Exercise training in frail older adults residing in nursing homes: Exploring the muscle-related mechanisms behind its positive effect on physical function

• Type: Thesis
• Date: 2026-01-06

Authors

Duarte Gabriel Moleiro Barros (Author) FADEUP

Thesis

Exercise training in frail older adults residing in nursing homes: Exploring the muscle-related mechanisms behind its positive effect on physical function

Doctorate

Thesis

Scientific classification

FOS: Medical and Health sciences > Health sciences

Other information

Resumo (PT): A fragilidade caracteriza-se pela redução das reservas fisiológicas e pelo aumento da vulnerabilidade a desfechos adversos, como o declínio da função física, a dependência nas atividades básicas da vida diária e a quedas. O exercício físico é a intervenção mais eficaz na gestão da fragilidade, pois melhora a função e a resiliência de vários sistemas fisiológicos. Contudo, os mecanismos biológicos através dos quais o exercício exerce estes benefícios, ainda não são totalmente compreendidos. Também é limitada a evidência sobre a viabilidade e eficácia de programas de exercício adaptados a adultos mais velhos mais frágeis. Esta tese explora: I) a relação entre a fisiopatologia da fragilidade, as miocinas e a função física; e II) a viabilidade e eficácia de intervenções de exercício concorrente (aeróbio e força) em residentes de lares comparativamente aos cuidados habituais. Foram realizados quatro estudos: uma revisão narrativa, um estudo transversal (n= 59, idade média 82.7 anos), um ensaio de 12 semanas (n = 46, idade média 82.9 anos) e outro de 12 meses (n = 95, idade média 81.9 anos). A revisão estabeleceu a base teórica que associa o metabolismo energético comprometido à progressão da fragilidade, enfatizando o papel do músculo esquelético como órgão endócrino. Descreveu ainda como a concentração de miocinas, como a miostatina (MSTN) respondem ao exercício físico, estando envolvidas em processos fisiológicos que parecem melhorar a resiliência sistémica em adultos mais velhos. No entanto, a evidência é limitada. O estudo transversal mostrou que níveis séricos mais elevados de MSTN se associaram a menor probabilidade de fragilidade e a melhor função física. O treino concorrente de 12 semanas foi viável, melhorou o desempenho físico e a força de preensão manual, e reduziu os níveis de MSTN em residentes frágeis. Quando o mesmo treino foi aplicado durante 12 meses (ensaio pragmático) observaram-se melhorias no desempenho físico e na força de preensão manual, sem alteração da independência nas atividades básicas de vida diária, nem na taxa de quedas. Contudo, o grupo de cuidados habituais apresentou um agravamento significativo nestes desfechos, enquanto que o grupo de exercício manteve-se estável, sugerindo um efeito protetor. No geral, esta tese apoia a viabilidade e eficácia do exercício concorrente na melhoraria da função física em residentes de lares, particularmente em indivíduos frágeis. Os resultados sugerem ainda que as miocinas, como a MSTN, podem mediar estes benefícios, justificando investigação adicional. KEYWORDS: FRAGILIDADE, ENVELHECIMENTO, INTERVENÇÃO DE EXERCÍCIO FÍSICO, MIOCINAS, FUNÇÃO FÍSICA, CUIDADOS DE LONGA DURAÇÃO

Abstract (EN): Abstract Frailty is characterised by reduced physiological reserves and an increased vulnerability to adverse outcomes such as physical function decline, dependency in basic activities of daily living and falls. Exercise is the most effective intervention to manage frailty, as it enhances the function and resilience of multiple physiological systems. However, the biological mechanisms through which exercise exerts such benefits are not fully understood. Evidence on the feasibility and effectiveness of exercise programs tailored to the most frail older adults is also limited. This thesis explores: I) the relationship between frailty pathophysiology, myokines, and physical function; and II) the feasibility and effectiveness of concurrent exercise (aerobic and resistance) interventions compared to usual care in nursing home residents. Four studies were conducted: a narrative review, a cross-sectional study (n= 59, mean age 82.7 years), a 12-week (n= 46, mean age 82.9 years) and a 12-month (n = 95, mean age 81.9 years) concurrent exercise trial. The review established a theoretical foundation linking impaired energy metabolism to frailty progression, emphasising the role of skeletal muscle as an endocrine organ. It also described how the concentration of myokines, such as myostatin (MSTN), responds to exercise, being involved in physiological processes that appear to improve systemic resilience in older adults. However, the evidence is limited. The cross- sectional study showed that higher serum MSTN levels were associated with lower odds of frailty and with better physical function. The 12-week concurrent training was feasible, improved physical performance and handgrip strength, and reduced MSTN levels in frail residents. When the same training was applied over 12 months (pragmatic trial), improvements in physical performance and handgrip strength were observed, with no changes in independence in basic activities of daily living or in the rate of falls. However, the usual care group showed a significant worsening in these outcomes, whereas the exercise group remained stable, suggesting a protective effect. Overall, this thesis supports the feasibility and effectiveness of concurrent exercise in improving physical function in NH residents, particularly among frail individuals. The findings also suggest that myokines, such as MSTN, may mediate these benefits, warranting further investigation.

Language: English