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Fattore neurotrofico cerebrale

Il fattore neurotrofico cerebrale, o BDNF (brain-derived neurotrophic factor), o abrineurina,[1] è una proteina[2] che, nell'uomo, è codificata dal gene BDNF.[3][4] Il BDNF è un membro della famiglia dei fattori di crescita delle neurotrofine, ed è stato isolato per la prima volta dal cervello di maiale nel 1982 da Yves-Alain Barde e Hans Thoenen.[5] Da un punto di vista storico, è stato il secondo fattore neurotrofico a essere caratterizzato, dopo il fattore di crescita nervosa.

Funzione

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Il BDNF agisce su alcuni neuroni del sistema nervoso centrale e del sistema nervoso periferico, aiutando a sostenere la sopravvivenza dei neuroni esistenti e incoraggiando la crescita e la differenziazione di nuovi neuroni e sinapsi.[6][7] Nel cervello è attivo nell'ippocampo, nella corteccia e nel prosencefalo, aree vitali per l'apprendimento, la memoria e il pensiero.[8] Il BDNF è espresso anche nella retina, nei reni, nella prostata, nei motoneuroni, nei muscoli scheletrici e si trova anche nella saliva.[9][10]

Lo stesso BDNF è importante per la memoria a lungo termine.[11] Sebbene la stragrande maggioranza dei neuroni nel cervello dei mammiferi si formi prenatalmente, parti del cervello adulto mantengono la capacità di far crescere nuovi neuroni dalle cellule staminali neurali attraverso un processo noto come neurogenesi. Le neurotrofine sono proteine che aiutano a stimolare e controllare la neurogenesi, essendo BDNF una delle più attive.[12][13][14] I topi nati senza la capacità di sintetizzare il BDNF soffrono di difetti dello sviluppo nel cervello e nel sistema nervoso sensoriale e di solito muoiono subito dopo la nascita, suggerendo che il BDNF giochi un ruolo importante nel normale sviluppo neurale.[15] Altre importanti neurotrofine strutturalmente correlate al BDNF includono NT-3, NT-4 e NGF.

Il BDNF è prodotto nel reticolo endoplasmatico e secreto dalle vescicole a nucleo denso. Si lega alla carbossipeptidasi E (CPE) e la rottura di questo legame è stata proposta come causa della perdita di smistamento del BDNF in vescicole a nucleo denso. Il fenotipo per i topi knockout per BDNF può essere grave, inclusa la letalità postnatale. Altri tratti includono perdite di neuroni sensoriali che influenzano la coordinazione, l'equilibrio, l'udito, il gusto e la respirazione. I topi knockout mostrano anche anomalie cerebellari e un aumento del numero di neuroni simpatici.[16]

Alcuni tipi di esercizio fisico hanno dimostrato di aumentare notevolmente la sintesi di BDNF nel cervello umano, in parte responsabile della neurogenesi indotta dall'esercizio e dei miglioramenti nella funzione cognitiva.[10][17][18][19][20] La niacina sembra sovraregolare anche l'espressione del recettore BDNF e della tropomiosina chinasi B (TrkB).[21]

Legami con patologie

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Vari studi hanno mostrato possibili collegamenti tra BDNF e diverse condizioni patologiche quali depressione,[22] schizofrenia,[23] disturbo ossessivo-compulsivo,[24] morbo di Alzheimer,[25] malattia di Huntington,[26] sindrome di Rett,[27] demenza,[28] anoressia nervosa[29] e bulimia nervosa.[30] Livelli aumentati di BDNF possono indurre un cambiamento in uno stato di ricompensa simile a dipendenza da oppiacei quando espresso nell'area tegmentale ventrale nei ratti.[31]

In uno studio sui ratti, si è visto che livelli aumentati di BDNF possono indurre una modifica a uno stato di ricompensa del tipo oppioide-dipendente, quando espressi nell'area tegmentale ventrale dell'encefalo.[32]

Note

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  1. ^ https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/mm/ab5613p
  2. ^ Brain-derived neurotrophic factor, in Growth Factors, vol. 22, n. 3, September 2004, pp. 123-31, DOI:10.1080/08977190410001723308, PMID 15518235.
  3. ^ Molecular cloning of a human gene that is a member of the nerve growth factor family, in Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 87, n. 20, October 1990, pp. 8060-64, Bibcode:1990PNAS...87.8060J, DOI:10.1073/pnas.87.20.8060, PMID 2236018.
  4. ^ Human and rat brain-derived neurotrophic factor and neurotrophin-3: gene structures, distributions, and chromosomal localizations, in Genomics, vol. 10, n. 3, July 1991, pp. 558-68, DOI:10.1016/0888-7543(91)90436-I, PMID 1889806.
  5. ^ BDNF: A Key Factor with Multipotent Impact on Brain Signaling and Synaptic Plasticity, in Cellular and Molecular Neurobiology, vol. 38, n. 3, April 2018, pp. 579-593, DOI:10.1007/s10571-017-0510-4, PMID 28623429.
  6. ^ A BDNF autocrine loop in adult sensory neurons prevents cell death, in Nature, vol. 374, n. 6521, March 1995, pp. 450-53, Bibcode:1995Natur.374..450A, DOI:10.1038/374450a0, PMID 7700353.
  7. ^ Neurotrophins: roles in neuronal development and function, in Annual Review of Neuroscience, vol. 24, 2001, pp. 677-736, DOI:10.1146/annurev.neuro.24.1.677, PMID 11520916.
  8. ^ Brain-derived neurotrophic factor/TrkB signaling in memory processes, in Journal of Pharmacological Sciences, vol. 91, n. 4, April 2003, pp. 267-70, DOI:10.1254/jphs.91.267, PMID 12719654.
  9. ^ Identification of pro- and mature brain-derived neurotrophic factor in human saliva, in Archives of Oral Biology, vol. 54, n. 7, July 2009, pp. 689-95, DOI:10.1016/j.archoralbio.2009.04.005, PMID 19467646.
  10. ^ a b Endocrine Crosstalk Between Skeletal Muscle and the Brain, in Frontiers in Neurology, vol. 9, 2018, p. 698, DOI:10.3389/fneur.2018.00698, PMID 30197620.
  11. ^ BDNF is essential to promote persistence of long-term memory storage, in Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 105, n. 7, February 2008, pp. 2711-16, Bibcode:2008PNAS..105.2711B, DOI:10.1073/pnas.0711863105, PMID 18263738.
  12. ^ Intraventricular administration of BDNF increases the number of newly generated neurons in the adult olfactory bulb, in Molecular and Cellular Neurosciences, vol. 11, n. 4, July 1998, pp. 234-45, DOI:10.1006/mcne.1998.0684, PMID 9675054.
  13. ^ Adenoviral brain-derived neurotrophic factor induces both neostriatal and olfactory neuronal recruitment from endogenous progenitor cells in the adult forebrain, in The Journal of Neuroscience, vol. 21, n. 17, September 2001, pp. 6718-31, DOI:10.1523/JNEUROSCI.21-17-06718.2001, PMID 11517261.
  14. ^ Infusion of brain-derived neurotrophic factor into the lateral ventricle of the adult rat leads to new neurons in the parenchyma of the striatum, septum, thalamus, and hypothalamus, in The Journal of Neuroscience, vol. 21, n. 17, September 2001, pp. 6706-17, DOI:10.1523/JNEUROSCI.21-17-06706.2001, PMID 11517260.
  15. ^ Studies on the physiological role of brain-derived neurotrophic factor and neurotrophin-3 in knockout mice, in The International Journal of Developmental Biology, vol. 39, n. 5, October 1995, pp. 799-807, PMID 8645564.
  16. ^ MGI database: phenotypes for BDNF homozygous null mice. http://www.informatics.jax.org/searches/allele_report.cgi?
  17. ^ A meta-analytic review of the effects of exercise on brain-derived neurotrophic factor, in Journal of Psychiatric Research, vol. 60, January 2015, pp. 56-64, DOI:10.1016/j.jpsychires.2014.10.003, PMID 25455510.
  18. ^ Exercise: putting action into our epigenome, in Sports Medicine, vol. 44, n. 2, February 2014, pp. 189-209, DOI:10.1007/s40279-013-0114-1, PMID 24163284.
  19. ^ Neuroprotective effects of physical activity on the brain: a closer look at trophic factor signaling, in Frontiers in Cellular Neuroscience, vol. 8, 2014, p. 170, DOI:10.3389/fncel.2014.00170, PMID 24999318.
  20. ^ Organ-specific physiological responses to acute physical exercise and long-term training in humans, in Physiology, vol. 29, n. 6, November 2014, pp. 421-36, DOI:10.1152/physiol.00067.2013, PMID 25362636.
  21. ^ The biochemical pathways of central nervous system neural degeneration in niacin deficiency, in Neural Regeneration Research, vol. 9, n. 16, August 2014, pp. 1509-13, DOI:10.4103/1673-5374.139475, PMID 25317166.
  22. ^ (EN) Daniele Cavaleri, Federico Moretti e Alessandra Bartoccetti, The role of BDNF in major depressive disorder, related clinical features, and antidepressant treatment: Insight from meta-analyses, in Neuroscience & Biobehavioral Reviews, vol. 149, 1º giugno 2023, pp. 105159, DOI:10.1016/j.neubiorev.2023.105159. URL consultato il 29 maggio 2023.
  23. ^ Decreased serum BDNF levels in chronic institutionalized schizophrenia on long-term treatment with typical and atypical antipsychotics, in Progress in Neuro-Psychopharmacology & Biological Psychiatry, vol. 33, n. 8, November 2009, pp. 1508-12, DOI:10.1016/j.pnpbp.2009.08.011, PMID 19720106.
  24. ^ Serum levels of brain-derived neurotrophic factor in drug-naïve obsessive-compulsive patients: a case-control study, in Journal of Affective Disorders, vol. 122, 1–2, April 2010, pp. 174-78, DOI:10.1016/j.jad.2009.07.009, PMID 19664825.
  25. ^ Brain-derived neurotrophic factor in neurodegenerative diseases, in Nature Reviews. Neurology, vol. 5, n. 6, June 2009, pp. 311-22, DOI:10.1038/nrneurol.2009.54, PMID 19498435.
  26. ^ Wheel running and environmental enrichment differentially modify exon-specific BDNF expression in the hippocampus of wild-type and pre-motor symptomatic male and female Huntington's disease mice, in Hippocampus, vol. 20, n. 5, May 2010, pp. 621-36, DOI:10.1002/hipo.20658, PMID 19499586.
  27. ^ The common BDNF polymorphism may be a modifier of disease severity in Rett syndrome, in Neurology, vol. 72, n. 14, April 2009, pp. 1242-47, DOI:10.1212/01.wnl.0000345664.72220.6a, PMID 19349604.
  28. ^ Neurotrophins, synaptic plasticity and dementia, in Current Opinion in Neurobiology, vol. 17, n. 3, June 2007, pp. 325-30, DOI:10.1016/j.conb.2007.03.013, PMID 17419049.
  29. ^ Blood levels of brain-derived neurotrophic factor correlate with several psychopathological symptoms in anorexia nervosa patients (PDF), in Neuropsychobiology, vol. 56, n. 4, 2007, pp. 185-90, DOI:10.1159/000120623, PMID 18337636.
  30. ^ A DRD4/BDNF gene-gene interaction associated with maximum BMI in women with bulimia nervosa, in The International Journal of Eating Disorders, vol. 41, n. 1, January 2008, pp. 22-28, DOI:10.1002/eat.20474, PMID 17922530.
  31. ^ Ventral tegmental area BDNF induces an opiate-dependent-like reward state in naive rats, in Science, vol. 324, n. 5935, June 2009, pp. 1732-34, Bibcode:2009Sci...324.1732V, DOI:10.1126/science.1168501, PMID 19478142.
  32. ^ Vargas-Perez H, Ting-A Kee R, Walton CH, Hansen DM, Razavi R, Clarke L, Bufalino MR, Allison DW, Steffensen SC, van der Kooy D, Ventral tegmental area BDNF induces an opiate-dependent-like reward state in naive rats, in Science, vol. 324, n. 5935, giugno 2009, pp. 1732-4, Bibcode:2009Sci...324.1732V, DOI:10.1126/science.1168501, PMC 2913611, PMID 19478142.
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