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Mitochondrial stress bridge: Could muscle-derived extracellular vesicles be the missing link between sarcopenia, insulin resistance, and chemotherapy-induced cardiotoxicity? - 07/01/26

Doi : 10.1016/j.biopha.2025.118814 
Okechukwu Paul-Chima Ugwu , 1 , Fabian C. Ogenyi, Chinyere Nneoma Ugwu, Mariam Basajja, Michael Ben Okon
 Department of Research, Publication and Extension, Kampala International University Kampala, Uganda 

Corresponding author.

Abstract

Sarcopenia is currently considered a systemic condition that goes beyond muscle atrophy to include multifunctional metabolic and cardiovascular dysfunction. The mediators between skeletal muscle loss and entire body insulin resistance and increased vulnerability to cardiotoxicity caused by chemotherapy are not clear. We hypothesise that mitochondrial-enriched, muscle-secreted extracellular vesicles (EVs) of mtDNA/mitoproteins, stress-regulated microRNAs (miR-1/133/206; miR-29 family), and ROS-modified damage-associated molecular patterns (DAMPs) are a mitochondrial stress bridge that secretes danger signals from sarcopenic muscle to the liver/adipose and heart. EV cargo mechanistically impairs insulin signaling (IRS-1 → PI3K-AKT → GLUT4) and cardiomyocyte pre-injury (loss of Δpsm, antioxidant repression, apoptosis), increasing the toxicity of doxorubicin. Should this framework be valid, it describes the clustering of sarcopenic patients with metabolic dysfunction and disproportional cardiotoxic incidents throughout cancer therapy and places circulating EV cargo as an indicator of outcomes and therapeutic interventions.

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Graphical Abstract




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Highlights

Muscle-derived EVs act as a “mitochondrial stress bridge” linking sarcopenia, insulin resistance, and cardiotoxicity.
Dysfunctional EV cargo impairs insulin signaling and primes cardiomyocytes for anthracycline-induced mitochondrial injury.
Sarcopenic cancer patients face amplified risks of metabolic dysfunction and chemotherapy-related heart toxicity.
The hypothesis unites muscle, metabolic, and cardiac dysfunctions into a single, testable mechanistic framework.
EV profiling may yield biomarkers and therapeutic targets to guide personalized strategies in vulnerable patients.

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Keywords : Extracellular vesicles, Sarcopenia, Insulin resistance, Chemotherapy, Cardiotoxicity, Mitochondrial stress


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Vol 193

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