Іризин: новий міокін та його вплив на обмін речовин

В. А.  Прилуцька; А. В. Солнцева; Т. А. Піскун

doi:10.30978/UJPE2021-1-17

Автор(и)

В. А. Прилуцька Білоруський державний медичний університет, Мінськ, Білорусь
А. В. Солнцева Білоруський державний медичний університет, Мінськ, Білорусь
Т. А. Піскун Білоруський державний медичний університет, Мінськ, Білорусь

DOI:

https://doi.org/10.30978/UJPE2021-1-17

Ключові слова:

іризин; ожиріння; цукровий діабет; діти; новонароджені; біла жирова тканина; бура (коричнева) жирова тканина

Анотація

М’язи виділяють в кровотік гормони (міокіни), що впливають на продукцію цитокінів і їх метаболізм в різних органах і тканинах. Одним з них є іризин — новий адипокін з важливими автокринними та ендокринними функціями. Він продукується не тільки м’язовою тканиною, але й лімфоїдними органами, жировою та нервовою тканиною. Доведено, що цей міокін може відігравати роль в патогенезі метаболічних і онкологічних захворювань, процесах запалення, старіння і нейрогенезі. Вміст іризину в крові регулюється не тільки фізичним навантаженням, але й дієтою, змінами маси тіла, лікарськими препаратами. Підвищений інтерес до вивчення зв’язку іризину з хворобами обміну речовин викликаний пошуком потенційно нової сфери застосування для боротьби з цукровим діабетом 2 типу й інсулінорезистентністю. Іризин відіграє важливу роль у взаємодії осі м’яз–жирова тканина–кістка–мозок. Встановлено, що фізичні вправи позитивно впливають на функціонування нервової системи. Іризин чинить анаболічну дію на скелет і відіграє важливу роль у метаболізмі кісткової тканини. Встановлено, що фізичні вправи є захисним чинником у людей з онкологічними захворюваннями, знижують токсичність хіміотерапії й покращують якість життя пацієнтів, хоча механізми цього явища потребують подальшого вивчення. Обговорюється взаємозв’язок між рівнем циркулюючого іризина і порушенням метаболізму глюкози в організмі дитини. Пропонується використовувати іризин як один з предикторів дитячого ожиріння. Вивчається його захисна роль під час вагітності й у новонароджених. Зниження рівня сироваткового іризину розглядається як маркер гестаційного діабету. Припускають, що рівні іризину в пуповинній крові можуть бути достовірним предиктором ожиріння в майбутньому. Необхідні подальші дослідження для кращого розуміння механізму дії цього міокіна при різних захворюваннях у дітей і виявлення зв’язку між рівнями циркулюючого іризину і кількістю коричневого (бурого) жиру у новонароджених різного гестаційного віку і з різною масою тіла при народженні.

Біографії авторів

В. А. Прилуцька, Білоруський державний медичний університет, Мінськ

Прилуцька Вероніка Анатоліївна, к. мед. н., доцент, доцент 1-ї кафедри дитячих хвороб. 220116, м. Мінськ, Республіка Білорусь, пр. Дзержинського, 83

А. В. Солнцева, Білоруський державний медичний університет, Мінськ

Солнцева Анжеліка Вікторівна, д. мед. н., професор, професор 1-ої кафедри дитячих хвороб . 220116, м. Мінськ, пр. Дзержинського, 83

Т. А. Піскун, Білоруський державний медичний університет, Мінськ

Піскун Тетяна Олександрівна, к. мед. н., доцент, доцент 1-ої кафедри дитячих хвороб. 220116, м. Мінськ, пр. Дзержинського, 83

Посилання

Tsoryev TT, Belaia ZhE, Rozhynskaia LIa. Rol myokynov v mezhtkanevom vzaymodeistvyy y rehuliatsyy obmena veshchestv: obzor lyteraturы. Osteoporoz y osteopatyy. 2016;19(1):28—34. doi: 10.14341/osteo2016128-34.2.

Anastasilakis AD, Polyzos SA, Makras P. et al. Circulating irisin is associated with osteoporotic fractures in postmenopausal women with low bone mass but is not affected by either teriparatide or denosumab treatment for 3 months. Osteoporos. Int. 2014;25 (5):1633—1642. doi:10.1007/s00198-014-2673-x.

Arhire LI, Mihalache L, Covasa M. Irisin: A Hope in Understanding and Managing Obesity and Metabolic Syndrome. Front Endocrinol.(Lausanne). 2019;10:524. doi: 10.3389/fendo.2019.00524.

Aronis KN, Moreno M, Polyzos S. A. et al. Circulating irisin levels and coronary heart disease: association with future acute coronary syndrome and major adverse cardiovascular events. Int J Obes (Lond). 2015;39 (1):156—161. doi:10.1038/ijo.2014.101

Ates I, Arikan MF, Erdogan K. et al. Factors associated with increased irisin levels in the type 1 diabetes mellitus. Endocr Regul. 2017;51 (1):1—7. doi:10.1515/enr-2017-0001.

Blüher S, Panagiotou G, Petroff D. et al. Effects of a 1-year exercise and lifestyle intervention on irisin, adipokines, and inflammatory markers in obese children. Obesity (Silver Spring). 2014;22 (7):1701—1708. doi:10.1002/oby.20739.

Boström P, Wu J, Jedrychowski M P. et al. A PGC1-α-dependent myokine that drives brown-fat-like development of white fat and thermogenesis. Nature. 2012;481 (7382):463—468. doi: 10.1038/nature10777.

Chen S, Sudharsanan N, Huang F, Liu Y, Geldsetzer P, Bärnighausen T. Impact of community based screening for hypertension on blood pressure after two years: regression discontinuity analysis in a national cohort of older adults in China. BMJ. 2019;366:14064. doi: 10.1136/bmj.l4064.

Colaianni G, Cuscito C, Mongelli T. et al. The myokine irisin increases cortical bone mass [published correction appears in Proc Natl Acad Sci U S A. 2015;112 (42):E5763]. Proc. Natl. Acad. Sci. USA.— 2015;112 (39):12157—12162. doi: 10.1073/pnas.1516622112.

Ebert T, Stepan H, Schrey S. et al. Serum levels of irisin in gestational diabetes mellitus during pregnancy and after delivery. Cytokine. 2014;65 (2):153—158. doi: 10.1016/j.cyto.2013.11.009.

Elizondo-Montemayor L, Mendoza-Lara G, Gutierrez-DelBosque G. et al. Relationship of Circulating Irisin with Body Composition, Physical Activity, and Cardiovascular and Metabolic Disorders in the Pediatric Population. Int J Mol. Sci. 2018;19 (12):3727. doi: 10.3390/ijms19123727.

Espes D, Lau J, Carlsson PO. Increased levels of irisin in people with long-standing Type 1 diabetes. Diabet Med. 2015;32 (9):1172—1176. doi:10.1111/dme.12731.

Gannon NP, Vaughan RA, Garcia-Smith R, Bisoffi M, Trujillo KA. Effects of the exercise-inducible myokine irisin on malignant and non-malignant breast epithelial cell behavior in vitro. Int J Cancer. 2015;136(4):E197—E202. doi:10.1002/ijc.29142.

Gizaw M, Anandakumar P, Debela TA Review on the Role of Irisin in Insulin Resistance and Type 2 Diabetes Mellitus. J. Pharmacopuncture. 2020;23 (1):42—43]. J Pharmacopuncture.— 2017;20 (4):235—242. doi:10.3831/KPI.2017.20.029.

Gouveia MC, Vella JP, Cafeo FR, Affonso Fonseca FL, Bacci MR. Association between irisin and major chronic diseases: a review. Eur Rev Med Pharmacol. Sci. 2016;20 (19):4072—4077.

Grygiel-Gorniak B, Puszczewicz M. A review on irisin, a new protagonist that mediates muscle-adipose-bone-neuron connectivity. Eur. Rev Med Pharmacol Sci. 2017;21:4687—4693.

Handschin C, Spiegelman BM. Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1 coactivators, energy homeostasis, and metabolism. Endocr Rev. 2006;27 (7):728—735. doi:10.1210/er.2006-0037.

Huh JY, Panagiotou G, Mougios V. et al. FNDC5 and irisin in humans: I. Predictors of circulating concentrations in serum and plasma and II. mRNA expression and circulating concentrations in response to weight loss and exercise. Metabolism. 2012;61 (12):1725—1738. doi:10.1016/j.metabol.2012.09.002.

Jang HB, Kim HJ, Kang JH, Park SI, Park KH. Lee H.J. Association of circulating irisin levels with metabolic and metabolite profiles of Korean adolescents. Metabolism. 2017;73:100–108. doi: 10.1016/j.metabol.2017.05.007.

Joung KE, Park KH, Filippaios A, Dincer F, Christou H, Mantzoros CS. Cord blood irisin levels are positively correlated with birth weight in newborn infants. Metabolism. 2015;64 (11):1507—1514. doi:10.1016/j.metabol.2015.07.019.

Keleş E, Turan FF. Evaluation of cord blood irisin levels in term newborns with small gestational age and appropriate gestational age. Springer. Plus. 2016;5 (1):1757. doi: 10.1186/s40064-016-2869-y.

Kim H, Wrann CD, Jedrychowski M. et al. Irisin Mediates Effects on Bone and Fat via αV Integrin Receptors [published correction appears in Cell. 2019;178 (2):507—508]. Cell.— 2018;175 (7):1756—1768. doi:10.1016/j.cell.2018.10.025.

Klangjareonchai T, Nimitphong H, Saetung S. et al. Circulating sclerostin and irisin are related and interact with gender to influence adiposity in adults with prediabetes. Int J Endocrinol. 2014;2014:261545. doi:10.1155/2014/261545.

Kong G, Jiang Y, Sun X. et al. Irisin reverses the IL-6 induced epithelial-mesenchymal transition in osteosarcoma cell migration and invasion through the STAT3/Snail signaling pathway. Oncology Report. 2017; 38:2647—2656. doi: 10.3892/or.2017.5973.

Korta P, Pocheć E, Mazur-Biały A. Irisin as a Multifunctional Protein: Implications for Health and Certain Diseases. Medicina (Kaunas). 2019;55(8):485. doi:10.3390/medicina55080485.

Li DJ, Li YH, Yuan HB, Qu LF, Wang P. The novel exercise-induced hormone irisin protects against neuronal injury via activation of the Akt and ERK1/2 signaling pathways and contributes to the neuroprotection of physical exercise in cerebral ischemia. Metabolism. 2017;68:31—42. doi:10.1016/j.metabol.2016.12.003

Liu J, Song N, Huang Y. et al. Irisin inhibits pancreatic cancer cell growth via the AMPK-mTOR pathway. Sci Rep. 2018;8:15247. doi: 10.1038/s41598-018-33229-w.

Mahgoub MO, D’Souza C, Al Darmaki RSMH, Baniyas MMYH, Adeghate E. An update on the role of irisin in the regulation of endocrine and metabolic functions. Peptides. 2018;104:15—23. doi: 10.1016/j.peptides.2018.03.018.

Martinez Munoz IY, Camarillo Romero EDS., Garduno Garcia JJ. Irisin a Novel Metabolic Biomarker: Present Knowledge and Future Directions. Int J Endocrinol. 2018;2018:7816806. doi: 10.1155/2018/7816806.

Mazur-Bialy AI, Kozlowska K, Pochec E, Bilski J, Brzozowski T. Myokine irisin-induced protection against oxidative stress in vitro. Involvement of heme oxygenase-1 and antioxidazing enzymes superoxide dismutase-2 and glutathione peroxidase. J Physiol Pharmacol. 2018;69 (1):117—125. doi:10.26402/jpp.2018.1.13.

Mazur-Bialy AI, Pocheć E, Zarawski M. Anti-Inflammatory Properties of Irisin, Mediator of Physical Activity, Are Connected with TLR4/MyD88 Signaling Pathway Activation. Int J Mol. Sci. 2017;18 (4):701. Published 2017 Mar 25. doi:10.3390/ijms18040701.

Mazur-Bialy AI. Irisin acts as a regulator of macrophages host defense. Life Sci. 2017;176:21—25. doi:10.1016/j.lfs.2017.03.011.

Mól N, Zasada M, Tomasik P, Klimasz K, Kwinta P. Evaluation of irisin and visfatin levels in very low birth weight preterm newborns compared to full term newborns — A prospective cohort study. PLoS ONE. 2018;13 (9):e0204835. doi: 10.1371/journal.pone.0204835.

Moon HS, Dincer F, Mantzoros CS. Pharmacological concentrations of irisin increase cell proliferation without influencing markers of neurite outgrowth and synaptogenesis in mouse H19-7 hippocampal cell lines. Metabolism. 2013;62 (8):1131—1136. doi:10.1016/j.metabol.2013.04.007.

Moon HS, Mantzoros CS. Regulation of cell proliferation and malignant potential by irisin in endometrial, colon, thyroid and esophageal cancer cell lines. Metabolism. 2014;63 (2):188—193. doi:10.1016/j.metabol.2013.10.005.

Novelle MG, Contreras C, Romero-Picó A, López M, Diéguez C. Irisin, two years later. Int J Endocrinol. 2013;2013:746281. doi: 10.1155/2013/746281.

Ökdemir D, Hatipoğlu N, Kurtoğlu S, Siraz ÜG, Akar HH, Muhtaroğlu S, Kütük MS. The Role of Irisin, Insulin and Leptin in Maternal and Fetal Interaction. J Clin Res Pediatr Endocrinol. 2018;10 (4):307—315. doi: 10.4274/jcrpe.0096.

Panati K, Suneetha Y, Narala VR. Irisin/FNDC5-An updated review. Eur. Rev. Med. Pharmacol. Sci. 2016;20 (4):689—697.

Park KH, Zaichenko L, Brinkoetter M. et al. Circulating irisin in relation to insulin resistance and the metabolic syndrome [published correction appears in. J Clin Endocrinol. Metab.— 2014;9 (5):1910]. J. Clin. Endocrinol. Metab. 2013;98 (12):4899—4907. doi:10.1210/jc.2013-2373.

Perakakis N, Triantafyllou GA, Fernández-Real JM, Huh JY, Park KH, Seufert J, Mantzoros CS. Physiology and role of irisin in glucose homeostasis. Nat Rev Endocrinol. 2017;13 (6):324—337. doi: 10.1038/nrendo.2016.221.

Piya MK, Harte AL, Sivakumar K. et al. The identification of irisin in human cerebrospinal fluid: influence of adiposity, metabolic markers, and gestational diabetes. Am J Physiol Endocrinol. Metab. 2014;306 (5):E512—E518. doi:10.1152/ajpendo.00308.2013.

Qiao, X, Nie, Y, Ma Y. et al. Irisin promotes osteoblast proliferation and differentiation via activating the MAP kinase signaling pathways. Sci. Rep. 2016;6:18732. doi: 10.1038/srep18732.

Rabiee F, Lachinani ., Ghaedi S, Nasr-Esfahani MH, Megraw T., Ghaedi K. New insights into the cellular activities of Fndc5/Irisin and its signaling pathways. Cell Biosci. 2020;10:51. doi:10.1186/s13578-020-00413-3.

Ramin C, Barrett HL, Callaway LK, Nitert MD. The Role of Irisin in Gestational Diabetes Mellitus: A Review. Endocrinol Metab. Synd. 2014;3:38. doi:10.4172/2161-1017.1000138.

Reinehr T, Elfers C, Lass N, Roth CL. Irisin and its relation to insulin resistance and puberty in obese children: a longitudinal analysis. J Clin Endocrinol Metab. 2015;100 (5):2123—2130. doi:10.1210/jc.2015-1208.

Roca-Rivada A, Castelao C, Senin LL. FNDC5/irisin is not only a myokine but also an adipokine. PLoS One. 2013;8 (4):e60563. doi: 10.1371/journal.pone.0060563.

Shao L, Li H, Chen J. et al. Irisin suppresses the migration, proliferation, and invasion of lung cancer cells via inhibition of epithelial-to-mesenchymal transition. Biochemical and Biophysical Research Communications. 2017;485 (3):598—605. doi: 10.1016/j.bbrc.2016.12.084.

Shi G, Tang N, Qiu J. et al. Irisin stimulates cell proliferation and invasion by targeting the PI3K/AKT pathway in human hepatocellular carcinoma. Biochem Biophys Res Commun. 2017;493 (1):585—591. doi:10.1016/j.bbrc.2017.08.148.

Singhal V, Lawson EA, Ackerman KE, Fazeli PK, Clarke H, Lee H. et al. Irisin Levels Are Lower in Young Amenorrheic Athletes Compared with Eumenorrheic Athletes and Non-Athletes and Are Associated with Bone Density and Strength Estimates. PLoS ONE. 2014;9 (6):e100218. doi:10.1371/journal.pone.0100218.

Viitasalo A, Atalay M, Pihlajamäki J. et al. The 148 M allele of the PNPLA3 is associated with plasma irisin levels in a population sample of Caucasian children: The PANIC Study. Metabolism. 2015;64 (7):793—796. doi:10.1016/j.metabol.2015.01.010.

Wrann CD. FNDC5/irisin - their role in the nervous system and as a mediator for beneficial effects of exercise on the brain. Brain Plast. 2015;1(1):55—61. doi: 10.3233/BPL-150019.

Yuksel MA, Oncul M, Tuten A, Imamoglu M, Acikgoz AS, Kucur M, Madazli R. Maternal serum and fetal cord blood irisin levels in gestational diabetes mellitus. Diabetes Res Clin Pract. 2014;104 (1):171—175. doi: 10.1016/j.diabres.2013.12.025.

Zhang D, Tan X, Tang N, Huang F, Chen Z, Shi G. Review of Research on the Role of Irisin in Tumors. Onco Targets Ther. 2020;13:4423—4430. doi: 10.2147/OTT.S245178.

Zhang Y, Li R, Meng Y. et al. Irisin stimulates browning of white adipocytes through mitogen-activated protein kinase p38 MAP kinase and ERK MAP kinase signaling. Diabetes. 2014;63 (2):514—525. doi:10.2337/db13-1106.

Zhang Y, Xie C, Wang H, Foss RM, Clare M, George EV. et al. Irisin exerts dual effects on browning and adipogenesis of human white adipocytes. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2016;311:E530–41.

Zheng S, Guo W, Wang X. Study on the relationship between the levels of irisin in umbilical cord blood and neonatal growth in China. J Matern Fetal Neonatal Med. 2020;33 (24):4133—4138. doi: 10.1080/14767058.2019.1597843.