Determinants of Functional Capacity in Patients with Chagas Disease.

BACKGROUND: Chagas disease leads to reduced functional capacity. However, the stage at which functional impairment is detectable remains unclear.
OBJECTIVES: The present study was addressed to compare the functional capacity of patients at different stages of Chagas disease and healthy individuals and to verify the determinants of peak oxygen uptake (VO2peak).
METHODS: In a cross-sectional study, 160 individuals were selected, 35 healthy and 125 with Chagas disease. In the Chagasic group, 61 (49%) were in the indeterminate form of the disease, 45 (36%) with Chagas cardiomyopathy (ChC) and preserved cardiac function and 19 (15%) with cardiac dysfunction and dilated ChC. The data were analyzed using univariate and multivariate regression analysis. Statistical significance was set at 5%.
RESULTS: Patients in the indeterminate form of disease showed similar functional capacity to healthy individuals (p>0.05). Patients with ChC and preserved cardiac function had lower VO2peak than patients in the indeterminate form (p<0.05), but showed similar VO2peak values than dilated ChC (p=0.46). The age, male sex, NYHA functional class, diastolic blood pressure, ratio of the early diastolic transmitral flow velocity to early diastolic mitral annular velocity, left ventricular ejection fraction (LVEF) and left ventricular end-diastolic diameter were associated with functional capacity. However, only age, male sex, LVEF and NYHA functional class, remained associated with VO2peak in the final model (adjusted R2=0.60).
CONCLUSION: Patients with ChC had lower functional capacity than patients in the indeterminate form. LVEF, age, male sex and NYHA functional class were determinants with VO2peak in patients with Chagas disease.

Introdução

A doença de Chagas, uma infecção causada pelo protozoário Trypanosoma cruzi , continua sendo um problema sério de saúde pública mais de 100 anos após ter sido descoberta. A doença afeta cerca de 6 a 7 milhões de pessoas na América Latina, com um aumento drástico em áreas não endêmicas, tais como os Estados Unidos e a Europa. ,

Na fase crônica, a maioria das pessoas mantêm-se assintomáticas, embora infectadas, na forma indeterminada da doença. Na forma indeterminada, os indivíduos infectados têm prognóstico semelhante ao de sujeitos saudáveis. Portanto, os pacientes geralmente são chamados de pacientes assintomáticos ou chagásicos sem cardiopatia aparente. Achados clínicos na forma indeterminada da doença incluem pequenas alterações eletrocardiográficas tais como incompetência cronotrópica, arritmias ventriculares induzidas por esforço, e alterações segmentares no ecocardiograma, sem alterações na função sistólica do ventrículo esquerdo e sem alterações eletrocardiográficas significativas. Cerca de 30 a 40% desses pacientes desenvolvem a forma cardíaca.

A forma cardíaca, também chamada de cardiomiopatia chagásica (CCH) é a manifestação clínica mais grave e mais comum, com alterações eletrocardiográficas importantes, piora progressiva da função sistólica com dilatação ventricular. A CCH dilatada, o estágio final da doença cardíaca, pode evoluir com insuficiência cardíaca, tromboembolismo e arritmias malignas. ,

Fadiga e dispneia são achados clínicos comuns de envolvimento cardíaco e, consequentemente, é esperada a redução da capacidade funcional e da tolerância ao exercício. Entretanto, não está claro em que estágio o comprometimento funcional pode ser detectado. Alguns autores relataram que a capacidade funcional reduzida somente pode ser detectada em CCH dilatada devido a insuficiência cardíaca. Outros demonstraram que o comprometimento funcional pode ocorrer nos estágios iniciais da cardiopatia, até mesmo antecedendo a disfunção sistólica.

A identificação do estágio é desejável para a estratificação do risco e para a adoção de medidas preventivas eficientes. Portanto, o presente estudo foi conduzido para avaliar a capacidade funcional em vários estágios da doença de Chagas, para comparar a capacidade funcional, bem como as variáveis clínicas, demográficas e ecocardiográficas, em vários estágios da doença e em comparação com sujeitos saudáveis, e para verificar os fatores associados ao VO2pico em pacientes com doença de Chagas.

Métodos

Este estudo transversal foi realizado no Ambulatório de Referência em Doença de Chagas e em um Laboratório de Reabilitação Cardiovascular no Brasil, entre junho de 2013 e junho de 2018. Todos os pacientes deram o consentimento informado por escrito voluntariamente antes de participar do estudo. A pesquisa foi realizada de acordo com a Declaração de Helsinki e foi aprovada pelo comitê de ética institucional.

Desenho do estudo

A amostra incluiu sujeitos saudáveis e pacientes com um amplo espectro de doença de Chagas. Os cálculos de tamanho da amostra post hoc foram realizados utilizando-se o software GPower, versão 3.1. Considerando que 125 sujeitos com doença de Chagas foram avaliados para conveniência, um erro alfa de 5% e 4 preditores, obteve-se um poder estatístico de 95%. Os critérios de inclusão no grupo de doença de Chagas foram a presença de dois ou mais testes sorológicos com resultado positivo para Trypanosoma cruzi . A amostra saudável foi composta de sujeitos sem alterações clínicas significativas ou doenças sistêmicas.

O grupo chagásico foi estratificado de acordo com a apresentação clínica (forma indeterminada, CCH com função cardíaca preservada ou CCH dilatada). Pacientes com a forma indeterminada devem apresentar uma ausência de sintomas clínicos significativos que sugerissem o comprometimento funcional devido à doença de Chagas, e um raio X do tórax com uma silhueta cardíaca normal e ECG convencional dentro dos limites de normalidade.

Os critérios de inclusão no grupo de CCH foram achados clínicos, eletrocardiográficos ou ecocardiográficos compatíveis com CCH e condição clínica estável. Pacientes foram incluídos no grupo de CCH dilatada, quando demonstraram fração de ejeção ventricular esquerda (FEVE) abaixo de 52% (para homens) ou 54% (para mulheres) e diâmetro diastólico final do ventrículo esquerdo (DDFVE) acima de 55mm. Os critérios de exclusão de todos os pacientes foram a presença de doença cardíaca ou sistêmica por qualquer outra causa, comorbidades associadas, e a incapacidade de realizar o teste ergométrico.

A população geral do estudo foi submetida a avaliação clínica, ecocardiografia e teste ergométrico máximo. O ecocardiograma foi realizado de acordo com as recomendações da American Society of Echocardiography (Sociedade Americana de Ecocardiografia). A FEVE foi obtida pela regra de Simpson modificada. A razão entre a velocidade da onda E do fluxo mitral e da velocidade diastólica e’ do anel mitral (Relação E/e’) foi calculada. Todos os sujeitos realizaram um teste ergométrico limitado por sintomas em uma esteira (Digistress Pulsar, Micromed, Brasília, Brasil) utilizando o protocolo padrão de Bruce. O pico de consumo de oxigênio (VO2pico), que foi estimado por uma fórmula específica [VO2pico (mL/kg/min) = 2,33 (tempo em minutos) + 9,48], foi considerada para a avaliação funcional.

Análise estatística

A distribuição normal dos dados foi analisada utilizando-se o teste Kolmogorov-Smirnov. As variáveis contínuas foram apresentadas como média e desvio padrão (distribuição normal) ou mediana e faixa interquartil (distribuição não normal), e as variáveis categóricas foram apresentadas como número absoluto e porcentagem.

Variáveis categóricas foram comparadas pelo teste Qui-quadrado. Foram verificadas diferenças entre grupos pelo ANOVA de uma via com correções de Bonferroni, ou teste de Kruskal-Wallis com teste de comparações múltiplas de Dunn para análises post hoc, conforme apropriado. Os determinantes do VO2pico foram verificados por regressão linear univariada e multivariada reversa. As variáveis associadas ao VO2pico na análise univariada (p<0,1) foram incluídas no modelo multivariado. Na análise de regressão linear, quatro premissas foram adotadas: linearidade, distribuição de resíduos, homocedasticidade, e a ausência de multicolinearidade. A linearidade das variáveis independentes e resíduos foi verificada por gráficos de dispersão, e a distribuição de resíduos foi analisada pelo histograma. A homocedasticidade foi verificada pelo gráfico de dispersão e caracterizada pela distribuição equânime de resíduos na linha de regressão. A ausência de multicolinearidade foi definida como valores de fator de inflação de variância (VIF) abaixo de 10,0. Além disso, a autocorrelação das variáveis foi verificada pelo teste de Durbin-Watson, e valores entre 1,5 e 2,5 demonstram que não existe autocorrelação nos dados. A significância estatística foi definida em 5%. Os dados foram analisados com o software SPSS, versão 17.0 (SPSS Inc., Chicago, IL).

Resultados

Um total de 160 indivíduos foram selecionados e avaliados: 35 (22%) indivíduos saudáveis, 61 (38%) pacientes com doença de Chagas na forma indeterminada, 45 (28%) com CCH e função cardíaca preservada, e 19 (12%) com CCH dilatada. Características demográficas, clínicas, ecocardiográficas e funcionais da amostra são apresentadas na Tabela 1 , estratificadas por apresentação clínica.

Tabela 1

Características demográficas, clínicas, ecocardiográficas e funcionais da amostra avaliada, estratificadas por apresentação clínica (n=160)

Variáveis		Indivíduos saudáveis (n=35)	Pacientes com doença de Chagas			p-valor *
			Forma indeterminada (n=61)	CCH e função cardíaca preservada (n=45)	CCH dilatada (n=19)
Idade (anos)		47,0 (36.7-52.0)	43,5 (38.0-51.0)	52,0 (43.7-61.5)a,b	52,5 (45.7-58.2)a,b	<0,001
Sexo masculino (%)		21 (60)	28 (46)	16 (35)a	12 (63)c	0,083
IMC (kg/m²)		25,9 (23,8-29,4)	25,9 (23,6-29,3)	26,8 (23,5-29,4)	25,6 (22,2-30,9)	0,875
Classe funcional NYHA						0,035
	I	35 (100)	61 (100)	32 (71)	5 (26)
	II	0	0	13 (29)	6 (32)
	III	0	0	0	8 (42)
PAS (mmHg)		127,3±14,7	120,0±12,7	118,7±19,8a	102,3±17,0a,b,c	<0,001
PAD (mmHg)		86,3±8,5	84,1±7,5	74,2±9,8a,b	66,5±7,0a,b,c	<0,001
FC (bpm)		69,4±7,7	72,2±11,3	71,6±18,9	64,8±11,3	0,255
Relação E/e’		5,1 (4,3 – 6,4)	5,7 (4,4 – 7,2)	8,5 (6,7 – 11,4)a,b	9,7 (6,8 – 12,3)a,b	<0,001
FEVE (%)		70,0±5,4	68,1±5,1	64,9±7,1a	38,8±7,9a,b,c	<0,001
DDFVE (mm)		47,2±5,5	48,6±4,2	48,7±4,9	62,9±10,6a,b,c	<0,001

Dados apresentados como média e desvio padrão (distribuição normal), mediana e faixa interquartil (distribuição não normal), ou número absoluto e porcentagem (variáveis categóricas). IMC: índice de massa corporal; NYHA: classe funcional da New York Heart Association; PAS: pressão arterial sistólica; PAD: pressão arterial diastólica; FC: frequência cardíaca; FEVE: fração de ejeção ventricular esquerda; DDFVE: diâmetro diastólico final do ventrículo esquerdo; Relação E/e’: razão entre a velocidade da onda E do fluxo mitral e da velocidade diastólica e’ do anel mitral.

p-valor da comparação entre os quatro grupos por ANOVA de uma via. a, b, c representam um p-valor <0,05 verificado por análises post hoc de Bonferroni em comparação a: asujeitos saudáveis; bpacientes com doença de Chagas na forma indeterminada; ccardiomiopatia chagásica com função cardíaca preservada.

Diferenças entre sujeitos saudáveis e pacientes com formas clínicas diferentes da doença de Chagas

Na comparação entre indivíduos saudáveis e pacientes com doença de Chagas na forma indeterminada, não houve diferença significativa em nenhuma das variáveis. Em contraste, pacientes com CCH e função cardíaca preservada eram predominantemente do sexo feminino (p=0,025), mais velhos, com classe funcional NYHA pior, valores mais baixos de pressão arterial diastólica e sistólica, capacidade funcional mais baixa, relação E/e’ mais alta, e FEVE mais baixa (p<0,001 para todos), em comparação a indivíduos saudáveis.

Pacientes com CCH dilatada eram mais velhos, com classe funcional NYHA pior, valores mais baixos de pressão arterial diastólica e sistólica, capacidade funcional mais baixa, relação E/e’ mais alta, FEVE mais baixa, e DDFVE mais alto (p<0,001 para todos), em comparação a indivíduos saudáveis.

Diferenças demográficas, clínicas, ecocardiográficas e funcionais entre as formas clínicas da doença de Chagas

Pacientes com doença de Chagas na forma indeterminada eram mais jovens, apresentaram classe funcional NYHA melhor, pressão arterial diastólica mais alta, e relação E/e’ mais alta (p<0.001 para todos) quando comparado a CCH e função cardíaca preservada. Além disso, pacientes na forma indeterminada eram mais jovens, apresentaram classe funcional NYHA melhor, pressão arterial diastólica mais alta, relação E/e’ mais alta, FEVE mais alta e DDFVE mais baixo (p<0.001 para todos) quando comparado a pacientes com CCH dilatada.

Por último, pacientes com CCH e função cardíaca preservada são predominantemente do sexo feminino (p=0,040) quando comparado a CCH dilatada, bem como com classe funcional da NYHA, valores mais altos de pressão arterial diastólica e sistólica, FEVE mais alta e DDFVE mais baixo (p<0.001 para todos).

Diferenças entre sujeitos saudáveis e pacientes com doença de Chagas, e entre as formas clínicas da doença de Chagas

Os resultados da avaliação de capacidade funcional são apresentados na Figura 1 . Na população geral do estudo, houve diferenças significativas entre os grupos (p<0,001). Pacientes com a forma indeterminada da doença de Chagas tinham VO2pico semelhante aos dos sujeitos saudáveis. Pacientes com CCH e função cardíaca preservada apresentaram uma redução significativa da capacidade funcional em relação aos participantes saudáveis e os pacientes com doença de Chagas na forma indeterminada (p<0,001 para ambos), com médias de diferenças de 15,7 mL.kg.min (IC 95% 10,5 – 20,8) e 16,1 mL.kg.min (IC 95% 11,6 – 20,6), respectivamente. Por último, pacientes com CCH dilatada tiveram VO2pico mais baixo em comparação a sujeitos saudáveis e pacientes na forma indeterminada (p<0,001 para ambos), com médias de diferenças de 20,0 mL.kg.min (IC 95% 13,3 – 26,6) e 20,3 mL.kg.min (IC 95% 14,2 – 26,5), respectivamente. Não houve diferenças de VO2pico entre pacientes com CCH dilatada e com CCH e função cardíaca preservada (p=0,467).

Figura 1

Pico de consumo de oxigênio (VO2pico) em indivíduos saudáveis e em pacientes com doença de Chagas com formas clínicas diferentes. a: p<0,001 comparado a indivíduos saudáveis; b: p<0.001 comparado a indivíduos com a forma indeterminada de doença de Chagas.

Determinantes do VO2pico em pacientes com doença de Chagas

Na análise univariada, idade, sexo masculino, classe funcional da NYHA, pressão arterial diastólica, relação E/e’, FEVE e DDFVE foram associados ao VO2pico. Entretanto, no modelo multivariado final, apenas idade, sexo masculino, classe funcional da NYHA e FEVE se mantiveram como determinantes do VO2pico, com R² padronizado de 0,60 ( Tabela 2 ).

Tabela 2

Fatores associados ao VO2pico nas análises univariada e multivariada da população Chagásica (n=125)

Variáveis	Análise univariada				Análise multivariada *
	Coeficiente B	IC 95%	r	p-valor	Coeficiente B	IC 95%	p-valor	Estatísticas de colinearidade (valores VIF)
Constante	-	-	-	-	29,5	13,5 a 46,4	<0,001
Idade (anos)	-0,6	-0,8 a -0,5	0,5	<0,001	-0,2	-0,5 a -0,2	0,038	1,13
Sexo masculino	10,9	7,5 a 14,3	0,5	<0,001	9,6	6,3 a 13,4	<0,001	1,18
IMC (kg/m2)	-0,3	-0,7 a -0,1	0,1	0,209	-	-	-
Classe NYHA	-11,8	-14,9 a -8,6	0,5	<0,001	-4,2	-8,3 a -0,1	0,041	1,92
PAS (mmHg)	0,1	-0,1 a 0,1	0,1	0,352	-	-	-
PAD (mmHg)	0,4	0,2 a 0,5	0,3	<0,001	-	-	-
FC (bpm)	-0,1	-0,1 a 0,1	0,1	0,982	-	-	-
Relação E/e’	-0,5	-1,5 a 0,7	0,3	<0,001	-	-	-
FEVE (%)	0,5	0,3 a 0,6	0,5	<0,001	0,3	0,2 a 0,5	<0,001	1,99
DDFVE (mm)	-0,4	-0,6 a -0,1	0,2	0,003

r: coeficiente de correlação; VE: ventrículo esquerdo; IMC: índice de massa corporal; NYHA: classe funcional da New York Heart Association; PAS: pressão arterial sistólica; PAD: pressão arterial diastólica; FC: frequência cardíaca; bpm: batimentos por minuto; Relação E/e’: relação entre velocidade diastólica precoce de fluxo de transmissão e velocidade diastólica precoce do anel mitral; FEVE: fração de ejeção ventricular esquerda; DDFVE: diâmetro diastólico final do ventrículo esquerdo; VIF: fator de inflação de variância.

O valor R² para o modelo multivariado final foi de 0,60.

Na análise visual das premissas de regressão linear, a linearidade das variáveis independentes, a distribuição normal e a homocedasticidade dos resíduos foram verificados. O teste de Durbin-Watson demonstrou a ausência da autocorrelação nos dados (d = 1,6). Além disso, os valores de VIF destacam a ausência de multicolinearidade ( Tabela 2 ).

Discussão

Pacientes com doença de Chagas geralmente evoluem com fadiga progressiva e dispneia, e a intolerância ao exercício é um achado clínico comum nessa população. Entretanto, o estágio da doença em que o comprometimento funcional é detectável ainda não está claro. Os principais achados do presente estudo foram: (1) Pacientes com doença de Chagas na forma indeterminada tinham capacidade funcional semelhante à dos sujeitos saudáveis; (2) o VO2pico em pacientes com CCH era significativamente mais baixo do que em pacientes com a forma indeterminada, e (3) o FEVE, juntamente com idade, sexo masculino e classe funcional da NYHA, explicam 60% das variações da capacidade funcional. O presente estudo sugere que, mesmo sem danos miocárdicos significativos, pacientes com CCH e função cardíaca preservada têm comprometimento funcional. Esses achados são úteis para o entendimento do impacto da doença na capacidade funcional e estratificação de risco do paciente, e demonstram a importância da avaliação funcional periódica nessa população, como também ajudam na identificação de pacientes que precisam de treinamento de esforço supervisionado.

Pacientes com a forma indeterminada da doença de Chagas são reconhecidamente assintomáticos e têm um bom prognóstico de médio prazo. Entretanto, estudos demonstram que exames mais precisos, tais como testes de esforço, são capazes de detectar alterações nessa população, em comparação a sujeitos saudáveis. Costa et al. relataram a prevalência mais alta de arritmias ventriculares induzidas por esforço e disfunção vagal por arritmias sinusais respiratórias em pacientes indeterminados em comparação a sujeitos saudáveis. Entretanto, os autores não identificaram diferenças na capacidade funcional (p>0,05). Durante os testes ergométricos, Rocha et al. demonstraram um aumento na prevalência de arritmias ventriculares induzidas por exercício e incompetência cronotrópica em pacientes com doença de Chagas sem doença cardíaca em comparação a sujeitos saudáveis, sem diferença na capacidade funcional (p>0,05). Da mesma forma, o presente estudo não identificou diferenças na capacidade funcional entre os dois grupos. Acredita-se que alterações subclínicas possam estar presentes em pacientes com a forma indeterminada da doença de Chagas, porém, sem alterações na capacidade ergométrica.

Por outro lado, pacientes com a forma cardíaca da doença, tanto com função cardíaca preservada quanto com disfunção ventricular, apresentaram redução da função sistólica, função diastólica, e capacidade funcional em relação a pacientes com a forma indeterminada da doença de Chagas e a indivíduos saudáveis. Vários estudos não conseguiram determinar o estágio da doença em que o comprometimento funcional é detectável. Um estudo anterior demonstrou que a redução da capacidade funcional ocorre nos estágios iniciais da doença cardíaca. Outros estudos demonstraram que o comprometimento funcional é detectável em pacientes com doença de Chagas apenas na presença de cardiomiopatia avançada. Recentemente, uma revisão sistemática com meta-análise relatou que o comprometimento funcional ocorre na CCH, mesmo em pacientes com função ventricular preservada. Entretanto, essa análise incluiu poucos estudos e os resultados devem ser interpretados com cautela. Poucos estudos incluíram as principais formas de doença de Chagas em um único manuscrito. Nossos resultados são consistentes com os da análise sistemática, demonstrando que pacientes com CCH e função cardíaca preservada tinham valores de VO2pico e FEVE mais baixos do que os apresentados por indivíduos saudáveis e pacientes com doença de Chagas na forma indeterminada, até mesmo com valores dentro de limites normais. A CCH dilatada apresentou VO2pico mais baixo que indivíduos saudáveis e todas as outras formas de doença de Chagas.

Além disso, os resultados deste estudo apresentaram uma redução na função diastólica em pacientes com CCH e função cardíaca preservada, em comparação com os grupos de forma indeterminada e com indivíduos saudáveis, o que poderia levar a uma redução do VO2pico. Na verdade, a relação E/e’ foi associada ao VO2pico em análise univariada. Entretanto, ela não foi mantida no modelo multivariado final. Portanto, parece que a função diastólica, embora reduzida no grupo com CCH e função cardíaca preservada, não é um determinante de capacidade funcional em pacientes com doença de Chagas.

O presente estudo também demonstrou os fatores associados à capacidade funcional em pacientes com doença de Chagas. A FEVE é um determinante de capacidade funcional, e, juntamente com idade, sexo masculino e classe funcional da NYHA, explica 60% das variações de VO2pico. Idade e sexo são preditores bem estabelecidos de capacidade funcional na população geral. Há uma relação inversamente proporcional entre idade e capacidade ergométrica, assim como a mulheres tendem a ter um VO2pico mais baixo do que os homens. – Na verdade, a massa muscular e a força podem ser reduzidas em 30% a 50% entre os 30 e os 80 anos, pela perda de fibra muscular e atrofia da fibra muscular tipo II. , Em relação ao sexo, as mulheres têm câmaras ventriculares esquerdas menores e volumes sistólicos mais baixos, enchimento diastólico mais baixo, maior prevalência de obesidade e menor massa magra do que os homens, o que poderia explicar a menor capacidade ergométrica.

Vários estudos não conseguiram demonstrar uma relação entre FEVE e capacidade funcional, , relatando que outros fatores, tais como função ventricular direita e átrio esquerdo, são mais relacionados a exercício que à FEVE. Entretanto, outro estudo encontrou diferenças significativas em pacientes com CCH e FEVE preservada e disfunção ventricular, já que tanto o VO2pico quanto a FEVE tendem a diminuir com o avanço da doença. Acredita-se que a redução da FEVE leva à má perfusão da musculatura esquelética durante o exercício, causando fadiga e dispneia, e contribuindo para a intolerância ao exercício. Entretanto, são necessários estudos mais detalhados para confirmar a hipótese.

O presente estudo tem limitações e pontos fortes. Uma limitação do estudo foi a realização do teste de esforço utilizando-se os testes ergométricos máximos, sem gasometria. Estabeleceu-se que a avaliação indireta do VO2pico está correlacionado à medição direta, enquanto outros autores relataram uma discrepância considerável entre os valores de VO2pico estimados e avaliados. Apesar dos resultados conflitantes, deve-se destacar que áreas endêmicas da doença de Chagas geralmente têm poucos recursos tecnológicos e, de acordo com uma revisão sistemática recente, 77% dos estudos com objetivo de verificar a capacidade funcional na população utilizaram a medição indireta do VO2pico sem gasometria. Portanto, acredita-se que o uso do VO2pico estimado para a avaliação funcional é uma limitação, mas não invalida os resultados, especialmente considerando-se o contexto da doença de Chagas. Além disso, a amostra foi composta por pacientes monitorados em um ambulatório de referência no tratamento de doenças parasitárias, que são avaliados regularmente e estão em tratamento otimizado. Apesar da importância dos achados dessa população negligenciada, os resultados podem não refletir a capacidade funcional de todos os pacientes com doença de Chagas, especialmente os que estão em área endêmica. Além disso, a análise intra e interobservador na avaliação da capacidade funcional não foi verificada. Entretanto, todos os testes foram realizados por apenas dois cardiologistas experientes, certificados pela Sociedade Brasileira de Cardiologia, o que possivelmente reduziu o viés e pode não ter alterado os resultados da avaliação funcional. Por último, o presente estudo incluiu apenas um parâmetro de função diastólica (relação E/e’), e é necessário verificar se outras variáveis de função diastólica estão associadas à capacidade funcional dessa população. Como ponto forte, o presente estudo foi o primeiro a demonstrar a FEVE como um determinante de capacidade funcional. Além disso, a redução significativa de VO2pico em pacientes com CCH, comparada com a de pacientes com a forma indeterminada da doença, sugere que pacientes com CCH, independentemente da função cardíaca, devem passar por treinamento ergométrico supervisionado para evitar o comprometimento funcional grave.

Conclusão

Pacientes com CCH, mesmo com função ventricular preservada, tinham menor capacidade funcional que pacientes com a forma indeterminada. Em pacientes com doença de Chagas, FEVE, idade, sexo masculino e classe funcional da NYHA são determinantes da capacidade funcional.

Introduction

Chagas disease, an infection caused by the protozoan Trypanosoma cruzi , still remains a serious public health problem more than 100 years after its discovery. The disease affects about six to seven million people in Latin America, with a dramatic increase in non-endemic areas such as the United States and Europe. ,

Most people remain asymptomatic in the chronic phase but infected in the indeterminate form of the disease. In the indeterminate form, infected individuals have similar prognosis to healthy subjects. Therefore, patients are usually referred to as asymptomatic or Chagasic patients without apparent cardiopathy. Clinical findings in the indeterminate form include minor echo or electrocardiographic changes, such as chronotropic incompetence, exercise-induced ventricular arrhythmias, and segmental changes on the echocardiogram, with no changes in left ventricular systolic function and with no significant electrocardiographic changes. About 30% to 40% of these patients will develop the cardiac form.

The cardiac form, also called Chagas cardiomyopathy (ChC), is the most common and severe clinical manifestation, with important electrocardiographic changes, progressive worsening of the systolic function with ventricular dilation. Dilated ChC, the end stage of heart disease, may evolve with heart failure, thromboembolism, and malignant arrhythmias. ,

Fatigue and dyspnea are common clinical findings of cardiac involvement and, consequently, the reduction in functional capacity and exercise tolerance is expected. However, it remains unclear at what stage functional impairment can be detected. Some authors have reported that the reduced functional capacity is detectable only in dilated ChC due to heart failure. Others demonstrated that functional impairment may occur in the early stages of cardiopathy, even preceding systolic dysfunction.

The stage identification is desirable for risk stratification and the adoption of effective preventive measures. Thus, the present study was addressed to evaluate the functional capacity in different stages of Chagas disease in order to compare the functional capacity, as well as clinical, demographic, and echocardiographic variables, at different stages of the disease, as compared to healthy patients, and to verify the factors associated with VO2peak in patients with Chagas disease.

Methods

This cross-sectional study was conducted at the Referral Outpatient Center for Chagas Disease and at a Cardiovascular Rehabilitation Laboratory, Brazil, between June 2013 and June 2018. All the patients voluntarily gave their written informed consent prior to participating in this study. The research was carried out in accordance with the Declaration of Helsinki and was approved by the institutional ethics committee.

Study design

The sample was comprised of healthy subjects and patients with a wide spectrum of Chagas disease. The post hoc sample size calculations were performed using the software GPower, version 3.1. Considering that 125 subjects with Chagas disease were evaluated for convenience, an alpha error of 5% and 4 predictors, a statistical power of 95% was obtained. The criteria for inclusion in the Chagas disease group were the presence of two or more positive serological tests for Trypanosoma cruzi . The healthy sample consisted of subjects without significant clinical changes or systemic diseases.

The Chagasic group was stratified according to the clinical presentation (indeterminate form, ChC with preserved cardiac function or dilated ChC). Patients in the indeterminate form should present an absence of significant clinical symptoms suggestive of functional impairment due to Chagas disease and a chest X-ray with a normal cardiac silhouette and conventional ECG within the normal limits.

Criteria for inclusion for ChC were clinical, electrocardiographic, or echocardiographic findings compatible with ChC and a stable clinical condition. Patients were included in the dilated ChC group when they demonstrated a left ventricular ejection fraction (LVEF) of lower than 52% (for men) or 54% (for women) and a left ventricular end-diastolic diameter (LVDd) of higher than 55mm. Exclusion criteria for all patients were the presence of systemic or heart disease by any other causes, associated comorbidities, and the inability to perform exercise testing.

The overall study population underwent clinical evaluation, echocardiography, and a maximal exercise test. Echocardiography was performed according to recommendations of the American Society of Echocardiography. LVEF was obtained through the modified Simpson´s rule. Early diastolic velocity (e’) at the medial border of the mitral annulus was obtained and the ratio between peak mitral E and e’ (E/e’ ratio) was calculated. All subjects performed a symptom-limited exercise test on a treadmill (Digistress Pulsar, Micromed, Brasilia, Brazil), using the standard Bruce protocol. Peak oxygen uptake (VO2peak), which was estimated by a specific formula [VO2peak (mL/kg/min) = 2.33 (time in min) + 9.48], was considered for functional evaluation.

Statistical analysis

The normal distribution of data was assessed by the Kolmogorov-Smirnov test. Continuous variables were shown as mean and standard deviation (normal distribution) or median and interquartile range (non-normal distribution), while categorical variables were demonstrated as absolute number and percentage.

Categorical variables were compared by the Chi-squared test. Differences among groups were verified by one-way ANOVA with Bonferroni corrections or the Kruskall Wallis test with Dunn’s multiple comparison test for post-hoc analyses, as appropriate. The determinants of VO2peak were verified by univariate and backward multivariate linear regression. The variables associated with VO2peak in the univariate analysis (p<0.1) were included in the multivariate model. In the linear regression analysis, four assumptions were adopted: linearity, distribution of residuals, homoscedasticity, and the absence of multicollinearity. The linearity of the independent variables and residuals was checked by scatter plots and the distribution of residuals was analyzed by the histogram. The homoscedasticity was verified by the scatter plot and characterized by the residuals equally distributed in the regression line. The absence of multicollinearity was defined as the variance inflation factor (VIF) values below 10.0. Additionally, the auto-correlation of the variables was verified by the Durbin-Watson test and values between 1.5 and 2.5 show that there is no auto-correlation in the data. Statistical significance was set at 5%. Data were analyzed with SPSS version 17.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA).

Results

A total of 160 individuals were selected and evaluated: 35 (22%) healthy individuals, 61 (38%) patients with Chagas disease in the indeterminate form, 45 (28%) with ChC and preserved cardiac function, and 19 (12%) with dilated ChC. Demographic, clinical, echocardiographic, and functional features of the sample are presented in Table 1 , stratified by clinical presentation.

Table 1

Demographic, clinical, echocardiographic, and functional characteristics of the evaluated sample stratified by clinical presentation (n=160)

Variables		Healthy individuals (n=35)	Patients with Chagas disease			p-value *
			Indeterminate form (n=61)	ChC and preserved cardiac function (n=45)	Dilated ChC (n=19)
Age (years)		47.0 (36.7-52.0)	43.5 (38.0-51.0)	52.0 (43.7-61.5)a,b	52.5 (45.7-58.2)a,b	<0.001
Male sex (%)		21 (60)	28 (46)	16 (35)a	12 (63)c	0.083
BMI (kg/m2)		25.9 (23.8-29.4)	25.9 (23.6-29.3)	26.8 (23.5-29.4)	25.6 (22.2-30.9)	0.875
NYHA functional class						0.035
	I	35 (100)	61 (100)	32 (71)	5 (26)
	II	0	0	13 (29)	6 (32)
	III	0	0	0	8 (42)
SBP (mmHg)		127.3±14.7	120.0±12.7	118.7±19.8a	102.3±17.0a,b,c	<0.001
DBP (mmHg)		86.3±8.5	84.1±7.5	74.2±9.8a,b	66.5±7.0a,b,c	<0.001
HR (bpm)		69.4±7.7	72.2±11.3	71.6±18.9	64.8±11.3	0.255
E/e’ ratio		5.1 (4.3 – 6.4)	5.7 (4.4 – 7.2)	8.5 (6.7 – 11.4)a,b	9.7 (6.8 – 12.3)a,b	<0.001
LVEF (%)		70.0±5.4	68.1±5.1	64.9±7.1a	38.8±7.9a,b,c	<0.001
LVDd (mm)		47.2±5.5	48.6±4.2	48.7±4.9	62.9±10.6a,b,c	<0.001

Data presented as mean and standard deviation (normal distribution). median and interquartile range (non-normal distribution) or number and percentage (categorical variables). BMI: body mass index; NYHA: New York Heart Association functional class; SBP: systolic blood pressure; DBP: diastolic blood pressure; HR: heart rate; LVEF: left ventricular ejection fraction; LVDd: left ventricular end-diastolic diameter; E/e’ ratio: ratio of the early diastolic transmitral flow velocity to early diastolic mitral annular velocity.

p-value of the comparison among the four groups by One-way ANOVA. a. b. c represent a p-value < 0.05 verified by Bonferroni post-hoc analyses when compared to: ahealthy subjects; bpatients with Chagas disease in the indeterminate form; cChagas cardiomyopathy with preserved cardiac function.

Differences between healthy subjects and patients in different clinical forms of Chagas disease

In the comparison between healthy individuals and patients with Chagas disease in the indeterminate form, there was no significant difference in any variables. In contrast, patients with ChC and preserved cardiac function were predominantly female (p=0.025), older, with worse NYHA functional class, lower values of systolic and diastolic blood pressure, lower functional capacity, higher E/e’ ratio, and a lower LVEF (p<0.001 for all), when compared to healthy individuals.

Patients with dilated ChC were older, with a worse NYHA functional class, lower values of systolic and diastolic blood pressure, lower functional capacity, higher E/e’ ratio, lower LVEF, and higher LVDd (p<0.001 for all), when compared to healthy individuals.

Demographic, clinical, echocardiographic, and functional differences among the clinical forms of Chagas disease

Patients with Chagas disease in the indeterminate form were younger, showed better NYHA functional class, higher diastolic blood pressure, and a lower E/e’ ratio (p<0.001 for all), when compared to ChC and preserved cardiac function. Additionally, patients in the indeterminate form were younger, showed a better NYHA functional class, higher systolic and diastolic blood pressures, a lower E/e’ ratio, a higher LVEF and a lower LVDd (p<0.001 for all), when compared to patients with dilated ChC.

Finally, patients with ChC and preserved cardiac function are predominantly female (p=0.040), when compared to dilated ChC, as well as with a better NYHA functional class, higher values of systolic and diastolic blood pressure, a higher LVEF, and a lower LVDd (p<0.001 for all).

Functional differences between healthy subjects and patients with Chagas disease, and among the clinical forms of Chagas disease

The results of the functional capacity assessment are shown in Figure 1 . In the overall study population, significant differences were found among the groups (p<0.001). Patients in the indeterminate form of Chagas disease presented a VO2peak that was similar to healthy patients. Patients with ChC and preserved cardiac function showed a significant reduction in functional capacity in relation to healthy participants and patients with Chagas disease in the indeterminate form (p<0.001 for both), with a mean of difference of 15.7 mL.kg.min (95% CI 10.5 – 20.8) and 16.1 mL.kg.min (95% CI 11.6 – 20.6), respectively. Finally, patients with dilated ChC had a lower VO2peak when compared to healthy subjects and patients in the indeterminate form (p<0.001 for both), and the mean differences were of 20.0 mL.kg.min (95% CI 13.3 – 26.6) and 20.3 mL.kg.min (95% CI 14.2 – 26.5), respectively. No difference was found in VO2peak between patients with dilated ChC and with ChC and preserved cardiac function (p=0.467).

Figure 1

Peak oxygen uptake (VO2peak) in healthy individuals and in patients with Chagas disease with different clinical forms.a: p<0.001 compared to healthy individuals;b: p<0.001 compared to the indeterminate form of Chagas disease.

Determinants of VO2peak in patients with Chagas disease

In the univariate analysis, age, male sex, NYHA functional class, diastolic blood pressure, E/e’ ratio, LVEF, and LVDd were associated with the VO2peak. However, in the final multivariable model, only age, male sex, NYHA functional class, and LVEF remained as determinants of the VO2peak, with an adjusted R of 0.60 ( Table 2 ).

Table 2

Factors associated with the VO2peak in the uni and multivariate analysis of the Chagasic population (n=125)

Variables	Univariate analysis				Multivariate analysis *
	B-coefficient	95% CI	r	p-valor	B-coefficient	95% CI	p-value	Collinearity statistics (VIF values)
Constant	-	-	-	-	29.5	13.5 to 46.4	<0.001
Age (years)	-0.6	-0.8 a -0.5	0.5	<0.001	-0.2	-0.5 to -0.2	0.038	1.13
Male sex	10.9	7.5 a 14.3	0.5	<0.001	9.6	6.3 to 13.4	<0.001	1.18
BMI (kg/m2)	-0.3	-0.7 to -0.1	0.1	0.209	-	-	-
NYHA class	-11.8	-14.9 a -8.6	0.5	<0.001	-4.2	-8.3 to -0.1	0.041	1.92
SBP (mmHg)	0.1	-0.1 to 0.1	0.1	0.352	-	-	-
DBP (mmHg)	0.4	0.2 a 0.5	0.3	<0.001	-	-	-
HR (bpm)	-0.1	-0.1 a 0.1	0.1	0.982	-	-	-
E/e’ ratio	-0.5	-1.5 a 0.7	0.3	<0.001	-	-	-
LVEF (%)	0.5	0.3 a 0.6	0.5	<0.001	0.3	0.2 a 0.5	<0.001	1.99
LVDd (mm)	-0.4	-0.6 to -0.1	0.2	0.003

r: correlation coefficient; LV: left ventricular; BMI: body mass index; NYHA: New York Heart Association functional class; SBP: systolic blood pressure; DBP: diastolic blood pressure; HR: heart rate; bpm - beats per minute; E/e’ ratio: ratio of the early diastolic transmitral flow velocity to early diastolic mitral annular velocity; LVEF: left ventricular ejection fraction; LVDd: left ventricular end-diastolic diameter; VIF: variance inflation factor.

The R2 value for the final multivariate model was 0.60.

In the visual analysis of the linear regression assumptions, the linearity of the independent variables, the normal distribution and the homoscedasticity of the residuals were verified. The Durbin-Watson test demonstrated the absence of auto-correlation in the data (d = 1.6). In addition, VIF values highlight the absence of multicollinearity ( Table 2 ).

Discussion

Patients with Chagas disease usually evolve with progressive fatigue and dyspnea, and exercise intolerance is a common clinical finding in this population. However, the stage of the disease at which functional impairment is detectable remains unclear. The main findings of the present study were: (1) Chagas disease patients in the indeterminate form had similar functional capacity to healthy patients; (2) the VO2peak in patients with ChC was significantly lower than in patients in the indeterminate form; and (3) the LVEF, together with age, male sex, and NYHA functional class, explains 60% of the variations in functional capacity. The present study suggests that, even without significant myocardial damage, patients with ChC and preserved cardiac function have functional impairment. These findings are useful in understanding the impact of the disease in the functional capacity and risk stratification of the patient, and demonstrate the importance of periodic functional assessment in this population, as well as assist in identifying patients who need supervised exercise training.

Patients in the indeterminate form of Chagas disease are known to be asymptomatic and have a good medium-term prognosis. However, studies have shown that more accurate examinations, such as exercise testing, are able to detect changes in this population when compared to healthy individuals. Costa et al. reported the higher prevalence of exercise-induced ventricular arrhythmias and vagal dysfunction by respiratory sinus arrhythmias in indeterminate patients versus healthy subjects. However, the authors found no difference in functional capacity (p>0.05). During exercise testing, Rocha et al. demonstrated an increased prevalence of exercise-induced ventricular arrhythmias and chronotropic incompetence in patients with Chagas disease without heart disease, as compared to healthy subjects, with no difference in the functional capacity (p>0.05). Similarly, the present study also found no difference in functional capacity between the two groups. It is believed that subclinical changes may be present in patients in the indeterminate form of Chagas disease but without changes in exercise capacity.

On the other hand, patients in the cardiac form of the disease, both with preserved cardiac function and with ventricular dysfunction, showed a reduction in the systolic function, diastolic function, and functional capacity in relation to patients in the indeterminate form of Chagas disease and healthy individuals. Many studies have failed to determine the stage of the disease at which functional impairment is detectable. A previous study has shown that the reduction of functional capacity occurs in the early stages of heart disease. Another study demonstrated that functional impairment is detectable in patients with Chagas disease only in the presence of advanced cardiomyopathy. Recently, a systematic review with meta-analysis reported that functional impairment occurs in ChC, even in patients with preserved ventricular function. However, this review included few studies and the results should be interpreted with caution. Few studies have included the main forms of Chagas disease in a single manuscript. Moreover, our results are consistent with the systematic review, showing that patients with ChC and preserved cardiac function presented lower a VO2peak and LVEF values than healthy individuals and patients with Chagas disease in the indeterminate form, even with values within normal limits. Dilated ChC showed lower VO2peak than healthy individuals and all other forms of Chagas disease.

In addition, our results showed a reduction in the diastolic function in patients with ChC and preserved cardiac function when compared to the indeterminate and healthy groups, which could lead to a reduction in VO2peak. In fact, the E/e’ ratio was associated with the VO2peak in the univariate analysis; however, it did not remain in the final multivariate model. Thus, it seems that the diastolic function, although reduced in the group with ChC and preserved cardiac function, is not a determinant of functional capacity in patients with Chagas disease.

The present study also demonstrated the factors associated with functional capacity in patients with Chagas disease. The LVEF is a determinant of functional capacity, and together with age, male sex, and NYHA functional class, it explains 60% of variations in the VO2peak. Age and sex are well-established predictors of functional capacity in the general population. There is an inverse relationship between age and exercise capacity, just as women tend to have a lower VO2peak than men. – In fact, muscle mass and strength can be reduced by 30% to 50% between 30 and 80 years of age by the loss of muscle fibers and atrophy of the type II muscle fiber. , Regarding sex, women have smaller left ventricular chambers and lower stroke volumes, lower diastolic compliance, greater prevalence of obesity, and less lean mass than men, which would explain the lower exercise capacity.

Regarding LVEF, many studies failed to demonstrate an association between LVEF and functional capacity, , reporting that other factors, such as right ventricular function and left atrium, are more related to exercise than LVEF. However, another study has found significant differences in patients with ChC and preserved LVEF and ventricular dysfunction, since both the VO2peak and LVEF tend to decrease with disease progression. It is believed that the reduction in LVEF leads to poor skeletal muscle perfusion during exercise, causing fatigue and dyspnea, and contributing to exercise intolerance. However, further studies are needed to confirm the hypothesis.

The present study has limitations and strengths. One limitation of this study was the performance of the stress test using conventional maximal exercise testing, without gas analysis. The indirect assessment of the VO2peak has been established to be correlated with the direct measurement, while other authors have reported a considerable discrepancy between the estimated and evaluated VO2peak values. Despite the conflicting results, it is emphasized that the endemic areas in Chagas disease generally have few technological resources and, according to a recent systematic review, 77% of the studies that aimed to verify the functional capacity in this population used the indirect measure of the VO2peak without gas analysis. Therefore, we believe that the use of the estimated VO2peak for functional assessment is a limitation, but it does not invalidate the results, especially considering the setting of Chagas disease. In addition, our sample consisted of patients followed up by a referral center for the treatment of parasitic diseases, and they are regularly evaluated and are undergoing optimized therapy. Despite the importance of the findings of this neglected population, the results may not reflect the functional capacity of all patients with Chagas disease, especially those in an endemic area. Moreover, the intra and interobserver analysis in the assessment of functional capacity was not verified. However, all tests were performed by only two experienced cardiologists, certified by the Brazilian Society of Cardiology, which possibly reduced the bias and may not have changed the results of the functional assessment. Finally, the present study included only one parameter of diastolic function (E/e’ ratio), which is necessary to verify whether other diastolic function variables are associated with the functional capacity of this population. As a strength, the present study was the first that demonstrated the LVEF as a determinant of functional capacity. Furthermore, the significant reduction in the VO2peak in patients with ChC,a s compared to those in the indeterminate form, suggests that patients with ChC, regardless of cardiac function, should undergo supervised exercise training to prevent severe functional impairment.

Conclusion

Patients with ChC, even with preserved ventricular function, presented a lower functional capacity than did patients in the indeterminate form. In patients with Chagas disease, LVEF, age, male sex, and NYHA functional class are determinants of functional capacity.