Brain Derived Neurotrophic Factor (BDNF) – Was ist das?

Der aus dem Gehirn stammende neurotrophe Faktor hat sich als eines der wichtigsten Neurotrophine erwiesen in Prozessen wie Lernen, Gedächtnis und Denken.

Unangemessene Mengen dieser Substanz können auch Krankheiten, kognitive Dysfunktionen und Stimmungsprobleme verursachen.

Als nächstes werden wir näher darauf eingehen, was genau dieses Protein bewirkt, einige der Erkrankungen, bei denen es aufgetreten ist verbunden, sein Wirkungsmechanismus und die Bedeutung der Ausübung körperlicher Aktivität für ein gutes Maß an Faktor.

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Was ist ein vom Gehirn abgeleiteter neurotropher Faktor?

Der brain-derived neurotrophic factor, besser bekannt unter seinem Akronym im Englischen BDNF (brain-derived neurotrophic factor), ist ein Protein, dessen Gen auf Chromosom 11 lokalisiert ist Es stellt sich heraus, dass es das Neurotrophin mit der höchsten Expression im Gehirn von Säugetieren ist, insbesondere in der Großhirnrinde und im Hippocampus.

Diese Neurotrophine spielen eine sehr wichtige Rolle während der Gehirnentwicklung und üben ihre Wirkung auf die Plastizität des Nervensystems aus, wenn es ausgereift ist.

Sie spielen eine wichtige Rolle bei Prozessen wie der Neurogenese, der Aufrechterhaltung und Sanierung der neuronalen Funktion und ihrer strukturellen Integrität. Tatsächlich zeigte Mark Tuszynski von der University of California, dass dies einer der Faktoren, die in Tiermodellen den neuronalen Tod bei einer Hirnverletzung verhinderten.

Funktion von BDNF im Nervensystem

Der neurotrophe Faktor wirkt in bestimmten Neuronen des Zentralnervensystems und auch in der Peripherie und hilft den Neuronen an diesen Stellen zu überleben. Darüber hinaus erleichtert es ihr Wachstum und ihre Differenzierung.

Diese Substanz es ist besonders in Teilen des zentralen Nervensystems aktiv, insbesondere in der Großhirnrinde, dem Hippocampus und dem basalsten Teil des Gehirns. Diese Bereiche sind an kognitiven Prozessen wie Gedächtnis, Lernen und Denken beteiligt. Es wurde auch festgestellt, dass es an Orten wie der Netzhaut, den Nieren, den Motoneuronen, der Skelettmuskulatur, der Prostata und sogar im Speichel gefunden werden kann.

Vom Gehirn abgeleiteter neurotropher Faktor spielt eine wichtige Rolle im Langzeitgedächtnis. Zwar werden im Gehirn von Säugetieren viele Neuronen während des Embryonalstadiums gebildet, aber Teile des Gehirns des Individuums, wenn es bereits ein Erwachsener ist, haben sie die Fähigkeit, aus neuralen Stammzellen neue Neuronen zu erzeugen. Dieser Vorgang wird als Neurogenese bezeichnet. Neurotrophe helfen, diesen Prozess zu stimulieren und zu kontrollieren, wobei BDNF das wichtigste ist.

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Wirkmechanismus

BDNF bindet an mindestens zwei Rezeptoren auf der Oberfläche von Zellen, die in der Lage sind, auf dieser Wachstumsfaktor: Track B (TrkB) und der Rezeptor mit niedriger Affinität für den Nervenwachstumsfaktor (LNGFR). Der neurotrophe Faktor moduliert die Aktivität mehrerer Neurotransmitter-Rezeptoren, einschließlich der nikotinischen Rezeptoren.

1. TrkB

TrkB wird vom NTRK2-Gen kodiert. Die Aktivierung des BDNF-TrkB-Signalwegs ist wichtig für Kurzzeitgedächtnisentwicklung und neuronales Wachstum.

2. LNGFR

Die Wechselwirkung zwischen BDNF und dem LNGFR-Rezeptor ist nicht sehr klar. Die Forschung hat gezeigt, dass diese Interaktion die Ursache für die Hemmung des neuronalen Todes ist.

Kognitive Fähigkeiten

Das Leben in Umgebungen mit mehreren kognitiven Stimuli wird zusätzlich zu einem körperlich aktiven Lebensstil mit einer guten kognitiven Funktion im Allgemeinen in Verbindung gebracht. Kognitive, physische und visuelle Stimulation führt zu einer besseren neuronalen Funktion und erhöht die synaptische Kommunikation zwischen Neuronen, bei der sowohl Struktur als auch Chemie verändert werden zerebral.

Sinnesreize werden zunächst vom Kortex verarbeitet, bevor sie den Hippocampus erreichen. Die BDNF-Expression wird in Umgebungen mit vielen kognitiven Reizen verstärkt, die als Ursache für ein besseres Gedächtnis und eine bessere Lernfähigkeit zugeschrieben wird. Dieser Faktor würde dazu führen, dass mehr Synapsen (Synaptogenese), Dendriten (Dendritogenese) und, wie bereits erwähnt, eine stärkere Neurogenese erzeugt werden.

Zusammenhang mit der Pathologie

Ebenso wie der vom Gehirn abgeleitete neurotrophe Faktor mit einer besseren kognitiven Fähigkeit in Verbindung gebracht wird und hinter Prozessen wie Lernen steht, Gedächtnis und Denken war es unvermeidlich zu beobachten, inwieweit dieser Faktor bei neurodegenerativen Erkrankungen und Störungen fehlen kann psychiatrisch. Hier werden wir einige sehen.

1. Schizophrenie

Die Tatsache, dass BDNF eine überlebenswichtige Substanz für das zentrale und periphere Nervensystem ist, insbesondere in Bezug auf die Synaptogenese während und nach der Embryonalentwicklung, hat sie in Bezug zu Schizophrenie.

Das hat man gesehen Menschen mit der Diagnose haben geringere Mengen des Faktors im dorsolateralen präfrontalen Kortex, ein Bereich im Zusammenhang mit dem Arbeitsgedächtnis.

2. Depression

Ein hoher Corticosteronspiegel, ein Stresshormon, wurde in Tiermodellen mit einer Verringerung der BDNF-Expression in Verbindung gebracht, was eine Atrophie des Hippocampus impliziert.

Eine Abnahme der Aktivität des Hippocampus und anderer limbischer Strukturen wurde mit Stimmungsproblemen in Verbindung gebracht, insbesondere bei chronischer Depression.

Andererseits wurde festgestellt, dass der Neurotransmitter Glutamat, Kaloriendefizit, intellektuelle Stimulation und Freiwillige, zusätzlich zu Antidepressiva, erhöhen die Expression von BDNF im Gehirn und reduzieren die Symptome depressiv

3. Altern

Der BDNF-Spiegel wird während des gesamten Lebens des Menschen stark reguliert, sowohl im frühen als auch im späten Leben.

Wie wir bereits gesehen haben, hat sich der aus dem Gehirn stammende neurotrophe Faktor als eine kritische Substanz in der Gehirnentwicklung sowohl vor als auch nach der pränatalen Phase erwiesen. Mit zunehmendem Alter sinkt der BDNF-Spiegel im Gehirngewebe.

Als Folge dieses Phänomens nimmt das Hippocampusvolumen ab, was darauf hindeutet, dass diese Verringerung des BDNF die für ältere Menschen so charakteristischen kognitiven Probleme beinhaltet.

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BDNF und körperliche Bewegung

In Tiermodellen, insbesondere bei Ratten, wurde beobachtet, dass moderate körperliche Aktivität, wie zum Beispiel einen Kilometer pro Tag laufen, erhöhte BDNF-Spiegel im Hippocampus.

Diese Veränderungen der Faktorspiegel haben sich in Neuronen des Gyrus dentatus, des Hilus und der CA3-Region als besonders signifikant erwiesen und treten bereits nach wenigen Tagen auf. Andere Regionen, in denen Veränderungen gefunden wurden, waren das Kleinhirn, die Großhirnrinde und das lumbale Rückenmark.

Untersuchungen am Menschen haben gezeigt, dass körperliche Aktivität dazu beiträgt, die Plastizität des Gehirns zu erhalten und sogar zu verbessern, eine für den Hippocampus sehr typische Eigenschaft. Überlegene Funktionen wie Lernen oder Gedächtnis werden durch gesunde Gewohnheiten wie 30 Minuten Gehen am Tag begünstigt, Sport treiben oder vor allem laufen. Bewegung induziert eine erhöhte BDNF-Genexpression.

Bibliographische Referenzen:

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• Soppet, D; Escandon, E; Maragos, J; et al. (1991). Die neurotrophen Faktoren, aus dem Gehirn stammender neurotropher Faktor und Neurotrophin-3 sind Liganden für den trkB-Tyrosinkinase-Rezeptor. Zelle 65 (5): 895-903.