Exercise hormone (Irisin)

Transcript

1 Paramedical Sciences and Military Health Volume 11, Number 3, Autumn 2016 Review Article Exercise hormone (Irisin) Mehran Moghaddamfar 1, Sattar Gorgani-Firuzjaee 1 * 1 Department of Laboratory Sciences, Faculty of Paramedicine, AJA University of Medical Sciences, Tehran, Iran Abstract Introduction: Almost 15% of world populations suffer from obesity. Obesity and insulin resistance are the key pathogenesis risk factors of type 2 diabetes mellitus (T2DM) and cardiovascular disease. Exercise training can accelerate metabolism and help to prevent the obesity and diabetes through induction of Irisin and triggers conversion of white adipose tissue to brown adipose tissue. Methods and Materials: This review article has been performed by searching the Irisin, FN DC5, obesity and insulin resistance keywords in various databases such as SID, Google scholar, Magiran and Pubmed websites. Results: The exercise increases the production of PGC-1α in the muscle. Previous studies demonstrated that PGC-1α up-regulates the production of FNDC5, which cleave and secrete an Irisin into blood circulation. Irisin (exercise hormone) is responsible for uncoupling protein 1 (UCP1) induction, which plays an important role through increasing heat generation and mitochondrial membrane induction of UCP1, increase heat generation via metabolism. Discussion and Conclusion: Elevated Irisin production alleviate the obesity, glucose tolerance, and decreases insulin resistance. Although exercise increase Irisin and it increases brown adipocyte, it is unclear that why weight reduction cannot be seen with exercise. Bostrom et al., as research pioneers about Irisin, confirm a positive effect of Irisin on obesity and insulin resistance by inducing the group of mice to obesity, diabetes, and injecting FNDC5 to them. Keywords: Irisin, FNDC5, Obesity, Insulin resistance * (Corresponding author) Sattar Gorgani-Firuzjaee, Department of Laboratory Science, Faculty of Paramedicine, AJA University of Medical Sciences, Tehran, Iran. E mail: s. gorgani@ajaums.ac.ir 52

2 نظامی بهداشت و پیراپزشکی علوم مجله 1395 پاییز سوم شماره یازدهم سال مقاله مروری (Irisin) ورزش هورمون معرفی فیروزجایی 1 * گرگانی ستار 1 مقدمفر مهران ایران تهران آجا پزشکی علوم دانشگاه پیراپزشکی دانشکده آزمایشگاهی علوم گروه 1 چكيده دیابت زایی بیماری در را مهمی نقش انسولین به مقاومت و چاقی میبرند. رنج چاقی از دنیا مردم %15 حاضر حال در مقدمه: هب قهوهای چربی به سفید چربی بافت تبدیل و irisin تولید طریق از ورزش میکنند. ایفا عروقی قلبی- بیماریهای و نوع 2 باشد. دیابت و چاقی از جلوگیری برای خوبی بسیار مانع میتواند و میکند کمک بدن ساز و سوخت افزایش کلید با و... magiran و Googlescholar SID سایتهای در جستجو با که است مروری مطالعه یک مقاله این روشها: و مواد است. شده آنالیز و گردآوری انسولین به مقاومت و چاقی FNDC5 irisin واژههای زا پس پروتئین این میشود FNDC5 ترشح تحریک سبب که میشود تولید PGC-1α ماهیچهها در ورزش هنگام یافتهها: UCP1 ژن بیان موجب نیز irisin است. شده گذاری نام ورزشهورمون یا irisin هورمون که میگردد ترشح خون به شکستن میکند. ایفا را خود نقش میتوکندریایی گرمازایی و انرژی اتالف افزایش طریق از پروتئین این که میشود البته که میشود. انسولین به مقاومت کاهش و گلوکز تحمل چاقی بهبود باعث انسان در irisin ترشح نتیجهگیری: و بحث irisin و بدن در irisin افزایش باعث ورزش اینکه وجود با که نشده مشخص هنوز زمینه این در گسترده مطالعات وجود با هب همکارانش و بوستروم میشود. مشاهده ورزش انجام با اندکی وزن کاهش چرا میشود قهوهای چربی افزایش موجب تأثیر آنها به FNDC5 تزریق و دیابت و چاقی به موشها از گروهی ابتالی با irisin با مرتبط پژوهشهای گذاران پایه عنوان کردن الغر بدون حتی ورزش که میگردد تصور بنابراین کردند. تأیید را انسولینی مقاومت شاخص و چاقی بر irisin مثبت بخشد. بهبود irisin طریق از را انسان سالمتی میتواند انسولین به مقاومت چاقی FNDC5 irisin کلیدی: کلمات مقدمه هرگاه )1(. دیابتوچاقیازشایعتریناختالالتمتابولیکیمیباشند به چاقی باشد آن مصرف از بیش مزمن صورت به انرژی دریافت اپیدمی هستند. چاق دنیا مردم %15 حاضر حال در میآید. وجود به آسان دسترسی و تحرک بدون زندگی گسترش علت به چاقی و چاقی )2(. است شده ایجاد باال چربی با و طعم خوش غذاهای و 2 نوع دیابت زایی بیماری در را مهمی نقش انسولین به مقاومت تعادل عدم درواقع 4(. )3 میکنند ایفا عروقی و قلبی بیماریهای کمبود دچار افراد که میشود باعث انرژی مصرف و دریافت بین 6(. )5 شوند چاقی یا و وزن اضافه وزن قهوهای چربی بافت میشود: تقسیم دسته دو به بدن در چربی بافت سازی ذخیره طریق از WAT که ( WAT ) سفید چربی بافت و (BAT) BAT که حالی در میکند تنظیم را هموستاز انرژی اضافی انرژی بدن حرارت درجه تنظیم و ترموژنیک فعالیت یک بردن کار به با انجام را کار این گرما تولید طریق از انرژی اتالف از استفاده با قهوهای چربی بافت که میشد تصور گذشته در 8(. )7 میدهد ایران. تهران آجا پزشکی علوم دانشگاه پیراپزشکی دانشکده آزمایشگاهی علوم گروه فیروزجایی گرگانی ستار مسئول( )نویسنده * s.gorgani@ajaums.ac.ir الکترونیکی: آدرس

3 نظامی بهداشت و پیراپزشکی علوم مجله 1395 پاییز سوم شماره یازدهم سال 54 که شد مشخص 2009 سال از اما ندارد وجود بالغ انسان بدن در در ولی کم مقدار به اما دارد وجود قهوهای چربی نیز بالغ افراد در طی در کردن ورزش هنگام است. سایرین از بیش افراد از بعضی میتواند که میشود تولید irisin نام به بدن در پروتئینی فرایندهایی سبب مکانیسم این با و کند تبدیل قهوهای چربی به را سفید چربی )10 9(. کاهشابتالبهچاقیودیابتوسایرمشکالتسالمتیشود چربی مقدار کننده تعیین ورزش و irisin که است ممکن نتیجه در میآید وجود به فرضیهای بنابراین پس )11(. باشند بدن در قهوهای سبب و ببخشد بهبود را انسولین به حساسیت میتواند BAT که )6(. شود وزن کاهش درهنگامورزشکردندربدنتولیدمیشودطبقتحقیقات PGC-1α درآنهاافزایشیافته درسال 2012 موشهاییکهPGC-1α Bostrom )11(. بوددربرابرچاقیمرتبطباسنودیابتمقاومتنشانمیدادند میگردد اسکلتی عضله از موادی ترشح تحریک موجب PGC-1α این مهمترین از یکی است. گذار تأثیر بافتها سایر عملکرد بر که خون در شکستن از پس پروتئین این )11(. است FNDC5 مواد در irisin است. شده گذاری نام irisin هورمون که میگردد ترشح چربی بافت میشود. UCP1 ژن بیان موجب قهوهای چربی بافت میتوکندریایی تراکم افزایش و UCP1 پروتئین بیان خاطر به قهوهای )12(. میکند ایفا را گرمازایی نقش PGC-1α تولید ماهیچهها در کردن ورزش هنگام در کلی طور به میشود FNDC5 ساخت افزایش سبب اینمسئله مییابدکه افزایش برخالف irisin میشود. irisin تولید باعث نهایت در پروتئین این که میشود خون جریان وارد میشود تولید ماهیچه در که موادی اکثر وخودرابهسلولهایچربیمیرساندودرداخلسلولهایچربی باایجادپیامهایبیوشیمیاییخاصیچربیسفیدرابهچربیقهوهای وباتوجهبهمطالعاتهندسچینواسپیگلمن )14 13(. تبدیلمیکند مطرح را قهوهای به سفید چربی از چربی بافت فنوتیپ تغییر که در مقاومتی تمرینات مثبت تأثیر به توجه با طرفی از و کردهاند تمرینات نوع این بیشتر گرمازایی نقش و بدن چربی و وزن کاهش که میگیرد شکل ذهن در فرضیه این تمرینات انواع سایر به نسبت فنوتیپ تغییر بر بارزی تأثیر نیز مقاومتی تمرینات میرسد نظر به )12(. باشد داشته چربی بافت موجب و میشود بیان PGC-1α تمرین اثر در که دادند نشان محققان تحریکبسیاریازفرایندهاییمانندبیوژنزمیتوکندریایی آنژیوژنز میگردد. عضالنی آتروفی از جلوگیری و عضالنی تار نوع تغییر از خارج است ممکن PGC-1α بیان از ناشی مفید اثرات بنابراین همکارانش و تیمونس 16(. )15 گردد مشاهده نیز عضالنی بافت هفته 6 مدت به 2 نوع دیابت به مبتال و سالم فرد 205 روی بر بیشتر بیان بیانگر یافتهها کردند. اجرا را قدرتی و استقامتی تمرین جوندگان در )17(. میباشد کنترل گروه با مقایسه در FNDC5 افزایش سبب چرب پر غذایی رژیم وجود با FNDC5 بیان افزایش به مقاومت و چاقی به ابتال کاهش باعث و میشود. مصرفی انرژی به FNDC5 تزریق با این بر عالوه )11(. میگردد آنان در انسولین میزان پرکالری و چرب پر غذایی رژیم علیرغم چاق موشهای مبتال دیابت به آنها و یافته بهبود حیوانات این در گلوکز تحمل )18(. نمیشوند متوجه موش از آمده بدست سفید چربی به irisin تزریق با محققین و قهوهای چربی به شدن تبدیل و سلولها در ژنتیکی تغییرات پیش هم و irisin هم بنابراین پس )19(. شدند آنها تنفس افزایش متابولیکی بیماریهای زایی بیماری در مهمی نقش FNDC5 سازش )6(. میکنند ایفا چاقی( و نوع 2 )دیابت روشها و مواد سایتهای در جستجو با که است مروری مطالعه یک مقاله این FNDC5 Irisin واژههای کلید با و... magiran و Googlescholar SID از حاضر مقاله همچنین آمده دست به انسولین به مقاومت و چاقی موتورهای از آمده دست به مقاالت از تعدادی مطالعه و بندی جمع است. فوق جستجو یافتهها تدریج به چربی این ولی میشوند متولد قهوهای چربی با نوزادان در که داد نشان متعدد مطالعات 2009 سال در میشود. ناپدید بخشهاییازبدنبزرگساالنهمسلولهایچربیقهوهایرامیتوان استاد اسپیگلمن دکتر سرپرستی به تیمی سال همان در )11(. یافت رادرموشوانسان بیولوژیسلولیدانشکدهپزشکیهاروارد irisin سلولهای تبدیل چگونگی به توانستند همچنین آنان کرد. کشف بدن که میشود باعث تبدیل این ببرند. پی قهوهای به سفید چربی

4 55 (Irisin) ورزش هورمون معرفی فیروزجایی گرگانی ستار و مقدمفر مهران زا یکی میشود تقسیم قسمتهایی به و میشود شکسته FNDC5 میشود FNDC5 بیان افزایش درنتیجه و ماهیچهها در PGC-1α افزایش سبب ورزش 1- شکل میشود ورزشکار در تنفس افزایش و زایی انرژی نتیجه در و UCP1 تولید همچنین و BAT به WAT تبدیل سبب irisin که است. irisin قسمتها این مهمترین )25(. میگردد فرد سالمتی بهبود نتیجه در و دیابت و چاقی از جلوگیری سبب ساده ظاهر به فرآیند این که قهوهای چربی سلولهای بسوزاند. بیشتری انرژی ورزش حین در ادامه چربی سوزاندن به هم یافت پایان ورزش اینکه از بعد حتی )20(. میدهند نشان گرفت صورت همکارانش و لیکتنبلخ توسط که تحقیقاتی در افراد به نسبت چاق افراد در قهوهای چربی بافت مقدار که شد داده )21(. است کمتر داری معنی طور به شاهد گروه تراریخته موشهای روی بر که )2012( همکارانش و بوستروم این که گرفتند نتیجه میکردند فعالیت PGC-1α تولید منظور به )11(. دارند زیادی تغییرات پایه انرژی تعادل در حیوانات از گروه مستعد که جلدی زیر سفید چربی بافت که داد نشان آنان یافتههای بیان با داری معنی طور به است قهوهای چربی بافت به شدن تبدیل )11(. است یافته افزایش UCP1 بررسی مورد را غیردیابتی و دیابتی چاق فرد 56 همکاران و مورنو قراردادند.نتایجحاصلازپژوهشآنهابیانگرکاهشبیانژنبافت مارکرهای با ارتباط و چاقی با احشایی و شکمی جلدی زیر چربی بیماران در FNDC5 ژن عضالنی بیان کاهش قهوهای چربی بافت UCP1 و FNDC5 بیان با FNDC5 عضالنی بیان ارتباط چاق دیابتی سطوح بین منفی همبستگی و احشایی نه و جلدی زیر چربی بافت )22(. بودند چاق افراد در انسولین به مقاومت و آیریزین افراد irisin سرمی سطوح میزان 2013 سال در همکارانش و چو که دریافتند و دادند قرار مطالعه مورد را 2 نوع دیابت آستانه در )23(. مییابد کاهش دیابت بیماری پیشرفت با مایوکاین این مقدار به مبتال بیماران بررسی با 2013 سال در همکارانش و لیو همچنین سرمی سطح بودن پایین از سالم افراد با آن مقایسه و نوع 2 دیابت )24(. دادند خبر دیابت به مبتالیان در irisin شده شناسایی ژن 1000 از بیش گرفته صورت تحقیقات طبق بر ممکن که میگردند فعال اسکلتی عضله در ورزش با که است از ناشی سالمتی بهبود در نقشی خود خودی به یک هر است برای خوبی کنندهی هماهنگ ورزش )17(. باشند داشته ورزش مستقیم غیر و مستقیم مفید اثرات و میباشد مایوکاینها تعامل سیستم و مغز مانند ارگانها و بافتها از بسیاری متابولیسم بر حتم طور به irisin مصرف بنابراین دارد. همراه به عروقی قلبی- ورزش مزایای همهی به دستیابی برای خوبی جایگزین درستی به ورزش نمیتوانند که بیمارانی در جایگزینی این اما بود. نخواهد

5 نظامی بهداشت و پیراپزشکی علوم مجله 1395 پاییز سوم شماره یازدهم سال 56 بهرهمندی موجب حدودی تا است ممکن باشند داشته تحرک و )26(. شود irisin مزایای از میزان بر مقاومتی تمرین حاد تأثیر بررسی در همکاران و رئیسی بافت UCP1 و عضالنی FNDC5 ژنهای بیان و آیریزین پروتئین چربیموشهایصحرایینربهایننتیجهرسیدندکهمیزانپروتئین آیریزینپالسماپسازیکجلسهتمرینمقاومتیافزایشمعناداری UCP1 و FNDC5 ژنهای mrna نسبی بیان میزان همچنین یافت. )27(. یافت معنادار افزایش تمرینات از پس نیز نتیجهگیری و بحث دیابت و چاقی بر آن تأثیر و irisin بیشتر شناخت تحقیق این از هدف نشان را متفاوتی نتایج انسانها روی گرفته صورت مطالعات بود. به هنوز دیابت بیماری کنترل در آیریزین نقش بنابراین میدهند. درپژوهشهاییکهبهبررسی )28(. طورکاملمشخصنشدهاست تأثیر از موارد اغلب پرداختهاند انسولینی مقاومت و irisin همزمان و Bostrom 30(. )29 کردهاند صحبت هم بر عامل دو این متقابل با irisin با مرتبط پژوهشهای گذاران پایه عنوان به همکارانش به FNDC5 تزریق و دیابت و چاقی به موشها از گروهی ابتالی را انسولینی مقاومت شاخص و چاقی بر irisin مثبت تأثیر آنها ژنها این بیان میزان بر شده انجام تمرین نوع )11(. کردند تأیید توسعهسالمت جهت بدنی فعالیت الزم مقدار حداقل اما است مؤثر )11(. نیست مشخص کامال هنوز بدنی ترشح که داد نشان مطالعه این یافتههای کلی گیری نتیجه یک در مقاومت کاهش و گلوکز تحمل چاقی بهبود باعث انسان در irisin زمینه این در گسترده مطالعات وجود با البته که میشود. انسولین به irisin افزایش باعث ورزش اینکه وجود با که نشده مشخص هنوز کاهش چرا میشود قهوهای چربی افزایش موجب irisin و بدن در اگرچهموشهای )20(. وزناندکیباانجامورزشمشاهدهمیشود رژیم وجود با همکارانش و بوستروم پژوهش در آزمایش مورد قند میزان و کردند مقاومت وزن اضافه برابر در چرب پر غذایی کردن الغر بدون حتی ورزش بنابراین )11(. ماند ثابت آنها خون متعدد مکانیسمهای و irisin طریق از را انسان سالمتی میتواند بخشد. بهبود دیگر References 1- Després J-P, Lemieux I, Prud Homme D. Treatment of obesity: need to focus on high risk abdominally obese patients. British medical journal. 2001;322(7288): Wilding J. Science, medicine, and the future. Obesity treatment. BMJ: British Medical Journal. 1997;315(7114): Højlund K, Boström P. Irisin in obesity and type 2 diabetes. Journal of Diabetes and its Complications. 2013;27(4): Hotta K, Kitamoto A, Kitamoto T, Mizusawa S, Teranishi H, So R, et al. Replication study of 15 recently published loci for body fat distribution in the Japanese population. Journal of atherosclerosis and thrombosis. 2013;20(4): Villarejo C, Fernández-Aranda F, Jiménez-Murcia S, Peñas- Lledó E, Granero R, Penelo E, et al. Lifetime obesity in patients with eating disorders: increasing prevalence, clinical and personality correlates. European Eating Disorders Review. 2012;20(3): Al-Daghri NM, Al-Attas OS, Alokail MS, Alkharfy KM, Yousef M, Vinodson B, et al. Maternal inheritance of circulating irisin in humans. Clinical Science. 2014;126(12): Beranger GE, Karbiener M, Barquissau V, Pisani DF, Scheideler M, Langin D, et al. In vitro brown and brite / beige adipogenesis: human cellular models and molecular aspects. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) -Molecular and Cell Biology of Lipids. 2013;1831(5): Elsen M, Raschke S, Eckel J. Browning of white fat: does irisin play a role in humans? Journal of Endocrinology. 2014;222(1):R25-R Chen J-q, Huang Y-y, Gusdon AM, Qu S. Irisin: a new molecular marker and target in metabolic disorder. Lipids in health and disease. 2015;14(1): Reinehr T, Elfers C, Lass N, Roth CL. Irisin and its relation to insulin resistance and puberty in obese children: a longitudinal analysis. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism. 2015;100(5): Boström P, Wu J, Jedrychowski MP, Korde A, Ye L, Lo JC, et al. A PGC1-[agr]-dependent myokine that drives brownfat-like development of white fat and thermogenesis. Nature. 2012;481(7382): Handschin C, Spiegelman BM. The role of exercise and PGC1α in inflammation and chronic disease. Nature. 2008;454(7203): Pekkala S, Wiklund PK, Hulmi JJ, Ahtiainen JP, Horttanainen M, Pöllänen E, et al. Are skeletal muscle FNDC5 gene expression and irisin release regulated by exercise and related to health? The Journal of physiology.

6 57 معرفی هورمون ورزش (Irisin) مهران مقدمفر و ستار گرگانی فیروزجایی 2013;591(21): Roca-Rivada A, Castelao C, Senin LL, Landrove MO, Baltar J, Crujeiras AB, et al. FNDC5/irisin is not only a myokine but also an adipokine. PloS one. 2013;8(4):e Xu X, Ying Z, Cai M, Xu Z, Li Y, Jiang SY, et al. Exercise ameliorates high-fat diet-induced metabolic and vascular dysfunction, and increases adipocyte progenitor cell population in brown adipose tissue. American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 2011;300(5):R1115-R Wenz T, Rossi SG, Rotundo RL, Spiegelman BM, Moraes CT. Increased muscle PGC-1α expression protects from sarcopenia and metabolic disease during aging. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2009;106(48): Timmons JA, Baar K, Davidsen PK, Atherton PJ. Is irisin a human exercise gene? Nature. 2012;488(7413):E9-E Pardo M, Crujeiras AB, Amil M, Aguera Z, Jiménez-Murcia S, Baños R, et al. Association of irisin with fat mass, resting energy expenditure, and daily activity in conditions of extreme body mass index. International journal of endocrinology. 2014; Lecker SH, Zavin A, Cao P, Arena R, Allsup K, Daniels KM, et al. Expression of the irisin precursor FNDC5 in skeletal muscle correlates with aerobic exercise performance in patients with heart failure. Circulation: Heart Failure. 2012;5(6): Seale P, Kajimura S, Spiegelman BM. Transcriptional control of brown adipocyte development and physiological function of mice and men. Genes & development. 2009;23(7): van Marken Lichtenbelt WD, Vanhommerig JW, Smulders NM, Drossaerts JM, Kemerink GJ, Bouvy ND, et al. Coldactivated brown adipose tissue in healthy men. New England Journal of Medicine. 2009;360(15): Moreno-Navarrete JM, Ortega F, Serrano M, Guerra E, Pardo G, Tinahones F, et al. Irisin is expressed and produced by human muscle and adipose tissue in association with obesity and insulin resistance. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism. 2013;98(4):E769-E Choi Y-K, Kim M-K, Bae KH, Seo H-A, Jeong J-Y, Lee W-K, et al. Serum irisin levels in new-onset type 2 diabetes. Diabetes research and clinical practice. 2013;100(1): Liu J-J, Wong MD, Toy WC, Tan CS, Liu S, Ng XW, et al. Lower circulating irisin is associated with type 2 diabetes mellitus. Journal of Diabetes and its Complications. 2013;27(4): Castillo-Quan JI. From white to brown fat through the PGC- 1α-dependent myokine irisin: implications for diabetes and obesity. Disease Models and Mechanisms. 2012;5(3): Pedersen BK. A muscular twist on the fate of fat. New England Journal of Medicine. 2012;366(16): Reisi J, Rajabi H, Ghaedi K, Marandi S-M, Dehkhoda M-R. Effect of Acute Resistance Training on Plasma Irisin Protein Level and Expression of Muscle FNDC5 and Adipose Tissue UCP1 Genes in Male Rats. Journal of Isfahan Medical School. 2013;31(256). 28- Abdul-Ghani MA, Matsuda M, Balas B, DeFronzo RA. Muscle and liver insulin resistance indexes derived from the oral glucose tolerance test. Diabetes care. 2007;30(1): Crujeiras AB, Pardo M, Arturo RR, Santiago NC, Zulet M, Martínez JA, et al. Longitudinal variation of circulating irisin after an energy restriction-induced weight loss and following weight regain in obese men and women. American Journal of Human Biology. 2014;26(2): Sesti G, Andreozzi F, Fiorentino T, Mannino G, Sciacqua A, Marini M, et al. High circulating irisin levels are associated with insulin resistance and vascular atherosclerosis in a cohort of nondiabetic adult subjects. Acta diabetologica. 2014;51(5):