Estabelecendo limites de temperatura interna baseados em evidências para proteger a saúde (HW2)

OBJETIVOS

O objetivo deste projeto é avaliar o efeito de uma variedade de ambientes experimentados durante as ondas de calor na temperatura corporal e na função autonômica cardiovascular em idosos. Isso será feito comparando as respostas térmicas e cardiovasculares em um grupo de idosos descansando por 8 horas em uma variedade de condições representativas daquelas experimentadas em ambientes fechados durante as ondas de calor. Para avaliar como a tensão experimentada nessas condições afeta a regulação hemodinâmica, por sua vez, este estudo também incluirá testes validados de função autonômica cardiovascular.

hipóteses

Os índices de tensão térmica e cardiovascular não serão significativamente modificados em idosos que descansam em ambientes internos simulados abaixo dos limites atualmente recomendados pela Toronto Public Health (22°C e 26°C). No entanto, em temperaturas internas mais altas (31°C e 36°C), as respostas térmicas e cardiovasculares serão elevadas. O aumento da tensão fisiológica nessas condições será refletido em respostas atenuadas a testes funcionais autonômicos cardiovasculares validados.

MÉTODOS

Participantes Um total de 16 adultos mais velhos (idade: 65-80 anos) serão recrutados para o projeto proposto com uma distribuição aproximadamente igual de homens e mulheres. Cada participante completará cada um dos 4 braços experimentais do estudo. Os participantes recrutados serão homogêneos quanto às características antropomórficas e quanto aos níveis de atividade física habitual verificados por meio de questionários padronizados (determinados durante uma sessão preliminar). O consentimento por escrito e informado será obtido de todos os voluntários antes da participação.

Design de estudo

Instruções pré-julgamento

Todos os participantes serão solicitados a evitar atividades extenuantes e álcool por 24 horas antes de todas as sessões preliminares e experimentais e comer uma refeição leve 2 horas antes do início de cada sessão. Os participantes também serão solicitados a consumir um mínimo de 500 ml de água na noite anterior e na manhã de cada sessão para garantir uma hidratação adequada. A hidratação adequada será verificada na chegada ao laboratório através da gravidade específica da urina (gravidade específica da urina <1,025). Os participantes irão usar um top e shorts esportivos para todas as sessões.

triagem preliminar

Todos os participantes completarão uma avaliação preliminar no mínimo 48 horas antes da primeira sessão experimental. Durante esta sessão, eles serão familiarizados com todos os procedimentos experimentais e técnicas de medição e preencherão o Questionário Get Active (GAQ) e o Questionário de triagem pré-participação da American Heart Association para avaliar sua elegibilidade para participar. O GAQ também será usado para avaliar os níveis de atividade habitual juntamente com o Questionário de Atividade Física de Kohl. Os participantes também fornecerão consentimento informado verbal e por escrito neste momento. A partir daí, serão avaliadas as características físicas dos participantes. A altura e a massa corporal serão determinadas por meio de um estadiômetro médico e um terminal de pesagem de alto desempenho, respectivamente, e a partir dessas medidas será calculada a área de superfície corporal. A densidade corporal será estimada por meio de pesagem hidrostática e usada para calcular o percentual de gordura corporal.

Protocolo Experimental Cada sessão experimental terá início aproximadamente às 08:00. Ao chegar ao laboratório, o participante fornecerá uma amostra de urina para medição da gravidade específica da urina e inserirá uma sonda de temperatura retal. A partir daí, os participantes serão instrumentados para a medição da temperatura da pele. Uma medição da massa corporal (nu) também será feita neste momento. Os participantes serão então transferidos para uma câmara termal regulada para 22°C e 45%. Após 10 minutos de repouso supino, os participantes realizarão uma bateria de testes cardiovasculares especializada (veja abaixo). Eles então descansarão na posição sentada em uma sala imediatamente adjacente à câmara térmica (~ 22 ° C) por ~ 30 min, enquanto as temperaturas corporais basais e as medidas cardiovasculares são registradas. Uma amostra de sangue venoso será obtida neste momento.

Enquanto as medições da linha de base estão sendo feitas, a câmara térmica será aquecida para as condições da sessão daquele dia. Cada participante completará quatro sessões separadas que consistem em exposição em repouso a: i) 36°C, com base nas temperaturas internas máximas medidas (ou seja, 35°C) e semelhantes às condições externas experimentadas durante as recentes ondas de calor na América do Norte (HOT); ii) 31°C, temperatura diurna média semelhante durante a onda de calor de 2010 em Ontário e Quebec, bem como o limite de temperatura interna recomendado pela Organização Mundial da Saúde durante as ondas de calor (WARM); iii) 26°C correspondendo aos limites superiores recomendados para ambientes internos conforme definido pela Toronto Public Health (TEMPERATE) e iv) 22°C, para simular um ambiente com ar condicionado (COOL). Em todas as sessões, a umidade relativa será fixada em 45%.

Após a linha de base, o participante entrará na câmara termal onde descansará por 8 horas. Eles passarão a maior parte desse tempo na posição sentada (ligeiramente reclinada), exceto na 6ª hora, onde realizarão novamente a bateria de testes cardiovasculares. As temperaturas retal e da pele e a frequência cardíaca serão medidas continuamente durante a exposição. A água da torneira será fornecida ad libitum de um copo de ~ 500 mL colocado em uma mesa lateral posicionada ligeiramente atrás do participante. Os participantes também poderão almoçar entre as horas 1,5 e 3,5 de exposição. A cada 60 min, a pressão arterial e a frequência cardíaca serão medidas em triplicata, após o que os participantes se levantarão para fornecer uma medição da massa corporal para determinar as perdas de suor. Neste momento. os participantes poderão permanecer em pé e realizar alongamentos leves brevemente, se desejado (max ~ 5 min).

O controle autonômico da frequência cardíaca e da pressão arterial será avaliado antes e ao final de cada sessão por meio de uma bateria de testes cardiovasculares, que, no Estudo B consiste em: i) análise da variabilidade da frequência cardíaca e sensibilidade barorreflexa espontânea durante o repouso supino, ii) bateria de Ewing (modificada) para avaliação da função autonômica cardiovascular; e iii) análise da sensibilidade barorreflexa integrada durante perturbações cíclicas na pressão arterial evocadas por manobras de agachamento em pé. Antes da bateria, os participantes serão instrumentados com um monitor de pressão arterial não invasivo de ECG de 3 derivações para a medição integrada da frequência cardíaca batimento a batimento e pressão arterial, estimada a partir da forma de onda da pressão arterial medida no centro esquerdo dedo. O mesmo pesquisador administrará a bateria em todas as sessões. Por fim, observe que as duas primeiras seções da bateria descritas abaixo serão executadas duas vezes seguidas antes dos procedimentos de agachamento em pé.

Após 8 minutos de repouso em supino, a variabilidade da frequência cardíaca (VFC) e a sensibilidade do barorreflexo (BRS) serão avaliadas durante 8 minutos de repouso em supino. Os participantes serão instruídos a respirar (diafragmática) no tempo com um metrônomo ajustado para 30 batimentos/min, para remover a influência do ritmo sinusal respiratório nas flutuações cíclicas da frequência cardíaca e da pressão arterial. A partir daí, o metrônomo será parado e 1 minuto de recuperação será dado antes do início da bateria do Ewing.

A bateria de Ewing modificada a ser empregada consiste em três testes destinados a avaliar o controle autonômico da frequência cardíaca e da pressão arterial. Primeiro, os participantes realizam 1 min de respiração diafragmática profunda a uma taxa de 6 respirações/min. A respiração será realizada até a capacidade vital - isto é, por meio de inspiração e expiração máximas. 5 minutos de recuperação serão dados antes do próximo teste. O próximo teste é a manobra de Valsalva. Ainda na posição supina, os participantes expirarão contra uma glote fechada em um tubo de vinil estreito conectado a um transdutor eletrônico de pressão que será usado para fornecer feedback constante ao participante sobre a pressão expiratória gerada. O participante será instruído a manter uma pressão constante de 40 mmHg por 15 s. Durante o esforço expiratório, o ar será ventilado por meio de um pequeno sangramento para evitar a geração de pressão pela boca. Após a liberação, a frequência cardíaca e a pressão arterial serão monitoradas por 1 min. O teste final é o teste de ficar de pé. Após 1 minuto de descanso na posição supina, o participante é instruído a assumir rapidamente a posição em pé diretamente ao lado da cama. O participante então fica quieto por 3 minutos enquanto a frequência cardíaca e a pressão arterial são monitoradas.

Após a segunda bateria de Ewing, o participante descansará na posição sentada em uma cadeira rígida por 10 minutos. O participante será solicitado a ficar em pé por 90 segundos enquanto o posicionamento da tipóia e o manguito de pressão com os dedos são ajustados (se necessário) para garantir que a mão esquerda seja mantida no nível do coração. Depois disso, 5 minutos de agachamento serão executados a uma taxa de 6 ciclos/min. Cada ciclo consistirá em um agachamento, mantido por 5 segundos, seguido por 5 segundos em pé. Para essas manobras, os participantes serão instruídos a manter uma profundidade consistente para cada agachamento, respirar normalmente para evitar esforço expiratório e limitar a flexão frontal excessiva do quadril.

Após a bateria cardiovascular, os participantes permanecerão sentados na câmara pelo restante das 8 horas de exposição (~ 45 min). Após as medições da pressão arterial, uma amostra final de sangue venoso será obtida, seguida de uma medição da massa corporal. O participante receberá água e/ou uma bebida esportiva comercialmente disponível antes de sair do laboratório.

Análise de dados

As variáveis ​​contínuas relacionadas ao desgaste térmico e ao desgaste cardiovascular serão convertidas em médias de 15 minutos para a linha de base e a cada hora de exposição. Da mesma forma, as pressões arteriais sentadas (média de 3 medidas) serão apresentadas nesses momentos. O produto da pressão de frequência será calculado como o produto da frequência cardíaca e da pressão arterial sistólica. A mudança na massa corporal a partir dos valores basais também será determinada a cada hora de exposição para quantificar a taxa de perda de fluido, corrigida para fluido consumido e micção. A alteração no volume plasmático e na osmolalidade sérica desde a linha de base até a exposição final também serão calculadas a partir das amostras de sangue venoso obtidas no início e no final de cada sessão. A VFC e a BRS cardíaca espontânea em repouso serão determinadas a partir dos dados coletados durante o período de respiração controlada de 8 minutos. Da mesma forma, o BRS integrado será derivado da pressão arterial coletada e das formas de onda de ECG coletadas durante as manobras de agachamento.

Para os testes validados clinicamente na bateria de Ewing, a análise será realizada por um pesquisador treinado e cego para o participante e o código da sessão (ou seja, condições ambientais). A respiração profunda será analisada como a diferença na frequência cardíaca entre a média dos três valores mais baixos e três mais altos registrados durante a inspiração e a expiração, respectivamente (E/I HRDiff). Para a manobra de Valsalva, a chamada razão de Valsalva (VALratio) é calculada como o intervalo R-R mais longo durante a recuperação dividido pelo intervalo R-R mais curto durante o esforço. Por fim, o teste de deitar para ficar em pé é analisado pela determinação da razão 30:15, que representa o maior intervalo RR medido entre o 25º e o 35º batimento cardíaco ao levantar dividido pelo menor intervalo RR entre o 10º e o 20º batimento após o pé. Além disso, a resposta sistólica ao levantar (SRstand) também é tomada como a média de 1 minuto da pressão arterial sistólica após o segundo minuto de pé dividida pela pressão arterial sistólica durante o período de repouso supino pré-levantar (ou seja, a redução na pressão sistólica ao assumir a posição de pé). Os valores para cada teste serão considerados como a média de cada um dos dois valores registrados.

Análise estatística e cálculo do tamanho da amostra

A análise estatística comparará os dados de exposição final relacionados à tensão térmica e cardiovascular, bem como à função autonômica (enquanto corrige a variabilidade da linha de base entre as sessões). A temperatura corporal e as respostas cardiovasculares no final da exposição (ou seja, 8 horas), bem como os testes funcionais autonômicos da bateria cardiovascular, serão avaliados usando uma análise de covariância (ANCOVA) com o fator repetido da condição ambiental e valores basais modelados como uma covariável contínua. As variáveis ​​relacionadas à perda de fluidos (por exemplo, alteração na massa corporal, volume plasmático e osmolaridade sérica) serão analisadas por meio de ANOVA de uma via com o fator de condição (4 níveis). Para todos os modelos estatísticos, a homogeneidade das variâncias será avaliada por meio do teste de Levene. A distribuição normal dos resíduos será avaliada com o teste de Sharpiro-Wilks e a inspeção visual dos histogramas e gráficos Q-Q e os dados serão transformados em log no caso de a distribuição dos resíduos se desviar da normalidade. Comparações post hoc pré-planejadas serão empregadas para identificar diferenças entre condições adjacentes (por exemplo, COOL vs TEMP, TEMP vs. WARM, WARM vs. HOT) a fim de limitar uma grande família de comparações. Para todas as análises, o alfa será definido em P < 0,050. As estatísticas descritivas serão apresentadas como média (desvio padrão). Comparações entre grupos ou pontos de tempo (quando apropriado) serão apresentadas como médias ± 95% de intervalo de confiança.

Uma análise de poder a priori determinou que um tamanho amostral total de 16 idosos é necessário para detectar uma diferença na temperatura retal entre os grupos com poder estatístico de 80%, após o ajuste para comparações múltiplas. O tamanho do efeito (d de Cohen = 1,0) foi determinado com base na diferença praticamente significativa de 0,3°C entre as condições, assumindo um desvio padrão de 0,3. O desvio padrão foi baseado em estudos publicados anteriormente em nosso laboratório, que demonstraram uma diferença de 0,2°C (DP 0,3) na temperatura central entre adultos jovens e idosos e uma diferença de 0,0°C (DP 0,3) na temperatura central entre idosos com e sem diabetes tipo 2 após 3 horas de repouso em ambiente quente (40°C, 30% de umidade relativa).