Нейротрофические факторы
Нейротрофические факторы ( НТФ ) представляют собой семейство биомолекул , почти все из которых представляют собой пептиды или небольшие белки , которые поддерживают рост, выживание и дифференцировку как развивающихся, так и зрелых нейронов. [1] [2] [3] Большинство NTF оказывают свое трофическое воздействие на нейроны путем передачи сигналов через тирозинкиназы . [2] обычно это рецепторная тирозинкиназа . В зрелой нервной системе они способствуют выживанию нейронов, вызывают синаптическую пластичность и модулируют формирование долговременной памяти. [2] Нейротрофические факторы также способствуют начальному росту и развитию нейронов в центральной нервной системе и периферической нервной системе и способны вырастить поврежденные нейроны в пробирках и на животных моделях. [1] [4] Некоторые нейротрофические факторы также высвобождаются тканью-мишенью, чтобы направлять рост развивающихся аксонов . Большинство нейротрофических факторов принадлежат к одному из трех семейств: (1) нейротрофины , (2) полученные из глиальных клеток , и (3) нейропоэтические цитокины. лиганды семейства нейротрофических факторов (GFL), [4] Каждое семейство имеет свои собственные механизмы передачи сигналов в клетках , хотя вызываемые клеточные реакции часто перекрываются. [4]
В настоящее время нейротрофические факторы интенсивно изучаются для использования в биоискусственных нервных кондуитах, поскольку они необходимы in vivo для управления ростом и регенерацией аксонов. В исследованиях нейротрофические факторы обычно используются в сочетании с другими методами, такими как биологические и физические сигналы, создаваемые добавлением клеток и определенной топографии. Нейротрофические факторы могут быть иммобилизованы на каркасной структуре, а могут и не быть иммобилизованы, хотя иммобилизация предпочтительна, поскольку она позволяет создавать постоянные контролируемые градиенты. В некоторых случаях, например, в нейронных системах доставки лекарств , они свободно иммобилизуются, так что их можно избирательно высвобождать в определенное время и в определенных количествах. [ нужна медицинская ссылка ]
Список нейротрофических факторов
[ редактировать ] |
Хотя появляется больше информации о нейротрофических факторах, их классификация основана на различных клеточных механизмах и они сгруппированы в три основных семейства: нейротрофины , семейство CNTF и семейство GDNF . [2] [5] [6]
Нейротрофины
[ редактировать ]Нейротрофический фактор головного мозга
[ редактировать ]Нейротрофический фактор головного мозга (BDNF) структурно подобен NGF , NT-3 и NT-4 /5. [7] и разделяет рецептор TrkB с NT-4. [8] Система нейротрофического фактора головного мозга/TrkB способствует выживанию тимоцитов , как показали исследования на тимусе мышей. [8] Другие эксперименты показывают, что BDNF более важен и необходим для выживания нейронов, чем другие факторы. [5] Однако этот компенсаторный механизм до сих пор неизвестен. В частности, BDNF способствует выживанию нейронов дорсальных корешков . [7] Даже когда он связан с усеченным TrkB, BDNF все еще демонстрирует роль роста и развития. [7] Без BDNF (гомозиготные (-/-)) мыши не выживают более трех недель. [7]
Включая развитие, BDNF играет важную регуляторную роль в развитии зрительной коры , усилении нейрогенеза и улучшении обучения и памяти. [7] В частности, BDNF действует в гиппокампе . Исследования показали, что кортикостероном лечение и адреналэктомия снижают или повышают экспрессию BDNF в гиппокампе. [9] Согласно исследованиям на людях и животных, уровни BDNF снижаются у людей с нелеченой большой депрессией . [9] Однако корреляция между уровнями BDNF и депрессией противоречива. [9] [10]
Фактор роста нервов
[ редактировать ]Фактор роста нервов (NGF) использует высокоаффинный рецептор TrkA. [11] [8] способствовать миелинизации [11] и дифференциация нейронов. [12] Исследования показали, что нарушение регуляции NGF вызывает гипералгезию и боль. [8] [12] Производство NGF сильно коррелирует со степенью воспаления . Хотя очевидно, что экзогенное введение NGF помогает уменьшить воспаление тканей, молекулярные механизмы до сих пор неизвестны. [12] Более того, уровни NGF в крови повышаются во время стресса, иммунных заболеваний , астмы или артрита , а также других состояний. [8] [12]
Нейротрофин-3
[ редактировать ]В то время как нейротрофические факторы семейства нейротрофинов обычно имеют рецептор протеинтирозинкиназы (Trk), нейротрофин-3 (NT-3) имеет уникальный рецептор TrkC . [8] Фактически, открытие различных рецепторов помогло ученым дифференцировать понимание и классификацию NT-3. [13] NT-3 действительно имеет сходные свойства с другими членами этого класса и, как известно, важен для выживания нейронов. [13] Белок NT-3 обнаружен в тимусе , селезенке , эпителии кишечника , но его роль в функции каждого органа до сих пор неизвестна. [8]
Нейротрофин-4
[ редактировать ]Семья CNTF
[ редактировать ]![[икона]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1c/Wiki_letter_w_cropped.svg/44px-Wiki_letter_w_cropped.svg.png){kind=small} | Этот раздел нуждается в расширении . Вы можете помочь, добавив к нему . ( ноябрь 2017 г. ) |
Семейство нейротрофических факторов CNTF включает цилиарный нейротрофический фактор (CNTF), фактор ингибирования лейкемии (LIF), интерлейкин-6 (IL-6), пролактин , гормон роста , лептин , интерфероны (т.е. интерферон-α, -β и -). γ ) и онкостатин М. [2]
Цилиарный нейротрофический фактор
[ редактировать ]Цилиарный нейротрофический фактор влияет на эмбриональные мотонейроны , сенсорные нейроны дорзальных корешков и нейроны гиппокампа. [14] Структурно он связан с фактором ингибирования лейкемии (LIF), интерлейкином 6 (IL-6) и онкостатином М (OSM). [15] CNTF предотвращает дегенерацию двигательных нейронов у крыс и мышей, что увеличивает время выживания и двигательную функцию мышей. Эти результаты позволяют предположить, что экзогенный CNTF можно использовать в качестве терапевтического лечения дегенеративных заболеваний двигательных нейронов человека . [16] Он также имеет неожиданные свойства, подобные лептину , поскольку вызывает потерю веса. [14]
Семья ГДНФ
[ редактировать ]Семейство лигандов GDNF включает нейротрофический фактор глиальной клеточной линии (GDNF), артемин , нейтурин и персефин . [2]
Нейротрофический фактор глиального клеточного происхождения
[ редактировать ]Нейротрофический фактор глиальной клеточной линии (GDNF) первоначально был обнаружен как промотор выживания, полученный из клетки глиомы . Более поздние исследования показали, что GDNF использует рецептор тирозинкиназу и высокоаффинный лиганд-связывающий корецептор GFRα . [17] GDNF имеет особенно сильное сродство к дофаминергическим (DA) нейронам . [5] В частности, исследования показали, что GDNF играет защитную роль против токсинов MPTP для нейронов DA. Он также был обнаружен в двигательных нейронах эмбриональных крыс и, как предполагается, способствует развитию и уменьшает аксотомию . [5]
Артемин
[ редактировать ]Измеренный
[ редактировать ]Персефин
[ редактировать ]Эфринс
[ редактировать ]Эфрины представляют собой семейство нейротрофических факторов, передающих сигналы через рецепторы eph , класс рецепторных тирозинкиназ ; [2] семейство эфринов включает эфрин A1 , A2 , A3 , A4 , A5 , B1 , B2 и B3 .
Семейства EGF и TGF
[ редактировать ]Семейства нейротрофических факторов EGF и TGF состоят из эпидермального фактора роста , нейрегулинов , трансформирующего фактора роста альфа (TGFα) и трансформирующего фактора роста бета (TGFβ). [2] Они передают сигналы через рецепторные тирозинкиназы и серин/треониновые протеинкиназы . [2]
Другие нейротрофические факторы
[ редактировать ] | Этот раздел нуждается в расширении . Вы можете помочь, добавив к нему . ( ноябрь 2017 г. ) |
Несколько других биомолекул, которые идентифицированы как нейротрофические факторы, включают: фактор созревания глии , инсулин , инсулиноподобный фактор роста 1 (IGF-1), фактор роста эндотелия сосудов (VEGF), фактор роста фибробластов (FGF), фактор роста тромбоцитов . PDGF), пептид, активирующий аденилатциклазу гипофиза (PACAP), интерлейкин-1 (IL-1), интерлейкин-2 (IL-2), интерлейкин-3 (IL-3), интерлейкин-5 (IL-5), интерлейкин -8 (IL-8), колониестимулирующий фактор макрофагов (M-CSF), гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (GM-CSF) и нейротактин . [2]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б «Нейротрофические факторы» . Издательская группа «Природа» . Проверено 31 мая 2016 г.
Нейротрофические факторы — это молекулы, которые усиливают рост и потенциал выживания нейронов. Они играют важную роль как в развитии, где могут выступать в качестве ориентиров для развивающихся нейронов, так и в зрелой нервной системе, где они участвуют в выживании нейронов, синаптической пластичности и формировании долговременной памяти.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж Маленка Р.К., Нестлер Э.Дж., Хайман С.Е. (2009). «Глава 8: Атипичные нейротрансмиттеры». В Сидоре А., Брауне Р.Ю. (ред.). Молекулярная нейрофармакология: фонд клинической неврологии (2-е изд.). Нью-Йорк: McGraw-Hill Medical. стр. 199, 211–221. ISBN 9780071481274 .
Нейротрофические факторы — это полипептиды или небольшие белки, которые поддерживают рост, дифференцировку и выживание нейронов. Они оказывают свое действие путем активации тирозинкиназ.
- ^ Зигмонд М.Дж. , Кэмерон Дж.Л., Хоффер Б.Дж., Смейн Р.Дж. (2012). «Нейровосстановление физическими упражнениями: движение вперед». Относительный паркинсонизм. Разлад . 18 (Приложение 1): S147–50. дои : 10.1016/S1353-8020(11)70046-3 . ПМИД 22166417 .
Как будет обсуждаться ниже, физические упражнения стимулируют экспрессию нескольких нейротрофических факторов (NTF).
- ^ Jump up to: а б с Дейстер, К.; Шмидт, CE (2006). «Оптимизация комбинаций нейротрофических факторов для роста нейритов». Журнал нейронной инженерии . 3 (2): 172–179. Бибкод : 2006JNEng...3..172D . дои : 10.1088/1741-2560/3/2/011 . ПМИД 16705273 . S2CID 21122249 .
- ^ Jump up to: а б с д Хендерсон, Кристофер Э. (1 февраля 1996 г.). «Роль нейротрофических факторов в развитии нейронов». Современное мнение в нейробиологии . 6 (1): 64–70. дои : 10.1016/S0959-4388(96)80010-9 . ПМИД 8794045 . S2CID 29876053 .
- ^ Эрнсбергер, Уве (16 июля 2008 г.). «Роль передачи сигналов лиганда семейства GDNF в дифференцировке нейронов симпатических и дорсальных корешков ганглиев» . Исследования клеток и тканей . 333 (3): 353–371. дои : 10.1007/s00441-008-0634-4 . ISSN 0302-766X . ПМК 2516536 . ПМИД 18629541 .
- ^ Jump up to: а б с д и Биндер, Девин К.; Шарфман, Хелен Э. (1 января 2004 г.). «Мини-обзор» . Факторы роста . 22 (3): 123–131. дои : 10.1080/08977190410001723308 . ISSN 0897-7194 . ПМК 2504526 . ПМИД 15518235 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Вега, Хосе А.; Гарсиа-Суарес, Оливия; Ханнестад, Йонас; Перес-Перес, Марта; Германа, Антонино (1 июля 2003 г.). «Нейротрофины и иммунная система» . Журнал анатомии . 203 (1): 1–19. дои : 10.1046/j.1469-7580.2003.00203.x . ISSN 1469-7580 . ПМЦ 1571144 . ПМИД 12892403 .
- ^ Jump up to: а б с Ли, Бун Хи; Ким, Ён-Ку (2010). «Роль BDNF в патофизиологии большой депрессии и в лечении антидепрессантами» . Психиатрическое расследование . 7 (4): 231–5. дои : 10.4306/pi.2010.7.4.231 . ПМК 3022308 . ПМИД 21253405 .
- ^ Гроувс, Дж.О. (14 августа 2007 г.). «Пришло ли время переоценить гипотезу депрессии BDNF?» . Молекулярная психиатрия . 12 (12): 1079–1088. дои : 10.1038/sj.mp.4002075 . ISSN 1359-4184 . ПМИД 17700574 .
- ^ Jump up to: а б Виллослада, Пабло; Хаузер, Стивен Л.; Бартке, Ильза; Унгер, Юрген; Исцели, Натан; Розенберг, Дэниел; Чунг, Стивен В.; Мобли, Уильям С .; Фишер, Стефан (15 мая 2000 г.). «Фактор роста нервов человека защищает обыкновенных мартышек от аутоиммунного энцефаломиелита путем переключения баланса цитокинов Т-хелперов 1 и 2 типов в центральной нервной системе» . Журнал экспериментальной медицины . 191 (10): 1799–1806. дои : 10.1084/jem.191.10.1799 . ISSN 0022-1007 . ПМК 2193155 . ПМИД 10811872 .
- ^ Jump up to: а б с д Принц, Джузи; Минноне, Гаэтана; Стрипполи, Рафаэле; Паскуале, Лоредана Де; Петрини, Стефания; Кайелло, Иван; Манни, Луиджи; Бенедетти, Фабрицио Де; Браччи-Лаудьеро, Луиза (01 апреля 2014 г.). «Фактор роста нервов подавляет воспалительную реакцию в моноцитах человека посредством TrkA» . Журнал иммунологии . 192 (7): 3345–3354. doi : 10.4049/jimmunol.1300825 . ISSN 0022-1767 . ПМИД 24585880 .
- ^ Jump up to: а б Снайдер, В.Д.; Райт, Делавэр (1996). «Нейротрофины вызывают новую сенсацию» . Нейрон . 16 (2): 229–232. дои : 10.1016/s0896-6273(00)80039-2 . ПМИД 8789936 .
- ^ Jump up to: а б Ламберт, PD; Андерсон, К.Д.; Слиман, М.В.; Вонг, В.; Тан, Дж.; Хиджарунгуру, А.; Коркоран, ТЛ; Мюррей, доктор юридических наук; Табет, Кентукки (10 апреля 2001 г.). «Цилиарный нейротрофический фактор активирует лептиноподобные пути и уменьшает жировые отложения без кахексии или повторного увеличения веса, даже при резистентном к лептину ожирении» . Труды Национальной академии наук . 98 (8): 4652–4657. дои : 10.1073/pnas.061034298 . ISSN 0027-8424 . ПМК 31889 . ПМИД 11259650 .
- ^ Пике-Пеллорс, К.; Грей, Л.; Меро, А.; Хит, Дж. К. (1 августа 1994 г.). «Являются ли LIF и родственные цитокины функционально эквивалентными?». Экспериментальные исследования клеток . 213 (2): 340–347. дои : 10.1006/excr.1994.1208 . ISSN 0014-4827 . ПМИД 8050491 .
- ^ Сендтнер, М.; Шмальбрух, Х.; Штёкли, штат Калифорния; Кэрролл, П.; Кройцберг, ГВ; Тёнен, Х. (6 августа 1992 г.). «Цилиарный нейротрофический фактор предотвращает дегенерацию двигательных нейронов при прогрессирующей моторной нейропатии у мышей» (PDF) . Природа . 358 (6386): 502–504. Бибкод : 1992Natur.358..502S . дои : 10.1038/358502a0 . ПМИД 1641039 . S2CID 4369702 .
- ^ Балох, Роберт Х; Эномото, Хидеки; Джонсон-младший, Юджин М; Милбрандт, Джеффри (1 февраля 2000 г.). «Лиганды и рецепторы семейства GDNF - значение для развития нервной системы». Современное мнение в нейробиологии . 10 (1): 103–110. дои : 10.1016/S0959-4388(99)00048-3 . ПМИД 10679429 . S2CID 32315320 .