High-speed resistance training in older adults: effects following 16 weeks and 12-month follow-up on health parameters

Abstract

The aging process is characterized by progressive physiological declines across neuromuscular, musculoskeletal, and sensorimotor systems, increasing the risk of falls, disability, and dependence. Among the non-pharmacological strategies to mitigate these impairments, high-speed resistance training (HSRT), emphasizing movement velocity, has gained recognition for its potential benefits in older adults. This doctoral project aimed (i) to evaluate the effects of a 16-week HSRT program, structured around general velocity zones and monitored using accelerometers, on rate of torque development (RTD), isokinetic muscle strength, and body composition in independent older adults; and (ii) to investigate whether post-intervention physical activity (PA) levels influenced the long-term retention of these effects over a 12-month follow-up period. Seventy-nine older adults were assigned to an intervention group (IG, N=40, 68.50 ± 3.54 years) or a control group (CG, N=39, 72.08 ± 5.89 years). The IG completed supervised HSRT sessions three times per week for 16 weeks, performing 5–6 exercises in 2–3 sets of 6–10 repetitions with explosive concentric phases. After the intervention, participants were encouraged to maintain moderate-to-vigorous PA levels during a 12-month follow-up. At the 12-month follow-up, 36 IG participants were categorized into a light activity group (LAG, N=20, 70.00 ± 3.66 years) and a moderate-to-vigorous activity group (MVAG, N=16, 68.50 ± 2.09 years). Assessments of RTDPEAK (and its time intervals), isokinetic muscle strength (Biodex System® 3), and body composition (InBody® S10) were conducted pre- and post-intervention, and at six- and 12-month follow-ups. The HSRT protocol led to significant improvements in RTDPEAK for both knee extension (KE) and knee flexion (KF) on the dominant side (DS, ηp²=0.134; ηp²=0.226, respectively) and non-dominant side (NDS, ηp²=0.237; ηp²=0.131, respectively). Isokinetic peak torque also significantly improved for KE and KF on both DS (ηp²=0.215; ηp²=0.290, respectively) and NDS (ηp²=0.290; ηp²=0.125, respectively). Regarding body composition, a significant between-group difference was found for phase angle (ηp²=0.159). Over the 12-month follow-up, RTDPEAK remained improved in both PA groups, with higher values in MVAG. Isokinetic strength was better preserved in MVAG, while LAG showed declines in peak torque and total work. Body composition follow-up revealed greater reductions in fat mass and body mass index in MVAG, while both groups experienced losses in lean and muscle mass, as well as declines in cellular health markers. In conclusion, this project supports HSRT as an effective strategy for improving neuromuscular function and preserving cellular health in older adults. Sustained moderate-to-vigorous PA post-intervention was essential for maintaining these benefits. Incorporating velocity-based principles and real-time monitoring may enhance adherence and maximize HSRT effectiveness in aging populations; Treino de força realizado com base na velocidade de execução em idosos: efeitos após 16 semanas e acompanhamento de 12 meses nos parâmetros de saúde: Resumo O processo de envelhecimento é caraterizado por declínios fisiológicos progressivos nos sistemas neuromuscular, musculoesquelético e sensoriomotor, aumentando o risco de quedas, incapacidade e dependência. Entre as estratégias não farmacológicas para mitigar estes declínios, o treino de força baseado na velocidade de execução (TFV) tem adquirido atenção devido aos seus potenciais benefícios para a população idosa. Este projeto de doutoramento teve como principais objetivos: (i) avaliar os efeitos de um programa de TFV de 16 semanas, estruturado com zonas de velocidade de execução e monitorizado por acelerómetros, na taxa de produção de força (TPF), na força muscular isocinética e na composição corporal em idosos independentes; e (ii) investigar se os níveis de atividade física (AF) após a intervenção influenciam a manutenção desses efeitos ao longo de 12 meses de acompanhamento. Setenta e nove idosos independentes foram divididos de forma não aleatória no grupo de intervenção (GI, N=40, 68,50 ± 3,54 anos) ou no grupo de controlo (GC, N=39, 72,08 ± 5,89 anos). O GI realizou sessões de exercício supervisionadas de TFV três vezes por semana durante 16 semanas, com 5–6 exercícios realizados entre 2–3 séries de 6–10 repetições, sendo que as fases concêntricas dos exercícios foram realizadas de forma explosiva. Após a intervenção, os participantes foram incentivados a manter níveis elevados de AF durante os 12 meses de acompanhamento. No final deste período, 36 participantes do GI foram categorizados num grupo de atividade leve (GAL, N=20, 70,0 ± 3,7 anos) e num grupo de atividade moderada a vigorosa (GAMV, N=16, 68,5 ± 2,1 anos). As avaliações da TPFPICO (e os seus intervalos de tempo), força muscular isocinética (Biodex System® 3) e composição corporal (InBody® S10) foram realizadas pré-, pós-intervenção e aos seis e 12 meses de acompanhamento. O protocolo de TFV induziu melhorias significativas na TPFPICO para a extensão e flexão do joelho, tanto no lado dominante (LD, ηp²=0.134; ηp²=0.226, respetivamente) quanto no lado não dominante (LND, ηp²=0.237; ηp²=0.131, respetivamente). O pico de torque isocinético também melhorou significativamente para a extensão e flexão do joelho, tanto no LD (ηp²=0.215; ηp²=0.290, respetivamente) quanto no LND (ηp²=0.290; ηp²=0.125, respetivamente). Relativamente à composição corporal, observou-se uma diferença significativa entre os grupos no ângulo de fase (ηp²=0.159). Ao longo dos 12 meses de acompanhamento, os valores da TPFPICO mantiveram-se elevados em ambos os grupos de AF, com valores superiores no GAMV. A força isocinética mostrou uma melhor preservação no GAMV, enquanto o GAL apresentou reduções no pico de torque e no trabalho total. A composição corporal mostrou reduções superiores na massa gorda e no índice de massa corporal no GAMV, enquanto ambos os grupos apresentaram perdas na massa magra, massa muscular e nos indicadores de saúde celular. Em conclusão, este projeto sugere que o TFV é uma estratégia eficaz para melhorar a função neuromuscular e preservar a saúde celular em idosos independentes. A manutenção de níveis moderados a vigorosos de AF após a intervenção foi essencial na retenção desses benefícios. A integração de princípios baseados na velocidade de execução e de monitorização em tempo real sugeriu ser um fator importante na adesão e na maximização dos efeitos dos programas de TFV em populações idosas.