Estudio de ejercicio que prueba la energía mejorada de las mitocondrias Video Entrega integrada de entrenamiento de actividad en CKD (ESTEEM-VIDA)

La sarcopenia es una complicación común de la enfermedad renal crónica. La sarcopenia se define por la disminución de la masa o función muscular y es fundamental para el fenotipo de fragilidad que se asocia con discapacidad, hospitalización y muerte. La sarcopenia es una complicación común y devastadora de la enfermedad renal crónica (ERC). Los investigadores y otros han demostrado una alta prevalencia de fragilidad física entre los pacientes con CKD no tratados con diálisis. Además, los investigadores han demostrado un deterioro superior al 30 % en las medidas de rendimiento físico de las extremidades inferiores en personas con ERC en comparación con los valores previstos. El envejecimiento demográfico entre los pacientes con ERC resultará en una carga sustancial para la salud pública de los EE. UU. atribuible a la sarcopenia. En el año 2000, los costos directos de atención médica atribuibles a la sarcopenia en los EE. UU. fueron de 18 500 millones.

La sarcopenia se asocia con resultados adversos relacionados con la salud. La sarcopenia en los adultos mayores se relaciona constantemente con una disminución del funcionamiento físico, discapacidad, caídas, hospitalización y mortalidad. El deterioro del rendimiento físico de las extremidades inferiores, medido mediante pruebas objetivas, está asociado con la mortalidad por todas las causas en pacientes con ERC no tratados con diálisis y estas asociaciones son más fuertes en magnitud que las de los factores de riesgo tradicionales. El músculo esquelético es el sitio principal de utilización de glucosa periférica que mejora el estrés oxidativo y la lesión endotelial asociada con la hiperglucemia posprandial aguda. A través de estos mecanismos, la sarcopenia puede contribuir a las alteraciones metabólicas de la resistencia a la insulina, el estrés oxidativo y la disfunción endotelial que conducen a la enfermedad cardiovascular.

La disfunción mitocondrial es fundamental para la disfunción del músculo esquelético. Las mitocondrias del músculo esquelético son necesarias para la generación eficiente de energía (ATP) a partir del oxígeno y el metabolismo normal de los lípidos. En condiciones normales, el músculo utiliza eficientemente la mayor parte del oxígeno suministrado, de modo que solo el 0,2% del oxígeno mitocondrial se transporta a especies oxidativas reactivas (ROS). En situaciones patológicas, hay un desacoplamiento del consumo de oxígeno y la generación de ATP, lo que da como resultado un mayor consumo de oxígeno y una disminución de la producción de ATP en un proceso que conduce a un aumento de ROS y estrés oxidativo. El desacoplamiento de la generación de oxígeno y ATP afecta directamente la función del músculo esquelético. La disminución de la eficiencia de la generación de ATP se ha relacionado con una disminución de la fuerza muscular y, más recientemente, se ha asociado con una disminución de la velocidad de la marcha en adultos mayores.

La espectroscopia de resonancia magnética y la espectroscopia óptica (MRS/OS) proporcionan una visión novedosa, no invasiva y en tiempo real de la función mitocondrial del músculo esquelético humano. MRS/OS es una técnica novedosa que mide la producción máxima de ATP mitocondrial in vivo después de episodios agudos de isquemia inducida por el ejercicio utilizando fósforo MRS (31P MRS). La tasa de recuperación de fosfocreatinina después del cese del ejercicio se utiliza para caracterizar la tasa de resíntesis de ATP mitocondrial aeróbico por encima de la producción de ATP glucolítico anaeróbico basal. Al combinar esta técnica con la espectroscopia óptica posterior al ejercicio que mide el transporte de oxígeno de la hemoglobina a la mioglobina dentro del músculo, los investigadores pueden determinar con precisión la relación de eficiencia de acoplamiento entre la generación de ATP por unidad de consumo de oxígeno. La disfunción mitocondrial del músculo esquelético medida por la capacidad de generación de ATP y la eficiencia de acoplamiento se ha asociado con procesos de envejecimiento y resistencia a la insulina. Además, los estudios en sujetos sanos han demostrado que el rendimiento muscular y la fatiga están relacionados con la capacidad de resintetizar ATP en lugar de la concentración de lactato.

Los hallazgos preliminares de MRS/OS sugieren una función mitocondrial profundamente alterada en pacientes con ERC. Estudios experimentales previos sugieren que la uremia en pacientes en diálisis afecta la estructura del músculo esquelético y la función mitocondrial. El daño oxidativo es muy frecuente en la ERC, evidenciado por el aumento de biomarcadores de estrés oxidativo y cambios en el glutatión, un importante antioxidante. Pequeños estudios previos en pacientes con ERC no diabéticos sugieren un deterioro de la función mitocondrial ex vivo por reducciones en la actividad de las enzimas mitocondriales. Sobre la base de estos hallazgos, los investigadores utilizaron un ensayo MRS/OS funcional, no invasivo y novedoso para caracterizar la función mitocondrial in vivo. Los hallazgos preliminares en pacientes con ERC no diabéticos indican una proporción de ATP a oxígeno marcadamente reducida en comparación con los controles. Este hallazgo sugiere que la energía mitocondrial alterada es un mecanismo central candidato que vincula los trastornos metabólicos y el deterioro de la función física en la ERC, y motiva la hipótesis de que la disfunción mitocondrial está asociada con el estrés oxidativo, la resistencia a la insulina y el deterioro del funcionamiento físico en la ERC.

El ejercicio puede mejorar la disfunción mitocondrial, la resistencia a la insulina y el funcionamiento físico en la ERC. Los estudios de ejercicio en pacientes sin ERC con diabetes y resistencia a la insulina han demostrado mejoras inducidas por el ejercicio en la biogénesis mitocondrial vinculadas a una mejor sensibilidad a la insulina, así como a una disminución del estrés oxidativo mitocondrial. Los estudios en animales sugieren que el ejercicio estimula la autofagia, lo que resulta en la eliminación de mitocondrias defectuosas e ineficientes, lo que conduce a una red mitocondrial saludable y a una mejor sensibilidad a la insulina. El objetivo principal de este estudio es investigar el impacto de la combinación de ejercicio aeróbico y de resistencia en la disfunción del músculo esquelético. Dados los datos preliminares del investigador que demuestran una fuerte asociación entre la sarcopenia y la mortalidad en la ERC, se necesitan con urgencia intervenciones eficaces que puedan afectar la función física para mejorar los resultados de salud de los pacientes.