運動研究 ミトコンドリアのエネルギー強化のテスト ビデオによるアクティビティの統合配信 CKD におけるトレーニング (ESTEEM-VIDA)

サルコペニアは慢性腎臓病の一般的な合併症です。 サルコペニアは筋肉量または機能の低下によって定義され、障害、入院、死亡に関連するフレイル表現型の中心的なものです。 サルコペニアは、慢性腎臓病 (CKD) の一般的かつ壊滅的な合併症です。 研究者らは、透析を受けていないCKD患者の間で身体的虚弱の有病率が高いことを実証した。 さらに、研究者らは、CKD患者の下肢身体能力測定において、予測値と比較して30%を超える障害があることを実証した。 CKD患者の高齢化は、サルコペニアに起因する米国の公衆衛生への多大な負担をもたらすだろう。 2000 年、米国におけるサルコペニアに起因する直接医療費は 185 億でした。

サルコペニアは、健康関連の有害な転帰と関連しています。 高齢者のサルコペニアは、身体機能の低下、障害、転倒、入院、死亡と一貫して関連しています。 客観的検査によって測定される下肢の身体能力の障害は、透析治療を受けていないCKD患者の全死因死亡率と関連しており、これらの関連性は従来の危険因子の関連性よりも強いことがわかっています。 骨格筋は、急性食後高血糖に伴う酸化ストレスや内皮損傷を改善する末梢ブドウ糖利用の主要部位です。 これらのメカニズムを通じて、サルコペニアはインスリン抵抗性、酸化ストレス、内皮機能不全といった代謝障害を引き起こし、心血管疾患を引き起こす可能性があります。

ミトコンドリアの機能不全は骨格筋の機能不全の中心です。 骨格筋ミトコンドリアは、酸素からのエネルギー (ATP) の効率的な生成と正常な脂質代謝に必要です。 通常の状態では、筋肉は供給された酸素の大部分を効率的に利用するため、ミトコンドリア酸素の 0.2% のみが反応性酸化種 (ROS) にシャトルされます。 病的な状況下では、酸素消費と ATP 生成の共役が解除され、その結果、酸素消費量が増加し、ATP 生成が減少し、その結果、ROS と酸化ストレスが増加します。 酸素と ATP 生成の共役が解除されると、骨格筋の機能に直接影響します。 ATP生成効率の低下は筋力の低下と関連しており、さらに最近では高齢者の歩行速度の低下と関連している。

磁気共鳴分光法と光分光法 (MRS/OS) は、ヒトの骨格筋のミトコンドリア機能に関する新しい非侵襲的かつリアルタイムの洞察を提供します。 MRS/OS は、リン MRS (31P MRS) を使用して、運動によって誘発された急性虚血発作後の最大ミトコンドリア ATP 産生を in vivo で測定する新しい技術です。 運動中止後のホスホクレアチニンの回復速度は、基礎的な嫌気性解糖系 ATP 生成速度を上回る好気性ミトコンドリア ATP 再合成速度を特徴付けるために使用されます。 この技術を、筋肉内のヘモグロビンからミオグロビンへの酸素輸送を測定する運動後の光学分光法と組み合わせることで、研究者らは、単位酸素消費当たりのATP生成間の結合効率の比を正確に決定することができる。 ATP 生成能力と結合効率によって測定される骨格筋のミトコンドリア機能不全は、老化やインスリン抵抗性のプロセスと関連しています。 さらに、健康な被験者を対象とした研究では、筋肉のパフォーマンスと疲労は、乳酸濃度ではなくATP再合成能力に関連していることが示されています。

予備的な MRS/OS 所見は、CKD 患者のミトコンドリア機能が大きく変化していることを示唆しています。 これまでの実験研究では、透析患者の尿毒症が骨格筋構造とミトコンドリア機能に影響を与えることが示唆されています。 CKDでは酸化的損傷が非常に蔓延しており、これは酸化ストレスのバイオマーカーの増加と、重要な抗酸化物質であるグルタチオンの変化によって証明されています。 非糖尿病性CKD患者を対象としたこれまでの小規模な研究では、ミトコンドリア酵素活性の低下による体外ミトコンドリア機能の障害が示唆されている。 これらの発見に基づいて、研究者らは、新規の非侵襲的機能的MRS/OSアッセイを使用して、生体内ミトコンドリア機能を特徴付けた。 非糖尿病性CKD患者における予備的所見は、対照と比較してATP対酸素比が著しく低下していることを示している。 この発見は、ミトコンドリアのエネルギー学の変化が、CKDにおける代謝異常と身体機能障害とを結びつける中心機構の候補であることを示唆しており、ミトコンドリア機能障害が酸化ストレス、インスリン抵抗性、CKDにおける身体機能障害と関連しているという仮説の動機となっている。

運動は、ミトコンドリア機能不全、インスリン抵抗性、CKD における身体機能を改善する可能性があります。 糖尿病およびインスリン抵抗性を有する非CKD患者における運動に関する研究では、運動によって誘発されるミトコンドリア生合成の改善が、インスリン感受性の改善およびミトコンドリアの酸化ストレスの減少に関連していることが実証されています。 動物研究では、運動がオートファジーを刺激し、欠陥のある非効率なミトコンドリアが除去され、健康なミトコンドリアネットワークが形成され、インスリン感受性が改善されることが示唆されています。この研究の主な目的は、骨格筋機能不全に対する抵抗運動と有酸素運動の組み合わせの影響を調査することです。 サルコペニアとCKD死亡率との強い関連性を示す研究者の予備データを踏まえると、患者の健康転帰を改善するには、身体機能に影響を与える可能性のある効果的な介入が緊急に必要とされている。