Meccanismi molecolari coinvolti nella sarcopenia dell’anziano: ruolo dell’esercizio fisico sullo stress ossidativo e la funzionalità mitocondriale

Sarcopenia is a condition of age-related loss of muscle mass and strength which affects balance, gait and overall ability to perform tasks of daily living, with increased risk of falls and fractures and low quality of life. The significant socio-economic costs of musculoskeletal disorders in the expanding elderly human population urges for prevention and therapeutic interventions. There are currently no approved drug treatments for sarcopenia. Factors contributing to sarcopenia have been related to nutritional, hormonal, metabolic, and immunologic alterations that affect the neuromuscular system and lead to loss of motor neurons and myofiber atrophy. There is some evidence to support that the decline in mitochondrial function and the consequent increase in Reactive Oxygen Species (ROS) production contribute to muscle ageing and sarcopenia. Furthermore, age-related ROS imbalance may underpin the blunted adaptive response to physical exercise highlighted in elderly people. Thus, the interplay between ROS and protective antioxidant response in the cell is regarded as a key factor in maintaining muscle strength and physical performance. In this view, the present project focuses on the impact of antioxidant (e.g. ubiquinol) supplementation in combination with exercise training to counteract sarcopenia. Ubiquinol is a lypophilic endogenous cofactor with both antioxidant and bioenergetics function whose levels are known to decrease with age. In the project these issues have been studied in murine models of ageing subjected to physical exercise and supplemented with ubiquinol using a factorial design. Moreover cultured myocytes have been exposed in vitro to statin, common HMG-CoA inhibitor drugs with hypocholesterolemic effect, that are able to affect CoQ synthesis. Presented Data shows a synergistic effect of Ubiquinol and physical exercise in promoting mitochondrial biogenesis and lowering oxidative stress at muscular level. These effects are prominent in the ageing population but result less effective in senescent organisms that are more compromised. The data suggest an interesting prospective for ubiquinol treatment in association with physical exercise in prevention of sarcopenia in condition of subliminal deficit of CoQ synthesis including ageing and statin treatment.

La Sarcopenia è una condizione non patologica legata all’invecchiamento, relativa alla perdita sia di massa muscolare che della forza e in quanto tale, determina il rallentamento nello svolgimento delle più semplici attività quotidiane incrementando il rischio di cadute, di fratture ed un conseguente abbassamento della qualità della vita. Il significativo costo socio-economico dei disordini muscolo scheletrici generati dalla sarcopenia nella popolazione anziana richiede interventi preventivi e terapeutici. Al momento non è stato approvato l’utilizzo di nessun farmaco per il trattamento dei disturbi legati alla sarcopenia. I fattori che contribuiscono all’insorgenza della sarcopenia sono di tipo nutrizionale, ormonale, metabolico e legato ad alterazioni immunologiche, che nell’insieme determinano delle modificazioni a carico del sistema neuromuscolare le quali causano a loro volta il malfunzionamento dei motoneuroni e atrofia a livello delle miofibre. Ci sono numerose evidenze che supportano il declino delle funzioni mitocondriali e il conseguente incremento nelle Specie Reattive dell’Ossigeno (ROS) che contribuiscono all’invecchiamento del muscolo e quindi all’insorgenza della sarcopenia. Nei soggetti anziani inoltre, si verifica uno sbilanciamento dell’equilibrio cellulare a favore della produzione di ROS che potrebbe compromettere la risposta adattativa dell’esercizio fisico. Il signaling radicalico, alla base della risposta antiossidante all’interno della cellula, rappresenta il fattore chiave nel mantenimento sia della forza muscolare che delle performance fisiche. In questo senso, il presente studio ha focalizzato l’attenzione sull’impatto della supplementazione con antiossidanti (ubichinolo) in combinazione con l’esercizio fisico regolare per contrastare la sarcopenia. L’ubichinolo è un cofattore lipofilico endogeno con entrambe le funzioni, antiossidante e bioenergetica e i cui livelli di sintesi tendono a diminuire con l’avanzare dell’età. Gli aspetti poc’anzi citati sono stati valutati su modelli murini di invecchiamento sottoposti ad attività fisica regolare e a supplementazione con ubichinolo usando un disegno fattoriale. Inoltre, colture cellulari di miociti, giovani e anziani, sono state esposte in vitro a concentrazioni crescenti di statina, un farmaco comunemente impiegato nella prevenzione degli effetti ipercolesterolemici ma in grado di ridurre la sintesi endogena di Coenzima Q. I dati mostrano un effetto sinergico dell’ubichinolo e l’attività fisica regolare nella promozione della biogenesi mitocondriale e nel contemporaneo abbassamento dello stress ossidativo a livello del muscolo scheletrico. Questi effetti sono evidenti nella popolazione anziana e meno negli organismi senescenti che risultano essere molto più compromessi a livello cellulare. I risultati suggeriscono un’interessante prospettiva legata all’utilizzo dell’ubichinolo nel trattamento preventivo dell’insorgenza della sarcopenia in associazione all’esercizio fisico, in condizioni subliminali di deficit di sintesi di Coenzima Q, durante l’invecchiamento e il trattamento farmacologico con statine.