Heart rate variability in clinical populations: methodological aspects and effects of exercise interventions
- Autores: Elena Martínez Rosales
- Directores de la Tesis: Enrique García Artero (dir. tes.), Alberto Soriano Maldonado (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Almería ( España ) en 2023
- Idioma: inglés
- Número de páginas: 156
- Títulos paralelos:
- Variabilidad de la frecuencia cardiaca en poblaciones clínicas: aspectos metodológicos y efectos del ejercicio físico
- Tribunal Calificador de la Tesis: Daniel Jerez Mayorga (presid.), Blanca Gavilán Carrera (secret.), Manuel A. Rodríguez Pérez (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencias Médicas por la Universidad de Almería
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: riUAL
- Resumen
- español
La variabilidad de la frecuencia cardiaca (VFC) es un marcador no invasivo y sensible de la función del sistema nervioso autónomo. La disfunción autonómica, en concreto, el aumento de la actividad simpática y la disminución de la actividad parasimpática es frecuente en las enfermedades reumáticas autoinmunes y en las personas con obesidad severa. El ejercicio se considera una intervención potencial para aumentar la VFC y regular el sistema nervioso autónomo.
Los principales objetivos de la presente tesis doctoral son: i) investigar cómo la selección de filtros y diferentes segmentos de 5 minutos utilizando el software Kubios Premium afecta a los parámetros de VFC en pacientes con obesidad severa y participantes sanos (Estudio I); ii) analizar el efecto de un programa de ejercicio aeróbico de 12 semanas sobre los parámetros derivados de la VFC en mujeres con lupus eritematoso sistémico (LES); y las asociaciones de los parámetros derivados de la VFC con los marcadores inflamatorios y los parámetros auto-reportados por los pacientes (Estudio II); y iii) determinar el efecto de un programa de ejercicio concurrente de 16 semanas inmediatamente después de la cirugía bariátrica sobre los parámetros derivados de la VFC, la presión arterial y la estructura y función cardiacas en participantes con obesidad grave que fueron operados de cirugía bariátrica (Estudio III). Para responder a estos objetivos, se realizaron tres estudios en el contexto de dos proyectos principales: los ensayos EFIBAR y EJERCITALES y un estudio de cohortes.
El Proyecto I (Estudios I y III) incluyó a 80 participantes con obesidad severa/mórbida que fueron evaluados antes de la cirugía bariátrica, 4 meses y 12 meses después de la cirugía. Los participantes fueron asignados aleatoriamente a un grupo de control (n=40) o a un grupo de ejercicio (n=40) que realizaría un programa de ejercicio simultáneo de 16 semanas inmediatamente después de la cirugía bariátrica. Las variables medidas fueron la variabilidad de la frecuencia cardiaca mediante un pulsómetro (V800), la rigidez y la presión arterial mediante Mobil-O-graph, y los parámetros ecocardiográficos mediante un procedimiento estándar.
Proyecto II (Estudio II) en un enfoque combinado de estudio transversal y de intervención, 55 mujeres con LES fueron asignadas a ejercicio aeróbico (n = 26) o a atención habitual (n = 29) en un ensayo no aleatorizado. Se evaluó la VFC mediante un pulsómetro durante 10 minutos, los marcadores de estrés inflamatorio y oxidativo mediante procedimientos estándar, el estrés psicológico (Perceived Stress Scale), la calidad del sueño (Pittsburg Sleep Quality Index), la fatiga (Multidimensional Fatigue Inventory), la sintomatología depresiva (Beck Depression Inventory) y la calidad de vida (SF-36).
Los principales hallazgos de esta Tesis fueron: i) la selección del filtro durante el procesamiento de la señal y la posición del cuerpo durante la recogida de datos afectan significativamente a los parámetros derivados de la VFC en participantes con obesidad grave. Estos resultados tienen importantes implicaciones para la interpretación precisa y la aplicación clínica de los datos de VFC. II) En mujeres con lupus eritematoso sistémico, la reducción de la regularidad de la señal de VFC se relacionó con aumentos de la proteína C reactiva y marcadores de estrés oxidativo como la mieloperoxidasa. Sin embargo, un programa de ejercicio aeróbico de 12 semanas no modificó los parámetros de la VFC en comparación con un grupo de control en mujeres afectadas por lupus eritematoso sistémico. III) Un programa de ejercicio supervisado de 16 semanas que comenzó inmediatamente después de la cirugía bariátrica no mejoró significativamente la VFC ni los parámetros de rigidez arterial en comparación con un grupo de control de atención habitual que siguió las directrices internacionales tras la cirugía bariátrica. Sin embargo, la intervención de ejercicio produjo una reducción significativa de la presión arterial sistólica y la presión del pulso a los 4 meses en comparación con el grupo de control y una reducción del diámetro de la aurícula izquierda a los 12 meses.
La presente tesis internacional proporciona y amplia los conocimientos sobre cómo el procesamiento y la recogida de datos de VFC mediante el software Kubios afecta estos parámetros en participantes con obesidad severa. Sin embargo, los resultados no mostraron mejoras en los parámetros derivados de la VFC tras los programas de ejercicio en las poblaciones clínicas estudiadas. Se necesitan más estudios para comprender mejor los efectos potenciales del ejercicio sobre los parámetros derivados de la VFC en estas poblaciones.
- English
Heart rate variability (HRV) is a noninvasive and sensitive measure of the autonomic nervous system function. Autonomic dysfunction, specifically, increased sympathetic and decreased parasympathetic activity, is common in autoimmune rheumatic diseases and people with obesity. Exercise is considered as a potential intervention to increase HRV and regulate the autonomic nervous system.
The aims of this international doctoral thesis were: i) to investigate how the selection of filters and different 5-minute segments using Kubios Premium software affects HRV parameters in patients with severe obesity and healthy participants (Study I); ii) to analyze the effect of a 12-week aerobic exercise program on HRV-derived parameters in women with systemic lupus erythematosus (SLE); and the associations of HRV-derived parameters with inflammatory markers and patient-reported outcomes (Study II); and iii) to determine the effect of a 16-week concurrent exercise program immediately after bariatric surgery on HRV-derived parameters, blood pressure, and cardiac structure and function in participants with severe obesity awaiting bariatric surgery (Study III). To answer these aims, three studies were conducted in the context of two main projects: the EFIBAR and EJERCITALES trials and a cohort study.
Project I (Study I & III) included 80 participants with severe/morbid obesity who were evaluated before bariatric surgery, 4 months, and 12 months after the surgery. Participants were randomized to a control group (n=40) or an exercise group (n=40) who would perform a 16-week concurrent exercise program immediately after bariatric surgery. The variables measure were heart rate variability using a heart rate monitor (V800), arterial stiffness and blood pressure using Mobil-O-graph, and echocardiographic parameters using standard procedure.
Project II (Study II) in a combined cross-sectional and interventional study approach, 55 women with SLE were assigned to either aerobic exercise (n = 26) or usual care (n = 29) in a non-randomized trial. HRV was assessed using a heart rate monitor during 10 min, inflammatory and oxidative stress markers using standard procedures, psychological stress (Perceived Stress Scale), sleep quality (Pittsburg Sleep Quality Index), fatigue (Multidimensional Fatigue Inventory), depressive symptoms (Beck Depression Inventory), and quality of life (SF-36) were also assessed.
Project III (Study I) included 23 women awaiting bariatric surgery who were evaluated in follow-up measures 1 and 3 months after the surgery. From this project, only HRV baseline data was collected after measuring HRV for 10 minutes in a supine position.
The main findings of this Thesis were: i) filter selection during signal processing and body position during data collection significantly impact HRV-derived parameters in participants with severe obesity. These results have important implications for the accurate interpretation and clinical application of HRV data in research and practice. II) In women with systemic lupus erythematosus, reduced HRV signal regularity was related to increases in C-reactive protein and oxidative stress markers such as myeloperoxidase. However, a 12-week aerobic exercise program did not change HRV parameters compared to a control group in women affected by systemic lupus erythematosus. III) A 16-week supervised exercise program that started immediately after bariatric surgery did not significantly improve HRV or arterial stiffness parameters compared with a usual-care control group that followed international guidelines following bariatric surgery. However, the exercise intervention produced a significant reduction of systolic blood pressure and pulse pressure at 4 months compared to the control group and a reduction in left atrial diameter at 12 months.
The present international Doctoral Thesis provides and expands the knowledge on how HRV data processing and collection using Kubios software affects HRV parameters in participants with severe obesity. However, the results did not show improvements in HRV-derived parameters after the exercise programs in clinical populations. Further research is needed to better understand exercise's potential effects on HRV-derived parameters in these populations.
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