Esercizio di studio Test Energetica migliorata dei mitocondri Video Consegna integrata dell'allenamento delle attività nella malattia renale cronica (ESTEEM-VIDA)

La sarcopenia è una complicanza comune della malattia renale cronica. La sarcopenia è definita dalla diminuzione della massa o della funzione muscolare ed è centrale per il fenotipo di fragilità associato a disabilità, ospedalizzazione e morte. La sarcopenia è una complicanza comune e devastante della malattia renale cronica (CKD). I ricercatori e altri hanno dimostrato un'alta prevalenza di fragilità fisica tra i pazienti con CKD non trattati con dialisi. Inoltre, i ricercatori hanno dimostrato una compromissione superiore al 30% nelle misure delle prestazioni fisiche degli arti inferiori nelle persone con CKD rispetto ai valori previsti. L'invecchiamento demografico tra i pazienti con CKD si tradurrà in un notevole onere per la salute pubblica degli Stati Uniti attribuibile alla sarcopenia. Nel 2000, i costi sanitari diretti attribuibili alla sarcopenia negli Stati Uniti erano di 18,5 miliardi.

La sarcopenia è associata a esiti avversi per la salute. La sarcopenia negli anziani è costantemente collegata a diminuzione del funzionamento fisico, disabilità, cadute, ospedalizzazione e mortalità. La compromissione delle prestazioni fisiche degli arti inferiori, misurata mediante test oggettivi, è associata alla mortalità per tutte le cause nei pazienti con CKD non trattati con dialisi e queste associazioni sono più forti in grandezza rispetto a quelle per i fattori di rischio tradizionali. Il muscolo scheletrico è il principale sito di utilizzo periferico del glucosio che migliora lo stress ossidativo e il danno endoteliale associato all'iperglicemia acuta post-prandiale. Attraverso questi meccanismi la sarcopenia può contribuire ai disturbi metabolici della resistenza all'insulina, allo stress ossidativo e alla disfunzione endoteliale che porta a malattie cardiovascolari.

La disfunzione mitocondriale è fondamentale per la disfunzione del muscolo scheletrico. I mitocondri del muscolo scheletrico sono necessari per la generazione efficiente di energia (ATP) dall'ossigeno e per il normale metabolismo lipidico. In condizioni normali, il muscolo utilizza in modo efficiente la maggior parte dell'ossigeno fornito in modo tale che solo lo 0,2% dell'ossigeno mitocondriale viene trasferito in specie ossidative reattive (ROS). In situazioni patologiche c'è un disaccoppiamento del consumo di ossigeno e della generazione di ATP con conseguente aumento del consumo di ossigeno e diminuzione della produzione di ATP in un processo che porta ad un aumento dei ROS e dello stress ossidativo. Il disaccoppiamento della generazione di ossigeno e ATP influisce direttamente sulla funzione del muscolo scheletrico. La diminuzione dell'efficienza della generazione di ATP è stata collegata alla diminuzione della forza muscolare e più recentemente associata alla diminuzione della velocità dell'andatura negli anziani.

La spettroscopia di risonanza magnetica e la spettroscopia ottica (MRS/OS) forniscono informazioni nuove, non invasive e in tempo reale sulla funzione mitocondriale del muscolo scheletrico umano. MRS/OS è una nuova tecnica che misura la produzione massima di ATP mitocondriale in vivo a seguito di attacchi acuti di ischemia indotta dall'esercizio utilizzando MRS al fosforo (31P MRS). Il tasso di recupero della fosfocreatinina dopo la cessazione dell'esercizio viene utilizzato per caratterizzare il tasso di risintesi di ATP mitocondriale aerobico superiore a quello della produzione di ATP glicolitico anaerobico basale. Combinando questa tecnica con la spettroscopia ottica post-esercizio che misura il trasporto di ossigeno dall'emoglobina alla mioglobina all'interno del muscolo, i ricercatori sono in grado di determinare con precisione il rapporto di efficienza di accoppiamento tra la generazione di ATP per unità di consumo di ossigeno. La disfunzione mitocondriale del muscolo scheletrico misurata dalla capacità di generazione di ATP e dall'efficienza di accoppiamento è stata associata a processi di invecchiamento e insulino-resistenza. Inoltre, studi su soggetti sani hanno dimostrato che le prestazioni muscolari e l'affaticamento sono legati alla capacità di risintetizzare l'ATP piuttosto che alla concentrazione di lattato.

I risultati preliminari di MRS/OS suggeriscono una funzione mitocondriale profondamente alterata nei pazienti con CKD. Precedenti studi sperimentali suggeriscono che l'uremia nei pazienti in dialisi influisce sulla struttura del muscolo scheletrico e sulla funzione mitocondriale. Il danno ossidativo è molto diffuso nella malattia renale cronica, evidenziato dall'aumento dei biomarcatori dello stress ossidativo e dai cambiamenti nel glutatione, un importante antiossidante. Precedenti piccoli studi su pazienti affetti da CKD non diabetici suggeriscono una compromissione della funzione mitocondriale ex-vivo a causa della riduzione dell'attività degli enzimi mitocondriali. Sulla base di questi risultati, i ricercatori hanno utilizzato un nuovo test MRS/OS funzionale, non invasivo, per caratterizzare la funzione mitocondriale in vivo. I risultati preliminari nei pazienti con CKD non diabetici indicano un rapporto ATP/ossigeno marcatamente ridotto rispetto ai controlli. Questa scoperta suggerisce un'energetica mitocondriale alterata come meccanismo centrale candidato che collega gli squilibri metabolici e la funzione fisica compromessa nella CKD e motiva l'ipotesi che la disfunzione mitocondriale sia associata allo stress ossidativo, all'insulino-resistenza e al funzionamento fisico compromesso nella CKD.

L'esercizio fisico può migliorare la disfunzione mitocondriale, la resistenza all'insulina e il funzionamento fisico nella malattia renale cronica. Studi sull'esercizio in pazienti non affetti da CKD con diabete e insulino-resistenza hanno dimostrato miglioramenti indotti dall'esercizio nella biogenesi mitocondriale legati a una migliore sensibilità all'insulina e a una diminuzione dello stress ossidativo mitocondriale. Gli studi sugli animali suggeriscono che l'esercizio stimola l'autofagia con conseguente rimozione del mitocondriale difettoso e inefficiente che porta a una rete mitocondriale sana e a una migliore sensibilità all'insulina. L'obiettivo principale di questo studio è indagare l'impatto della resistenza combinata e dell'esercizio aerobico sulla disfunzione del muscolo scheletrico. Dati i dati preliminari del ricercatore che dimostrano una forte associazione tra sarcopenia e mortalità nella malattia renale cronica, sono urgentemente necessari interventi efficaci che possono avere un impatto sulla funzione fisica per migliorare i risultati di salute del paziente.