5 (1.4)	1.8 (0.3)	2.5 (1.3)*

Values are expressed as mean ± SD when parametric data, or median (interquartile range) when non-parametric data. *A value of p < 0.05 was considered statistically significant when compared to the group FM-N. RMSSD: square root of the mean squared differences among consecutive RR intervals; NN50: the number of successive NN intervals greater than 50ms; pNN50; the ratio derived by dividing NN50 by the total number of NN intervals; HRV: heart rate variability; SDNN: standard deviation of normal RR intervals; HFa: absolute values of high-frequency components; nu: normalized units; LFa: absolute values of low-frequency components; LF/HF: ratio between low- and high-frequency power components.

Figure 1

– LF/HF= Ratio between low and high frequency power components, i.e., the autonomic balance of the FM-N, F-H, M-H and FM-H groups. *Differences between FM-H and FM-N groups (p<0.005).

Endothelial function assessment

There was no significant difference between the groups regarding FMD or baseline brachial artery diameter upon reactive hyperemia, either before or after nitroglycerin-mediated vasodilatation ( Table 4 ; P>0.05).

Table 4

– Brachial artery characteristics of athletes in supine position

	FM-N (n=14)	F-H (n=11)	M-H (n=10)	FM-H (n=11)
B-DIA (mm)	0.355±0.043	0.364±0.035	0.344±0.041	0.383±0.037
RH-DIA (mm)	0.387±0.042	0.387±0.028	0.366±0.042	0.402±0.045
FMD (%)	9.323±3.028	6.745±1.263	6.261±1.726	5.097±3.157
Before NTG (mm)	0.368±0.044	0.363±0.032	0.352±0.043	0.387±0.039
After NTG. (mm)	0.431±0.039	0.431±0.036	0.419±0.041	0.453±0.034
NTG (%)	17.639±7.086	18.920±3.991	19.472±6.456	17.678±7.503

B-DIA: basal brachial artery diameter; FMD: flow-mediated dilation; NTG: brachial artery diameter with nitroglycerin; RH-DIA: brachial artery diameter with reactive hyperemia. Values are expressed as mean ± SD.

Discussion

In the present study, there was no significant difference between the groups in terms of FMD, SBP, DBP or VO2max. Thus, our results suggest that the differences found between the FM-N and FM-H groups in relation to cardiovascular autonomic modulation are due to the family history of hypertension of the athletes, regardless of the other variables studied.

According to the literature data, the prevalence of hypertension appears to affect about 30% to 45% of the general population.[13] In our study, we found a prevalence of 53.3% for the athletes’ parents ( Table 1 ), values above the world average. We believe that socioeconomic factors can explain the differences found in our sampling.

Our results provide, for the first time, evidence that family history of hypertension might be crucial to the progressive imbalance of autonomic regulation in healthy young athletes with normal BP. Based on our knowledge, this is the first study to show the possible early involvement of the autonomic modulation in the hypertensive process. Solanki et al.[16] examined sympathetic function tests of young nonathletic males, considering measures of obesity, PA and familial hypertension. Their results showed that the cardiac autonomic function is altered in individuals with a family history of hypertension. Autonomic imbalance changes due to increased sympathetic tone was more pronounced in subjects with a family history of hypertension. These findings by Solanki and co-workers[16] are in agreement with our results, and also highlight the importance of physical exercise, which countered the autonomic imbalance in favor of normal EF for all study subjects, regardless of the experimental group. At least partially, it is reasonable to believe that our results point out towards the fact that the first changes in the hypertensive process affect the sympathetic and parasympathetic systems. These conclusions are in agreement with Vargas et al.,[11] who also showed that in athletes a small increase in BP induces changes in the autonomic nervous system without changing the EF or VO2max.

Considering that the autonomic regulation can be assessed with a non-invasive approach to evaluate the HRV in the time and frequency domains,[8] it could be useful to detect its impairment and provide the physicians with valuable information to assess the treatment efficacy or even to prevent diseases. Despite the enormous impact of a decrease in HRV over the cardiovascular risk, we did not find any researches in the literature showing a correlation between the family history of hypertension and these parameters in healthy subjects. We believe that our results may drive the attention to a method that is easy, of low cost and able to present data associated to a significant cardiovascular risk, such as HRV. They will contribute not only to prevent hypertension in subjects who are at genetic risk, but also to open up a new possibility of monitoring hypertensive patients.

In our study, the FM-H group showed higher LFnu and LF/HF ratio than the FM-N group. In addition, in the FM-H group, the HFnu, in the frequency-domain, and SDNN, RMSSD, NN50, pNN50 and HRV triangular index, in the time-domain, were significantly lower than those from the FM-N group. These results indicate that family history of hypertension is accompanied by an increase in cardiac sympathetic modulation and a decrease in parasympathetic modulation, regardless of the normal BP of each soccer player.

Moreover, Tozawa et al.[17] sought to determine whether the family history of hypertension was quantitatively associated with the prevalence of hypertension in a screened cohort. They concluded that the increasing number of family members with hypertension had a correlation with increased prevalence of higher BP, regardless of the conventional risk factors for hypertension. These findings are in agreement with ours, since we also found a significant difference in autonomic modulation only when both parents were hypertensive, emphasizing the importance of the genetic background for HRV, which is a predictor of cardiovascular risk.

There is no doubt that physical exercise is associated with beneficial effects on BP. Because exercising is a healthy method of cardiovascular diseases control,[3] we have chosen to study only athletes. Our results emphasize the importance of the genetic background. Healthy and young athletes, who had hypertensive father and mother, presented a significant increase in the LF/HF ratio, as well as a reduction in HRV.

There is also consistent evidence showing that enhanced parasympathetic modulation is associated with an increase in VO2max in healthy young subjects.[10] However, in the present study we have found no differences in VO2max, BP and EF between all groups. This is probably due to the fact that, being composed of young athletes who had similar diets and nutrients intake, our groups had a high physical performance, which attenuated the differences.

Although we have found a significant difference in cardiac autonomic modulation between the FM-H and FM-N groups, we have not found significant differences in VO2maxand EF which, ultimately, kept BP in normal values despite the family history of hypertension.

In agreement with Lucini et al.,[9] our results demonstrated that the autonomic changes possibly precede endothelial dysfunction. They showed that, in subjects with BP in the upper normotensive range, the HRV was impaired. These authors also reported that these changes might suggest that the disturbance in the autonomic regulation precedes the hypertensive state,9 as seen in neurogenic hypertension.

A point of criticism to our method is the fact that we did not separate the groups according to the parents’ type of hypertension. On the other hand, we know that the probability to have only parents with neurogenic hypertension in the FM-H group is very low. Thus, it is reasonable to believe that, regardless of the cause of hypertension, the EF was preserved.

According to our results, strengthened by previous studies that also looked for answers concerning the beginning of the arterial hypertensive process,[9 , 12 , 17] it appears that the autonomic dysfunction precedes the endothelial dysfunction. Thus, it is a challenge to discover a treatment for sympathovagal imbalance and reduce cardiovascular risk.

Conclusion

Although our study has the limitation of a small sample size, it suggests that HRV, in the time and frequency domains, may provide a useful functional outcome to assess the cardiovascular system control earlier. This advantage is useful for healthy young people, as young soccer players, and is probably more important for sedentary people at risk. Doing exercise, more than treating borderline hypertension, represents an alternative to prevent the increase in BP through strategies that treat the mechanisms by which normal BP, eventually, becomes hypertension. However, further studies are needed to confirm these conclusions.