Myokiny

Myokiny jsou malými signálními molekulami o velikosti 5–20 kDa, které jsou exprimovány a uvolňovány buňkami svalstva po svalové kontrakci. Jedná se o cytokiny a jiné peptidy, které mají autokrinní, parakrinní nebo endokrinní účinky a vyvolávají metabolické změny v reakci na fyzickou námahu. Kosterní sval je schopen do okolí uvolňovat mnoho různých myokinů v závislosti na svalové aktivitě, která expresi těchto molekul reguluje. V tomto ohledu může být kosterní sval vnímán jako endokrinní orgán schopný prostřednictvím těchto signálních molekul komunikovat a ovlivňovat další orgány jako tukovou tkáň, játra, kosti, mozek a další. [1][2]

Na kombinace myokinů produkovaných svalem má vliv i typ cvičení (aerobní / silové) a typ svalového vlákna – různé cvičení má různý efekt. Sedavý životní styl a s ním spojená chronická onemocnění mohou být mimo jiné také způsobeny jiným myokinovým prostředím. [3][4]

Funkce

[editovat | editovat zdroj]

Myokiny ovlivňují metabolismus, produkci dalších signálních molekul jinými tkáněmi v případě, že jsou uvolňovány do krve. Důležitá je také jejich imunoregulační role a interakce s tukovou tkání a tím regulace energetické homeostázy, včetně regulace metabolismu glukózy. Jejich vylučování působí na růst svalových vláken a regeneraci svalu a dochází k podpoře angiogeneze. Myokiny mají také vliv na tvorbu hnědé tukové tkáně a kosterní homeostázu.[1][5][2][6]

Fyzická aktivita má skrze myokinovou signalizaci vliv i na nervovou tkáň, dochází ke vzniku histonových modifikací a syntéze proteinů, které jsou schopné ovlivnit náladu, kognici a zlepšit spánkovou kvalitu.[7][8]

Kromě vlivu na ostatní tkáně mají myokiny důležitý vliv na sval samotný, jsou prostředníky svalových změn vyvolaných cvičením. Mezi tyto změny patří podpora proliferace buněk svalu a tvorby nových cév pomocí VEGF a dalších molekul.[9]

U myokinů bývá často popisována protizánětlivá funkce a bývají vnímány jako prevence pro celou řadu onemocnění. I když ve většině případů je vliv myokinů na organismus popisován velmi pozitivně, je tomu tak u jejich časově omezeného uvolňování. Dysregulace těchto molekul může přispět také mnohým patologiím, příkladem může být nepříznivý vliv interleukinu 6 v mozku.[10]

Zástupci

[editovat | editovat zdroj]

Myostatin

[editovat | editovat zdroj]

Myostatin byl první molekulou popsanou jako myokin. Exprese a uvolňování myostatinu je inhibováno jak aerobním tak silovým cvičením, naopak jeho zvýšená hladina byla zjištěna u obézních jedinců. Jeho přirozeným inhibitorem je folistatin, jehož hladiny se zvyšují po fyzické námaze. [4]

Interleukin 6

[editovat | editovat zdroj]

Interleukin 6 je známým zástupcem myokinů, jeho produkce je indukována kontrakcí kosterního svalstva při fyzické aktivitě již zhruba po půl hodině. Objevuje se i v krevním oběhu a jeho množství závisí na délce a intenzitě cvičení. Jako myokin má protizánětlivý účinek a je schopen inhibovat tvorbu některých prozánětlivých cytokinů, přestože jako cytokin může mít i prozánětlivou funkci. Podílí se také na regulaci růstu svalů zprostředkovaného satelitními buňkami. Jeho uvolňování svalovými buňkami podporuje glykogenolýzu, lipolýzu a také dochází ke zvýšené expresi GLUT4 a zvýšené inzulinové citlivosti. Jedná se tedy o jeden z hlavních regulátorů udržujících tukovou homeostázu. [11][12][13]

Interleukin 15

[editovat | editovat zdroj]

Dalším interleukinem řazeným k myokinům je interleukin 15, který je také schopný stimulovat růst svalu a podporovat absorpci glukózy. Vliv má i na tukovou tkáň, kde stimulací adiponektinu inhibuje hromadění lipidů. Mimo to má antioxidační účinky a podporuje aktivitu mitochondrií. [14]

Mezi myokiny se řadí i další interleukiny jako jsou IL-7, IL-8 či IL-10. [15]

LIF

[editovat | editovat zdroj]

Inhibiční faktor leukémie (LIF) je dalším myokinem stimulujícím proliferaci svalových buněk a tím růst svalu. Podílí se také na hypertrofii a regeneraci svalové tkáně. Regulace jeho exprese je závislá na intracelulární koncentraci vápníku. [16]

FGF21

[editovat | editovat zdroj]

Růstový faktor fibroblastů 21 (FGF21) je myokinem s přímým účinkem na absorpci glukózy v kosterním svalstvu zvýšením exprese GLUT1 a podporou inzulinového transportu glukózy. Během hladovění je také inhibitorem lipolýzy. Jeho zvýšené uvolňování ze svalu může zapříčinit poruchy funkce mitochondrií. [15]

Decorin

[editovat | editovat zdroj]

Decorin je vylučován během svalové kontrakce, jedná se o proteoglykan působící stejně jako jiné myokiny na růst svalu. [17]

Irisin

[editovat | editovat zdroj]

Irisin je v nedávné době objeveným myokinem hrajícím roli zejména v metabolismu lipidů. Podílí se na tvorbě hnědé tukové tkáně. Jeho koncentrace se po cvičení zvyšuje. Byl popsán jeho potenciál v léčbě obezity a jeho možné preventivní účinky u některých nádorových onemocnění.[18]

Vliv na onemocnění

[editovat | editovat zdroj]

Mnohé myokiny působí protizánětlivě, potlačením chronického zánětu mohou tedy zabránit rozvoji řady onemocnění. Mezi tato onemocnění patří například diabetes 2. typu, demence, některé typy nádorů, kardiovaskulární onemocnění a další. Fyzická aktivita tedy napomáhá prevenci těchto patologií. Oproti tomu sedavý životní styl spojený s dysregulací myokinů působí prozánětlivě, nepříznivým výsledkem myokinové regulace je také hromadění viscerálního tuku. [19]

Reference

[editovat | editovat zdroj]
  1. ↑ a b PEDERSEN, Bente Klarlund; ÅKERSTRÖM, Thorbjörn C. A.; NIELSEN, Anders R. Role of myokines in exercise and metabolism. Journal of Applied Physiology. 2007-09, roč. 103, čís. 3, s. 1093–1098. Dostupné online [cit. 2021-06-16]. ISSN 8750-7587. DOI 10.1152/japplphysiol.00080.2007. (anglicky) 
  2. ↑ a b HUH, Joo Young. The role of exercise-induced myokines in regulating metabolism. Archives of Pharmacal Research. 2018-01, roč. 41, čís. 1, s. 14–29. Dostupné online [cit. 2021-06-16]. ISSN 0253-6269. DOI 10.1007/s12272-017-0994-y. (anglicky) 
  3. ↑ KANZLEITER, Timo; RATH, Michaela; GÖRGENS, Sven W. The myokine decorin is regulated by contraction and involved in muscle hypertrophy. Biochemical and Biophysical Research Communications. 2014-07, roč. 450, čís. 2, s. 1089–1094. Dostupné online [cit. 2021-06-16]. DOI 10.1016/j.bbrc.2014.06.123. (anglicky) 
  4. ↑ a b PEDERSEN, Bente K.; FEBBRAIO, Mark A. Muscles, exercise and obesity: skeletal muscle as a secretory organ. Nature Reviews Endocrinology. 2012-08, roč. 8, čís. 8, s. 457–465. Dostupné online [cit. 2021-06-16]. ISSN 1759-5029. DOI 10.1038/nrendo.2012.49. (anglicky) 
  5. ↑ KIRK, Ben; FEEHAN, Jack; LOMBARDI, Giovanni. Muscle, Bone, and Fat Crosstalk: the Biological Role of Myokines, Osteokines, and Adipokines. Current Osteoporosis Reports. 2020-08, roč. 18, čís. 4, s. 388–400. Dostupné online [cit. 2021-06-16]. ISSN 1544-1873. DOI 10.1007/s11914-020-00599-y. (anglicky) 
  6. ↑ CHEN, Wentao; WANG, Liyi; YOU, Wenjing. Myokines mediate the cross talk between skeletal muscle and other organs. Journal of Cellular Physiology. 2021-04, roč. 236, čís. 4, s. 2393–2412. Dostupné online [cit. 2021-06-16]. ISSN 0021-9541. DOI 10.1002/jcp.30033. (anglicky) 
  7. ↑ KLINE, Christopher E. The Bidirectional Relationship Between Exercise and Sleep: Implications for Exercise Adherence and Sleep Improvement. American Journal of Lifestyle Medicine. 2014-11, roč. 8, čís. 6, s. 375–379. Dostupné online [cit. 2021-06-16]. ISSN 1559-8276. DOI 10.1177/1559827614544437. PMID 25729341. (anglicky) 
  8. ↑ DI LIEGRO; SCHIERA; PROIA. Physical Activity and Brain Health. Genes. 2019-09-17, roč. 10, čís. 9, s. 720. Dostupné online [cit. 2021-06-16]. ISSN 2073-4425. DOI 10.3390/genes10090720. PMID 31533339. (anglicky) 
  9. ↑ HOFFMANN, Christoph; WEIGERT, Cora. Skeletal Muscle as an Endocrine Organ: The Role of Myokines in Exercise Adaptations. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine. 2017-11, roč. 7, čís. 11, s. a029793. Dostupné online [cit. 2021-06-16]. ISSN 2157-1422. DOI 10.1101/cshperspect.a029793. PMID 28389517. (anglicky) 
  10. ↑ TING, Emily Yi-Chih; YANG, Albert C.; TSAI, Shih-Jen. Role of Interleukin-6 in Depressive Disorder. International Journal of Molecular Sciences. 2020-03-22, roč. 21, čís. 6, s. 2194. Dostupné online [cit. 2021-06-16]. ISSN 1422-0067. DOI 10.3390/ijms21062194. PMID 32235786. (anglicky) 
  11. ↑ SERRANO, Antonio L.; BAEZA-RAJA, Bernat; PERDIGUERO, Eusebio. Interleukin-6 Is an Essential Regulator of Satellite Cell-Mediated Skeletal Muscle Hypertrophy. Cell Metabolism. 2008-01, roč. 7, čís. 1, s. 33–44. Dostupné online [cit. 2021-06-16]. ISSN 1550-4131. DOI 10.1016/j.cmet.2007.11.011. 
  12. ↑ RASCHKE, Silja; ECKEL, Jürgen. Adipo-Myokines: Two Sides of the Same Coin—Mediators of Inflammation and Mediators of Exercise. Mediators of Inflammation. 2013, roč. 2013, s. 1–16. Dostupné online [cit. 2021-06-16]. ISSN 0962-9351. DOI 10.1155/2013/320724. 
  13. ↑ IKEDA, SHIN-ICHI; TAMURA, YOSHIFUMI; KAKEHI, SAORI. Exercise-Induced Transient Increase in IL-6 Stimulates GLUT4 Expression and Enhances Insulin Sensitivity in Mouse Skeletal Muscle. Juntendo Medical Journal. 2016, roč. 62, čís. Suppl.1, s. 148–148. Dostupné online [cit. 2021-06-16]. ISSN 2187-9737. DOI 10.14789/jmj.62.s148. 
  14. ↑ HUH, Joo Young. The role of exercise-induced myokines in regulating metabolism. Archives of Pharmacal Research. 2018-01, roč. 41, čís. 1, s. 14–29. Dostupné online [cit. 2021-06-16]. ISSN 0253-6269. DOI 10.1007/s12272-017-0994-y. (anglicky) 
  15. ↑ a b LI, Fengna; LI, Yinghui; DUAN, Yehui. Myokines and adipokines: Involvement in the crosstalk between skeletal muscle and adipose tissue. Cytokine & Growth Factor Reviews. 2017-02, roč. 33, s. 73–82. Dostupné online [cit. 2021-06-16]. DOI 10.1016/j.cytogfr.2016.10.003. (anglicky) 
  16. ↑ NICOLA, Nicos A.; BABON, Jeffrey J. Leukemia inhibitory factor (LIF). Cytokine & Growth Factor Reviews. 2015-10, roč. 26, čís. 5, s. 533–544. Dostupné online [cit. 2021-06-16]. DOI 10.1016/j.cytogfr.2015.07.001. PMID 26187859. (anglicky) 
  17. ↑ LIGHTFOOT, Adam P.; COOPER, Robert G. The role of myokines in muscle health and disease. Current Opinion in Rheumatology. 2016-11, roč. 28, čís. 6, s. 661–666. Dostupné online [cit. 2021-06-16]. ISSN 1040-8711. DOI 10.1097/BOR.0000000000000337. (anglicky) 
  18. ↑ MAALOUF, George-Emmanuel; EL KHOURY, Diala. Exercise-Induced Irisin, the Fat Browning Myokine, as a Potential Anticancer Agent. Journal of Obesity. 2019-04-01, roč. 2019, s. 1–8. Dostupné online [cit. 2021-06-16]. ISSN 2090-0708. DOI 10.1155/2019/6561726. PMID 31065382. (anglicky) 
  19. ↑ DÍAZ, Buenaventura Brito; GONZÁLEZ, Delia Almeida; GANNAR, Fadoua. Myokines, physical activity, insulin resistance and autoimmune diseases. Immunology Letters. 2018-11, roč. 203, s. 1–5. Dostupné online [cit. 2021-06-16]. DOI 10.1016/j.imlet.2018.09.002. (anglicky)