Cibo bioattivo ed esercizio nella malattia renale cronica
Mar 05, 2022
Contatto: emily.li@wecistanche.com
Cibo bioattivo ed esercizio nella malattia renale cronica: mirare ai mitocondri
Denise Mafra1,2et al
Astratto
Malattia renale cronica(CKD), che colpisce il 10% -15% della popolazione, è associata a una serie di complicazioni, come malattie cardiovascolari, fragilità, infezioni, disturbi muscolari e ossei e invecchiamento precoce, che potrebbero essere correlate ad alterazioni del sistema mitocondriale numero, distribuzione, struttura e funzione. Poiché la biogenesi mitocondriale, la bioenergetica e le reti mitocondriali dinamiche regolano direttamente o indirettamente numerose funzioni intra ed extracellulari, i mitocondri sono emersi come un importante obiettivo per interventi volti a prevenire o migliorare il trattamento delle complicanze nella CKD (Malattia renale cronica). In questa recensione, discutiamo il possibile ruolo dei composti alimentari bioattivi e l'esercizio nella modulazione della funzione mitocondriale disturbata in un ambiente uremico.
PAROLE CHIAVE
malattia renale cronica, esercizio, funzioni mitocondriali, nutrizione
1|INTRODUZIONE
Oltre alla loro cruciale funzione metabolica (produzione di ATP e termogenesi), i mitocondri sono coinvolti nella segnalazione intracellulare, nella sintesi di biomolecole chiave, nella morte cellulare programmata (apoptosi) e in altri processi cellulari. A tale scopo, i mitocondri sono controllati da una serie di meccanismi di controllo della qualità adattativi che ottimizzano il numero mitocondriale (biogenesi mitocondriale; MB), la distribuzione e la funzione. Questi meccanismi di controllo coinvolgono la sintesi di proteine codificate dal nucleo e sono strettamente regolati da vie di segnalazione intra ed extracellulari.
La disfunzione mitocondriale è associata a un aumento dello stress ossidativo e di disturbi metabolici e può, attraverso questi e altri meccanismi, contribuire alla fisiopatologia di malattie croniche debilitanti comemalattia renale cronica(CKD). Gli studi hanno dimostrato gli effetti specifici dei mitocondri dei composti bioattivi e dell'esercizio fisico; tuttavia, il potenziale impatto di tali interventi sulla disfunzione mitocondriale nell'insufficienza renale cronica ha finora ricevuto poca attenzione. In questa recensione, discutiamo la disfunzione mitocondriale nel contesto dell'insufficienza renale cronica e presentiamo potenziali strategie terapeutiche utilizzando composti bioattivi ed esercizio fisico per modulare la funzione mitocondriale che potrebbe ridurre le complicanze e migliorare la salute e la qualità della vita dei pazienti con insufficienza renale cronica.
2|FISIOLOGIA DEI MITOCONDRI
Le due membrane, esterna ed interna, dei mitocondri, formano due compartimenti acquosi separati, la matrice e lo spazio intermembrana. La membrana mitocondriale interna contiene i complessi enzimatici del sistema di fosforilazione ossidativa (OXPHOS). I sistemi metabolici coinvolti nella degradazione del glucosio e degli acidi grassi, come il ciclo di Krebs e l'ossidazione, si trovano all'interno della matrice dei mitocondri.6 Anche se i mitocondri sono racchiusi all'interno delle membrane e sono definiti come organelli autonomi, non dovrebbero essere considerati come entità singole, ma piuttosto come un groviglio di membrane dinamiche e interconnesse che formano una rete mitocondriale. Le fusioni e le fissioni dei mitocondri sono eventi costantemente in corso che portano alla ramificazione dinamica di questa rete mitocondriale. Oltre al nucleo, i mitocondri sono gli unici organelli che contengono materiale genetico, il DNA mitocondriale (mtDNA), che è una molecola circolare a doppio filamento di circa 16,5 kb che contiene 37 geni che codificano per 13 subunità del complesso OXPHOS, ad eccezione del complesso II. Il mtDNA codifica anche 22 RNA di trasferimento e due RNA ribosomiali. Anche se i mitocondri detengono il proprio DNA, le piccole dimensioni del mtDNA rendono i mitocondri fortemente dipendenti dal genoma nucleare della loro cellula ospite. In effetti, il meccanismo genomico mitocondriale non controlla da solo il proteoma dell'organello poiché il genoma nucleare codifica la stragrande maggioranza di tutte le proteine mitocondriali (fino a ~ 103) incorporate nei mitocondri. Caratteristiche precedentemente sconosciute dell'espressione, della funzione e della regolazione del gene mitocondriale indicano che il trascrittoma e il proteoma mitocondriale sono molto più complessi di quanto si pensasse in precedenza.
2.1|Biogenesi mitocondriale
La formazione di nuovi mitocondri è influenzata dallo stress ambientale, come esercizio fisico, stress ossidativo, ipossia, ormoni, infiammazione, restrizione calorica e divisione/differenziazione cellulare. La biogenesi mitocondriale coinvolge la replicazione e la trascrizione coordinate del mtDNA e di molteplici fattori di derivazione nucleare.2 Alcuni dei fattori più importanti coinvolti nella MB sono illustrati nella Figura 1. L'attivatore del recettore attivato dal proliferatore del perossisoma (PPAR) 1 (PGC-1) serve come regolatore principale della MB ed è sensibile a condizioni fisiologiche (come esercizio e restrizione calorica) e patologiche (come stress ossidativo e infiammazione). PGC-1 si trova nel citoplasma e si trasloca per fosforilazione - da parte della proteina chinasi attivata da AMP (AMPK), sirtuin-1 (SIRT-1), PPAR e proteina legante gli elementi responsivi a cAMP (CREB) - nel nucleo dove interagisce con altri fattori di trascrizione, come i fattori respiratori nucleari (Nrf-1), Nrf-2 e il fattore di trascrizione A mitocondriale (TFAM), migliorando così la loro attività. PGC-1, un altro fattore di trascrizione, condivide una struttura molecolare e una funzione simili con PGC-1, compreso il legame del recettore nucleare e l'attivazione trascrizionale, e regola anche MB attraverso meccanismi condivisi con PGC-1, come l'attivazione di Nrf-1.2 I fattori respiratori nucleari (Nrf-1/ Nrf-2) sono associati all'espressione di molteplici proteine mitocondriali, come le proteine del complesso OXPHOS, gli enzimi della biosintesi dell'eme e le proteine coinvolte nell'importazione mitocondriale di sub[1]unità codificate nel nucleo. La trascrizione di Nrf-1 è regolata anche da PPAR nel muscolo di ratti esercitati, un meccanismo che aumenta la MB attraverso la sovraregolazione della proteina chinasi attivata da AMP (AMPK) e Nrf-1/Nrf-2 che integrano i loro effetti sui geni nucleari di MB con la promozione della replica e trascrizione di TFAM. Quest'ultima è una proteina multifunzionale che appartiene alle proteine del gruppo ad alta mobilità (HMG) che sono caratterizzate dalla loro capacità di piegare, avvolgere e svolgere il mtDNA senza specificità di sequenza, ma con interazione preferenziale con alcune regioni identificate.
La proteina soppressore tumorale p53 è nota come il "guardiano del genoma dei mitocondri" e ha la capacità di modulare l'espressione sia dei geni mitocondriali che del nucleo.25,26 Lo stress metabolico provoca l'attivazione di p53 da parte del suo modulatore chiave PGC-1 e innesca arresto del ciclo cellulare, clearance delle specie reattive dell'ossigeno (ROS) o apoptosi.
2.2|Bioenergetica
Le attività bioenergetiche coinvolgono i processi di OXPHOS che si verificano nelle invaginazioni delle creste della membrana mitocondriale interna, dove ridotta nicotinamide adenina dinucleotide (NADH) e FADH2 prodotta nella matrice mitocondriale dal ciclo di Krebs trasmettono elettroni alla catena di trasporto degli elettroni complessi I-V. Le pompe protoniche (complessi I, III e IV) rilasciano i protoni nello spazio intermembrana per la sintesi dell'adenosina 5′-trifosfato (ATP), la principale fonte di energia della cellula, tramite la fosforilazione dell'ADP da parte dell'ATP sintasi. Questi componenti funzionano in parallelo con le proteine di disaccoppiamento (UCP) che dissipano il calore generato per la termogenesi. Durante il trasferimento di elettroni, alcuni complessi respiratori perdono elettroni in ossigeno, producendo anione superossido (O2 •). Di conseguenza, i mitocondri sono la principale fonte di produzione di ROS, un processo inevitabile; tuttavia, in presenza di disfunzioni della bioenergetica, lo stress ossidativo aumenta.
Le reti mitocondriali sono altamente dinamiche e reattive alle perturbazioni cellulari. I processi di fusione e fissione mitocondriale in corso regolano l'architettura mitocondriale. Le proteine della mitofusina 1 (Mfn1), della mitofusina 2 (Mfn2) e dell'atrofia ottica 1 (Opa1) sono responsabili della fusione mitocondriale, mentre il fattore di fissione mitocondriale (Mff) e la proteina 1 correlata alla dinamina (Drp1) sono responsabili della fissione mitocondriale. I cambiamenti nell'architettura mitocondriale sono associati alla disfunzione mitocondriale, che a sua volta è associata a varie malattie, inclusa la CKD, e contribuisce a molteplici processi patologici nei pazienti con CKD.
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3|DISFUNZIONE MITOCONDRICA NELLA MALATTIA RENALE
La disfunzione mitocondriale è una caratteristica importante sia dell'insufficienza renale cronica che di quella acutadanno renale(AKI)37 ed è associato a diversi processi tra cui biogenesi, bioenergetica, morfologia e degradazione. Inoltre, l'insufficienza renale cronica è associata a una riduzione dell'espressione di Nrf-1, PGC1 e TFAM, subunità 6C della citocromo C ossidasi (COX6C) e subunità 7C della citocromo C ossidasi (COX7C) e del sistema respiratorio mitocondriale.
Nell'insufficienza renale cronica, la disfunzione mitocondriale contribuisce in modo determinante allo stress ossidativo associato a molte complicanze uremiche, tra cui l'infiammazione e il danno vascolare che promuovono le malattie cardiovascolari e l'invecchiamento precoce.40 Inoltre, vi è una riduzione del numero di copie del mtDNA, un prezioso biomarcatore per i mitocondri la rottura nelle malattie renali, la perdita del potenziale della membrana mitocondriale e la ridotta produzione di ATP nell'insufficienza renale cronica e l'infiammazione e lo stress ossidativo, a loro volta, sembrano promuovere la disfunzione mitocondriale. Durante gli insulti ossidanti, vengono influenzate diverse funzioni mito[1]condriali, inclusa una maggiore permeabilità dei pori di transizione mitocondriali che porta alla depolarizzazione del potenziale di membrana, inibizione del trasporto di elettroni, aumento della produzione di ossidante e bassa attività respiratoria, ridotti livelli di ATP intracellulare, alterazioni del potenziale di membrana mitocondriale (Δψm) e innescando il rilascio del citocromo C (Cyt C) nel citoplasma che può provocare l'attivazione delle caspasi, portando alla morte cellulare.
Un'altra ipotesi è che la disfunzione dei mitocondri nella CKD sia correlata ad adattamenti emodinamici, a causa di una mancata corrispondenza tra domanda e offerta di ossigeno con conseguente ipossia e attivazione del fattore 1 inducibile dall'ipossia (HIF-1). Ciò riduce il consumo di ossigeno mitocondriale e la produzione di superossido e aumenta la densità del volume mitocondriale. Inoltre, la tossina uremica indossil solfato generata dal microbiota intestinale diminuisce l'espressione di PGC-1 e aumenta l'autofagia nel muscolo scheletrico. Infine, poiché la carenza di minerali essenziali può accelerare il decadimento mitocondriale, la carenza di ferro è una preoccupazione comune e clinicamente importante nella CKD.
Presi insieme,infiammazione, l'aumento della produzione di ROS, la tossina uremica e l'ipossia possono, da soli o di concerto, svolgere un ruolo nella disfunzione mitocondriale uremica. Sebbene i meccanismi sottostanti rimangano in gran parte sconosciuti, si ritiene che siano coinvolti nel processo di invecchiamento e nella patogenesi di molte malattie croniche. Pertanto, la disfunzione mitocondriale può svolgere un ruolo importante nella patogenesi della CKD. I nefroni sono ricchi di mitocondri e OXPHOS di acidi grassi - l'ossidazione è la principale fonte di produzione di ATP. La lesione originaria può provocare un alterato metabolismo dei mitocondri associato a uno squilibrio redox che porta ad alterazioni della bioenergetica e della progressione dell'insufficienza renale cronica. Dal momento che il processo direneil deterioramento della disfunzione mitocondriale rimane sfuggente, ulteriori studi sulla biologia e fisiopatologia mitocondriale sono giustificati per le scoperte di terapie efficaci nelle malattie renali. Di seguito, presentiamo le prove che l'esercizio e i composti bioattivi hanno il potenziale per modulare la funzione mito[1]condriale nell'insufficienza renale cronica.
4|STRATEGIE NUTRIZIONALI TARGETING DELLA DISFUNZIONE MITOCONDRALE NELLA CKD
Poiché i mitocondri disfunzionali contribuiscono all'aumento della produzione di ROS, possono essere bersagli adatti per composti bioattivi con proprietà antiossidanti. Infatti, gli antiossidanti alimentari, come la vitamina C, gli acidi grassi polinsaturi (PUFA), la quercetina, il resveratrolo e la curcumina, possono ridurre il danno ossidativo mitocondriale. Sebbene sia ipotizzabile che questi nutrienti possano migliorare la funzione mitocondriale nella CKD, finora sono stati condotti solo pochi studi sperimentali. In questa recensione, abbiamo cercato nella letteratura sugli approcci terapeutici che utilizzano composti bioattivi per migliorare la funzione mitocondriale e il loro ruolo nella prevenzione delle complicanze uremiche, vedere la Figura 2.
resveratrolo,un composto polifenolico naturale che si trova nell'uva, nelle bacche e nel vino rosso, ha dimostrato di essere coinvolto nella MB attraverso un meccanismo dipendente dalla sirtuin-1 e una maggiore attività del complesso I. Lagouge et al (2006) hanno mostrato che i topi C57BI/6J trattati con resveratrolo presentavano un'induzione dell'attività PGC-1 mediante la deacetilazione mediata da SIRT1 e che anche l'espressione di Nrf-1 e TFAM erano attivate. In cinque dei sei ratti nefrectomizzati, il resveratrolo ha migliorato le funzioni mitocondriali, come indicato da un aumento del contenuto di ATP e una maggiore espressione delle proteine della catena di trasporto degli elettroni mitocondriali, e ha ridotto i livelli di ROS e le attività del complesso I e del complesso III. Sebbene gli agenti che influenzano la biogenesi mitocondriale e la modulazione del NAD, come il resveratrolo, siano promettenti nel trattamento delle complicanze dell'insufficienza renale cronica, la loro traduzione clinica attende ulteriori indagini.
Quercetina, un composto senolitico60 che si trova in verdure a foglia verde, capperi, cipolle, mele, frutti di bosco, pomodori e broccoli, ha dimostrato di attivare la replicazione di PGC-1, mtDNA e cyt C.61 Sebbene la quercetina possa avere benefici cardioprotettivi aumentando l'espressione di PGC-1 e marcatori associati alla capacità bioenergetica, gli effetti di questo flavonoide non sono stati testati nei pazienti con insufficienza renale cronica. È interessante notare, tuttavia, che la quercetina ha attenuato la calcificazione vascolare riducendo lo stress ossidativo e prevenendo eventi di fissione mitocondriale in un modello di ratto CKD indotto da dieta ricca di adenina e in vitro nelle cellule muscolari lisce.62 Poiché le calcificazioni vascolari sono una caratteristica comune del fenotipo uremico e predicono mortalità cardiovascolare, la quercetina potrebbe essere un
composto interessante da approfondire nell'insufficienza renale cronica.
Curcuminaè un polifenolo che si trova nel rizoma della Curcuma longa, comunemente usato come spezia. Nei modelli animali di CKD sperimentale, la curcumina protegge dalla disfunzione mitocondriale e riduce il consumo di ossigeno riducendo la produzione di ROS. Tuttavia, è stato riportato che la curcumina è alquanto difficile da studiare poiché viene rapidamente degradata in vivo e ha una biodisponibilità molto bassa. La curcumina, così come altri polifenoli, attiva Nrf-2 e stimola una risposta antiossidante. Anche se la conoscenza dell'esatta attività molecolare di questo polifenolo è limitata, è stata studiata a fondo in relazione al cancro. Tuttavia, in un modello sperimentale di CKD nel ratto, è stato recentemente dimostrato che la curcumina può avere un effetto benefico riducendo l'infiammazione e lo stress ossidativo attraverso la sovraregolazione di Nrf-2. Se questo vale anche nella CKD resta da stabilire.
Antocianidinesono polifenoli presenti nei mirtilli, nell'uva rossa e nera, nei mirtilli rossi, nei lamponi, nelle more, nel cavolo rosso, nelle cipolle rosse e nelle melanzane. Il meccanismo d'azione degli antociani è correlato al potenziale redox che gli consente di agire come accettore di elettroni tra il complesso I del sistema di trasporto degli elettroni mitocondriale e il cit C. Sebbene gli antociani sembrino essere accettori di elettroni nell'ossidazione mediata dal complesso I di NADH e forniscono cardioprotezione,70 gli effetti di questo polifenolo non sono stati testati nel contesto dell'insufficienza renale cronica. Tuttavia, l'utilizzo di un modello di insufficienza renale cronica indotta da adenina nei ratti ha recentemente dimostrato che la somministrazione di antociani riduce gli effetti dell'insufficienza renale cronica indotta da adenina. È stato suggerito che il meccanismo alla base dell'effetto positivo degli antociani in questo modello di ratto sia quello di agire come antagonista dello stress ossidativo e di diminuire la risposta infiammatoria. Gli antociani potrebbero quindi essere un potenziale agente dietetico da considerare nel trattamento dell'insufficienza renale cronica.
Epigallocatechina-3-gallato (EGCG)è un composto polifenolico presente nel tè verde (Camellia sinensis Theaceae) che può modulare la funzione mitocondriale e controllare la bioenergetica. Tuttavia, gli effetti esatti degli EGCG della catechina, ad esempio fino a che punto inducono MB, sono ancora in gran parte sconosciuti, ma gli studi hanno postulato che agisca come un potente antiossidante e scavenger di ROS. Sebbene abbondanti prove supportino l'efficienza degli EGCG come antiossidanti negli studi in vitro, le prove degli effetti in vivo sono ancora carenti.Omega-3, acidi grassi polinsaturi (PUFA, abbondanti nell'olio di pesce, presentano funzioni anti-trombotiche, antiaterogeniche e antinfiammatorie. Questi acidi grassi sono ligandi PPAR e aumentano l'espressione di PGC-1, TFAM e cyt C ossidasi, potenziale di membrana e ATP Taneda et al. hanno mostrato che le cellule epiteliali tubulari di ratto trattate in vitro e in vivo con acido eicosapentaenoico (EPA) presentavano una diminuzione dell'apoptosi mitocondriale prevenendo il rilascio di cyt C nel citosol e potevano ridurre l'attivazione della caspasi-9, un marker dell'apoptosi mitocondriale Laila et al hanno studiato gli effetti di dosi elevate (3,9 g/die) di n3-PUFA per 4 mesi sui mitocondri da biopsie muscolari vastuslateralis negli anziani.Non vi è stato alcun cambiamento significativo nella frequenza respiratoria mitocondriale muscolare, ma i risultati hanno indicato un riduzione della produzione di ROS. Solo una manciata di piccoli studi ha studiato i potenziali effetti benefici dei PUFA nell'insufficienza renale cronica. È interessante notare che studi randomizzati e controllati confrontano l'effetto degli integratori di omega-3 sia di omega-6 che di omega-9, rispetto all'integrazione con placebo, ha mostrato miglioramenti significativi del prurito nella CKD.
Couestrolè un polifenolo con proprietà estrogeniche che si trova nei germogli di trifoglio crudo, trifoglio rosso, erba medica, semi di soia, legumi, cavolini di Bruxelles e spinaci. Questo composto bioattivo potrebbe provocare effetti antitumorali influenzando la vitalità e le funzioni mitocondriali e provocando l'apoptosi mediante l'inibizione di PI3K/AKT e l'attivazione di MAPK (ERK1/2 e JNK). È interessante notare che il coumestrolo ha dimostrato di attivare SIRT-1 e quindi di avviare MB in cellule muscolari scheletriche di topo in coltura. Utilizzando cellule di coriocarcinoma placentare umano, è stato recentemente dimostrato che il coumestrolo induce effetti apoptotici su queste cellule regolando la segnalazione cellulare e le funzioni mediate dai mitocondri principalmente stimolando la produzione di ROS. Tuttavia, mancano ancora studi sui pazienti con insufficienza renale cronica.
Vitamina C(acido ascorbico) è una vitamina idrosolubile che si trova in molti frutti e verdure come guava, peperone rosso, kiwi, limone, arancia e pompelmo. I modelli in vitro mostrano che la vitamina C modula le funzioni mitocondriali riducendo il Ca2 piùsovraccarico e generazione di ROS e attivando i canali mitocondriali del potassio sensibili all'ATP (canali mitoKATP); questo porta a un potenziale di membrana mitocondriale più stabile. Tuttavia, per quanto ne sappiamo, nessuno studio ha ancora testato se l'integrazione di vitamina C aumenti la funzione mitocondriale.
Nel loro insieme, poiché questi composti bioattivi nutrizionali possono influenzare la MB, sono necessarie ulteriori indagini in studi clinici controllati per esplorare il loro potenziale per la prevenzione e il trattamento del fenotipo uremico.
5|ESERCIZIO E FUNZIONE MITOCONDRALE NELLA CKD
Un basso livello di attività fisica e una riduzione della massa muscolare scheletrica nei pazienti con insufficienza renale cronica è associato a sarcopenia e un rischio più elevato di morte prematura. Diversi studi hanno dimostrato l'importanza di una regolare attività fisica per prevenire la perdita muscolare, aumentare la capacità di esercizio e migliorare la qualità della vita nei pazienti con insufficienza renale cronica. Inoltre, l'esercizio ripristina il turnover mitocondriale e promuove un pool mitocondriale sano che supporta la conservazione dei muscoli.
Infatti, nei pazienti con insufficienza renale cronica possono essere presenti cambiamenti metabolici mitocondriali muscolari con prestazioni fisiche preservate e accoppiamento energetico (cioè, efficienza mitocondriale), suggerendo che il metabolismo mitocondriale alterato nell'insufficienza renale cronica potrebbe essere di maggiore importanza delle differenze nell'attività fisica di per sé. Tuttavia, altri studi mostrano che le alterazioni della funzione mitocondriale e della biogenesi, così come la funzione del muscolo scheletrico, possono essere ripristinate con l'esercizio in CKD sebbene il meccanismo esatto non sia chiaro. Mentre diversi studi dimostrano che la conservazione della massa muscolare scheletrica e della funzione nell'insufficienza renale cronica può verificarsi indipendentemente dal tipo di esercizio eseguito, pochi studi hanno studiato la funzione mitocondriale in risposta agli interventi di esercizio nell'insufficienza renale (umani o animali).
Negli studi sugli animali, i roditori con insufficienza renale che partecipavano a protocolli di esercizio (nuoto o corsa su ruote) hanno mantenuto l'attività della citrato sintasi (usata come misura indiretta della densità mitocondriale) durante la progressione della malattia e questo sembrava impedire il previsto decondizionamento del muscolo scheletrico. Pertanto, il mantenimento della salute dei muscoli scheletrici promuove una buona salute in generale. Questa linea di ragionamento è stata recentemente supportata da uno studio investigativodanno renalein un modello murino che sovraesprime PGC-1 in modo muscolo-specifico. Gli autori presentano prove di un ruolo protettivo dei reni della miochina irisina e suggeriscono che il crosstalk muscolo-renale può sopprimererenefibrosi e riprogrammazione metabolica durantemalattie renali.
In contrasto con lo studio di Kiuchi et al su pazienti con insufficienza renale cronica, un recente studio che ha indagato gli effetti di 8 settimane di allenamento ad intervalli ad alta intensità (HIIT) (85% VO2max) in un modello murino di insufficienza renale cronica allo stadio iniziale ha recentemente mostrato una riduzione significativa danno mediato da ossidazione e infiammazione nelrene.È interessante notare che l'HIIT si è dimostrato superiore sia all'esercizio a bassa intensità (45% -50% VO2max) che al comportamento sedentario nel contrastaredanno ai reni.È stato dimostrato che questo effetto benefico dipende dall'elevata espressione di geni correlati all'attività enzimatica antiossidante endogena e all'infiammazione. Tuttavia, a nostra conoscenza, nessuno studio di intervento simultaneo o combinato HIIT in pazienti con insufficienza renale cronica ha esaminato la funzione mitocondriale o i marcatori della capacità ossidativa mitocondriale nel muscolo scheletrico o in altri tessuti.
Sebbene gli studi clinici sugli effetti dell'esercizio fisico sulla funzione dei mitocondri nei pazienti con insufficienza renale cronica siano scarsi, di seguito discutiamo alcuni studi su questi pazienti. Balakrishnan et al hanno osservato che i pazienti con insufficienza renale cronica da moderata a grave, randomizzati a 12 settimane di allenamento di resistenza o attività di controllo, mostravano un numero di copie del mtDNA aumentato dopo l'intervento di esercizio. L'esercizio aerobico, come l'allenamento in bicicletta durante un periodo di 6 mesi, può migliorare la vascolarizzazione del muscolo gastrocnemio, aumentare il VO2max e aumentare la tolleranza all'esercizio e, in uno studio, i pazienti con insufficienza renale cronica hanno migliorato il picco di VO2 del 50% -70%. Tuttavia, è stato messo in dubbio se la densità mitocondriale sia direttamente collegata all'idoneità cardiorespiratoria misurata come picco/max VO2, sebbene l'aumento del MB e la densità dei mitocondri siano adattamenti ben noti all'esercizio di resistenza. Uno studio recente su pazienti con insufficienza renale cronica da moderata a grave ha studiato l'effetto della restrizione calorica, dell'esercizio aerobico (tapis roulant alternata, elliptical cross-trainer, Nu-Step cross-trainer e cyclette reclinabile) o una combinazione di interventi durante un periodo di 4 mesi. Tutti i gruppi hanno mostrato un ridotto stress ossidativo sebbene l'intervento combinato (dieta più esercizio) si sia rivelato più efficace. Questi risultati suggeriscono che tali interventi potrebbero migliorare la disfunzione mitocondriale.
L'allenamento combinato di resistenza e aerobica, l'allenamento simultaneo e l'allenamento a intervalli ad alta intensità (HIIT) hanno guadagnato molta attenzione negli ultimi anni e sono stati fortemente collegati ai miglioramenti della funzione mitocondriale e della biogenesi. Anche se gli studi di intervento simultaneo/allenamento HIIT nei pazienti con insufficienza renale cronica sono limitati, uno studio recente ha implicato che l'allenamento combinato ha effetti benefici nei pazienti con insufficienza renale cronica non in dialisi rispetto all'allenamento aerobico tradizionale. Questo effetto benefico è stato mostrato come maggiori miglioramenti della forza e della resistenza muscolare, fattori importanti per migliorare e mantenere nei pazienti con insufficienza renale cronica. È interessante notare che i pazienti con insufficienza renale cronica con ipertensione sono stati seguiti per un periodo di 3 anni tramite un monitor cardiaco impiantabile per valutare gli effetti di HIIT o esercizio fisico moderato e potenziali effetti sulla fibrillazione atriale e sulla funzione renale. Da notare, lo studio mostra che i pazienti con insufficienza renale cronica impegnati in HIIT hanno potenzialmente una maggiore incidenza di fibrillazione atriale rispetto ai pazienti impegnati in esercizi di intensità moderata. Inoltre, osservando la funzione renale, anche l'esercizio fisico moderato sembra più vantaggioso per questi pazienti rispetto all'HIIT.
6|OSSERVAZIONI CONCLUSIVE
La disfunzione mitocondriale sembra essere un'alterazione comune e forse intrinseca della CKD che può promuovere la progressione della malattia sottostante e peggiorare le complicanze della CKD, come lo stress ossidativo e l'infiammazione. Sebbene i meccanismi non siano chiari, la disfunzione mitocondriale nella CKD può essere la conseguenza di un malfunzionamento della biogenesi mitocondriale, disturbi della bioenergetica, della dinamica, del turnover e delle mutazioni genetiche. Tutte queste alterazioni possono contribuire al danno mitocondriale, all'accumulo di mtDNA instabile e agli effetti sistemici come l'aumento dello stress ossidativo e dell'apoptosi. Nelrene, l'interruzione dell'omeostasi mitocondriale può danneggiare il microcircolo, promuovere l'infiammazione e la fibrosi e contribuire alla progressione dell'insufficienza renale cronica. Nei pazienti con insufficienza renale cronica avanzata, la disfunzione mitocondriale può contribuire a sarcopenia, infiammazione e aumento dello stress ossidativo, condizioni che si associano a scarsi risultati clinici. La modulazione nutrizionale e l'esercizio fisico da soli o preferibilmente in combinazione sembrano metodi efficaci per colpire i mitocondri nell'insufficienza renale cronica. Mentre è fuori dubbio che l'attività fisica, possibilmente salvando le funzioni mitocondriali, porta benefici per la struttura e la funzione dei muscoli scheletrici e migliora anche altri aspetti della salute dei pazienti, gli effetti documentati dei nutrienti bioattivi sulla funzione mitocondriale sono ancora scarsi. Sulla base delle conoscenze attuali, l'esercizio dovrebbe essere incoraggiato in tutte le fasi della CKD. Tuttavia, sono necessari ulteriori studi per scoprire fino a che punto gli effetti benefici dell'esercizio nella CKD sono legati ai mitocondri e se i nutrienti bioattivi possono avere effetti salutari sui mitocondri.
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RINGRAZIAMENTI
Ringraziamo il Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e la Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ) per il loro sostegno e la Heart and Lung Foundation e Njurfonden per aver sostenuto la ricerca di Peter Stenvinkel. Njurfonden sostiene anche Ferdinand von Walden. Baxter Novum è il risultato di Baxter Healthcare al Karolinska Institutet. Bengt Lindholm è impiegato da Baxter Healthcare.
CONFLITTO D'INTERESSE
Gli autori non hanno conflitti di interesse.
CONTRIBUTI
Tutti gli autori hanno contribuito alla stesura di questo articolo di revisione.
Da: 'Cibo bioattivo ed esercizio fisicomalattia renale cronica:Mirare ai mitocondri 'diDenise Mafra1,2et al
---EUR J Clin Invest. 2018;48:e13020.
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