• irisin
• microglia
• muscle cells
• myokines
• neuroinflammation

L’esercizio fisico può fornire benefici multiorgano, compreso un noto e riconosciuto miglioramento del benessere cerebrale, rappresentando un efficace intervento non farmacologico contro le malattie a base neuroinfiammatoria. Durante la contrazione, i muscoli scheletrici secernono molecole effettrici derivate dalle cellule muscolari, chiamate miochine, che mediano gli effetti indotti dall'esercizio, regolano il metabolismo corporeo e la risposta neurobiologica attraverso la loro funzione endocrina e contribuiscono a mantenere le proprietà funzionali e strutturali dei muscoli scheletrici attraverso un sistema auto/ meccanismo paracrino. Tra le miochine, si suggerisce che l’irisina media gli effetti benefici dell’esercizio sul sistema nervoso centrale (SNC). L'irisina è un peptide indotto dall'esercizio fisico scisso e secreto dal suo precursore proteico di membrana, FNDC5 (proteina 5 contenente il dominio della fibronectina di tipo III), nel flusso sanguigno. Sebbene molti studi stiano rivelando gli effetti positivi dell'irisina nell'attenuare i processi neurodegenerativi e la sua elevata espressione nel cervello, il ruolo e il meccanismo d'azione di questa miochina sono in gran parte sconosciuti.
Le condizioni neuroinfiammatorie svolgono un ruolo chiave nell’insorgenza di disturbi neurodegenerativi e neuropsichiatrici e coinvolgono principalmente l’attivazione delle cellule microgliali, le cellule immunitarie primarie del cervello.
Questo studio mira a caratterizzare meglio l'espressione della miochina irisina/FNDC5 nelle cellule muscolari e ad indagare il suo potenziale ruolo nella risposta infiammatoria della microglia mediante modelli cellulari in vitro.
Innanzitutto, abbiamo stimolato il processo di differenziazione miogenica (7 giorni) di una linea cellulare muscolare murina (C2C12), garantendo un adeguato programma di differenziamento mediante la misurazione dei fattori responsabili dell'impegno (miogenina) e della maturazione dei miotubi (catena pesante della miosina II -MyHCII), rispettivamente.
Nelle cellule in differenziamento C2C12, abbiamo analizzato mediante qRT-PCR i livelli trascrizionali delle principali miochine: interleuchina-6 (IL-6), IL-15, IL-8, fattore inibitorio della leucemia (LIF), fattore di crescita dei fibroblasti 21 (FGF21) , miostatina e FNDC5/irisina. I risultati hanno mostrato che i livelli di mRNA di FNDC5/irisina hanno raggiunto il picco dopo due giorni di differenziamento e sono diminuiti nei giorni successivi. L'analisi dei livelli proteici di FNDC5/irisina, misurati mediante western blot ed ELISA, ha confermato l'aumentata espressione della miochina nelle cellule C2C12.
Successivamente, sono stati esplorati gli effetti dell’irisina contro le cellule microgliali valutando come l’irisina agisce sulla risposta infiammatoria indotta dall’esposizione al lipopolisaccaride batterico (LPS) nelle cellule microgliali BV-2.
Il test di vitalità cellulare ha mostrato un aumento della vitalità cellulare BV2 dopo 24, 48 e 72 ore di trattamento con 50 e 100 ng/ml di irisina ricombinante (r-irisina). L'analisi dell'espressione genica è stata eseguita su cellule BV2 pretrattate con r-irisina (100 ng/ml) per 24 ore e quindi stimolate con LPS (100 ng/ml) per 6 ore. I nostri risultati hanno indicato che l'irisina è stata in grado di inibire l'aumento dei livelli di mRNA di IL-18 indotti da LPS, mentre non sono stati osservati effetti sull'inflammasoma NLRP3. Inoltre, l’irisina ha inibito l’aumento dei livelli di IL-1β rilasciato dalle cellule BV2 dopo 6 ore di esposizione all’LPS.
Sebbene siano necessarie ulteriori indagini, questo studio ha fornito nuove conoscenze per comprendere meglio il ruolo dell’irisina nella regolazione della diafonia muscolo-cervello.

Physical exercise can provide multi-organ benefits, including a well-known and recognized improvement in brain well-being, by representing an effective non-pharmacological intervention against neuroinflammatory-based diseases. During contraction, skeletal muscles secret muscle-cell-derived effector molecules, named myokines, which mediate exercise-induced effects, regulate body metabolism and neurobiological response by their endocrine function, and contribute to maintain functional and structural properties of skeletal muscles by an auto/paracrine mechanism. Among the myokines, irisin is suggested to mediate the exercise’s beneficial effects on the central nervous system (CNS). Irisin is an exercise-induced peptide cleaved and secreted from its membrane protein precursor, FNDC5 (fibronectin type III domain-containing protein 5), in the bloodstream. Although many studies are revealing irisin's positive effects in attenuating neurodegenerative processes, and its high expression in the brain, the role and mechanism of action of this myokine are largely unknown. Neuroinflammatory condition plays a key role in the onset of neurodegenerative and neuropsychiatric disorders and mainly involve the activation of microglia cells, the primary immune cells in the brain. This study aimed to better characterize the myokine irisin/FNDC5 expression in muscle cells and investigate its potential role in microglia inflammatory response by in vitro cell models. First, we stimulated the myogenic differentiation process (7 days) of a murine muscle cell line (C2C12), ensuring a proper differentiation program by the measurement of the factors responsible for the commitment (myogenin) and the maturation of myotubes (myosin heavy chain II-MyHCII), respectively. In C2C12 differentiating cells, we analysed by qRT-PCR the transcriptional levels of the main myokines: interleukin-6 (IL-6), IL-15, IL-8, leukemia inhibitory factor (LIF), fibroblast growth factor 21 (FGF21), myostatin and FNDC5/irisin. Results showed that the mRNA levels of FNDC5/irisin peaked after two days of differentiation and decreased in the following days. The analysis of the protein levels of FNDC5/irisin, measured by using western blot and ELISA, confirmed the increased expression of the myokine in the C2C12 cells. Subsequently, the effects of irisin against microglia cells was explored by evaluating how irisin acts on the inflammatory response induced by exposure to bacterial lipopolysaccharide (LPS) in BV-2 microglial cells. Cell viability assay showed an increase in BV2 cell viability after 24, 48, and 72 hours of treatment with 50 and 100 ng/ml of recombinant irisin (r-irisin). Gene expression analysis was performed on BV2 cells pre-treated with r-irisin (100 ng/ml) for 24h and then stimulated with LPS (100 ng/ml) for 6h. Our results indicated that irisin was able to inhibit the increase of IL-18 mRNA levels induced by LPS, while no effects were observed on NLRP3 inflammasome. Moreover, irisin inhibited the increased levels of IL-1β released by BV2 cells after 6h of LPS exposure. Although more investigation is necessary, this study provided new knowledge to better comprehend the role of irisin in regulating muscle-brain crosstalk.