Effect of training and exercise cessation on functional capacity and strength in older adults

Abstract

Objetivos: Esta Tesis Doctoral tuvo como objetivos i) determinar si los beneficios de programas de entrenamiento largos y cortos sobre la capacidad funcional persisten tras periodos de inactividad cortos y largos en adultos mayores institucionalizados con sarcopenia y ii) analizar la repetibilidad y sensibilidad de la prueba de extensión isométrica de rodilla (IKE) en adultos mayores que viven en residencias, así como su relación con la capacidad funcional y la composición corporal. Método: Artículo 1 - Veinticuatro adultos mayores institucionalizados (87,1 ± 7,1 años, 58,3% mujeres) diagnosticados con sarcopenia fueron asignados a 2 grupos: el grupo Entrenamiento Largo-Desentrenamiento Corto (LT-SD) completó 24 semanas de entrenamiento Vivifrail supervisado seguido de 6 semanas de desentrenamiento; el grupo Entrenamiento Corto-Desentrenamiento Largo (ST-LD) completó 4 semanas de entrenamiento y 14 semanas de desentrenamiento. Se evaluaron los cambios en la capacidad funcional (Short Physical Performance Battery [SPPB] y Time Up and Go [TUG]) y la fuerza de prensión de la mano al inicio y después de los periodos de entrenamiento y desentrenamiento. Artículo 2 - Trece adultos mayores institucionalizados (87,1 ± 10,9 años, 46% mujeres) fueron reclutados de una residencia de ancianos. La variabilidad de la fuerza isométrica máxima registrada en los ensayos de IKE realizados el mismo día se utilizó para examinar la repetibilidad intra-sesión, mientras que la repetibilidad inter-sesión se analizó comparando la fuerza isométrica máxima de dos días diferentes. Se informó del error estándar de medición (SEM) tanto en términos absolutos (N-kg-1) como relativos (coeficiente de variación, CV). Además, se realizaron evaluaciones de la capacidad funcional y de la composición corporal (masa magra ajustada por IMC, ALM/BMI). Artículo 3 - Treinta y cuatro adultos mayores institucionalizados (84,4 ± 9,7 años, 44% mujeres) completaron un entrenamiento Vivifrail de 4 semanas. Además, una submuestra de 15 participantes (86,0 ± 7,6 años, 40% mujeres) fue reevaluada tras un periodo de inactividad de 14 semanas. Se analizaron los cambios en la capacidad funcional, la fuerza de prensión de la mano y la prueba IKE. Se examinó la sensibilidad de la prueba IKE comparando los cambios generados en esta prueba con la repetibilidad del protocolo. Resultados: Artículo 1 - El entrenamiento Vivifrail fue muy eficaz a corto plazo para aumentar el rendimiento funcional y de fuerza (tamaño del efecto, ES= 0,32-1,44; p< 0,044), excepto para la fuerza de prensión de la mano en el grupo LT-SD (ES= 0,48; p= 0,48). El entrenamiento continuado durante 24 semanas produjo entre un 10% y un 20% de mejoras funcionales adicionales (ES= 0,80 - 1,90; p< 0,036). Los beneficios tras las intervenciones de ejercicio de corta y larga duración persistieron en comparación con los valores basales, especialmente en SPPB, velocidad de la marcha y pruebas Sit-to-stand (ES≥ 0,60; p< 0,041). El desentrenamiento produjo una pérdida de fuerza y capacidad funcional de entre el 10% y el 25% (ES≥ 0,24; p< 0,039). Artículo 2 - Se encontró una repetibilidad intra-sesión de alta a muy alta tanto para la pierna dominante como para la no dominante (CV≤ 6,0%). Del mismo modo, ambas piernas mostraron una alta repetibilidad intersesión (SEM≤ 0,26 N·kg-1). Además, se encontraron relaciones significativas entre las pruebas de IKE dominante y no dominante con la velocidad de la marcha y ALM/BMI (r ≥ 0,58). Artículo 3 - Se produjeron cambios significativos (p< 0,01; ES≥ 0,27) en la fuerza IKE tanto para la pierna dominante (+0,27 N·kg-1) como para la no dominante (+0,25 N·kg-1) tras la intervención de entrenamiento. Asimismo, se detectaron disminuciones significativas (p< 0,01; ES≥ 0,31) tras el periodo inactivo para las piernas dominante (-0,29 N·kg-1) y no dominante (-0,32 N·kg-1). Se observó que todos los cambios medios eran superiores al umbral de variabilidad de la prueba IKE para ambas piernas, con una sensibilidad superior para la pierna no dominante (≥ 73%). Conclusiones: Esta Tesis Doctoral sugiere que i) las ganancias en fuerza y capacidad funcional tras el entrenamiento multicomponente se mantuvieron tras periodos de inactividad cortos y largos en adultos mayores institucionalizados con sarcopenia, y ii) la prueba IKE es una herramienta de evaluación repetible, adecuada, sensible y práctica para el cribado de miembros inferiores en adultos mayores institucionalizados.

Objectives: This PhD Thesis aimed i) to determine whether the benefits of long and short training programs on functional capacity persist after short and long inactivity periods in institutionalized older adults with sarcopenia and ii) to analyze the repeatability and sensitivity of the field-based isometric knee extension (IKE) test in older adults living in nursing homes, as well as its relationship with functional capacity and body composition. Method: Article 1 - Twenty-four institutionalized older adults (87.1 ± 7.1 years, 58.3% women) diagnosed with sarcopenia were allocated into 2 groups: the Long Training-Short Detraining (LT-SD) group completed 24 weeks of supervised Vivifrail training followed by 6 weeks of detraining; the Short Training-Long Detraining (ST-LD) group completed 4 weeks of training and 14 weeks of detraining. Changes in functional capacity (Short Physical Performance Battery [SPPB] and Time Up and Go [TUG]) and handgrip strength were evaluated at baseline and after training and detraining periods. Article 2 - Thirteen institutionalized older adults (87.1 ± 10.9 years, 46% women) were recruited from a nursing home. The variability of maximal isometric force registered in IKE trials performed on the same day was used to examine intra-session repeatability, whereas inter-session repeatability was analyzed by comparing maximal isometric force from two different days. Standard error of measurement (SEM) was reported in both absolute (N·kg-1) and relative terms (coefficient of variation, CV). Furthermore, evaluations of functional capacity (Handgrip, Gait Speed, TUG, and Sit-to-stand tests) and body composition (appendicular lean mass adjusted by BMI, ALM/BMI) were conducted. Article 3 - Thirty-four institutionalized older adults (84,4 ± 9,7 years, 44% women) completed a 4-week Vivifrail training. Moreover, a subsample of 15 participants (86,0 ± 7,6 years, 40% women) was re-evaluated after a 14-week inactivity period. Changes in functional capacity, handgrip strength, and IKE test were analyzed. The sensitivity of the IKE test was examined by comparing the changes generated in this test against the repeatability of the protocol. Results: Article 1 – The Vivifrail training was highly effective in the short term in increasing functional and strength performance (effect size, ES= 0.32-1.44; p< 0.044), except for handgrip strength in the LT-SD group ( ES= 0.48; p= 0.48). Continued training for 24 weeks produced 10% to 20% additional functional improvements (ES= 0.80 – 1.90; p< 0.036). Benefits after short and long exercise interventions persisted when compared with baseline, especially in SPPB, gait speed, and Sit-to-stand tests (ES≥ 0.60; p< 0.041). Detraining resulted in a 10% to 25% loss of strength and functional capacity even after 24-week training (ES≥ 0.24; p< 0.039). Article 2 - High to very high intra-session repeatability was found for both the dominant and non-dominant legs (CV≤ 6.0%). Similarly, both legs showed high inter-session repeatability (SEM≤ 0.26 N·kg-1). Furthermore, significant relationships were found between Dominant and Non-dominant IKE tests with Gait Speed and ALM/BMI (r ≥ 0.58). Article 3 – Significant changes (p< 0.01; ES≥ 0.27) in the IKE strength for both the dominant (+0.27 N·kg-1) and non-dominant legs (+0.25 N·kg-1) were produced after the training intervention. Likewise, significant decrements (p< 0.01; ES≥ 0.31) were detected after the inactive period for the dominant (−0.29 N·kg-1) and non-dominant legs (−0.32 N·kg-1). All mean changes were found to be superior to the variability threshold of the IKE test for both legs, with superior sensitivity for the non-dominant leg (≥ 73%). Conclusions: This PhD Thesis suggests that i) the gains in strength and functional capacity after multicomponent training were maintained after short and long inactivity periods in institutionalized older adults with sarcopenia, and ii) the field-based IKE test is a repeatable, suitable, sensitive, and practical assessment tool for lower-limb screening in institutionalized older adults.