Muscular system in maintaining health and preventing chronic non-infectious diseases

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Chronic non-infectious diseases are the leading cause of premature death according to the WHO data. This review considers the evolution of studying and modern views of domestic and foreign authors on the role of skeletal muscles in maintaining health and preventing chronic non-infectious diseases. An idea regarding the nervous and reflex influence from the working muscles on both individual organs and the body as a whole is presented. The role of myokines, specific proteins produced by skeletal muscles, capable of influencing the state of many organs and systems, is described.

About the authors

B. V. Golovskoy

E.A. Vagner Perm State Medical University

Email: lizikvoronova@mail.ru

MD, PhD, Professor, Department of Internal Medicine and Family Medicine

Russian Federation, Perm

M. D. Berg

E.A. Vagner Perm State Medical University

Email: lizikvoronova@mail.ru

MD, PhD, Professor, Department of Normal Physiology

Russian Federation, Perm

I. A. Bulatova

E.A. Vagner Perm State Medical University

Email: lizikvoronova@mail.ru

MD, PhD, Head of Department of Normal Physiology

Russian Federation, Perm

E. I. Voronova

E.A. Vagner Perm State Medical University

Author for correspondence.
Email: lizikvoronova@mail.ru

Candidate of Medical Sciences, Associate Professor, Department of Internal Medicine and Family Medicine

Russian Federation, Perm

Ya. B. Khovaeva

E.A. Vagner Perm State Medical University

Email: lizikvoronova@mail.ru

MD, PhD, Professor, Head of Department of Internal Medicine and Family Medicine

Russian Federation, Perm

References

  1. VOZ. Non-Infectious Diseases. World Health Organization. Available at: https// www.who.int.
  2. Carla M. Prado, Sarah A. Purcell, Carolyn Alish, Suzette L. Pereira, Nicolaas E. Deutz, Daren K. Heyland. Implications of low muscle mass across the continuum of care: a narrative review. Annals of Medicine 2018; 50 (8): 542.
  3. Mogendovich M.R. Kinesophilia and motor-visceral coordination. Perm' 1969; IX: 6–17 (in Russian).
  4. Mogendovich M.R. Reflex interaction of the locomotor and visceral systems. Leningrad: Medgiz 1957; 365 (in Russian).
  5. Mogendovich M.R. Reflex regulation of endocrine organs. Sb. Voprosy neyroendokrinnoy patologii. Mater. k sed'moy nauchnoy konferentsii po problemam neyroendokrinnoy patologii. Gor'kiy 1964; 61–62 (in Russian)
  6. Pedersen B.K. Mussles and their myokines. J Exptl Biol 2011; 214 (12): 337–346.
  7. Bel'tyukov V.I. On distant neural influences on the activity of internal organs: avtoref. diss. … kand. biol. nauk. Leningrad 1948 (in Russian).
  8. Bel'tyukov V.I. About proprioceptive effects on cardiac activity. Byulleten’ Eksperimental'noy biologi i meditsiny 1947; XXIII (4): 281–283 (in Russian).
  9. Bel'tyukov V.I., Mogendovich M.R. About proprioceptive influences on internal organs. VII Vses. S"ezd fiziologov, biokhimikov Moscow: Medgiz 1947; 256–257 (in Russian).
  10. Bel'tyukov V.I. On the influence of proprioceptive and subsensory tactile stimuli on gastric motility. Byulleten’ Eksperimental'noy biologii i meditsiny 1947; XXIV (1): 47–49 (in Russian).
  11. Skachedub G.E. Materials for the physiology of internal analyzers: avtoref. dis. … kand. biol. nauk. Perm' 1954 (in Russian).
  12. Kolychev V.P. On the question of the role of the spinal cord in the afferent part of the motor-visceral reflex arc. Sb. tez. I referatov nauchnykh rabot Permskogo gos. Meditsinskogo instituta. Perm' 1958; 58–59 (in Russian).
  13. Kolychev V.P. On the mechanisms and ways of proprioceptive regulation of some animal and autonomic functions: avtoref. dis. … kand. med. nauk. Perm' 1959 (in Russian).
  14. Dmitrieva T.P. Influence of proprioception on some parameters of cerebral circulation. V kn. «Patogenez, klinika, lechenie i profilaktika vazhneyshikh zabolevaniy». Volgograd 1963; 117–119 (in Russian).
  15. Dmitrieva T.P. About proprioceptive effects on cerebral circulation. Sb. motorno-vistseral'nye i poznovegetativnye refleksy. Perm' 1965; VI: 32–34 (in Russian).
  16. Datskovskiy B.M. The influence of physical exercise on the vegetative functions of the skin and its mechanism: avtoref. dis. … d-ra med. nauk. Donetsk 1967 (in Russian).
  17. Skachedub G.E. On reflex interaction and peculiarities of excitability of various receptors. Tr. Permskogo gos. sel'skokhozyaystvennogo instituta im. Pryanishnikova. Perm' 1954; IVX: 213–227 (in Russian).
  18. Markin A.G. The influence of static stress on the evacuation and motor function of the stomach of dogs. Sb. tez. i referatov nauchnykh rabot Permskogo gos. med. instituta. Perm' 1958; 86–87 (in Russian).
  19. Chuvaev A.K. The influence of static muscle tension on the motor function of the digestive tract in humans. Sb. motorno-vistseral'nye refleksy v fiziologii i klinike. Perm' 1960; II: 189–195 (in Russian).
  20. Staritsyn A.S. Clinical and experimental study of the locomotor and visceral systems in schizophrenia: avtoref. dis. … d-ra med. nauk. Moscow 1965 (in Russian).
  21. Dmitriev I.A. The functional relationship of the locomotor and autonomic systems in epilepsy: avtoref. dis. … d-ra med. nauk. Moscow 1968 (in Rus-sian).
  22. Motor-visceral coordination and their disorders (kliniko-fiziologicheskie ocherki) Perm' 1969; 183 (in Russian).
  23. Garkavi L.Kh., Kvakina E.B., Ukolova M.A. Adaptive reactions and body resistance. Rostov-on-Don 1990; 224 (in Russian).
  24. Berg M.D. Formation of systemic and local components of regulation of transport provision of local loads in human ontogenesis. Uspekhi fiziologicheskikh nauk 1994; 25 (1); 61–64 (in Russian).
  25. Berg M.D. The transport function of the circulatory system in postnatal human ontogenesis and the mechanisms of its adaptation to dynamic lo-cal loads: avtoref. dis. … d-ra med. nauk. Kazan' 1997 (in Russian).
  26. Schnyder S., Handschin Ch. Skeletal muscle as an endocrine organ: PGC-1α, myokines and exercise. Bone 2015; 80: 115–125.
  27. Kapilevich L.V., Kabachkova A.V., Zakharova A.N. i dr. Secretory function of skeletal muscles: mechanisms of production and physiological effects of myokines. Uspekhi fiziologicheskikh nauk 2016; 47 (2): 7–26 (in Russian).
  28. Vlodavsky Cao R., Bråkenhielm E., Pawliuk R., Wariaro D., Post M. J., Wahlberg E., Leboulch P., Cao Y. Angiogenic synergism, vascular stability and improvement of hindlimb ischemia by a combination of PDGF-BB and FGF-2 (англ.). Nature Med 2003; 9 (5): 604–613.
  29. Wang P., Su TY, Guan J.F., Su D.F., Fan G.R., Miao C.Y. Wisfatin (Adipocyte Metrnl),the resulting perivascular adipose tissue is a factor in the growth of smooth vascular muscles: the role of nicotinamidmonukleotoleotide. Cardiovasc Res 2009; 81: 370–380.
  30. Bellido T., Jilka R.L., Boyce B.F., Girasole G., Broxmeyer H., Dalrymple S.A. et al. Regulation of interleukin-6, osteoclastogenesis, and bone mass by androgens. The role of the androgen receptor. J Clin Invest 1995; 95:2886–2895.
  31. Girasole G., Jilka R.L., Passeri G., Boswell S., Boder G., Williams D.C. et al. 17 beta-estradiol inhibits interleukin-6 production by bone marrow-derived stromal cells and osteoblasts in vitro: a potential mechanism for the antiosteoporotic effect of estrogens. J Clin Invest 1992; 89: 883–891.
  32. Quinn L.S., Anderson B.G., Strait-Bodey L., Stroud A.M., Argilés J.M. Oversecretion of interleukin-15 From Skeletal Muscle Reduces Adiposity. Am J Physiol Endocrinol Metab 2009; 296 (1): E191-202.
  33. Quinn L.S., Anderson B.G. Oversecretion of IL 15 by skeletal muscle reduces adiposity. Amer J Physiol 2009; 296 (1): 191–202.
  34. Ajuwon K.M., Spurlock M.E. Direct regulation of lipolysis by interleukin-15 in primary pig adipocytes. Amer J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2004; 287 (3): 608–611.
  35. Pedersen B.K., Febrrario M.A. Muscle as an endocrine organ: focus on muscle-derived interleukin-6. Physiol Rev 2008; 88: 1309–1406.
  36. Pedersen B.K. A Muscular Twist on the Fate of Fat. N Engl J Med 2012; 366: 1544–1545.
  37. Carbo N., Lopez-Soriano J., Costelli P. et al. Interleukin-15 mediates reciprocal regulation of adipose and muscle mass: a potential role in body weight control. JMB 2001; 1526 (1): 17–24.
  38. Busquets S., Figueras M.T., Meijsing S. et al. Interleukin-15 decreases proteolysis in skeletal muscle: a direct effect. J Int J Mol Med 2005; 16 (3): 471–476.
  39. Quinn L.S., Anderson B.G., Drivdahl R.H. et al. Overexpression of interleukin-15 induces skeletal muscle hypertrophy in vitro: implications for treatment of muscle wasting disorders. Exp Cell Res 2002; 280 (1): 55–63.
  40. Bostrom 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.
  41. Li Z.Y., Zheng S.L., Wang P., Xu T.Y., Guan Y.F., Zhang Y.J., Miao C.Y. Subfatin is a novel adipokine and unlike Meteorin in adipose and brain expression. CNS Neurosci Ther 2014; 20: 344–354.
  42. Carbo N., Lopez-Soriano J., Costelli P. et al. Interleukin-15 mediates reciprocal regulation of adipose and muscle mass: a potential role in body weight control. JMB 2001; 1526 (1): 17–24.
  43. Matthews V.B., Astrom M.B., Chan M.H.S. et al. Brain-derived neurotrophic factor is produced by skeletal muscle cells in response to contraction and enhances fat oxidation via activation of AMP-activated protein kinase. Diabetologia 2009; 52 (7): 1409–1418.
  44. Erickson K.I., Voss M.W., Prakash R.S., Basak C., Szabo A., Chaddock L., et al. Exercise training increases size of hippocampus and improves memory. Proc Natl Acad Sci U.S.A. 2011; 108; 3017–3022.
  45. Pedersen B.K., Febrario M.A. Muscles, exercise and obesity: skeletal muscle as a secretory organ. Nat Rev Endocrinol 2012; 8: 457–465.
  46. Tamura Y., Watanabe K., Kantani T. et al. Upregulation of circulating IL-15 by treadmill running in healthy individuals: is IL-15 an endocrine mediator of the beneficial effects of endurance exercise? Endocr J 2011; 58 (3): 211–215.
  47. Broholm C., Laye M.J., Brandt C. et al. LIF is a contraction-induced myokine stimulating human myocyte proliferation. J Appl Physiol 2011; 111 (1): 251–259.
  48. Cocks M., Shaw C.S., Shepherd S.O. et al. Sprint interval and endurance training are equally effective in increasing muscle microvascular density and eNOS content in sedentary males. J Physiol 2013; 591 (3): 641–656.
  49. Schindler R., Mancilla J., Endres S., Ghorbani R., Clark S.C., Dinarello C.A. Correlations and interactions in the production of interleukin-6 (IL-6), IL-1, and tumor necrosis factor (TNF) in human blood mononuclear cells: IL-6 suppresses IL-1 and TNF. Blood 1990; 75: 40–47.
  50. Heinrich P.C., Castell J.V., Andus T. Interleukin-6 and the acute phase response. Biochem J 1990; 265: 621–636.
  51. Lyson К., McCann S.M. The effect of interleukin-6 on pituitary hormone release in vivo and in vitro. Neuroendocrinology 1991; 54: 262–266.
  52. Schnyder S., Handschin Ch. Skeletal muscle as an endocrine organ: PGC-1α, myokines and exercise. Bone 2015; 80: 115–125.
  53. Starkie R., Ostrowski S.R., Jauffred S. et al. Exercise and IL-6 infusion inhibit endotoxin-induced TNF- production in humans. FASEB J 2003; 17: 884–886.
  54. Steensberg A., Fischer C.P., Keller C. et al. IL-6 enhances plasma IL-ra, IL-10, and cortisol in humans. Am J Physiol Endocrinol Metab 2003; 285: E433–E437.
  55. Lee S.J., Lee Y.S., Zimmers T.A., Soleimani A., Matzuk M.M., Tsuchida K. et al. Regulation of muscle mass by follistatin and activins. Mol Endocrinol 2010; 24 (10): 1998–2008.
  56. Carbo N., Lopez-Soriano J., Costelli P. et al. Interleukin-15 mediates reciprocal regulation of adipose and muscle mass: a potential role in body weight control. JMB 2001; 1526 (1): 17–24.
  57. Busquets S., Figueras M.T., Meijsing S. et al. Interleukin-15 decreases proteolysis in skeletal muscle: a direct eff ect. J Int J Mol Med 2005; 16 (3): 471–476.
  58. Quinn L.S., Anderson B.G., Drivdahl R.H. et al. Overexpression of interleukin-15 induces skeletal muscle hypertrophy in vitro: implications for treatment of muscle wasting disorders. Exp CellRes 2002; 280 (1): 55–63.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2021 Golovskoy B.V., Berg M.D., Bulatova I.A., Voronova E.I., Khovaeva Y.B.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».