Effect of vitamin D deficiency on pulmonary function and autonomic modulation in older COPD patients

Efeito da deficiência de vitamina D na função pulmonar e na modulação autonômica em pacientes idosos com DPOC

Authors

DOI:

https://doi.org/10.17765/2176-9206.2025v18e13172

Keywords:

COPD, Heart rate variability, Vitamin D

Abstract

The aim was to evaluate the effect of vitamin D deficiency on autonomic modulation and respiratory function in COPD patients. This was a cross-sectional study in which individuals with COPD were selected and divided into two groups: 1) with normal vitamin D levels (NorVD) (n=24), and 2) with vitamin D insufficiency (InsVD) (n=17), and cardiac autonomic modulation and respiratory function were assessed. InsVD individuals showed worse autonomic modulation compared to individuals with normal vitamin D levels, respectively evidenced by lower values in Sample's Entropy (1.53±0.05 vs 1.21±0.1, p=0.01) and Shanon's Entropy (3.61±0.13 vs 3.18±0.13, p=0.01), suggesting greater sympathetic modulation and less parasympathetic modulation. In the evaluation of the frequency and symbolic analysis domains, there was a predominance of sympathetic activity in the InsVD subjects compared to the NorVD subjects, shown, respectively, by the LF (ms2) indices (319±304 vs 158±217, p=0. 05), bare LF (58±19 vs 44±18, p=0.01), bare HF (42.19 vs 56±18, p=0.01), LF/HF (1.9±1.18 vs 1.01±0.65, p=0.01), and 2UV% (13±7 vs 22±11, p=0.01). No changes were observed in hemodynamic variables or respiratory function. This suggests that insufficient vitamin D levels may negatively influence autonomic modulation in COPD patients.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Rodrigo Antônio França Barroso, Universidade Federal do Maranhão

Possui graduação em FISIOTERAPIA pela Faculdade Santa Terezinha (2006). Especialista em Atenção a Saúde Renal como fisioterapeuta pela Residência Multiprofissional em 2016 pelo Hospital Universitário da Universidade Federal do Maranhão. Mestre em Educação Física na Universidade Federal do Maranhão em 2019. Doutorando em Biotecnologia pela UFMA EM 2024. Membro do LACORE - UFMA. Professor na Faculdade Pitágoras em São Luis Maranhão desde fevereiro de 2018 até fevereiro de 2022. Professor na Faculdade Uninassau, desde Fevereiro de 2021. Professor da Pós graduação em Fisioterapia Intensiva Adulta e Infantil pela NacionalFisio desde 2022.Fisioterapeuta no Centro Especializado de Reabilitação em Saúde da Pessoa Idosa, desde Março de 2022. Foi preceptor do Centro Universitário UNDB de Junho de 2022 a julho de 2023. Fisioterapeuta da UTI no Hospital SÃO DOMINGOS de 19/03/2021 a 25/03/2022.Fisioterapeuta da UTI no Hospital Dr. Genesio Rego desde 11/03/2023.

Carlos Alberto Alves Dias-Filho, Universidade Federal do Maranhão

Bacharel Biomedicina pela Faculdade Estácio de São Luís-MA (2014); Especialista em medicina do esporte e da atividade física pela Universidade Municipal de São Caetano do Sul (USCS); Mestre em saúde do adulto e da criança (PPGSAC) pela Universidade Federal do Maranhão (UFMA); Doutor em Biotecnologia em Saúde pela Rede Nordeste de Biotecnologia (RENORBIO-UFMA). Foi professor da Universidade Dom Bosco (UNDB) nos departamentos de Farmácia, Biomedicina e Fisioterapia. É professor na Afya faculdade de ciências médicas de Santa Inês - AFYA. É professor na Faculdade Santa Luzia de Santa Inês nos departamentos de Farmácia e Enfermagem. Principais Linhas de pesquisa: Genética e Biologia molecular, Adaptações cardiorrenais e modulação autonômica cardíaca populações em geral e saúde em relação com a espiritualidade.

Leonardo Hesley Ferraz Durans, Universidade Federal do Maranhão

Possui graduação em Fisioterapia pela Universidade Ceuma (2020), categoria Bolsista no Programa Universidade para Todos. Mestrado em Saúde do Adulto (2023), pelo Departamento de Medicina da Universidade Federal do Maranhão. Especialista em Fisiologia do Exercício (2024). Pós Graduando em Fisioterapia Cardiorrespiratória, pela Universidade Estácio de Sá. Atualmente Fisioterapeuta no Hospital Municipal Djalma Marques (Socorrão 1), São Luís/MA; Docente e Supervisor de Estágios Comunitário, Ambulatorial, Enfermaria e UTI do Curso de Fisioterapia no Centro Universitário Estácio - São Luís/MA; Integrante do Laboratório de Adaptações Cardiovasculares ao Exercício (LACORE/UFMA), com pesquisas na área de Fisiologia Cardiovascular, Controle Autonômico, Envelhecimento, e Diabetes. Foi Iniciador Científico nos ciclos 2018-2019 e 2019-2020 com pesquisas voltadas a Doenças Crônicas Não-Transmissíveis, Risco Cardiovascular e Doenças Cardiorrespiratórias Crônicas.

Carlos José Moraes Dias, Universidade Federal do Maranhão

Doutor em Biotecnologia em saúde (RENORBIO - UFMA), Mestre em Saúde do Adulto e da Criança (UFMA), Residência Multiprofissonal em Saúde Renal (HUUFMA), Especialista em Ciência e Medicina do Esporte (UFMA) e Graduado em Educação Física (UFMA). Professor Adjunto da Universidade Federal do Maranhão - Campus de Pinheiro; Coordenador da Liga de Afecções Renais na área de Educação Física (LARE/HUUFMA); Coordenador do Laboratório de Adaptações Cardiorrenais ao Exercício Físico (LACE/UFMA). Membro do Comitê de Ética no Uso de Animais (CEUA/UFMA). Coordenador do curso de Licenciatura de Educação Física (UFMA/CAMPUS V, Pinheiro,Ma). Membro do colegiado do programa de pós-graduação em Educação Física (PPGEF/UFMA) Tem experiência na área de Educação Física (Treinamento e avaliação física em populações especiais e em alto desempenho físico) e investigação de pesquisa básica do carvacrol como anti-hipertensivo, além estudo com ênfase nas variáveis cardiovasculares e renais em distintas populações. Estudos de avaliação e análise em variáveis cardiovasculares.

Andressa Coelho Ferreira, Universidade Federal do Maranhão

Graduação em biomedicina pela Faculdade Estácio de São Luís. Pós graduada em Gestão da Qualidade em Saúde e Administração Laboratorial. Mestre em Saúde do Adulto (PPGSAD-UFMA). Doutoranda em Biotecnologia (RENORBIO-UFMA). Iniciação Científica: PIBIC (2014-2016) e Bolsista FAPEMA (2016-2017 e 2019-2020). Colaboradora em Laboratório de Interfaces em Materiais (CCET-UFMA) atuando no desenvolvimento e produção de biomateriais (2015-2018). Estagiária e Trainee em Laboratório CEDRO (2017-2018). Biomédica e responsável técnica em Laboratório de Análises Clínicas do Instituto de Cirurgia e Endoscopia do Maranhão (2020-2024), exercendo atividades na área de análises clínicas e patológicas, gestão e controle de qualidade laboratorial.

Christian Emmanuel Torres Cabido, Universidade Federal do Maranhão

Graduado em Educação Física, Mestre e Doutor pelo Programa de Pós-Graduação em Ciências do Esporte da Universidade Federal de Minas Gerais, nos laboratórios de Biomecânica (BIOLAB) e de Fisiologia do Exercício (LAFISE) da UFMG. Professor Adjunto no Departamento de Educação Física e membro do Programa de Pós Graduação / Mestrado em Educação Física pela Universidade Federal do Maranhão. Líder do grupo de pesquisa Exercício Físico: Saúde e Desempenho Humano na Universidade Federal do Maranhão. Participação em projetos de pesquisa relacionados a métodos de treinamento de força, desempenho de saltos e de Flexibilidade, Termorregulação, genética e desempenho esportivo e dano muscular associado ao treinamento na musculação. Coordenador do Curso de Educação Física Bacharelado da Universidade Federal do Maranhão (início: 05/2018 - Fim: 01/03/2023). Foram realizadas as seguintes atividades: Formatura da primeira turma do curso de Educação Física Bacharelado (2018 / 2); Primeira avaliação do MEC, avaliação de Reconhecimento do Curso (2019 / 1; Conceito 4); Duas avaliações dos discentes pela prova do ENADE (conceito 5; 2019 e 2021); Duas vezes 5 Estrelas na avaliação do Guia do Estudante (2020 e 2021); Realização do I Seminário de Trabalho de Conclusão de Curso da Educação Física Bacharelado UFMA (2019 / 2; com um total superior a 100 alunos assistindo as 16 defesas de TCC).

Cristiano Teixeira Mostarda, Universidade Federal do Maranhão

Possui graduação em Educação Física pela Universidade Cidade de São Paulo (2001) , Especialista em Fisiologia (UNIFMU),Mestrado e Doutorado em Ciências pela UNIFESP (2002-2006- Departamento de Nefrologia).Foi Tutor na Residência Multiprofissional do Hospital Presidente Dutra em São Luis Maranhão Tem experiência na área de Fisiologia, com ênfase em treinamento físico e controle cardiovascular, onde realizou diversos trabalhos científicos no Instituto do Coração ( INCOR/FMUSP).tem experiência em Tutoria no curso de Especialização em Saúde da Família - Programa Mais Médicos ( Universidade Aberta do SUS, UNASUS-UFMA, Brasil) . Atualmente é Professor Adjunto na Universidade Federal do Maranhão (UFMA), onde ministra as disciplinas de Fisiologia do Exercício e Atividade Física e Envelhecimento; Ministra as disciplinas de Anatomia, Socorros de Urgência e Medidas e Avaliação em Educação Física para o programa PARFOR (Plano Nacional de Formação de Professores de Educação Básica); Professor do curso de especialização em Musculação e Medicina do esporte da UFMA; Professor permanente do Programa de Mestrado em Saúde do Adulto e da Criança (UFMA), Professor Permanente e Vice Coordenador do Programa de Pós graduação em Educação Física UFMA (PPGEF-UFMA), Professor permanente do Programa de pós graduação em Biotecnologia (RENORBIO - CCBS- UFMA) . Professor e orientador no Centro de Prevenção de Doença Renal (Residência Multiprofissional do Hospital Presidente Dutra), Professor no Centro de Reabilitação em Cardiopneumologia. (Hospital Presidente Dutra) Coordenador do Laboratório de Adaptações Cardiovasculares ao Exercício (LACORE).

References

1. Zhang Y, Fang F, Tang J, Jia L, Feng Y, Xu P, et al. Association between vitamin D supplementation and mortality: systematic review and meta-analysis. BMJ. 2019;366:l4673. https://doi.org/10.1136/bmj.l4673.

2. Janssens W, Bouillon R, Claes B, Carremans C, Lehouck A, Buysschaert I, et al. Vitamin D deficiency is highly prevalent in COPD and correlates with variants in the vitamin D-binding gene. Thorax. 2010;65(3):215-220. https://doi.org/10.1136/thx.2009.120659.

3. Ginde AA, Mansbach JM, Camargo CA. Association between serum 25-hydroxyvitamin D level and upper respiratory tract infection in the Third National Health and Nutrition Examination Survey. Arch Intern Med. 2009;169(4):384-390. https://doi.org/10.1001/archinternmed.2008.560.

4. Cannell J, Vieth R, Umhau J, Holick M, Grant W, Madronich S, et al. Epidemic influenza and vitamin D. Epidemiol Infect. 2006;134(6):1129-1140. https://doi.org/10.1017/S0950268806007175.

5. Sim JJ, Bhandari SK, Shi J, Liu IL, Calhoun DA, McGlynn EA, et al. Characteristics of resistant hypertension in a large, ethnically diverse hypertension population of an integrated health system. Mayo Clin Proc. 2013; 88(10):1099-107. https://doi.org/10.1016/j.mayocp.2013.06.017.

6. Halbert R, Natoli J, Gano A, Badamgarav E, Buist AS, Mannino D. Global burden of COPD: systematic review and meta-analysis. Eur Respir J. 2006;28(3):523-532. https://doi.org/10.1183/09031936.06.00124605.

7. Afzal S, Lange P, Bojesen SE, Freiberg JJ, Nordestgaard BG. Authors’ response to Young and Hopkins: vitamin D and lung function. Thorax. 2014;69(8):770-771. https://doi.org/10.1136/thoraxjnl-2014-205133.

8. Choudhury G, Rabinovich R, MacNee W. Comorbidities and systemic effects of chronic obstructive pulmonary disease. Clin Chest Med. 2014;35(1):101-130. https://doi.org/10.1016/j.ccm.2013.10.007.

9. Handa R, Poanta L, Rusu D, Albu A. The role of heart rate variability in assessing the evolution of patients with chronic obstructive pulmonary disease. Rom J Intern Med. 2012;50(1):83-88.

10. Chobanian AV, Bakris GL, Black HR, Cushman WC, Green LA, Izzo JL, et al. Seventh report of the joint national committee on prevention, detection, evaluation, and treatment of high blood pressure. Hypertension. 2003;42(6):1206-1252. https://doi.org/10.1161/01.HYP.0000107251.49515.c2.

11. Miller M. ATS/ERS task force: standardisation of spirometry. Eur Respir J. 2005;26:319-338. https://doi.org/10.1183/09031936.05.00034805.

12. Rodrigues F, Araujo AA, Mostarda CT, Ferreira J, Silva MCB, Nascimento AM, et al. Autonomic changes in young smokers: acute effects of inspiratory exercise. Clin Auton Res. 2013;23(4):201-207. https://doi.org/10.1007/s10286-013-0202-1.

13. van Gestel AJ, Steier J. Autonomic dysfunction in patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD). J Thorac Dis. 2010;2(4):215. https://doi.org/10.3978/j.issn.2072-1439.2010.02.04.5.

14. Gao Q, Kou T, Zhuang B, Ren Y, Dong X, Wang Q. The association between vitamin D deficiency and sleep disorders: a systematic review and meta-analysis. Nutrients. 2018;10(10):1395. https://doi.org/ 10.3390/nu10101395.

15. Gunduz H, Talay F, Arinc H, Ozyildirim S, Akdemir R, Yolcu M, et al. Heart rate variability and heart rate turbulence in patients with chronic obstructive pulmonary disease. Cardiol J. 2009;16(6):553-559.

16. Thayer JF, Yamamoto SS, Brosschot JF. The relationship of autonomic imbalance, heart rate variability and cardiovascular disease risk factors. Int J Cardiol. 2010;141(2):122-131. https://doi.org/10.1016/j.ijcard.2009.09.543.

18. Curkendall SM, DeLuise C, Jones JK, Lanes S, Stang MR, Goehring E, et al. Cardiovascular disease in patients with chronic obstructive pulmonary disease, Saskatchewan Canada: cardiovascular disease in COPD patients. Ann Epidemiol. 2006;16(1):63-70. https://doi.org/10.1016/j.annepidem.2005.04.008.

19. Dogdus M, Burhan S, Bozgun Z, Cinier G, koyuncu I, Karabay CY, et al. Cardiac autonomic dysfunctions are recovered with vitamin D replacement in apparently healthy individuals with vitamin D deficiency. Ann Noninvasive Electrocardiol. 2019;24(6):e12677. https://doi.org/10.1111/anec.12677.

20. Janssens W, Lehouck A, Carremans C, Bouillon R, Mathieu C, Decramer M. Vitamin D beyond bones in chronic obstructive pulmonary disease: time to act. Am J Respir Crit Care Med. 2009;179(8):630-636. https://doi.org/10.1164/rccm.200810-1576PP.

21. Yumrutepe T, Aytemur ZA, Baysal O, Taskapan H, Taskapan CM, Hacievliyagil SS. Relationship between vitamin D and lung function, physical performance and balance on patients with stage I-III chronic obstructive pulmonary disease. Rev Assoc Med Bras. 2015;61(2):132-138. https://doi.org/10.1590/1806-9282.61.02.132.

22. Kunisaki KM, Niewoehner DE, Connett JE. Vitamin D levels and risk of acute exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease: a prospective cohort study. Am J Respir Crit Care Med. 2012;185(3):286-290. https://doi.org/10.1164/rccm.201109-1644OC.

23. Kim SH, Shin MJ, Shin YB, Kim KU. Sarcopenia associated with chronic obstructive pulmonary disease. J Bone Metab. 2019;26(2):65-74. https://doi.org/10.11005/jbm.2019.26.2.65.

24. Kunisaki KM, Niewoehner DE, Connett JE. Vitamin D levels and risk of acute exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease: a prospective cohort study. Am J Respir Crit Care Med. 2012;185(3), 286–290. https://doi.org/10.1164/rccm.201109-1644OC.

25. Holmgaard DB, Mygind LH, Titlestad IL, Madsen H, Fruekilde PB, Pedersen SS, et al. Serum vitamin D in patients with chronic obstructive lung disease does not correlate with mortality--results from a 10-year prospective cohort study. PloS one. 2013;8(1). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0053670.

26. Janssens W, Lehouck A, Carremans C, Bouillon R, Mathieu C, Decramer M. Vitamin D beyond bones in chronic obstructive pulmonary disease: time to act. Am J Respir Crit Care Med. 2009;179(8), 630–636. https://doi.org/10.1164/rccm.200810-1576PP.

27. Yumrutepe T, Aytemur ZA, Baysal O, Taskapan CM, Hacievliyagil SS. Relationship between vitamin D and lung function, physical performance and balance on patients with stage I-III chronic obstructive pulmonary disease. Rev Assoc Med Bras. 2015;61(2), 132–138. https://doi.org/10.1590/1806-9282.61.02.132.

28. Oliveira JFP, Cansi A, Rocha BA, Bersani-Amado CA, Caparroz-Assef SM. Vitamin D Supplementation Attenuates Acute Inflammatory Response. Saúde e Pesquisa. 2020;13(2):377-87. https://doi.org/10.17765/2176-9206.2020v13n2p377-387.

29. Toledo KFT, Bertolini SMMG, Junior GMR. Telerehabilitation as a strateg y to promote the health of patients with Chronic Obstructive Pulmonary Disease: a narrative review. Saúde e Pesquisa. 2024;7(2). https://doi.org/10.17765/2176-9206.2024v17n1.e12549.

Published

2025-11-22

How to Cite

Barroso, R. A. F., Dias-Filho, C. A. A., Durans, L. H. F., Dias, C. J. M., Ferreira, A. C., Cabido, C. E. T., & Mostarda, C. T. (2025). Effect of vitamin D deficiency on pulmonary function and autonomic modulation in older COPD patients: Efeito da deficiência de vitamina D na função pulmonar e na modulação autonômica em pacientes idosos com DPOC. Saúde E Pesquisa, 18, e13172. https://doi.org/10.17765/2176-9206.2025v18e13172

Issue

Section

Artigos Originais

Most read articles by the same author(s)