Peroxisomal-mitochondrial interaction impinging on muscle function

Adjustments in muscle mass and metabolic demand are crucial for regulating whole-body metabolism, locomotion, eating, and respiration. Therefore, skeletal muscle is a central influencer of several human diseases. Muscle dysfunction correlates with the onset and progression of several metabolic disorders while improving muscle health with regular exercise reduces morbidity in many conditions. Peroxisomes are ubiquitous dynamic metabolic organelles that play an essential role in various cellular events, such as reactive oxygen species clearance and lipid metabolism. However, even though the peroxisome field is exponentially increasing, little is known about their role in muscle metabolism and function. Here we show that in vivo skeletal muscle-specific inhibition of peroxisomal function results in alterations in the peroxisomal-mitochondrial interplay resulting in reduced critical energy production pathways. In addition, peroxisome-deficient muscles display an age-dependent myopathy characterized by sarcomere structure alterations, central nuclei, denervation signs, and muscle atrophy. These findings indicate that peroxisomal integrity is critical for skeletal muscle health.

La regolazione della massa muscolare e delle richieste metaboliche sono cruciali per regolare il metabolismo, la locomozione, l'alimentazione e la respirazione di tutto il corpo. Pertanto, il muscolo scheletrico influenza in modo determinante diverse malattie umane. Disfunzioni muscolari sono correlate all'insorgenza e alla progressione di diversi disordini metabolici, invece, il miglioramento della salute muscolare con un regolare esercizio fisico riduce la morbilità in diverse condizioni. I perossisomi sono organelli metabolici dinamici e ubiquitari che svolgono un ruolo essenziale in vari processi cellulari, come la rimozione delle specie reattive dell'ossigeno e il metabolismo dei lipidi. Tuttavia, anche se il campo dei perossisomi è in esponenziale aumento, poco si sa del loro ruolo nel metabolismo e nella funzione muscolare. Qui mostriamo che l'inibizione in vivo della funzione perossisomiale, specificatamente nel muscolo scheletrico, provoca alterazioni nell'interazione perossisomi-mitocondri con la conseguente riduzione di pathways critici per la produzione di energia. Inoltre, i muscoli con perossisomi disfunzionali mostrano una miopatia età-dipendente caratterizzata da alterazioni della struttura del sarcomero, nuclei centrali, segni di denervazione e atrofia muscolare. Questi risultati indicano che l'integrità dei perossisomi è fondamentale per la salute del muscolo scheletrico.