Effects of exercise training on cardiolipin biosynthesis in human skeletal muscle mitochondria: A systematic review and meta-analysis

Background and purpose

Mitochondrial dysfunction is a major marker of aging, and alterations in the structure or content of cardiolipin (CL), a phospholipid unique to mitochondria, are thought to contribute to mitochondrial dysfunction and decreased physical performance. Exercise induces upregulation of CL levels and improves physical fitness, however, current studies reported in the literature addressing the effects of exercise interventions on cardiolipin biosynthesis are inconsistent, and the improved outcomes of different intervention protocols and cycles are controversial. Therefore, a systematic evaluation and meta-analysis were performed in this study to evaluate the effect of exercise training on CL biosynthesis.

Methods

A literature search based on electronic databases (PubMed, Web of Science, Scopus, SPORT Discus, and EBSCO host) was performed and the final literature was identified based on inclusion and exclusion criteria. Review Manager 5.4.1 was used to evaluate the quality of the literature based on the Cochrane bias risk assessment tool and meta-analysis was performed, and Stata 17.0 software was used for sensitivity analysis.

Results

A total of 1037 articles were screened, of which 8 studies were included in the meta-analysis. The results of the fixed-effects meta-analysis showed that exercise significantly promoted CL biosynthesis compared to pre-intervention (SMD:0.62, 95%CI: 0.30–0.94). In subgroup analysis, the duration of exercise < 16 weeks (SMD: 0.67, 95%CI: 0.09–1.25) and ≥ 16 weeks (SMD: 0.60, 95%CI: 0.21–0.98), single exercise intervention (SMD: 0.69, 95%CI: 0.30–1.08) and combined exercise and calorie restriction intervention (SMD: 0.74, 95%CI: 0.16–1.33) all had significant promoting effects on CL biosynthesis.

Conclusion

The findings of this study indicate that exercise training can significantly increases human skeletal muscle CL levels regardless of the duration of exercise or the type of exercise intervention.

Contexte et but

Le dysfonctionnement mitochondrial est un marqueur majeur du vieillissement, et les altérations de la structure ou du contenu de la cardiolipine (CL), un phospholipide propre aux mitochondries, contribueraient au dysfonctionnement mitochondrial et à la diminution des performances physiques. L’exercice induit une augmentation des niveaux de CL et améliore la condition physique. Cependant, les études actuelles rapportées dans la littérature sur les effets des interventions d’exercice sur la biosynthèse de la cardiolipine sont incohérentes et les résultats améliorés des différents protocoles et cycles d’intervention sont controversés. Par conséquent, une évaluation systématique et une méta-analyse ont été menées dans cette étude dans le but d’évaluer l’effet de l’exercice sur la biosynthèse de la CL.

Méthodes

Une recherche documentaire basée sur des bases de données électroniques (PubMed, Web of Science, Scopus, SPORT Discus et EBSCO host) a été effectuée et la littérature finale a été identifiée sur la base des critères d’inclusion et d’exclusion. Review Manager 5.4.1 a été utilisé pour évaluer la qualité de la littérature sur la base de l’outil d’évaluation du risque de biais, et une méta-analyse a été réalisée, ainsi qu’une analyse de sensibilité à l’aide du logiciel Stata 17.0.

Résultats

Au total, 1037 articles ont été examinés, dont 8 études ont été incluses dans la méta-analyse. Les résultats de la méta-analyse à effets fixes ont montré que l’entraînement physique favorisait de manière significative la biosynthèse de la CL par rapport à la période précédant l’intervention (SMD : 0,62, IC à 95 % : 0,30–0,94). Dans les analyses de sous-groupes, la durée de l’exercice < 16 semaines (SMD : 0,67, IC 95 % : 0,09–1,25) et ≥ 16 semaines (SMD : 0,60, IC 95 % : 0,21–0,98), l’intervention d’exercice unique (SMD : 0,69, IC 95 % : 0,30–1,08) et l’intervention combinée d’exercice et de restriction calorique (SMD : 0,74 IC à 95 % : 0,16–1,33) ont toutes eu un effet de promotion significatif sur la biosynthèse du CL.

Conclusions

Les résultats de cette étude suggèrent que l’entraînement physique peut augmenter de manière significative les niveaux de CL du muscle squelettique chez l’homme, indépendamment de la durée de l’exercice ou du choix de l’intervention.