Phase III Cardiac Rehabilitation in coronary patients: highintensity interval training or moderate-intensity continuous training?

Abstract

This thesis is part of the Ph.D. Program in Human Motricity at the University of Évora, as a branch of deepening skills for research in the scientific field, which aimed to investigate the problem of cardiovascular diseases (CVD). CVD are the number one cause of death worldwide and also in Portugal. The increase in the prevalence of CVD is a public health concern in Portugal. Given the high prevalence of risk factors and the growing number of cases of CVD in Alentejo, where there is no cardiac rehabilitation (CR) coverage, there is an urgent need to implement a CR program. Initially, a systematic review (Paper 1) was carried out to identify the program's ideal exercise intensity and length to improve VO2peak in patients with CVD in CR. In conclusion, CR performed at moderate to vigorous intensity, namely, high-intensity interval training (HIIT), allows greater benefits for cardiac patients compared to moderate-intensity continuous training (MICT) over 6-12 weeks to increase aerobic capacity and reverse CVD. Next, we produced a case study (Paper 2) to analyze the physiological parameters of people with CVD who belong to CR programs in HIIT and MICT compared with healthy people without CVD. We found that participants with CVD in the MICT group had more than twice as much central nervous system (CNS) fatigue compared to healthy people who did the same protocol, but both groups who did the HIIT protocol (participants with and without CVD) had almost the same CNS fatigue. Furthermore, participants with CVD in the exercise groups (HIIT and MICT) had higher chest temperatures during exercise compared to healthy participants. Thus, after perceiving the physiological responses of a patient with CVD compared to a person without CVD, randomized controlled studies 3, 4, and 5 appear, where we compare 6-week HIIT and MICT interventions (a total of 18 sessions) and their direct and indirect associations in patients with CVD in CR in phase III in the lipid, glycemic and endocrine profile, blood pressure and body composition (Paper 3); physical fitness (body composition, aerobic capacity, and muscle strength), level of physical activity and sedentary behavior (Paper 4); in quality of life and levels of anxiety and depression (Paper 5), where we also compare it with a control group that only performs the usual medical recommendations. In all three studies was found that both exercise groups improved all variables studied compared to the control group and that, within the exercise groups, HIIT could improve health outcomes more positively than MICT. These findings indicate that HIIT may be an effective alternative training method in CR programs for patients with CVD. On the other hand, not participating in any exercise-based program after a cardiovascular problem is harmful. Finally, we wanted to assess whether there were changes in the lifestyle of these patients and the association of cardiovascular risk factors over time by performing follow-up assessments at 6 and 12 months (Paper 6). We conclude that both CR programs were effective in reducing cardiovascular risk factors over time, as well as in changing the lifestyle of these cardiac patients since there were lower results than at the beginning of the intervention. The HIIT group showed additional improvements compared to MICT over time. In summary, across all of these studies, we found that both programs showed clinical benefits and are safe for these cardiac patients. It can also be concluded that exercise-based CR is an important service for cardiac patients, given the low dissemination of CR services in the national territory, observing a very asymmetrical distribution with a total absence of centers in Alentejo, it is urgent to promote and create strategies so that CR programs reach a greater number of patients with CVD; - Reabilitação Cardíaca Fase III em pacientes coronários: treino intervalado de alta intensidade ou treino contínuo de intensidade moderada -RESUMO: A presente tese encontra-se enquadrada no programa de Doutoramento em Motricidade Humana da Universidade de Évora, enquanto ramo de aprofundamento de competências para a investigação no domínio científico, a qual procurou investigar a problemática das doenças cardiovasculares (DCV). As DCV são a causa número um de morte no mundo e também em Portugal. O aumento da prevalência das DCV é uma preocupação para a saúde pública em Portugal. Dada a elevada prevalência de fatores de risco e o número crescente de casos de DCV no Alentejo, onde não existe cobertura de reabilitação cardíaca (RC), urge a necessidade de implementar um programa de RC. Inicialmente foi feita uma revisão sistemática (Estudo 1) que teve como objetivo identificar a intensidade do exercício e a duração do programa ideais para melhorar o VO2pico em pacientes com DCV em RC. Concluindo-se que a RC realizada em intensidade moderada-a-vigorosa, nomeadamente, o treino intervalado de alta intensidade (HIIT), permite maiores benefícios para o doente cardíaco em comparação com o treino contínuo de intensidade moderada (TCM), numa duração de 6-12 semanas, para aumento da capacidade aeróbia e reversão da DCV. De seguida, produzimos um estudo de caso (Estudo 2) para analisar os parâmetros fisiológicos de pessoas com DCV que pertencem a programas de RC, em HIIT e TCM, em comparação com pessoas saudáveis, sem DCV. Verificámos que as pessoas com DCV do grupo TCM apresentam mais que o dobro da fadiga no sistema nervoso central (SNC) em comparação às pessoas saudáveis que realizaram o TCM, mas ambos os grupos que realizaram o HIIT (pessoas com e sem DVC) têm quase a mesma fadiga no SNC. Além disso, ambos os grupos de exercício (HIIT e TCM) das pessoas com DVC apresentaram temperaturas mais elevadas na zona do peito durante o exercício em comparação aos doentes saudáveis. Assim, depois de percebermos as respostas fisiológicas de um doente com DVC em comparação a uma pessoa sem DCV, surgem os estudos controlados randomizados 3, 4 e 5, onde comparamos intervenções de HIIT e TCM de 6 semanas (no total de 18 sessões) e as suas associações diretas e indiretas em pacientes com DCV em RC na fase III no perfil lipídico, glicémico e endócrino, pressão arterial e na composição corporal (Estudo 3); na aptidão física (composição corporal, capacidade aeróbia e força muscular), nível de atividade física e comportamento sedentário (Estudo 4); na qualidade de vida e níveis de ansiedade e depressão (Estudo 5), onde comparámos ainda com um grupo controlo que realiza apenas as recomendações médicas habituais. Verificou-se nos três estudos controlados randomizados que ambos os grupos de exercício melhoraram todas as variáveis estudadas em comparação ao grupo controlo, e que dentro dos grupos de exercício, o HIIT conseguiu melhorar os resultados de saúde de forma mais positiva do que o TCM. Esses achados indicam que o HIIT pode ser um método de treino alternativo eficaz em programas em CR para pacientes com DCV. Por outro lado, não participar em nenhum tipo de programa baseado em exercícios após um problema cardiovascular mostrou ser prejudicial. Por fim, quisemos avaliar se estes pacientes mantiveram o estilo de vida adquirido com os programas e a associação dos fatores de risco cardiovascular ao longo do tempo realizando avaliações de follow-up aos 6 e aos 12 meses (Estudo 6). Concluímos que ambos os programas de RC mostraram-se eficazes na diminuição dos fatores de risco cardiovascular ao longo do tempo, bem como na mudança do estilo de vida desses pacientes cardíacos visto que houve mantiveram resultados mais baixos que no início da intervenção. Contudo, o grupo HIIT mostrou melhorias adicionais em comparação com o TCM ao longo do tempo. Em suma, verificámos com estes estudos que ambos os programas mostraram benefícios clínicos e são seguros para estes pacientes cardíacos. Podendo-se concluir que a RC baseada em exercício é um serviço importante para os doentes cardíacos, e dado ao facto que existe uma baixa difusão no território nacional de serviço de RC, observandose uma distribuição muito assimétrica com ausência total de centros no Alentejo, é urgente promover e criar estratégias para que os programas de RC possam chegar a um maior número de pacientes com DCV.