EFECTE ANTIINFLAMATOARE ALE MONONUCLEOTIDULUI DE NICOTINAMIDĂ ÎN MUȘCHIUL SCHELETIC UMAN DUPĂ EXERCIȚII CU RESTRICȚIE DE FLUX SANGUIN

1. Introducere

β-Nicotinamida mononucleotidă (NMN) este un precursor natural al nicotinamidei adenin dinucleotid (NAD+), o coenzimă esențială care susține metabolismul energetic și repararea ADN-ului. Se găsește în cantități crescute în alimente de origine vegetală precum edamame, avocado, broccoli și roșii. Suplimentarea cu NMN a redus infiltrarea celulară și numărul de neutrofile în leziunea pulmonară acută indusă de lipopolizaharidă la șoareci. Inversarea expresiei citokinelor inflamatorii și restabilirea pierderii mitocondriale în celulele tratate cu TNF-α in vitro sugerează un efect supresor al NMN asupra semnalizării inflamatorii. Până în prezent, efectele NMN asupra inflamației induse de exercițiu și asupra cantității de mitocondrii în mușchiul scheletic uman nu au fost documentate.

Exercițiul de rezistență reprezintă un factor de stres care provoacă leziuni musculare și inițiază o inflamație semnificativă. Cu toate acestea, acest proces reduce în cele din urmă senescența celulară și promovează hipertrofia musculară. Transformarea acestui stimul potențial dăunător într-un beneficiu adaptativ este mediată de infiltrarea celulelor imune în regiunile afectate ale mușchiului scheletic. În perioada timpurie a inflamației (faza fagocitară), factorul de necroză tumorală alfa (TNF-α) este eliberat de celulele imune pentru a facilita moartea celulelor nesănătoase și îndepărtarea resturilor celulare. Ulterior, are loc eliberarea interleukinei-10 (IL-10), care reduce activitatea fagocitară și promovează regenerarea celulară în țesuturile aflate în proces de reparare. Viteza de rezoluție a întregului răspuns inflamator reflectă capacitatea de recuperare a unui individ și, în consecință, nivelul său general de adaptare la provocări.

Modularea procesului inflamator influențează direct adaptarea musculară. De exemplu, dozele mari de medicamente antiinflamatoare împiedică adaptarea normală la antrenament în ceea ce privește hipertrofia musculară și creșterea forței. În schimb, administrarea acută, înainte de exercițiu, a unor suplimente proinflamatoare pe bază de pulbere dintr-o ciupercă parazitară a accelerat rezoluția inflamației și diferențierea miogenică în mușchiul scheletic uman. Restricția acută a fluxului sanguin aplicată înainte de exercițiu amplifică răspunsul inflamator prin leziuni de tip ischemie-reperfuzie, sporind astfel hipertrofia musculară indusă de exercițiu. Totuși, infiltrarea nerezolvată sau excesivă a celulelor imune poate provoca leziuni tisulare și epuizarea celulelor măduvei osoase. Efectele suplimentării cu NMN asupra inflamației în mușchiul scheletic uman induse de exercițiul cu restricție a fluxului sanguin nu au fost raportate.

Inflamația poate fi declanșată și de mitocondrii îmbătrânite sau disfuncționale. În mușchiul scheletic, mitocondriile au un timp de înjumătățire de aproximativ două săptămâni, iar exercițiul stimulează mitofagia pentru a elimina aceste organite deteriorate. Reînnoirea la timp a mitocondriilor nou sintetizate este esențială pentru menținerea unor niveluri scăzute de inflamație în miofibre. Studii recente au identificat celule imune provenite din măduva osoasă ca fiind capabile să transporte mitocondrii și să le transfere între celule. Neutrofilele, în special, reprezintă o categorie majoră de celule imune care transportă mitocondrii, deși rolul lor funcțional rămâne neclar, deoarece aceste celule se bazează predominant pe glicoliză pentru producerea ATP-ului.

În acest studiu, am emis ipoteza că o săptămână de suplimentare cu NMN modulează răspunsul inflamator indus de restricția fluxului sanguin aplicată înainte de exercițiul acut de rezistență de intensitate moderată. Am analizat abundența mitocondrială și distribuția celulară în biopsii de mușchi scheletic uman pe parcursul perioadei de recuperare de 24 de ore după exercițiu. În plus, am evaluat dacă NMN influențează diferențierea terminală miogenică în timpul recuperării după exercițiul cu restricție a fluxului sanguin, așa cum este indicat de expresia ARNm p21 în miocite.

2. Materiale și metode

2.1. Aprobarea etică
Toți participanții s-au oferit voluntar să participe la acest studiu și au semnat formularul de consimțământ informat după ce li s-au explicat în detaliu procedurile experimentale și posibilele disconforturi. Studiul a fost aprobat de Comitetul de Revizuire Instituțională al Universității din Taipei și a fost desfășurat în conformitate cu Declarația de la Helsinki.

2.2. Participanți
Dimensiunea minimă a eșantionului pentru acest studiu a fost determinată utilizând software-ul G-Power, presupunând o mărime a efectului |ρ| = 0,5, o probabilitate de eroare alfa de 0,2 și o putere statistică de 0,8. Inițial, 15 participanți sănătoși din orașul Taipei au fost înscriși în studiu; totuși, 4 s-au retras din cauza unor conflicte de program. Cei 11 participanți rămași au fost bărbați tineri, neatleți, cu experiență anterioară în antrenamentul cu greutăți din cadrul orelor de educație fizică. Criteriile de includere au impus ca participanții să fie bărbați cu vârsta cuprinsă între 20 și 30 de ani. Criteriile de excludere au inclus leziuni musculare recente, utilizarea oricăror medicamente, alergii cunoscute, consum cronic de alcool, fumat sau afecțiuni metabolice specifice în ultimele două luni. Pe durata studiului, participanților li s-a cerut să evite exercițiile fizice și consumul de suplimente nutriționale și medicamente antiinflamatoare, cu excepția cazurilor în care erau indicate de echipa de cercetare. Familiarizarea cu procedurile de laborator a fost realizată în timpul testului de genuflexiune pentru determinarea unei repetări maxime.

2.3. Designul studiului
Pentru a evalua efectele suplimentării cu NMN asupra inflamației și mitocondriilor din mușchiul scheletic după exercițiul cu restricție a fluxului sanguin, s-a realizat un studiu dublu-orb, controlat cu placebo, de tip crossover, cu o perioadă de washout de 3 săptămâni între condiții. Participanții au fost repartizați aleatoriu, într-o ordine echilibrată, pentru a primi fie NMN, fie placebo. Atât experimentatorul, cât și participantul au fost orbiți în privința suplimentelor. Capsulelele de NMN și placebo au fost identice ca aspect, dimensiune și culoare pentru a minimiza efectele placebo. Experimentatorii și participanții au fost orbiți față de alocarea grupurilor pe toată durata studiului.

La prima vizită, s-a obținut o biopsie musculară de bază din vastul lateral drept cu trei săptămâni înainte de testul de forță pentru determinarea unei repetări maxime la genuflexiune. Provocarea prin exercițiu cu restricție a fluxului sanguin a fost aplicată la două săptămâni după testul 1-RM. Biopsiile musculare au fost recoltate din piciorul drept imediat după provocarea prin exercițiu și din locația corespunzătoare a piciorului stâng la 24 de ore mai târziu. După o perioadă de washout de 4 săptămâni, participanții au trecut la condiția alternativă, iar protocolul a fost repetat.

2.4. Suplimentarea cu NMN
Participanții au primit capsule orale din gelatină care conțineau 300 mg de NMN sau 300 mg de amidon de porumb, conform protocoalelor utilizate în studii recente. Capsulelele au fost administrate de patru ori pe zi — o dată după fiecare dintre cele trei mese principale și o dată înainte de culcare, începând cu șase zile înainte de provocarea prin exercițiu cu restricție a fluxului sanguin. Acest regim a furnizat o doză zilnică totală de 1200 mg. Același protocol a fost menținut și în a șaptea zi, care a inclus perioada de recuperare de 24 de ore după exercițiu.

Pentru a controla influența potențială a variațiilor micului dejun asupra recuperării post-exercițiu, participanții au consumat un înlocuitor standardizat de masă lichid cu o oră înainte de exercițiu: o doză de Ensure® Original, furnizând 250 kcal, împreună cu capsula de supliment dimineața, înainte de fiecare biopsie musculară. Deși aceasta nu este o masă tipică pentru persoanele sănătoase, formularea lichidă permite livrarea rapidă a nutrienților și suplimentelor înainte de provocarea experimentală. În plus, pentru a minimiza variațiile alimentare după exercițiu, a fost furnizat un prânz standardizat între orele 12:00 și 13:00 pentru fiecare perioadă crossover.

2.5. Testul de forță musculară
Forța maximă a membrelor inferioare a fost evaluată prin testul de genuflexiune la aparatul Smith pentru determinarea unei repetări maxime, conform ghidurilor National Strength and Conditioning Association. După o încălzire generală constând în stretching dinamic, participanții au efectuat o secvență specifică de încălzire: un set de 10 repetări la aproximativ 50% din 1-RM estimat. După o pauză de 5 minute, participanții au efectuat 3–5 încercări cu încărcături progresiv mai mari, cu pauze de 3–5 minute între încercări, până la determinarea valorii reale a 1-RM. Tehnica standardizată de genuflexiune a fost impusă: poziție a picioarelor la lățimea umerilor, coborâre controlată, fără ricoșeu în poziția inferioară și menținerea trunchiului drept, cu ambele picioare complet sprijinite pe sol pe tot parcursul mișcării.

2.6. Restricția fluxului sanguin
Înainte de provocarea prin exercițiu de rezistență, au fost aplicate trei episoade de restricție a fluxului sanguin utilizând un tensiometru standard și o manșetă. Participanții au stat confortabil pe pat, cu picioarele întinse într-o poziție relaxată. Manșeta a fost plasată în jurul coapselor superioare, imediat sub linia șoldului. În timpul restricției, manșeta a fost umflată la 180 mmHg timp de 5 minute pentru a ocluziona fluxul arterial. Procesul a fost repetat de trei ori pentru fiecare membru, cu un interval de 5 minute între fiecare presurizare, urmat de o perioadă de 5 minute de repaus după reperfuzie. La cinci minute după ultima sesiune de restricție, participantul a efectuat o încălzire dinamică de 5 minute înainte de genuflexiuni.

2.7. Provocarea prin exercițiu
Exercițiul de rezistență a fost aplicat la aproximativ 10 minute după restricția fluxului sanguin, între orele 10:00 și 11:00. Genuflexiunile cu bara la spate au inclus 4 seturi a câte 8 repetări la 70% din 1-RM, cu 90 de secunde pauză între seturi, la aparatul Smith. Participanților li s-a recomandat să efectueze genuflexiunile până când șoldurile atingeau o bancă reglabilă pentru a atinge un unghi al genunchiului mai mic de 90°. Conformitatea participanților a fost de 100%. Un supraveghetor instruit a monitorizat toate sesiunile pentru a asigura consistența execuției.

2.8. Scala percepției efortului
După fiecare set de genuflexiuni, participanții au raportat imediat nivelul perceput al efortului pe o scală numerică de la 1 „repaus” la 10 „efort maxim”.

2.9. Biopsia musculară
Biopsiile musculare au fost efectuate la momentul de bază, imediat post-exercițiu și la 24 de ore în perioada de recuperare. După anestezie locală cu clorhidrat de lidocaină, probele musculare au fost recoltate din mușchiul vast lateral la o adâncime de 3 cm de la suprafața pielii, utilizând un ac de biopsie de 14 G. Pentru a evita inflamația potențială indusă de biopsie care ar putea afecta măsurătorile, biopsiile de bază au fost efectuate pe piciorul drept cu 5 săptămâni înainte de provocarea prin genuflexiuni. Imediat după exercițiu s-a efectuat o biopsie pe piciorul drept, iar 24 de ore mai târziu pe piciorul stâng. Pentru fiecare moment au fost colectate 5–10 mg de țesut muscular prin trei inserții ale acului. Probele destinate analizei PCR cantitative au fost congelate imediat pe gheață carbonică și depozitate la −80°C. Probele pentru imunofluorescență au fost conservate în paraformaldehidă 4%.

2.10. Reacția de polimerizare în lanț în timp real
ARN-ul total a fost extras din aproximativ 5 mg de țesut muscular utilizând kitul RNeasy Fibrous Tissue Mini. Probele au fost omogenizate în tampon RLT folosind un omogenizator pe gheață. Lizatul a fost incubat la 55°C timp de 10 minute cu apă fără RNază și proteinază K pentru digestia proteinelor și eliberarea acizilor nucleici.

ARN-ul a fost izolat prin legare de membrana de silice a coloanei RNeasy Mini. După adăugarea etanolului și centrifugare, s-a efectuat tratament cu DNază pentru îndepărtarea ADN-ului genomic. Contaminanții au fost eliminați cu tampon RPE, iar ARN-ul a fost eluat în apă fără RNază.

Transcrierea inversă a fost realizată utilizând 1 μg de ARN total și kituri dedicate, conform protocoalelor producătorilor.

RT-PCR cantitativ a fost efectuat în duplicat pentru fiecare probă utilizând amestecuri și primeri specifici genelor țintă: RPP30, TNF-α, IL-10 și p21. Reacțiile au fost rulate conform protocolului standard: denaturare inițială la 95°C timp de 30 s, urmată de 40 de cicluri de 95°C timp de 5 s și 55°C timp de 30 s.

Expresia genică a fost normalizată la media geometrică a genei de referință RPP30 și calculată prin metoda 2−ΔΔCt, exprimată ca modificare relativă față de RPP30.

2.11. Colorarea prin imunofluorescență
După recoltare, aproximativ 5 mg din fiecare probă musculară au fost fixate imediat în paraformaldehidă 4% și trimise pentru analiză de imunofluorescență care a vizat nucleul, TOM20, MPO și p16INK4a.

Imaginile au fost cuantificate conform procedurilor stabilite anterior. În acest studiu crossover, probele colectate la momentul de bază, post-exercițiu și în timpul suplimentării cu NMN de la fiecare participant au fost secționate și montate pe aceeași lamă pentru a minimiza variabilitatea colorării.

Secțiunile tisulare au fost pretratate cu tampon citrat, apoi s-a aplicat un reactiv de blocare imună. Au fost utilizate anticorpi primari specifici pentru p16INK4a, MPO și TOM20, urmați de anticorpi secundari corespunzători, generând semnale fluorescente distincte. Nucleii au fost contracolorați cu DAPI.

Imaginile au fost vizualizate și analizate cu software dedicat. Criteriul cantitativ pentru infiltrarea celulară a fost agregarea a peste 7 nuclei în citoplasmă, iar pentru nucleii centrați — prezența acestora în interiorul miofibrelor.

2.12. Analiza statistică
Toate datele sunt prezentate ca medie ± eroarea standard. Analizele statistice au fost efectuate utilizând SPSS versiunea 27. Principalele rezultate evaluate au fost infiltrarea celulară și numărul de mitocondrii din țesutul muscular. Testele t pereche au fost utilizate pentru compararea diferențelor între momentul de bază și post-exercițiu, precum și pentru evaluarea efectelor NMN la 24 de ore post-exercițiu comparativ cu placebo. O rată a erorii de tip I ≤5% a fost considerată semnificativă statistic. Mărimea efectului a fost calculată folosind coeficientul d al lui Cohen și interpretată ca efect mic, mediu sau mare.

3. Rezultate

3.1. Participanți
Efectele cauzale ale NMN asupra inflamației și funcției mitocondriale în mușchiul scheletic au fost analizate la 11 bărbați tineri, după excluderea a 4 participanți din cauza unor conflicte de program.

3.2. Expresia citokinelor inflamatorii
Scala percepției efortului a fost raportată de participanți la finalul exercițiului cu restricție a fluxului sanguin. Valoarea a fost 8,5 ± 0,3 unități arbitrare în condiția cu placebo și 8,1 ± 0,4 unități arbitrare în condiția cu NMN. Suplimentarea cu NMN nu a modificat semnificativ percepția efortului.

Exercițiul cu restricție a fluxului sanguin a crescut tranzitoriu expresia ARNm a citokinelor inflamatorii în mușchiul scheletic uman. Factorul de necroză tumorală alfa a crescut cu 187% și a revenit la nivelul de bază în decurs de 24 de ore. Acest răspuns acut a fost atenuat de suplimentarea cu NMN, care a arătat o creștere mai mică, de 106%. Interleukina-10 a crescut, de asemenea, cu 67% imediat după exercițiu și s-a normalizat după 24 de ore, în timp ce în condiția cu NMN nu s-a observat nicio modificare semnificativă a IL-10.

3.3. Infiltrarea celulelor nucleate
Infiltrarea celulelor nucleate în mușchiul scheletic a fost cuantificată prin colorare DAPI, fiind definită ca procentul din aria musculară necrotică ce conține nuclei agregați (≥7 nuclei per regiune) raportat la aria totală a miofibrelor. Exercițiul cu restricție a fluxului sanguin a indus o creștere moderată a infiltrării celulare (+65%), care a revenit la nivelul de bază după 24 de ore. În condiția suplimentării cu NMN, infiltrarea celulară a continuat să crească la 24 de ore după exercițiu (+142%). Colorarea cu hematoxilină și eozină nu a arătat diferențe semnificative în aria de necroză între condiția placebo și cea cu NMN.

3.4. Difuzia mitocondrială de la neutrofile la miofibre
Colorarea prin imunofluorescență utilizând anticorpul TOM20 a permis evaluarea directă a conținutului mitocondrial în țesutul muscular. Conținutul mitocondrial a crescut semnificativ la 24 de ore după exercițiul cu restricție a fluxului sanguin (+171%), iar acest răspuns a fost prevenit de suplimentarea cu NMN.

Deși miofibrele reprezintă peste 90% din aria secțiunii transversale musculare, regiunea citoplasmatică centrală a miofibrelor a prezentat cea mai scăzută densitate mitocondrială. Mitocondriile au fost localizate dens în afara miofibrelor, în special în regiunile necrotice, atât în mușchiul în repaus, cât și în cel exercitat. Pentru a evalua contribuția mitocondrială a neutrofilelor, celulele au fost marcate cu mieloperoxidază și colorate concomitent cu TOM20 și markerul de senescență celulară p16INK4a în țesuturile exercitate. Neutrofilele atașate miofibrelor au prezentat o concentrație mitocondrială ridicată, care a scăzut progresiv către regiunea centrală a citoplasmei miofibrelor. Cele mai mari densități mitocondriale au fost observate în apropierea miofibrelor deteriorate din zonele necrotice, sugerând că reîncărcarea mitocondrială prin transfer mediat de răspunsul imun are loc în cele 24 de ore după exercițiu.

Toate neutrofilele au fost colocalizate cu p16INK4a de-a lungul limitei extramiofibrilare a miofibrelor. Expresia p16INK4a este în mare parte limitată la celulele cu potențial mitotic, unde reglează oprirea ciclului celular în timpul senescenței. Neutrofilele sunt celule diferențiate terminal, cu durată scurtă de viață, care nu intră în ciclul celular, astfel încât nu sunt cunoscute ca exprimând niveluri semnificative de p16INK4a. Atunci când imaginile arată colocalizarea neutrofilelor cu p16INK4a, este probabil ca p16INK4a să fie exprimat de celule senescente adiacente, precum celulele endoteliale, miocitele sau fibroblastele interstițiale. Se știe că neutrofilele se acumulează în apropierea celulelor senescente din cauza fenotipului secretor asociat senescenței.

3.5. Expresia ARNm p21
Expresia ARNm p21, un inhibitor al ciclului celular asociat cu diferențierea terminală a miocitelor, a fost semnificativ crescută după exercițiul cu restricție a fluxului sanguin (+143%), cu o creștere suplimentară la 24 de ore post-exercițiu (+338%). Suplimentarea cu NMN a întârziat acest răspuns, prezentând o creștere mai redusă la 24 de ore (+257%).

4. Discuție

4.1. Constatări principale
Inflamația, un răspuns imun local, este un proces de vindecare esențial pentru întinerirea țesutului muscular și pentru stimularea creșterii musculare după provocări acute care produc leziuni. În acest studiu, am utilizat restricția fluxului sanguin aplicată înainte de exercițiu pentru a induce un răspuns inflamator puternic în mușchiul scheletic uman. Principalele constatări sunt următoarele: (1) suplimentarea cu NMN atenuează expresia mediatorilor inflamatori (ARNm TNF-α și IL-10), întârzie infiltrarea celulelor nucleate și suprimă moderat expresia ARNm p21 în mușchiul scheletic după exercițiul cu restricție a fluxului sanguin; (2) concentrația mitocondrială este substanțial mai mare în celulele nucleate care înconjoară miofibrele decât în cele din citoplasma miofibrelor. În mod particular, are loc o donare direcțională de mitocondrii de la neutrofilele infiltrate către miofibrele deteriorate în zonele de ruptură și (3) suplimentarea cu NMN previne creșterea conținutului mitocondrial indusă de exercițiul cu restricție a fluxului sanguin în țesutul muscular. În ansamblu, aceste rezultate oferă o perspectivă nouă asupra contribuției celulelor imune bogate în mitocondrii la regenerarea musculară după activitate fizică intensă.

4.2. NMN suprimă expresia citokinelor inflamatorii în mușchiul scheletic uman după exercițiul cu restricție a fluxului sanguin
Acesta este primul studiu la om care raportează acțiunea supresivă a suplimentării cu NMN asupra expresiei ARNm a citokinelor inflamatorii (TNF-α și IL-10) în mușchiul scheletic în contextul leziunilor induse de exercițiul cu restricție a fluxului sanguin. Inflamația este esențială pentru creșterea musculară după provocări lezionale. În timpul răspunsului imun, nivelurile TNF-α cresc în faza fagocitară pentru a ghida eliminarea celulelor senescente și a resturilor celulare de către neutrofile, urmate de o creștere a IL-10 în faza regenerativă pentru a susține reînnoirea țesutului muscular și încheierea fagocitozei. Creșterea și apoi scăderea citokinelor coordonează întregul proces de reparare tisulară. Suprimarea observată a expresiei TNF-α și IL-10 demonstrează o interferență a suplimentării cu NMN asupra răspunsului imun, în concordanță cu rezultatele raportate în studii pe animale utilizând modele de leziuni tisulare.

4.3. Suplimentarea cu NMN întârzie recuperarea în infiltrarea celulară indusă de exercițiul cu restricție a fluxului sanguin
Celulele provenite din sânge și originare din măduva osoasă joacă un rol esențial în vindecarea rănilor. În timpul inflamației musculare, în mușchiul scheletic uman este prezentă o gamă diversă de celule mieloide. Efectele supresive ale NMN asupra sistemului de semnalizare inflamatorie par să întârzie rezoluția infiltrării celulelor nucleate în mușchiul scheletic după exercițiu. În acest studiu, tipul populației celulare invadante rămâne neclar. Studii anterioare au arătat că intervențiile antiinflamatoare pot reduce migrarea celulelor stem către mușchiul scheletic după exercițiu, în timp ce stimularea proinflamatoare îmbunătățește recrutarea celulelor stem și accelerează rezoluția inflamației. Identificarea tipurilor celulare infiltrate în mușchiul scheletic solicitat, influențate de suplimentarea cu NMN și responsabile de recuperarea musculară, necesită investigații suplimentare.

4.4. NMN inhibă creșterea mitocondrială după exercițiul cu restricție a fluxului sanguin
Se știe că exercițiul cu restricție a fluxului sanguin stimulează creșterea conținutului mitocondrial în mușchiul scheletic. În acest studiu, am observat o creștere mitocondrială împiedicată în țesutul muscular uman după suplimentarea cu NMN. De asemenea, am identificat o concentrație ridicată de mitocondrii în celulele care înconjoară miofibrele, precum și un model de difuzie a acestora către interiorul miofibrei, sugerând o reîncărcare continuă prin transfer mitocondrial extramiofibrilar. Dovezi emergente in vitro sugerează că multe celule mieloide sunt purtătoare de mitocondrii și pot transfera mitocondrii între celule.

Neutrofilele sunt printre cele mai abundente tipuri de celule imune esențiale pentru repararea tisulară și vindecarea rănilor și sunt frecvent prezente în țesuturile deteriorate. În acest studiu am arătat că neutrofilele sunt celule bogate în mitocondrii, în ciuda rolului lor minim în fosforilarea oxidativă pentru producerea de ATP pentru ele însele. Această constatare sugerează un rol suplimentar important al neutrofilelor ca sursă de reîncărcare mitocondrială în miofibrele deteriorate. Această întinerire mitocondrială poate explica reducerea emisiilor de specii reactive de oxigen mitocondriale, care indică o populație mitocondrială mai tânără, în mușchiul scheletic uman după exercițiul cu restricție a fluxului sanguin, așa cum a fost raportat anterior. Mecanismul care stă la baza efectului inhibitor al NMN asupra creșterii mitocondriale necesită investigații suplimentare.

4.5. Livrarea mitocondrială de tip NETosis către miofibrele deteriorate
Mitocondriile îmbătrânesc rapid, având o durată de viață relativ scurtă, de aproximativ 8–23 de zile. Prin urmare, este esențială reînnoirea cu mitocondrii proaspete pentru a menține populații tinere în interiorul celulelor gazdă. În unele miofibre deteriorate, am observat că mitocondriile se răspândesc de la neutrofilele atașate miofibrelor prin formarea unor structuri asemănătoare unor rețele, similare capcanelor extracelulare ale neutrofilelor. NETosis neutrofilică este frecvent observată în celule gazdă compromise infectate cu agenți patogeni precum bacterii, fungi și virusuri. Această observație, împreună cu dovezile privind proiecția mitocondriilor de la neutrofilele atașate miofibrelor către miofibrele distruse după exercițiu, sugerează o nouă funcție a neutrofilelor în întinerirea mușchiului post-exercițiu.

În mușchiul scheletic uman, miofibrele ocupă peste 90% din aria tisulară. În mod notabil, în acest studiu, aceste miofibre conțin o concentrație relativ scăzută de mitocondrii comparativ cu neutrofilele atașate situate în afara spațiului miofibrilar. Studii anterioare au arătat că creșterea mitocondrială în mușchiul uman poate apărea la doar o oră după exercițiu, depășind cu mult timpul de dublare mitocondrială de aproximativ 1–3 săptămâni. Biogeneza mitocondrială de novo în interiorul miofibrelor nu poate explica reîncărcarea rapidă observată după exercițiu. Dovezile privind donarea mitocondrială de la neutrofilele invadante într-un interval scurt oferă o explicație mai plauzibilă pentru adaptarea rapidă care poate avea loc în decurs de o zi.

4.6. Limitări
Creșterea conținutului mitocondrial este în general considerată o adaptare favorabilă după antrenament, deoarece un număr mai mare de mitocondrii permite o producere mai eficientă de ATP în celule. Totuși, nu putem concluziona dacă absența creșterii mitocondriale în mușchiul supus exercițiului cu restricție a fluxului sanguin sub suplimentare cu NMN trebuie considerată un rezultat metabolic nefavorabil pentru oameni. Reducerea conținutului mitocondrial în mușchiul scheletic prin manipulare genetică a crescut semnificativ longevitatea la șoareci. Echilibrul dintre conservarea celulelor stem quiescente din nișa măduvei osoase și celulele stem activate pentru regenerarea tisulară poate fi mai important pentru funcție și sănătate in vivo. Creșterea numărului de mitocondrii poate suprima autoreînnoirea celulelor stem, dar poate promova diferențierea acestora. În studiul de față, NMN a fost administrat de patru ori pe zi timp de 6 zile înainte și o zi după exercițiu. Întrebarea dacă separarea momentului suplimentării cu NMN cu 12 ore înainte și după exercițiu ar putea produce o condiție metabolică mai echilibrată, favorabilă sănătății pe termen lung, rămâne de investigat.

5. Concluzie

Acest studiu oferă dovezi noi că suplimentarea cu NMN suprimă semnalizarea inflamatorie în mușchiul scheletic uman indusă de exercițiile BFR. De asemenea, am observat că fagocitele (celulele care exprimă MPO) conțineau semnificativ mai multe mitocondrii decât miofibrele din țesutul muscular. Aceste fagocite s-au acumulat preferențial în regiunile afectate, sugerând un transfer de mitocondrii indus de leziuni, de la celulele imune derivate din măduva osoasă către miofibrele scheletice umane solicitate.

În mod notabil, suplimentarea cu NMN a inhibat și creșterea conținutului mitocondrial după exercițiile BFR. Aceste rezultate sugerează că acțiunea antiinflamatoare a NMN interferează cu transferul mitocondrial de la fagocite către miofibrele stresate. Sunt necesare cercetări suplimentare pentru a determina dacă optimizarea momentului administrării NMN ar putea îmbunătăți adaptarea musculară la exercițiile BFR.

By. Bitanu-Alexandru Sebastian-Alin

Referinte:

·  Mills KF, Yoshida S, Stein LR, et al. Long-term administration of nicotinamide mononucleotide mitigates age-associated physiological decline in mice. Cell Metab. 2016;24:795–806. doi: 10.1016/j.cmet.2016.09.013

·  Tian Y, Zhu CL, Li P, et al. Nicotinamide mononucleotide attenuates LPS-induced acute lung injury with anti-inflammatory, anti-oxidative and anti-apoptotic effects. J Surg Res. 2023;283:9–18. doi: 10.1016/j.jss.2022.09.030

·  Lu Z, Jiang L, Lesani P, et al. Nicotinamide mononucleotide alleviates osteoblast senescence induction and promotes bone healing in osteoporotic mice. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2023;78:186–194. doi: 10.1093/gerona/glac175

·  Jean WH, Hsieh YW, Lai LF, et al. Senolytic effect of high intensity interval exercise on human skeletal muscle. Aging. 2023;15:765–776. doi: 10.18632/aging.204511

·  Lopez P, Radaelli R, Taaffe DR, et al. Resistance training load effects on muscle hypertrophy and strength gain: systematic review and network meta-analysis. Med Sci Sports Exerc. 2021;53:1206–1216. doi: 10.1249/MSS.0000000000002585

·  Huang SC, Wu JF, Saovieng S, et al. Doxorubicin inhibits muscle inflammation after eccentric exercise. J Cachexia Sarcopenia Muscle. 2017;8:277–284. doi: 10.1002/jcsm.12148

·  van Loo G, Bertrand MJM. Death by TNF: a road to inflammation. Nat Rev Immunol. 2023;23:289–303. doi: 10.1038/s41577-022-00792-3

·  Tidball JG. Regulation of muscle growth and regeneration by the immune system. Nat Rev Immunol. 2017;17:165–178. doi: 10.1038/nri.2016.150

·  Lilja M, Mandić M, Apró W, et al. High doses of anti-inflammatory drugs compromise muscle strength and hypertrophic adaptations to resistance training in young adults. Acta Physiol. 2018;222. doi: 10.1111/apha.12948

·  Dewi L, Liao YC, Jean WH, et al. Cordyceps sinensis accelerates stem cell recruitment to human skeletal muscle after exercise. Food Funct. 2024;15:4010–4020. doi: 10.1039/D3FO03770C

·  Carden DL, Granger DN. Pathophysiology of ischaemia-reperfusion injury. J Pathol. 2000;190:255–266. doi: 10.1002/(SICI)1096-9896(200002)190:3<255::AID-PATH526>3.0.CO;2-6

·  Rossi FE, de Freitas MC, Zanchi NE, et al. The role of inflammation and immune cells in blood flow restriction training adaptation: a review. Front Physiol. 2018;9:1376. doi: 10.3389/fphys.2018.01376

·  Hawkins CL, Davies MJ. Role of myeloperoxidase and oxidant formation in the extracellular environment in inflammation-induced tissue damage. Free Radic Biol Med. 2021;172:633–651. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2021.07.007

·  Urao N, Ushio-Fukai M. Redox regulation of stem/progenitor cells and bone marrow niche. Free Radic Biol Med. 2013;54:26–39. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2012.10.532

·  Marchi S, Guilbaud E, Tait SWG, et al. Mitochondrial control of inflammation. Nat Rev Immunol. 2023;23:159–173. doi: 10.1038/s41577-022-00760-x

·  Ji LL, Yeo D. Cellular mechanism of immobilization-induced muscle atrophy: a mini review. Sports Med Health Sci. 2019;1:19–23. doi: 10.1016/j.smhs.2019.08.004

·  Laker RC, Drake JC, Wilson RJ, et al. AMPK phosphorylation of ULK1 is required for targeting of mitochondria to lysosomes in exercise-induced mitophagy. Nat Commun. 2017;8:548. doi: 10.1038/s41467-017-00520-9

·  Cao Z, Zhao M, Sun H, et al. Roles of mitochondria in neutrophils. Front Immunol. 2022;13:934444. doi: 10.3389/fimmu.2022.934444

·  Tyagi T, Yarovinsky TO, Faustino EVS, et al. Platelet mitochondrial fusion and function in vascular integrity. Circ Res. 2024;134:162–164. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.123.323867

·  Maianski NA, Geissler J, Srinivasula SM, et al. Functional characterization of mitochondria in neutrophils: a role restricted to apoptosis. Cell Death Differ. 2004;11:143–153. doi: 10.1038/sj.cdd.4401320

·  Guo K, Wang J, Andrés V, et al. Myod-induced expression of p21 inhibits cyclin-dependent kinase activity upon myocyte terminal differentiation. Mol Cell Biol. 1995;15:3823–3829. doi: 10.1128/MCB.15.7.3823

·  Yi L, Maier AB, Tao R, et al. The efficacy and safety of β-nicotinamide mononucleotide supplementation in healthy middle-aged adults: a randomized, multicenter, double-blind, placebo-controlled, parallel-group, dose-dependent clinical trial. Geroscience. 2023;45:29–43. doi: 10.1007/s11357-022-00705-1

·  Borg G. Perceived exertion as an indicator of somatic stress. Scand J Rehabil Med. 1970;2:92–98. doi: 10.2340/1650197719702239298

·  Dewi L, Lin YC, Nicholls A, et al. Pax7 satellite cells in human skeletal muscle after exercise: a systematic review and meta-analysis. Sports Med. 2023;53:457–480. doi: 10.1007/s40279-022-01767-z

·  Rolas L, Stein M, Barkaway A, et al. Senescent endothelial cells promote pathogenic neutrophil trafficking in inflamed tissues. EMBO Rep. 2024;25:3842–3869. doi: 10.1038/s44319-024-00182-x

·  Jean WH, Lin YC, Ang PY, et al. Senolytic effects of exercise in human muscles require acute inflammation. Aging. 2024;16:8599–8610. doi: 10.18632/aging.205827

·  Yang C, Jiao Y, Wei B, et al. Aged cells in human skeletal muscle after resistance exercise. Aging. 2018;10:1356–1365. doi: 10.18632/aging.101472

·  Tidball JG, Villalta SA. Regulatory interactions between muscle and the immune system during muscle regeneration. Am J Physiol. 2010;298:R1173–R1187.

·  Zhou X, Du HH, Long X, et al. β-nicotinamide mononucleotide administrated by intraperitoneal injection mediates protection against UVB-induced skin damage in mice. J Inflamm Res. 2021;14:5165–5182. doi: 10.2147/JIR.S327329

·  Liu J, Zong Z, Zhang W, et al. Nicotinamide mononucleotide alleviates LPS-induced inflammation and oxidative stress via decreasing cox-2 expression in macrophages. Front Mol Biosci. 2021;8:702107. doi: 10.3389/fmolb.2021.702107

·  Song G, Nguyen DT, Pietramaggiori G, et al. Use of the parabiotic model in studies of cutaneous wound healing to define the participation of circulating cells. Wound Repair Regen. 2010;18:426–432. doi: 10.1111/j.1524-475X.2010.00595.x

·  Mikkelsen UR, Langberg H, Helmark IC, et al. Local NSAID infusion inhibits satellite cell proliferation in human skeletal muscle after eccentric exercise. J Appl Physiol. 2009;107:1600–1611. doi: 10.1152/japplphysiol.00707.2009

·  Vissing K, Groennebaek T, Wernbom M, et al. Myocellular adaptations to low-load blood flow restricted resistance training. Exerc Sport Sci Rev. 2020;48:180–187. doi: 10.1249/JES.0000000000000231

·  Artusa V, De Luca L, Clerici M, et al. Connecting the dots: mitochondrial transfer in immunity, inflammation, and cancer. Immunol Lett. 2025;274:106992. doi: 10.1016/j.imlet.2025.106992

·  Wilgus TA, Roy S, McDaniel JC. Neutrophils and wound repair: positive actions and negative reactions. Adv Wound Care. 2013;2:379–388. doi: 10.1089/wound.2012.0383

·  Petrick HL, Pignanelli C, Barbeau PA, et al. Blood flow restricted resistance exercise and reductions in oxygen tension attenuate mitochondrial H2O2 emission rates in human skeletal muscle. J Physiol. 2019;597:3985–3997. doi: 10.1113/JP277765

·  Korr H, Kurz C, Seidler TO, et al. Mitochondrial DNA synthesis studied autoradiographically in various cell types in vivo. Braz J Med Biol Res. 1998;31:289–298. doi: 10.1590/S0100-879X1998000200012

·  Guan Y, Drake JC, Yan Z. Exercise-induced mitophagy in skeletal muscle and heart. Exerc Sport Sci Rev. 2019;47:151–156. doi: 10.1249/JES.0000000000000192

·  Omar M, Abdelal H. NETosis in parasitic infections: a puzzle that remains unsolved. Int J Mol Sci. 2023;24:8975. doi: 10.3390/ijms24108975

·  Leek BT, Mudaliar SR, Henry R, et al. Effect of acute exercise on citrate synthase activity in untrained and trained human skeletal muscle. Am J Physiol. 2001;280:R441–R447. doi: 10.1152/ajpregu.2001.280.2.R441

·  Menzies RA, Gold PH. The turnover of mitochondria in a variety of tissues of young adult and aged rats. J Biol Chem. 1971;246:2425–2429. doi: 10.1016/S0021-9258(18)62305-1

·  Dell’agnello C, Leo S, Agostino A, et al. Increased longevity and refractoriness to Ca-dependent neurodegeneration in Surf1 knockout mice. Hum Mol Genet. 2007;16:431–444. doi: 10.1093/hmg/ddl477

·  Zhang H, Menzies KJ, Auwerx J. The role of mitochondria in stem cell fate and aging. Development. 2018;145.

·  Rehman J. Empowering self-renewal and differentiation: the role of mitochondria in stem cells. J Mol Med. 2010;88:981–986. doi: 10.1007/s00109-010-0678-2