GASTO ENERGÉTICO EN HIIT CON PESO CORPORAL ASOCIADO A ELECTROESTIMULACIÓN

rbme Revista Brasileira de Medicina do Esporte Rev Bras Med Esporte 1517-8692 1806-9940 Sociedade Brasileira de Medicina do Exercício e do Esporte RESUMEN Introducción: Se ha demostrado que el uso de la electroestimulación de cuerpo entero (WB-EMS) es un método eficaz para inducir mejoras significativas en la fuerza muscular y los resultados de rendimiento. Hipotéticamente, la práctica de WB-EMS se consideró un potenciador del gasto calórico en la sesión, pero esto aún no está claro. Objetivo: el objetivo del estudio fue evaluar el gasto energético del WB-EMS asociado al HIIT con el peso corporal. Métodos: Se asignaron al azar catorce participantes masculinos a dos sesiones de ejercicio: HIIT (ejercicios de peso corporal total sin WB-EMS) y HIIT + WB-EMS (ejercicios de peso corporal total asociados con WB-EMS). Para ambas condiciones de ejercicio, los sujetos realizaron HIIT con peso corporal según el siguiente protocolo: 3 minutos de calentamiento seguido de 4 ejercicios (30 segundos de estímulo) organizados en 2 bloques con 3 series en cada ejercicio y 15 segundos entre series y ejercicios y 180 segundos entre bloques de descanso pasivo con los siguientes ejercicios realizados: jump jack, squat and thrust, burpee y spider plank. Resultados: Se encontraron diferencias significativas en el consumo de VO2 absoluto (HIIT: 2,18 ± 0,34, HIIT + WB-EMS: 2,32 ± 0,36 L.min−1) y relativo (HIIT: 26,30 ± 3,77, HIIT + WB-EMS: 28,02 ± 3,74 ml.kg.min1), MET (HIIT: 7,51 ± 1,07, HIIT + WB-EMS: 8,00 ± 1, 07), concentración de lactato (HIIT: 11,59 ± 2,16, HIIT + WB-EMS: 12,64 ± 1,99 mmol.L−1) y gasto energetico total (HIIT: 231,5±36,38Kcal, HIIT + WB-EMS:246,9± 38,76Kcal; 6,14± 5,61%). Conclusión: Nuestros datos indican que el uso de WB-EMS asociado a HIIT generó, en una de manera sutil, una mayor respuesta a la demanda metabólica que la situación de control. Sin embargo, las diferencias absolutas no permiten indicar la superioridad del WB-EMS con estudios futuros y deben planificarse. INTRODUCTION High-intensity interval training (HIIT) has presented an increased role in physical activity programs and features among the main fitness worldwide trends.1 HIIT is characteristically composed of high-intensity stimuli interspersed by short periods of active or passive recovery, sequentially repeated in a training session.2 The HIIT popularity is due to its better time effciency in terms of outcomes and improvements in physical fitness,3 functional capacity4 and changes in metabolism5 in different populations. HIIT sessions can be performed using standard ergometers. Currently, due to the absence of equipment, there is the possibility to perform HIIT in a wide range of locations being able to maintain exercise enjoyment and the intend to continue exercising6,7 using whole-body exercises which have been intensively investigated.8–10 In the same way, the use of local whole body electromyostimulation (WB-EMS) has shown to be an efficient method to induce significant improvements in muscular strength and performance outcomes on healthy11 and disease12 subjects with increased on popularity.11,13 One reason of its popularity is that the technique allows stimulation of several muscle groups simultaneously; increased activation at different muscle length and contraction modes in a time efficient approaches.14 Hypothetically, the WB-EMS practice has been considered such an enhancer of energy expenditure on session,15,16 however, to the best of our knowledge there is a gap on literature about energy expenditure and WB-EMS. Thus, considering the lack of information the aim of study was evaluated the energy expenditure of BW+WB-EMS associated with HIIT using whole body. MATERIALS AND METHODS After approval by the research ethics committee of the Federal University of Espírito Santo (CAEE: 37303320.4.0000.5542, Nº 4.372.208/2020) 14 healthy men (27.07 ± 3.54 years old, 83.14 ± 7.49 kg; 178 ± 0.07 cm; 26.38 ± 2.81 kg/m2) with previous experience in WB-EMS training, but not engaged in any regular exercise program in the past 6 months, were selected. The following parameters were used as exclusion criteria: positive clinical diagnosis of diabetes mellitus, smoking, musculoskeletal complications, and cardiovascular alterations confirmed by medical evaluation. The subjects were submitted into two randomized exercise sessions, separeted by seven days between them: HIIT (whole body weight exercises without electromyostimulation) and HIIT+WB-EMS (HIIT whole body weight exercises associated to electromyostimulation). Exercise session regimen In both exercise conditions the subjects performed HIIT whole body according to following exercise design: 3 minutes of warm-up (stationary cicling between 60-70% of maximum heart hate) followed by 4 exercises (30 seconds of stimulus) organized into 2 blocks with 3 sets in each exercise and 15 seconds between sets and exercises and 180 seconds between blocks of passive rest. As showed at Table 1, the jumping jack, squat and thrust, burpee and spider plank exercises were performed. Table 1 Exercise session regimen. Exercise 1 Exercise 2 Exercise 3 Exercise 4 Block 1 30” of jumping Jack 30” of squat and thrust 30” of burpee 30” of spider plank 15” rest 15” rest 15” rest 15” rest 30” of jumping Jack 30” of squat and thrust 30” of burpee 30” of spider plank 15” rest 15” rest 15” rest 15” rest 30” of jumping Jack 30” of squat and thrust 30” of burpee 30” of spider plank 15” rest 15” rest 15” rest 15” rest Rest 3’ Block 2 30” of jumping Jack 30” of squat and thrust 30” of burpee 30” of spider plank 15” rest 15” rest 15” rest 15” rest 30” of jumping Jack 30” of squat and thrust 30” of burpee 30” of spider plank 15” rest 15” rest 15” rest 15” rest 30” of jumping Jack 30” of squat and thrust 30” of burpee 30” of spider plank 15” rest 15” rest 15” rest 15” rest To perform the HIIT+WB-EMS condition, the electromyostimulation suit (XBody®, Dorsten, Nordrhein-Westfalen, Germany) was adjusted to release a bipolar electrical current with a frequency of 85 Hz, pulse amplitude of 350 μs17 by intermittence for 30 seconds of direct pulse stimulation and 15 seconds of replacement between sets a 180 seconds between blocks as showed at Table 2. Briefly, the WB-EMS suit enables the simultaneous activation of the muscles of legs, arms, gluteals, abdomen, chest, lower back, upper back and shoulders. The HIIT condition was done with the volunteers wearing the electromyostimulation clothing but without receiving any electrical stimulation. Table 2 Whole body electromyostimulation protocol. Program variables Stimulation Stimulation frequency 85 Hz Impulse duration 30 seconds Impulse break 15 seconds between sets and 180 seconds between blocks Pulse breadth 350 µs Impulse type bipolar Duration 21 minutes Staff supervised both training sessions, provided verbal encouragement and ensured that the subjects performed the correct number of sets and repetitions with the correct exercise technique. No restricted dietary control was adopted, but the participants were instructed by an nutritionist not to change their regular dietary intake during the entire study period, besides, were indicated to refrain from any exercise and to avoid taking any supplements, consuming caffeine and energy drinks. The subjects also received general guidance on healthy eating habits at the beginning of the study. EVALUATED PARAMETERS Oxygen uptake and enegy expenditure analyses After the warm up, the volume of oxygen expired (VO2) during both exercise sessions was measured through a gas analyzer (Fitmate pro; COSMED®, Fitmate, Rome, Italy) as described previously.18 The gas analyzer was calibrated following the manufacturer’s specifications prior to each test. The participants’ VO2 was obtained breath-by-breath. The VO2 data was converted into energy units (calorie) using the equivalents of 5.05 calorie (kcal) per liter of oxygen consumed. Blood lactate measurement Capillary blood samples were taken from a sterile fingertip using a sterile lancet. The first drop of blood was discarded, and free flow blood was collected in glass capillary tubes. All blood samples (25 ml) for lactate analysis were evaluated using a Accutrend® (Roche – Basel, Switzerland) as previously study.10 Heart rate The Heart rate (HR) was recorded continuously throughout the training session using Polar HR monitors (Polar Oy, Finland). The HR data were recorded every 5s. In an attempt to reduce HR recording error during training, all subjects were asked to check their HR monitors before each session and after each block (∼10 min). Following each training session, the HR information was then downloaded to a mainframe computer using Polar Advantage software. The maximal and its percentage of heart rate was estimated using the Tanaka et al equation.19 Rate of perceived exertion (RPE) The session intensity was measured by the rate of perceived exertion according to previously publication of our group.10 Briefly, subjects were told to choose a number from 0 to 10 (maximum value corresponds to the highest physical exertion experienced by the individual, and the minimum value is the rest condition) immediately at the end of each exercise session. Feeling scale (FS) The FS is an 11-point bipolar scale ranging from +5 to −5, commonly used to measure affective response (pleasure/displeasure) during exercise. This scale presents the following verbal anchors: −5 = very bad; −3 = bad; −1 = fairly bad; 0 = neutral; +1 fairly good; +3 = good; and +5 = very good. Previous studies recommended this scale to measure affective responses during exercise.20 The subjects received standard instructions regarding to the use of the FS in the initial screening and before of exercise boot. Statistical analysis The D’Agostino–Pearson test was applied for Gaussian distribution analysis. A paired Student’s t-test was performed to compare differences between conditions. An alpha of 0.05 was used to determine statistical significance. Effect sizes were used in absolute differences between groups using the standardized difference based on Cohen's d units (d value). The results d were interpreted qualitatively using the following limits: <0.2, trivial; 0.2 - 0.6, small; 0.6 −1.2, moderate; 1.2 - 2.0, large; 2.0 - 4.0, very large and; > 4.0, extremely large. All data values were expressed as the means ± standard deviations and analyses was performed using GraphPad Prism version 6.0 for Windows (GraphPad Software, La Jolla California, USA) with a significance level of p <0.05. RESULTS As showed at Table 3 no differences were found on absolute and relative HR, RPE and feeling scale between HIIT and HIIT+WB-EMS condition. However, significant differences (p<0.05) were found on absolute and relative VO2 uptake, MET and blood lactate concentration. Table 3 Training parameters comparison of HIIT and HIIT+WB-EMS exercise session. Parameters HIIT HIIT+WB-EMS MD (95% of CI) t ES p Heart rate (bpm) 168.70 ± 10.34 169.90 ± 8.80 −1.20 (−5.41 to 3.01) 0.61 0.12 = 0.5483 Heart rate (%) 89.14 ± 5.06 89.79 ± 5.08 −0.64 (−2.93 to 1.65) 0.60 0.12 = 0.5553 VO2 (L.min−1) 2.18 ± 0.34 2.32 ± 0.36 −0.14 (−0.22 to −0.07) 4.25 0.41 = 0.0009 VO2 (ml.kg.min−1) 26.30 ± 3.77 28.02 ± 3.74 −1.71 (−2.58 to −0.84) 4.27 0.46 = 0.0009 MET 7.51 ± 1.07 8.00 ± 1.07 −0.49 (−0.74 to −0.24) 4.26 0.46 = 0.0009 Lactate (mmol.L−1) 11.59 ± 2.16 12.64 ± 1.99 −1.05 (−1.64 to −0.47) 3.89 0.51 = 0.0018 RPE (0-10) 8.57 ± 1.60 9.29 ± 1.38 −0.71 (−1.66 to 0.23) 1.63 0.48 = 0.1266 Feeling scale −0.10 ± 1.87 −0.34 ± 1.81 0.24 (−0.61 to 1.09) 0.61 0.13 = 0.5482 Values expressed as mean ± standard deviation of HIIT (whole body weight exercises without electromyostimulation) and HIIT+WB-EMS (HIIT whole body weight exercises associated to electromyostimulation). MD = Mean Difference; CI= Confidence interval; ES= Effect size; MET = metabolic equivalent; RPE= rate of perceived exertion. As showed at Figure 1, significant differences were found on total energy expenditure (HIIT: 249.6± 45.04 Kcal, HIIT+ WB-EMS: 268.9± 40.67 Kcal; 7.46 ± 5.31%; t= 5.64; MD = −19.3 kcal; 95% of IC −26.76 to −11.95; ES = 0.45; p< 0.0001), showed at panel A and time relative energy expenditure (HIIT: 11.88± 2.14 Kcal.min−1, HIIT+WB-EMS: 12.81± 1.93 Kcal.min−1; t= 5.65; MD = −0.92 kcal; 95% of IC - 0,57 to −1,27; ES = 0.45; p< 0.0001), showed at panel B. Figure 1 Values expressed as mean ± standard deviation of HIIT (whole body weight exercises without electromyostimulation) and HIIT+WB-EMS (HIIT whole body weight exercises associated to electromyostimulation). TEE= total energy expenditure; EE = energy expenditure. DISCUSSION The main findings of the present study are related to the influence of WB-EMS in promoting an increase in oxygen uptake, lactate concentration and energy expenditure without promoting significant changes, related to control situation, in psychophysiological indicators of monitoring in physical training sessions. To our knowledge, there are few studies that investigated the energy expenditure in exercise sessions that used only body weight21,22 as well as the use of WB-EMS.15 In this study, we demonstrated that the use of WB-EMS intensified the total and relative energy expenditure compared to the control condition, (Figure 1) however, it is worth mentioning that although different, the differences between the sessions corresponded to only 7.46 ± 5.31%. The total (HIIT: 249.6 ± 45.04 Kcal, HIIT + WB-EMS: 268.9 ± 40.67 Kcal) and time relative energy expenditure (HIIT: 11.88 ± 2.14 Kcal.min−1, HIIT + WB-EMS: 12.81 ± 1.93 Kcal.min−1) herein are not so different from other modalities that use high intensity training23–26 with values comprised between 7.5 to 9.7 Kcal.min−1.21,22,23–27 To the best of our knowledge there are few studies available on literature15,23 evaluating energy expenditure and WB-EMS. BOCCIA et al.23 performed two training sessions of 15 minutes based on isometric intermittent contraction (6 seconds of contraction interspersed by 4 seconds of rest) and found energy expenditure of 470 ± 71 kcal.h−1 and 438 ± 61 kcal.h−1. KEMMLER et al.15 demonstrated that, during low-intensity resistance exercise, the use of the WB-EMS provided an increase of approximately 17% compared to the condition without WB-EMS (412 ± 60 vs. 352 ± 70 kcal.h−1), representing a relative energy expenditure of approximately 6.8 and 5.8 Kcal.min−1 and, therefore, lower than that found in the present study. The logical reason that justifies these differences is basically associated with the intensity of effort carried out between the studies, thus the intensity used by KEMMLER et al.15 and BOCCIA et al.23 may have been considered inferior to that used in the present study. In addition, other indicators should be considered as important influencers in energy expenditure, such as session length, different exercises and gender of the sample.28,29 It is known that exercises that present higher oxygen uptake are recognized for promoting greater energy expenditure, in this sense, the use of WB-EMS promoted greater physiological stress, confirmed by the increase in absolute and relative oxygen uptake as well as by the increase in MET and HR. The MET presented in the present study in both conditions (HIIT and HIIT + WB-EMS), although different from each other, were similar to other studies that used high-intensity training using body weight.22. It is worth mentioning that studies24,30 indicate that exercises with values above 6 METS are considered to be intense. Other intensity indicators popularly used in high-intensity exercise sessions using body weight are HR10,22 and lactate concentration10,31. Our data indicated that both sessions corresponded to 89% of maximum HR and 11 to 12mmol.L−1 of lactate, values similar to other studies for both HR and lactate concentration that used HIIT with body weight.10,25,31 The mean values of RPE in the present study are also in agreement with the data available in the literature with HIIT using body weight 31,33, Additionally, considering the perception of pleasure, there was no difference between both exercise conditions. So, it is possible to consider that the addition of electrical stimulation does not influence this indicator. Thus, our results were similar to other studies that found changes in the perception of pleasure7,20,34 with the performance of high-intensity exercises, regardless of the exercise model used. Some limitations of this study need to be pointed out. This study has a small sample size and was limited to healthy and previous experienced individuals with WB-EMS, in this way any generalizability of the results should be interpreted with caution. An maximal test should also have been applied to confirm fraction of maximal oxygen uptake and %HR kinetics. Additionally, there is a large variety of HIIT applications on programs and exercise regimes, and the results from this study cannot be applied to other forms of exercise session designs and therefore together these points limit the generalization of the results. CONCLUSION Evidence from our work indicates that the use of WB-EMS associated with HIIT, although subtle, generated greater metabolic demand response than the control session. However, the differences on energy expenditure do not indicate a clear superiority of WB-EMS. Thus, future trials should be designed to determine the long-term effect on health-related outcomes in different populations. Victor Machado Reis was funded by FCT—Fundação para a Ciência e Tecnologia (UID04045/2020). REFERENCES 1 Thompson W Worldwide survey of fitness trends for 2020 ACSM’s Health & Fitness Journal 2019 26 3 10 18 1 Thompson W. Worldwide survey of fitness trends for 2020. ACSM’s Health & Fitness Journal. 2019;26(3):10-8. 2 Gibala MJ Gillen JB Percival ME Physiological and Health-Related Adaptations to Low-Volume Interval Training: Influences of Nutrition and Sex Sports Med 2014 44 suppl 2 127 137 2 Gibala MJ, Gillen JB, Percival ME. Physiological and Health-Related Adaptations to Low-Volume Interval Training: Influences of Nutrition and Sex. Sports Med. 2014;44(suppl 2):127–37. 3 Naimo MA de Souza EO Wilson JM Carpenter AL Gilchrist P Lowery RP High-intensity interval training has positive effects on performance in ice hockey players Int J Sports Med 2015 36 1 61 66 3 Naimo MA, de Souza EO, Wilson JM, Carpenter AL, Gilchrist P, Lowery RP, et al. 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Motriz. 2020;26(4):e10200083. 23 Boccia G Fornasiero A Savoldelli A Oxygen consumption and muscle fatigue induced by whole-body electromyostimulation compared to equal-duration body weight circuit training Sport Sci Health 2017 13 121 130 23 Boccia G, Fornasiero A, Savoldelli A. Oxygen consumption and muscle fatigue induced by whole-body electromyostimulation compared to equal-duration body weight circuit training. Sport Sci Health. 2017;13:121-30. 24 Brisebois M Caloric Expenditure During One Exercise Session Following ACSM and Crossfit® Guidelines [Doctoral dissertation] Texas Woman’s University 2014 24 Brisebois M. Caloric Expenditure During One Exercise Session Following ACSM and Crossfit® Guidelines [Doctoral dissertation]. Texas Woman’s University; 2014. 25 Porcari J Hendrickson K Foster C Drop and give me 20 ACE Fitness Matters 2008 14 4 6 9 25 Porcari J, Hendrickson K, Foster C. Drop and give me 20. ACE Fitness Matters. 2008;14(4):6–9. 26 Fountaine CJ Schmidt. BJ Metabolic cost of rope training J Strength Cond Res 2015 29 4 889 893 26 Fountaine CJ, Schmidt. BJ. Metabolic cost of rope training. J Strength Cond Res. 2015;29(4):889–93. 27 Willis EA Szabo-Reed AN Ptomey LT Honas JJ Steger FL Washburn RA Energy Expenditure and Intensity of Group-Based High-Intensity Functional Training: A Brief Report J Phys Act Health 2019 16 6 470 476 27 Willis EA, Szabo-Reed AN, Ptomey LT, Honas JJ, Steger FL, Washburn RA, et al. Energy Expenditure and Intensity of Group-Based High-Intensity Functional Training: A Brief Report. J Phys Act Health. 2019;16(6):470-6 28 Matsui H Kitamura K Miyamura M Oxygen uptake and blood flow of the lower limb in maximal treadmill and bicycle exercise Eur J App Physiol 1978 40 1 57 62 28 Matsui H, Kitamura K, Miyamura M. Oxygen uptake and blood flow of the lower limb in maximal treadmill and bicycle exercise. Eur J App Physiol. 1978;40(1):57-62. 29 Pinto GS Abrantes C Brito JP Oxygen uptake. heart rate and energy cost during slideboard routines at different cadence J Sport Med Physical Fitness 2010 50 2 126 131 29 Pinto GS, Abrantes C, Brito JP. Oxygen uptake. heart rate and energy cost during slideboard routines at different cadence. J Sport Med Physical Fitness. 2010;50(2):126-31. 30 Garber CE Blissmer B Deschenes MR Franklin BA Lamonte MJ Lee IM American College of Sports Medicine position stand. Quantity and quality of exercise for developing and maintaining cardiorespiratory, musculoskeletal, and neuromotor fitness in apparently healthy adults: guidance for prescribing exercise Med Sci Sports Exerc 2011 43 7 1334 1359 30 Garber CE, Blissmer B, Deschenes MR, Franklin BA, Lamonte MJ, Lee IM, et al. American College of Sports Medicine position stand. Quantity and quality of exercise for developing and maintaining cardiorespiratory, musculoskeletal, and neuromotor fitness in apparently healthy adults: guidance for prescribing exercise. Med Sci Sports Exerc. 2011;43(7):1334–59. 31 Rica R Miranda JMQ Machado AF Evangelista AL La Scala Teixeira CV Gama EF Body-image and size perception after a single session of HIIT body work in healthy adult men Motricidade 2018 14 4 66 73 31 Rica R, Miranda JMQ, Machado AF, Evangelista AL, La Scala Teixeira CV, Gama EF, et al. Body-image and size perception after a single session of HIIT body work in healthy adult men. Motricidade. 2018;14(4):66-73. 32 Machado AF Nunes RAM Vale RGS Rica RL Figueira Juniro AJ Bocalini DS High intensity interval training with body weight: the new calisthenics? MTP&Rehabjourna 2017 15 448 1 5 32 Machado AF, Nunes RAM, Vale RGS, Rica RL, Figueira Juniro AJ, Bocalini DS. High intensity interval training with body weight: the new calisthenics? MTP&Rehabjourna. 2017;15:(448):1-5. 33 Lee HH Emerson JA Williams DM The Exercise–Affect–Adherence Pathway: An Evolutionary Perspective Front Psychol 2016 7 1285 1285 33 Lee HH, Emerson JA, Williams DM. The Exercise–Affect–Adherence Pathway: An Evolutionary Perspective. Front Psychol. 2016;7:1285. 34 Follador L Alves RC Ferreira SS Buzzachera CF Andrade VFS Garcia EDSA Physiological, Perceptual, and Affective Responses to Six High-Intensity Interval Training Protocols Perceptual and Motor Skills 2018 125 2 329 350 34 Follador L, Alves RC, Ferreira SS, Buzzachera CF, Andrade VFS, Garcia EDSA, et al. Physiological, Perceptual, and Affective Responses to Six High-Intensity Interval Training Protocols. Perceptual and Motor Skills. 2018;125(2):329–50. Artigo Original Fisiologia GASTO ENERGÉTICO NO HIIT COM PESO DO CORPO ASSOCIADO À ELETROMIOESTIMULAÇÃO 0000-0002-4941-6475 Evangelista Alexandre Lopes (Profissional de Educação Física) 1 0000-0002-7204-0832 Pozzi Mario Luis Biffi (Profissional de Educação Física) 1 0000-0003-4105-6011 Santos Leticia Menezes (Profissional de Educação Física) 1 0000-0003-4931-2518 Barros Bruna Massaroto (Fisioterapeuta) 2 0000-0002-6235-8783 Souza Cleison Rodrigues de (Profissional de Educação Física) 1 0000-0002-4996-1414 Reis Victor Machado (Profissional de Educação Física) 3 0000-0003-3993-8277 Bocalini Danilo Sales (Profissional de Educação Física) 1 1 Vitória ES Brasil Universidade Federal do Espírito Santo, Laboratório de Fisiologia Experimental e Bioquímica do Centro de Educação Física e Esporte, Vitória, ES, Brasil. 2 São Paulo SP Brasil Universidade Nove de Julho, Departamento de Ciências da reabilitação, São Paulo, SP, Brasil. 3 Vila real Portugal Centro de Investigação em Desporto, Saúde e Desenvolvimento Humano, UTAD, Vila real, Portugal. Correspondência Alexandre Lopes Evangelista. Rua Flávio de Melo, 156 apto 12, São Paulo, SP, Brasil. 04117-130. [e-mail] O autor Evangelista AL, alega potencial conflito de interesse por prestar assessoria técnica para a XBody®. Contribuição dos autores: Evangelista AL: Coleta de dados e conceito intelectual do estudo, pesquisa bibliográfica e redação conjunta da versão preliminar. Pozzi MLB: Coleta de dados e revisão do artigo. Santos LM e Barros BM: Coleta de dados, pesquisa bibliográfica e revisão do artigo. Souza CR: Revisão do artigo e contribuição com o conceito intelectual do estudo. Reis VM: Revisão do artigo e redação conjunta do artigo. Bocalini DS: Avaliação dos dados da análise estatística e redação conjunta do artigo. RESUMO Introdução: O uso da eletromioestimulação de corpo inteiro (whole body electromyostimulation - WB-EMS) tem mostrado ser um método eficiente para induzir melhora significativa da força muscular e do desempenho. Hipoteticamente, a prática de WB-EMS foi considerada potencializadora do gasto energético na sessão, mas isso ainda não está claro. Objetivo: Diante da escassez de informações, o objetivo deste estudo foi avaliar o gasto energético da WB-EMS associada ao treinamento intervalado de alta intensidade (HIIT) com o peso corporal. Métodos: Quatorze participantes do sexo masculino foram submetidos a duas sessões de exercícios randomizadas: HIIT (exercícios com peso corporal sem WB-EMS) e HIIT + WB-EMS (exercícios com peso corporal associados a WB-EMS). Para ambas as condições de exercício, os indivíduos realizaram HIIT com peso corporal, de acordo com o seguinte protocolo: 3 minutos de aquecimento seguidos de 4 exercícios (30 segundos de estímulo), organizados em 2 blocos com 3 séries em cada exercício, com 15 segundos de descanso passivo entre as séries e 180 segundos entre os blocos, com os seguintes exercícios realizados: jumping jack (polichinelo), squat and thrust, burpee e spider plank. Resultados: Diferenças significativas foram encontradas no consumo de VO2 absoluto (HIIT: 2,18 ± 0,34, HIIT + WB-EMS: 2,32 ± 0,36; L.min−1) e VO2 relativo (HIIT: 26,30 ± 3,77, HIIT + WB-EMS: 28,02 ± 3,74; ml.kg.min−1), MET (HIIT: 7,51 ± 1,07, HIIT + WB-EMS: 8,00 ± 1,07), concentração no sangue de lactato (HIIT: 11,59 ± 2,16, HIIT + WB- EMS: 12,64 ± 1,99 mmol.L−1) e gasto energético total (HIIT: 249,6± 45,04 Kcal, HIIT+ WB-EMS: 268,9± 40,67 Kcal; 7,46 ± 5,31%). Conclusão: Nossos dados indicam que o uso de WB-EMS associado ao HIIT gerou demanda metabólica ligeiramente superior à do controle. Entretanto, as diferenças absolutas não permitem indicar superioridade do WB-EMS, e estudos futuros devem ser planejados de modo a determinar os efeitos a longo prazo. Nível de evidência II. Descritores: Exercício físico Peso corporal Gasto energético Treinamento físico FCT (UID04045/2020) Victor Machado Reis foi financiado por FCT—Fundação para a Ciência e Tecnologia (UID04045/2020). INTRODUÇÃO O treinamento intervalado de alta intensidade (HIIT) tem tido papel cada vez mais importante nos programas de atividade física e está entre as principais tendências mundiais do fitness.1 O HIIT tem a característica de ser composto por estímulos de alta intensidade intercalados por curtos períodos de recuperação ativa ou passiva, que se repetem sequencialmente em uma sessão de treinamento.2 Considera-se que sua popularidade advém do resultado eficiente em termos de tempo para promover melhorias na aptidão física,3 capacidade funcional4 e alterações metabólicas5 de várias populações. A sessão pode ser realizada por protocolos tradicionais usando ergômetros. Atualmente, devido à ausência de equipamento, existe a possibilidade de realizar o HIIT em uma ampla gama de locais, mantendo o prazer e a intenção de continuidade6,7, tendo os exercícios com o peso do corpo sido intensamente investigados.8–10 Da mesma forma, o uso da eletromioestimulação de corpo inteiro (WB-EMS) tem mostrado ser um método eficiente para induzir melhoras significativas da força muscular e no desempenho em indivíduos saudáveis11 e doentes,12 o que aumenta sua popularidade.11,13 Um dos motivos da popularidade é o fato de a técnica permitir estimulação de vários grupos musculares simultaneamente, em abordagens eficientes com relação ao tempo.14 Em hipótese, a prática de WB-EMS foi considerada um potencializador do gasto energético na sessão,15,16 porém, até onde sabemos, há uma lacuna na literatura sobre gasto energético e WB-EMS. Assim, considerando a falta de informação, o objetivo do estudo foi avaliar o gasto energético de WB-EMS associado ao HIIT com peso corporal. MATERIAIS E MÉTODOS Após aprovação pelo Comitê de Ética em Pesquisa da Universidade Federal do Espírito Santo (CAEE: 37303320.4.0000.5542, Nº 4.372.208/2020) foram selecionados 14 homens saudáveis (27,07 ± 3,54 anos, 83,14 ± 7,49 kg; 178 ± 0,07 cm; 26,38 ± 2,81kg/m2) com experiência anterior em treinamento WB-EMS, mas não envolvidos em qualquer programa de exercícios regulares nos últimos 6 meses. Os seguintes parâmetros foram utilizados como critérios de exclusão: diagnóstico clínico positivo de diabetes mellitus, tabagismo, complicações musculoesqueléticas e alterações cardiovasculares confirmadas por avaliação médica. Os indivíduos foram submetidos a duas sessões de exercícios randomizadas, com sete dias de intervalo entre elas: HIIT (exercício com peso corporal sem eletromioestimulação) e HIIT+WB-EMS (HIIT, exercício com peso corporal, associado à eletromioestimulação). Sessão de exercícios Nas duas sessões, os indivíduos realizaram HIIT com peso corporal de acordo com o seguinte protocolo: 3 minutos de aquecimento (pedalando em bicicleta ergométrica entre 60-70%% da freqüência cardíaca máxima) seguidos de 4 exercícios (30 segundos de estímulo) organizados em 2 blocos com 3 séries em cada exercício e 15 segundos de repouso passivo entre as séries de exercícios e 180 segundos entre os blocos. Como mostra a Tabela 1, foram realizados os exercícios jumping jack (polichinelo), squat and thrust, burpee e spider plank. Tabela 1 Regime da sessão de exercícios. Exercício 1 Exercício 2 Exercício 3 Exercício 4 Bloco 1 30” de jumping Jack 30” de squat and thrust 30” de burpee 30” de spider plank 15” de repouso 15” de repouso 15” de repouso 15” de repouso 30” de jumping Jack 30” de squat and thrust 30” de burpee 30” de spider plank 15” de repouso 15” de repouso 15” de repouso 15” de repouso 30” de jumping Jack 30” de squat and thrust 30” de burpee 30” de spider plank 15” de repouso 15” de repouso 15” de repouso 15” de repouso Repouso 3’ Bloco 2 30” de jumping Jack 30” de squat and thrust 30” de burpee 30” de spider plank 15” de repouso 15” de repouso 15” de repouso 15” de repouso 30” de jumping Jack 30” de squat and thrust 30” de burpee 30” de spider plank 15” de repouso 15” de repouso 15” de repouso 15” de repouso 30” de jumping Jack 30” de squat and thrust 30” de burpee 30” de spider plank 15” de repouso 15” de repouso 15” de repouso 15” de repouso Para realizar o treino HIIT + WB-EMS, a roupa de eletroestimulação (XBody®, Dorsten, Nordrhein-Westfalen, Alemanha) foi ajustada para liberar corrente elétrica bipolar com frequência de 85 Hz, amplitude de pulso de 350 μs17 por intervalo de 30 segundos de estimulação direta de pulso e 15 segundos de pausa entre séries e 180 segundos entre blocos, conforme mostrado na Tabela 2. Resumidamente, a roupa de WB-EMS permite a ativação simultânea dos músculos da coxa, braços, glúteos, abdômen, tórax, dorsais, região lombar e deltóides). Na sessão HIIT, os voluntários vestiram a roupa de eletromiosestimulação, mas não receberam qualquer estímulação elétrica. Tabela 2 Protocolo de eletromioestimulação de corpo inteiro. Variáveis do programa Estimulação Frequência de estimulação 85 Hz Duração de pulso 30 segundos Pausa de pulso 15 segundos entre as séries e 180 segundos entre os blocos Amplitude de pulso 350 µs Tipo de pulso bipolar Duração 21 minutos A equipe supervisionou ambas as sessões de treinamento, forneceu incentivo verbal e garantiu que os indivíduos realizassem o número correto de séries e repetições com a técnica de exercício correta. Não foi adotado nenhum controle dietético restrito, mas os participantes foram orientados por nutricionista a não alterar a ingestão alimentar e a nutrição usual durante todo o período do estudo. Além disso, foram instruídos a se abster de qualquer exercício e a evitar suplementos, cafeína e bebidas energéticas. Os voluntários também receberam orientações gerais sobre hábitos alimentares saudáveis no início do estudo. PARÂMETROS AVALIADOS Análise do consumo de oxigênio e do gasto energético Depois do aquecimento, o volume de oxigênio expirado (VO2) durante ambas as sessões de exercícios foi medido com um analisador de gás (Fitmate pro; COSMED®, Fitmate, Roma, Itália), conforme descrito anteriormente.18 O analisador de gás foi calibrado seguindo as especificações do fabricante antes de cada teste. O VO2 dos participantes foi obtido a cada respiração. Os dados de VO2 foram convertidos em unidades de energia (caloria) usando o equivalente a 5,05 calorias (kcal) por litro de oxigênio consumido. Medição do lactato sanguíneo Amostras de sangue capilar foram coletadas da ponta do dedo esterilizado, com lanceta estéril. A primeira gota de sangue foi descartada e o sangue de fluxo livre foi coletado em tubos capilares de vidro. Todas as amostras de sangue (25 ml) para análise de lactato foram avaliadas com Accutrend® (Roche - Basileia, Suíça) conforme estudo anterior.10 Frequência cardíaca A frequência cardíaca (FC) foi registrada continuamente ao longo da sessão de treinamento usando monitores Polar FC (Polar Oy, Finlândia). Os dados da FC foram registrados a cada 5 segundos. Na tentativa de reduzir o erro de registro de FC durante o treinamento, todos os indivíduos foram solicitados a verificar seus monitores de FC antes de cada sessão e depois de cada bloco (∼10 min.). Depois de cada sessão de treinamento, as informações da FC foram baixadas para um computador mainframe com o software Polar Advantage. A frequência cardíaca máxima e sua porcentagem foram estimadas com a equação de Tanaka et al.19 Percepção subjetiva de esforço (PSE) A intensidade da sessão foi medida pela percepção subjetiva de esforço percebido de acordo com publicação anterior de nosso grupo.10 Em resumo, os indivíduos foram orientados a escolher um número de 0 a 10 (o valor máximo corresponde ao maior esforço físico experimentado pelo indivíduo, e o mínimo valor é a condição de repouso) imediatamente no final de cada sessão de exercícios. Escala de prazer (FS, Feeling scale) A FS é uma escala bipolar de 11 pontos que varia de +5 a −5, usada comumente para medir a resposta afetiva (prazer/desprazer) durante o exercício. Essa escala apresenta as seguintes âncoras verbais: −5 = muito mal; −3 = mal; −1 = bastante mal; 0 = neutro; +1 bastante bem; +3 = bem; e +5 = muito bem. Estudos anteriores recomendaram esta escala para medir as respostas afetivas durante o exercício.20 Os indivíduos receberam instruções padronizadas quanto ao uso da FS na triagem inicial e antes do início do exercício. Análise estatística O teste de D’Agostino-Pearson foi aplicado para análise de distribuição gaussiana. Um teste t de Student pareado foi realizado para comparar as diferenças entre as condições. Usou-se um alfa de 0,05 para determinar a significância estatística. Foi calculado o tamanho do efeito entre as diferenças médias dos grupos baseado no valor de d de Cohen. Os resultados do ES foram considerados qualitativamente nos seguintes limites: <0,2, trivial; 0,2 - 0,6, pequeno; 0,6 −1,2, moderado; 1,2 - 2,0, grande; 2,0 - 4,0, muito grande e; > 4,0, extremamente grande. Todos os dados foram expressos como média ± desvio padrão e as análises foram realizadas usando GraphPad Prism versão 6.0 para Windows (GraphPad Software, La Jolla, Califórnia, EUA) com um nível de significância de p < 0,05. RESULTADOS Conforme mostra a Tabela 3, não foram encontradas diferenças na FC absoluta e relativa, na PSE e na Escala de prazer entre as sessões HIIT e HIIT + WB-EMS. No entanto, diferenças significativas (p < 0,05) foram encontradas na consumo absoluto e relativo de VO2, equivalente metabólico (MET) e concentração de lactato sanguíneo. Tabela 3 Comparação dos parâmetros de treinamento da sessão de exercícios HIIT e HIIT + WB-EMS. Parâmetros HIIT HIIT+WB-EMS DM (IC 95%) t TE p Frequência cardíaca (bpm) 168,70 ± 10,34 169,90 ± 8,80 −1,20 (−5,41 a 3,01) 0,61 0,12 = 0,5483 Frequência cardíaca (%) 89,14 ± 5,06 89,79 ± 5,08 −0,64 (−2,93 a 1,65) 0,60 0,12 = 0,5553 VO2 (L.min−1) 2,18 ± 0,34 2,32 ± 0,36 −0,14 (−0,22 a −0,07) 4,25 0,41 = 0,0009 VO2 (ml.kg.min−1) 26,30 ± 3,77 28,02 ± 3,74 −1,71 (−2,58 a −0,84) 4,27 0,46 = 0,0009 MET 7,51 ± 1,07 8,00 ± 1,07 −0,49 (−0,74 a −0,24) 4,26 0,46 = 0,0009 Lactato (mmol.L-1) 11,59 ± 2,16 12,64 ± 1,99 −1,05 (−1,64 a −0,47) 3,89 0,51 = 0,0018 PSE (0-10) 8,57 ± 1,60 9,29 ± 1,38 −0,71 (−1,66 a 0,23) 1,63 0,48 = 0,1266 Escala de prazer −0,10 ± 1,87 −0,34 ± 1,81 0,24 (−0,61 a 1,09) 0,61 0,13 = 0,5482 Valores expressos em média± desvio padrão do HIIT (exercícios com o peso corporal sem eletromioestimulação) e HIIT+WB-EMS exercícios com o peso corporal HIIT associado à eletromioestimulação). DM = Média das Diferenças; IC= Intervalo de confiança; TE= tamanho do efeito; MET= equivalente metabólico; PSE= percepção subjetiva de esforço. Conforme mostrado na Figura 1, diferenças significativas foram encontradas no gasto energético total (HIIT: 249,6 ± 45,04 Kcal, HIIT + WB-EMS: 268,9 ± 40,67 Kcal; 7,46 ± 5,31%; t = 5,64; DM = −19,3 kcal; IC de 95% −26,76 a −11,95; TE = 0,45; p < 0,0001), mostrado no gráfico A e gasto energético relativo ao tempo (HIIT: 11,88 ± 2,14 Kcal.min−1, HIIT + WB-EMS: 12,81 ± 1,93 Kcal.min−1; t = 5,65; DM = −0,92 kcal; IC de 95% - 0,57 a −1,27; TE = 0.45; p < 0,0001), mostrado no gráfico B. Figura 1 Valores expressos em média ± desvio padrão de HIIT (exercícios com peso corporal sem eletromioestimulação) e HIIT + WB-EMS (exercícios com peso corporal HIIT associados à eletromioestimulação). GET = gasto energético total; GE = gasto energético. DISCUSSÃO Os principais achados do presente estudo estão relacionados à influência do WB-EMS em promover aumento de consumo de oxigênio, concentração de lactato e gasto energético sem promover mudanças significativas, relacionadas à situação de controle dos indicadores psicofisiológicos de monitoramento em sessões de treinamento físico. Até onde sabemos, poucos são os estudos que investigaram o gasto energético em sessões de exercícios que utilizaram apenas o peso corporal,21,22 assim como o uso de WB-EMS.15 Neste estudo, demonstramos que o uso de WB-EMS intensificou o gasto energético total e relativo com relação à condição controle (Figura 1), porém, vale ressaltar que embora diferentes, as alterações entre as sessões corresponderam a apenas 7,46 ± 5,31%. O gasto energético total (HIIT: 249,6 ± 45,04 Kcal, HIIT + WB-EMS: 268,9 ± 40,67 Kcal) e relativo ao tempo (HIIT: 11,88 ± 2,14 Kcal.min−1, HIIT + WB-EMS: 12,81 ± 1,93 Kcal.min−1) apresentado neste estudo não foi tão diferente de outras modalidades que usam treinamento de alta intensidade,23–26 e é possível encontrar valores correspondentes entre 7,5 a 9,7 Kcal.min−1.21,22,23–27 Até onde sabemos, existem poucos estudos disponíveis na literatura15,23 que avaliam gasto energético e WB-EMS. BOCCIA et al.23 realizaram duas sessões de treinamento de 15 minutos com base na contração isométrica intermitente (6 segundos de contração intercalados por 4 segundos de repouso) e encontraram gasto energético de 470 ± 71 kcal.h−1 e 438 ± 61 kcal.h−1. KEMMLER et al.15 demonstraram que, durante o exercício resistido de baixa intensidade, o uso do WB-EMS proporcionou um aumento de aproximadamente 17% com relação à condição sem WB-EMS (412 ± 60 vs. 352 ± 70 kcal.h−1), que representa gasto energético relativo de cerca de 6,8 e 5,8 Kcal.min−1 e, portanto, inferior ao encontrado no presente estudo. A razão lógica que justifica essas diferenças está basicamente associada à intensidade do esforço realizado entre os estudos, portanto, a intensidade utilizada por KEMMLER et al.15 e BOCCIA et al.23 pode ter sido considerada inferior à usada neste estudo. Além disso, outros indicadores devem ser considerados influenciadores importantes do gasto energético, como duração da sessão, diferentes exercícios e sexo dos indivíduos.28,29 Sabe-se que exercícios que exigem maior consumo de oxigênio são reconhecidos por promover maior gasto energético; nesse sentido, o uso de WB-EMS promoveu maior estresse fisiológico, confirmado pelo aumento do consumo absoluto e relativo de oxigênio, bem como pelo aumento de MET e FC. Os METs encontrados neste estudo nas duas condições (HIIT e HIIT + WB-EMS), embora diferentes entre si, foram semelhantes aos de outros estudos que usaram treinamento de alta intensidade com peso corporal.22 Vale ressaltar que alguns estudos24,30 indicam que os exercícios com valores acima de 6 METs são considerados intensos. Outros indicadores de intensidade usados com frequência em sessões de exercícios de alta intensidade com peso corporal são FC10,22 e concentração de lactato.10,31 Nossos dados indicaram que ambas as sessões corresponderam a 89% da FC máxima e 11 a 12 mmol.L−1 de lactato, valores semelhantes a outros estudos para esses dois parâmetros, que usaram HIIT com peso corporal.10,25,31 Os valores médios da PSE neste estudo também estão de acordo com os dados disponíveis na literatura sobre HIIT com peso corporal.31,33 Além disso, considerando a percepção de prazer, não houve diferença entre as duas condições de exercício. Assim, é possível considerar que a adição de estimulação elétrica não influencia esse indicador. Assim, nossos resultados foram semelhantes aos de outros estudos que constataram mudanças na percepção do prazer7,20,34 com os exercícios de alta intensidade, independentemente do modelo de exercício. Algumas limitações deste estudo precisam ser apontadas. Este estudo tem tamanho de amostra pequeno e limitado a indivíduos saudáveis e com experiência prévia em WB-EMS; dessa forma, qualquer generalização dos resultados deve ser interpretada com cautela. Um teste máximo também deve ser aplicado para confirmar o consumo máximo de oxigênio e a cinética do percentual da FC. Além disso, há uma grande variedade de aplicações de HIIT em programas e regimes de exercícios, e os resultados deste estudo não podem ser aplicados a outras formas de sessões de exercício e, portanto, esses pontos limitam a generalização dos resultados. CONCLUSÕES As evidências de nosso trabalho indicam que WB-EMS associado a HIIT gerou resposta de demanda metabólica maior do que a da sessão de controle, ainda que sutil. Contudo, as diferenças no gasto energético não permitem indicar superioridade da WB-EMS. Portanto, estudos futuros devem visar a determinação do efeito a longo prazo sobre a saúde em diferentes populações. Victor Machado Reis foi financiado por FCT—Fundação para a Ciência e Tecnologia (UID04045/2020).