Cvičební studie Testování Zvýšená energetika mitochondrií Video Integrované poskytování tréninku aktivity v CKD (ESTEEM-VIDA)

Sarkopenie je častou komplikací chronického onemocnění ledvin. Sarkopenie je definována snížením svalové hmoty nebo funkce a je ústředním prvkem fenotypu křehkosti, který je spojen s invaliditou, hospitalizací a smrtí. Sarkopenie je běžnou a devastující komplikací chronického onemocnění ledvin (CKD). Výzkumníci a další prokázali vysokou prevalenci fyzické křehkosti u pacientů s CKD neléčených dialýzou. Kromě toho vyšetřovatelé prokázali více než 30% zhoršení měření fyzické výkonnosti dolních končetin u osob s CKD ve srovnání s předpokládanými hodnotami. Stárnoucí demografické údaje mezi pacienty s CKD budou mít za následek značnou zátěž pro veřejné zdraví v USA, kterou lze připsat sarkopenii. V roce 2000 činily přímé náklady na zdravotní péči související se sarkopenií v USA 18,5 miliardy.

Sarkopenie je spojena s nepříznivými zdravotními následky. Sarkopenie u starších dospělých je trvale spojena se sníženou fyzickou funkcí, invaliditou, pády, hospitalizací a úmrtností. Zhoršená fyzická výkonnost dolních končetin, měřená objektivním testováním, je spojena s celkovou mortalitou u pacientů s CKD, kteří nejsou léčeni dialýzou, a že tyto souvislosti jsou co do rozsahu silnější než u tradičních rizikových faktorů. Kosterní sval je hlavním místem periferní utilizace glukózy, která zmírňuje oxidační stres a poškození endotelu spojené s akutní postprandiální hyperglykémií. Prostřednictvím těchto mechanismů může sarkopenie přispívat k metabolickým poruchám inzulinové rezistence, oxidativnímu stresu a endoteliální dysfunkci vedoucí ke kardiovaskulárním onemocněním.

Mitochondriální dysfunkce je ústředním prvkem dysfunkce kosterního svalstva. Mitochondrie kosterního svalstva jsou nezbytné pro efektivní tvorbu energie (ATP) z kyslíku a normální metabolismus lipidů. Za normálních podmínek svaly efektivně využívají většinu dodaného kyslíku tak, že pouze 0,2 % mitochondriálního kyslíku je převedeno do reaktivních oxidačních druhů (ROS). Za patologických situací dochází k rozpojení spotřeby kyslíku a tvorby ATP, což má za následek zvýšenou spotřebu kyslíku a sníženou produkci ATP v procesu vedoucím ke zvýšení ROS a oxidativnímu stresu. Rozpojení tvorby kyslíku a ATP přímo ovlivňuje funkci kosterního svalstva. Snížená účinnost tvorby ATP byla spojena se sníženou svalovou silou a v poslední době byla spojena se sníženou rychlostí chůze u starších dospělých.

Magnetická rezonanční spektroskopie a optická spektroskopie (MRS/OS) poskytují nový, neinvazivní pohled v reálném čase na mitochondriální funkci lidského kosterního svalstva. MRS/OS je nová technika, která měří maximální mitochondriální produkci ATP in vivo po akutních záchvatech ischemie vyvolané cvičením pomocí fosforové MRS (31P MRS). Rychlost obnovy fosfokreatininu po ukončení cvičení se používá k charakterizaci rychlosti aerobní mitochondriální resyntézy ATP nad rychlostí bazální anaerobní glykolytické produkce ATP. Kombinací této techniky s optickou spektroskopií po cvičení, která měří transport kyslíku z hemoglobinu do myoglobinu ve svalu, jsou výzkumníci schopni přesně určit poměr účinnosti vazby mezi tvorbou ATP na jednotku spotřeby kyslíku. Mitochondriální dysfunkce kosterního svalstva měřená kapacitou generování ATP a vazebnou účinností byla spojena s procesy stárnutí a inzulínové rezistence. Kromě toho studie u zdravých subjektů ukázaly, že svalová výkonnost a únava jsou spojeny se schopností resyntetizovat ATP spíše než s koncentrací laktátu.

Předběžné nálezy MRS/OS naznačují hluboce změněnou mitochondriální funkci u pacientů s CKD. Předchozí experimentální studie naznačují, že urémie u dialyzovaných pacientů ovlivňuje strukturu kosterního svalstva a mitochondriální funkci. Oxidační poškození je u CKD vysoce převládající, což dokazují zvýšené biomarkery oxidačního stresu a změny glutathionu, důležitého antioxidantu. Předchozí malé studie u nediabetických pacientů s CKD naznačují zhoršení ex-vivo mitochondriální funkce snížením aktivity mitochondriálních enzymů. Na základě těchto zjištění výzkumníci použili nový, neinvazivní, funkční test MRS/OS k charakterizaci mitochondriální funkce in vivo. Předběžné nálezy u nediabetických pacientů s CKD naznačují výrazně snížený poměr ATP ke kyslíku ve srovnání s kontrolami. Toto zjištění naznačuje změněnou mitochondriální energetiku jako kandidátský centrální mechanismus spojující metabolické poruchy a zhoršenou fyzickou funkci u CKD a motivuje hypotézu, že mitochondriální dysfunkce je spojena s oxidačním stresem, inzulínovou rezistencí a zhoršenou fyzickou funkcí u CKD.

Cvičení může zlepšit mitochondriální dysfunkci, inzulínovou rezistenci a fyzické fungování u CKD. Studie cvičení u pacientů bez CKD s diabetem a inzulinovou rezistencí prokázaly zlepšení mitochondriální biogeneze vyvolané cvičením spojené se zlepšenou inzulínovou senzitivitou a také snížením mitochondriálního oxidačního stresu. Studie na zvířatech naznačují, že cvičení stimuluje autofagii, což vede k odstranění defektních a neefektivních mitochondrií, což vede ke zdravé mitochondriální síti a zlepšení citlivosti na inzulín. Primárním cílem této studie je prozkoumat vliv kombinované rezistence a aerobního cvičení na dysfunkci kosterního svalstva. Vzhledem k předběžným údajům výzkumníka, které prokazují silnou souvislost sarkopenie a mortality u CKD, je naléhavě zapotřebí účinných intervencí, které mohou ovlivnit fyzické funkce, aby se zlepšily výsledky zdraví pacientů.