Sarkopeni kaslarındaki değişikliklerin mekanizmalarını açıklamak için miyosatellit hücre toplanmasındaki değişiklikler, anabolik sinyallemedeki değişiklikler, protein oksidasyonu, inflamasyon ve gelişimsel faktörler dahil olmak üzere birden fazla teori önerilmiştir. Sarkopeninin patolojik değişiklikleri, kas liflerinin yağ ile değiştirilmesinde yansıyan kas dokusu kalitesinde azalma, fibrozda artış , kas metabolizmasında değişiklikler, oksidatif stres ve nöromüsküler kavşağın dejenerasyonunu içerir . Yaralanma veya egzersiz sırasında uydu hücrelerinin aktive edilememesinin de sarkopeninin patofizyolojisine katkıda bulunduğu düşünülmektedir.
Ek olarak, oksitlenmiş proteinler lipofuscin ve çapraz bağlı proteinlerin birikmesine yol açarak iskelet kasında kasılmayan materyal birikimine neden olabilir ve sarkopenik kas oluşumuna katkıda bulunabilir.
Sarkopenik kaslarda, kas lifi tiplerinin dağılımı, tip II kas liflerinde veya “hızlı kasılma”da bir azalma ile değişirken, tip I kas liflerinde veya “yavaş kasılma” kas liflerinde çok az veya hiç azalma olmaz. Deinerve tip II lifler, genellikle yavaş tip I lif motor sinirleri tarafından yeniden innerve edilerek tip I liflere dönüştürülür.
Erkekler, miyofiber tipinin yaşlanmayla ilişkili bu değişimine karşı muhtemelen daha hassastır, çünkü yakın tarihli bir araştırma, yaşlı erkeklerde genç erkeklere kıyasla daha yüksek oranda “yavaş kasılma” kas lifi olduğunu, ancak yaşlı kadınlarda genç kadınlara kıyasla böyle olmadığını göstermiştir.
Yaşlanan sarkopenik kas , çeşitli diğer hücre tiplerinde de gösterilen mitokondriyal DNA mutasyonlarının birikimini gösterir . Mitokondriyal mutasyonlara sahip klonlar, kasın belirli bölgelerinde birikir ve bu, mutlak mtDNA kopya sayısında yaklaşık beş kat artışla birlikte gelir, yani bu bölgeler daha yoğundur. Hücrelerin hasarlı mitokondri birikimini önleyen belirgin bir koruyucu faktör, BNIP3 proteininin yeterli seviyeleridir . BNIP3 eksikliği kas iltihabına ve atrofiye yol açar.
Ayrıca, her kas yaşlanmanın atrofik etkilerine karşı aynı derecede hassas değildir. Örneğin, hem insanlarda hem de farelerde , alt bacak kaslarının üst bacak kasları kadar yaşlanmaya karşı hassas olmadığı gösterilmiştir. Bu, belki de her kas grubundaki miyofiber tipinin farklı dağılımıyla açıklanabilir, ancak bu bilinmemektedir.