Creatine supplementation plus neuromuscular electrical stimulation improves lower-limb muscle strength and quality of life in hemodialysis men.

Dear Editor,

Hemodialysis leads to sarcopenia, a syndrome characterized by the progressive loss of skeletal muscle mass with reduction of physical performance.() Likewise, neuromuscular electrical stimulation (NMES) has been used as strategy for improvement in muscle mass and strength.(,) We performed a prospective, short-term and single-arm study that evaluated adult men (38.18±12.86 years) undergoing hemodialysis for 40.73±36.98 months ( Table 1 ). Of 15 patients, four women were excluded and 11 men met the inclusion criteria ( Figure 1A ). This study was approved by the Ethical Committee, protocol 1.919.324, CAAE: 51892915.6.0000.5083.

Table 1

Baseline features of patients undergoing hemodialysis

Variables		Mean±SD
Age, years		38.18±12.86
Age of diagnosis of CKD, years		35.09±12.54
Length of time on hemodialysis, months		40.73±36.98
Cause of the illness, n=11
	Hypertension	3
	Diabetes	2
	Glomerulonephritis	3
	Other	3
Smoking (n=11)
	No	10
	Yes	1
Use of alcohol (n=11)
	No	5
	Yes	6

CKD: chronic kidney disease; SD: standard deviation.

Figure 1

Research methodology and result. (A) participant flowchart (CONSORT). (B) study design. (C) assessment of handgrip strength pre and post intervention. (D) assessment of leg extension with one repetition maximum pre- and post-intervention. (E) assessment of physical role functioning (score) pre- and post-intervention. (F) pearson's correlation of physical role functioning and handgrip strength. (G) pearson's correlation of physical role functioning and one repetition maximum

The interventions were divided into three stages: first week (first stage), consist in the assessment of clinical and anthropometric variables, food intake, muscle strength and quality of life. From the second to the fifth week (second stage) we did the intervention with the creatine supplementation and NMES, and sixth week (third stage), we repeated the first stage. All data were collected within 48 hours after the last supplementation and in the intermediary hemodialysis session ( Figure 1B ). Creatine supplementation was performed as previous described (first week: 20g per day of creatine plus 20g per day of maltodextrin and second to fourth weeks: 5g per day of creatine plus 5g per day of maltodextrin) (Maxtitanium®, Supley Laboratório de Alimentos e Suplementos Nutricionais, Matão, SP, Brazil).() Neuromuscular electrical stimulation was done bilaterally at the origin and insertion points of quadriceps or gastrocnemius muscles for 40 minutes during the hemodialysis sessions for three times a week for 1 month.() Body weight (kg), body fat and lean body mass (LBM) were obtained using the dual energy X-ray absorptiometry (DXA) (GE Hologic, Waltham, USA). Height was measured using a portable stadiometer (SECA®, Hamburg, Germany) and body mass index (BMI) was calculated based on the body weight and height. Thigh circumference was assessed by using the middle of thigh using an inelastic tape. Handgrip strength was assessed using a hydraulic dynamometer (Takei®, Japan) on the non-fistula side. One-repetition maximum (1RM) test was done in sitting position. After three warm-ups with interval of 1 minute of resting each, we performed five attempts to quantify the 1RM. Quality of life was measured using the Medical Outcomes Short-Form Health Survey (SF-36) questionnaire. Food intake assessment was recorded using three 24 hours food recalls, being measured 2 days on weekdays and 1 on the weekends. Food composition was done using the Dietpro® software (Agromídia Softwares, version 5.8, Viçosa, MG, Brazil). The Shapiro-Wilk test was used to test the data normality. Paired Student t test was done to assess the difference at pre- versus post-intervention. Relationship between the physical role functioning and handgrip strength and 1RM leg extension was evaluated by the Pearson's correlation. Cohen's d classification was used to verify the effect sizes, such as trivial (d= 0.2), medium (d = 0.5), and large (d≥0.8). Statistical tests were performed using the software MedCalc® Belgium, and the statistical difference was set at 5%.

As a result, we found that body weight, BMI, body fat percentage, LBM and thigh circumference did not change between pre-and post-moment. Handgrip strength and leg extension-1RM was increased in 3.25kg and 14.28kg at the post-intervention (medium effect size), respectively. In addition, the physical role functioning enhanced in 56.82 (large effect size) ( Table 2 ).

Table 2

Assessment anthropometric and Medical Outcomes Short-Form Health Survey domains at baseline and after intervention

Variables		Pre	Post	Δ	ES	p value
Anthropometric assessments
	Body weight, kg	73.28±16.41	73.43±16.66	+0.15	0.009	0.320
	Body mass index, kg/m2	24.12±3.74	24.15±3.84	+0.03	0.007	0.570
	Body fat, %	29.46±12.46	29.74±13.22	+0.28	0.021	0.498
	Lean body mass, kg	48.47±7.75	48.23±7.38	-0.24	0.031	0.379
	Thigh circumference, cm	48.26±5.08	48.80±5.75	+0.54	0.099	0.361
Muscle strength
	Handgrip strength, kg	35.47±6.14	38.72±6.90	+3.25	0.497	0.037 *
	Leg extension-1RM, kg	75.72±30.21	90.00±30.16	+14.28	0.473	0.005 *
Quality of life
	Vitality	47.27±36.28	63.63±14.33	+16.36	0.593	0.110
	Bodily pain	47.45±36.37	53.90±35.84	+6.45	0.178	0.699
	General health perceptions	33.36±30.31	43.27±15.50	+9.91	0.411	0.279
	Social role functioning	76.13±24.65	70.45±22.55	-5.68	0.240	0.492
	Mental health	72.00±20.70	75.27±13.00	+3.27	0.189	0.515
	Physical functioning †	80 [-50-95]	75 [45-100]	+21.82	0.531	0.173
	Physical role functioning †	100 [-100-100]	100 [0-100]	+56.82	1.116	0.012 *
	Emotional role functioning †	0 [-100-100]	100 [0-100]	+42.42	0.706	0.110

t Student paired;

difference between post and pre;

data expressed as means and standard deviation or median and minimum and maximum.

ES: effect size; 1RM: one-repetition maximum.

No change in energy, carbohydrate, protein and fat was found ( Table 3 ).

Table 3

Assessment food intake at baseline and after intervention

Variables	Pre	Post	Δ	ES	p value
Energy, kcal	1,759.23±801.93	1,508.85±664.44	250.38	0.340	0.239
Carbohydrate, g	225.52±113.98	176.80±73.13	-48.72	0.502	0.145
Protein, g	72.84±46.23	62.56±35.22	-10.28	0.250	0.419
Fat, g	63.04±37.03	61.22±32.49	-1.82	0.052	0.867

Data are expressed as means and standard deviation.

difference between post and pre.

ES: effect size.

We observed a positive correlation between physical role functioning and leg extension-1RM at post-intervention when compared to pre-intervention, but there was no correlation between the physical role functioning and handgrip strength ( Figures 1C to 1G ).

Studies have shown that creatine supplementation and NMES separately can alleviates the LBM loss during hemodialysis.(,) This is the first study to show that combination of creatine plus NMES enhances the muscle strength and improves the quality of life. In conclusion, creatine supplementation plus NMES has been shown to be a sarcopenia-against important therapy, since it reduces the muscle strength loss and improves quality of life in hemodialysis patients.

Caro Editor,

A hemodiálise leva à sarcopenia, síndrome caracterizada pela perda muscular esquelética progressiva e por redução do desempenho físico.()Da mesma forma, a estimulação elétrica neuromuscular (EENM) tem sido utilizada como estratégia para melhorar a força e a massa muscular.(,)Realizou-se estudo de curto prazo, prospectivo, de braço único, para avaliar homens adultos (38,18±12,86 anos) submetidos à hemodiálise por 40,73±36,98 meses ( Tabela 1 ). De 15 pacientes recrutados, quatro mulheres foram excluídas, e 11 homens preencheram os critérios de inclusão ( Figura 1A ). O estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética e Pesquisa, protocolo 1.919.324, CAAE: 51892915.6.0000.5083.

Tabela 1

Características de linha de base dos pacientes submetidos àhemodiálise

Variáveis		Media±DP
Idade, anos		38,18±12,86
Idade ao diagnóstico de DRC, anos		35,09±12,54
Duração da hemodiálise, meses		40,73±36,98
Causa da doença (n=11)
	Hipertensão	3
	Diabetes	2
	Glomerulonefrite	3
	Outros	3
Tabagismo (n=11)
	Não	10
	Sim	1
Consumo de álcool (n=11)
	Não	5
	Sim	6

DRC: doença renal crônica; DP: desvio padrão.

Figura 1

Metodologia e resultado da pesquisa. (A) quadro de participantes (CONSORT). (B) desenho do estudo. (C) avaliação de força de preensão manual antes e depois da intervenção. (D) avaliação de extensão de perna com uma repetição máxima antes e depois da intervenção. (E) avaliação do funcionamento do papel físico (escore) antes e depois da intervenção. (F) correlação de Pearson do funcionamento do papel físico e força de preensão manual. (G) correlação de Pearson do funcionamento do papel físico e uma repetição máxima

As intervenções foram dividas em três estágios. A primeira semana (estágio 1) consistiu em avaliação de variáveis clínicas, antropométricas, alimentação, força muscular e qualidade de vida. Da segunda a quinta semanas (estágio 2), não houve intervenção de suplementação com creatina e EENM, e, na sexta semana (estágio 3),repetiu-se o primeiro estágio. Todos os dados foram coletados em até 48 horas após a suplementação e sessão de hemodiálise intermediária ( Figura 1B ). A suplementação com creatina foi realizada como descrito (primeira semana com 20g ao dia de creatina, adicionando 20g ao dia de maltodextrina; da segunda a quarta semanas: 5g ao dia de creatina adicionando 5g ao dia de maltodextrina (Maxtitanium®, Supley Laboratório de Alimentos e Suplementos Nutricionais, Matão, SP, Brasil).()

A estimulação elétrica neuromuscular foi feita bilateralmente na origem e nos pontos de inserção de quadríceps e músculo gastrocnêmio por 40 minutos durante sessões de hemodiálise por três vezes por semana para 1 mês.()Peso corporal (kg), gordura corporal e massa magra corporal (MMC) foram obtidos por meio da absorciometria de raios X de dupla energia (DXA; GE Hologic, Waltham, Estados Unidos). A altura foi medida utilizando estadiômetro portátil (SECA®, Hamburgo, Alemanha) e o índice de massa corporal (IMC) foi calculado a partir do peso e da altura. A circunferência da coxa foi avaliada no centro da coxa com fita inelástica. A força de preensão manual foi medida com dinamômetro hidráulico (Takei®, Japão) do lado não fístula. O teste de uma repetição máxima (1RM) foi realizado com o paciente sentado. Após três aquecimentos com intervalos de 1 minuto de descanso cada, realizaram-se cinco tentativas para quantificar o 1RM. A qualidade de vida foi mensurada por meio de questionário Medical Outcomes Short-Form Health Survey (SF-36). A avaliação do consumo de alimento foi gravada utilizando três chamadas para alimentação a cada 24 horas, sendo 2 dias durante a semana e 1 nos fins de semana. A composição dos alimentos foi analisada com o software Dietpro®(Agromídia Softwares, versão 5.8, Viçosa, MG, Brasil). O teste de normalidade dos dados foi conduzido por meio do teste de Shapiro-Wilk. Adotou-se o teste t pareado de Student para avaliação da diferença no pré e pós-intervenção. O relacionamento entre funcionamento do papel físico, força de preensão manual e 1RM de extensão de perna foi avaliado por meio da correlação de Pearson. A classificação d de Cohen foi aplicada para verificar o tamanho do efeito, tal como trivial (d=0,2), médio (d=0,5) e longo (d≥0,8). Os testes estatísticos foram realizados com o software MedCalc®Belgium, e a diferença estatística foi estabelecida em 5%.

Como resultado, observou-se que peso corporal, IMC, porcentagem da gordura corporal, MMC e circunferência da coxa não mostraram mudança entre o período pré- e pós-intervenção. A força de preensão manual e extensão de perna no 1RM foi aumentada em 3,25kg e 14,28kg, respectivamente, pós-intervenção (tamanho do efeito médio). Além disso, o funcionamento papel físico melhorou em 56,82 (tamanho do efeito grande) ( Tabela 2 ).

Tabela 2

Avaliação antropométrica e domínios segundo o Medical Outcomes Short-Form Health Survey na linha de base e pós-intervenção

Variáveis		Pré	Pós	Δ	TE	Valor de p
Avaliações antropométricas
	Peso corporal, kg	73,28±16,41	73,43±16,66	+0,15	0,009	0,320
	Índice de massa corporal, kg/m2	24,12±3,74	24,15±3,84	+0,03	0,007	0,570
	Gordura corporal, %	29,46±12,46	29,74±13,22	+0,28	0,021	0,498
	Massa magra corporal, kg	48,47±7,75	48,23±7,38	-0,24	0,031	0,379
	Circunferência de coxa, cm	48,26±5,08	48,80±5,75	+0,54	0,099	0,361
Força muscular
	Força de preensão manual, kg	35,47±6,14	38,72±6,90	+3,25	0,497	0,037 *
	Extensão de perna -1RM, kg	75,72±30,21	90,00±30,16	+14,28	0,473	0,005 *
Qualidade de vida
	Vitalidade	47,27±36,28	63,63±14,33	+16,36	0,593	0,110
	Dor corporal	47,45±36,37	53,90±35,84	+6,45	0,178	0,699
	Percepções de saúde geral	33,36±30,31	43,27±15,50	+9,91	0,411	0,279
	Funcionamento do papel social	76,13±24,65	70,45±22,55	-5,68	0,240	0,492
	Saúde mental	72,00±20,70	75,27±13,00	+3,27	0,189	0,515
	Funcionamento físico †	80 [-50-95]	75 [45-100]	+21,82	0,531	0,173
	Funcionamento do papel físico †	100 [-100-100]	100 [0-100]	+56,82	1,116	0,012 *
	Funcionamento do papel emocional †	0 [-100-100]	100 [0-100]	+42,42	0,706	0,110

teste t pareado de Student;

diferença entre pré e pós-intervenção;

dados expressos por médias, desvio padrão ou mediana e mínimo e máximo.

TE: tamanho do efeito; 1RM: uma repetição máxima.

Não foi observada mudança na energia, no carboidrato, na proteína e na gordura ( Tabela 3 ).

Tabela 3

Avaliação do consumo de alimento em linha de base e após intervenção

Variáveis	Pré	Pós	Δ	TE	Valor de p
Energia, kcal	1.759,23±801,93	1.508,85±664,44	250,38	0,340	0,239
Carboidrato, g	225,52±113,98	176,80±73,13	-48,72	0,502	0,145
Proteína, g	72,84±46,23	62,56±35,22	-10,28	0,250	0,419
Gordura, g	63,04±37,03	61,22±32,49	-1,82	0,052	0,867

Dados expressos por médias e desvio padrão.

diferença entre pré e pós-intervenção.

TE: tamanho do efeito.

Foi observada correlação positiva entre funcionamento do papel físico e extensão de perna 1RM no período pós-intervenção comparado ao pré, contudo não foi observada correlação entre o funcionamento do papel físico e força de preensão manual ( Figuras 1C a 1G ).

Estudos têm mostrado que a suplementação com creatina e EENM separadamente pode aliviar a perda de MMC durante a hemodiálise.(,)Da mesma forma, este é o primeiro estudo a mostrar a combinação de creatina adicionada à melhora da EENM, da força muscular e da qualidade de vida. Em conclusão, a suplementação de creatina adicionada à EENM tem se mostrado uma terapia importante contra a sarcopenia, por demonstrar redução na perda da força muscular e melhora na qualidade de vida em pacientes em hemodiálise.