Fattore Neurotrofico Cerebrale (BDNF)

Cos’è

Cos’è il fattore neurotrofico cerebrale?

Il fattore neurotrofico cerebrale o "derivato dal cervello" è una proteina appartenente alla famiglia delle neurotrofine – nota in lingua inglese col nome di brain-derived neurotrophic factor, da cui l'acronimo BDNF, o più brevemente abreneurin.

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Tutti i fattori neurotrofici – correlati al più noto fattore di crescita nervoso (acronimo inglese: NGF) – sono stimolanti della crescita nervosa che si trovano nella porzione centrale tanto quanto nelle periferie.

Il BDNF, la quale trascrizione è codificata da un gene specifico ed omonimo, è stato isolato per la prima volta dal cervello di maiale nel 1982 da Yves-Alain Barde e Hans Thoenen.

Funzioni

A cosa serve il fattore neurotrofico cerebrale?

Il BDNF stimola la sopravvivenza e il differenziamento di alcuni neuroni e sinapsi appartenenti al sistema nervoso centrale (SNC) e periferico (SNP).

Nel cervello, il fattore di crescita neurotrofico è attivo nell'ippocampo, nella corteccia e nel proencefalo basale; trattasi di aree vitali per l'apprendimento, la memoria e il pensiero superiore. Inoltre, pare sia espresso anche nella retina, nei reni, nella prostata, nei motoneuroni, nei muscoli scheletrici e se ne trova presenza anche nella saliva.

Il BDNF è molto importante per la memoria a lungo termine. Sebbene nei mammiferi la stragrande maggioranza dei neuroni nel cervello si formi durante lo sviluppo intrauterino (prima della nascita), alcune parti dell'organo adulto mantengono la capacità di far crescere nuovi neuroni dalle cellule staminali neurali, grazie ad un processo noto come neurogenesi. Il BDNF è una delle neurotrofine più attive nello stimolo e controllo della neurogenesi.

Un'osservazione sui topi ha messo in luce che quelli carenti in BDNF mostravano difetti nello sviluppo del cervello – con aumento del numero di neuroni simpatici – e del sistema nervoso sensoriale – che influenza la coordinazione, l'equilibrio, l'udito, il gusto e la respirazione – e in genere morivano subito dopo la nascita, suggerendo che il BDNF gioca un ruolo importante nel normale sviluppo neurale. Altre importanti neurotrofine strutturalmente correlate al BDNF sono: NT-3, NT-4 e NGF.

Il fattore di crescita neurotrofico è prodotto nel reticolo endoplasmatico e secreto dalle vescicole a nucleo denso; in seguito va a legarsi alla carbossipeptidasi E (CPE). La rottura di questo legame potrebbe essere la causa delle complicazioni legate all'insufficienza di BDNF.

Meccanismo d’Azione

Meccanismo d’azione del fattore neurotrofico cerebrale

Il fattore neurotrofico cerebrale lega almeno due recettori sulla superficie delle cellule che sono in grado di rispondere a questo fattore di crescita, TrkB (pronunciato " Track B") e LNGFR (per il recettore del fattore di crescita nervoso a bassa affinità, noto anche come p75).

Il BDNF può anche modulare l'attività di vari recettori neurotrasmettitori, incluso il recettore nicotinico Alfa-7. È stato anche dimostrato che il fattore neurotrofico cerebrale può interagire con la catena di segnalazione della relina, diminuendone l'espressione in fase di sviluppo nelle cellule di Cajal-Retzius.

Attività Motoria

Ruolo dell’attività motoria sulla sintesi di BDNF

Alcuni tipi di esercizio fisico hanno dimostrato di aumentare notevolmente (fino a tre volte) la sintesi di BDNF nel cervello umano, un fenomeno che è in parte responsabile della neurogenesi indotta dall'allenamento e dei miglioramenti nella funzione cognitiva.

La niacina (vitamina PP o B3) sembra sovraregolare anche l'espressione del BDNF e della tropomiosina chinasi B (TrkB).

Salute

Fattore neurotrofico cerebrale e salute

Sono molti gli studi che hanno mostrato possibili collegamenti tra BDNF e condizioni patologiche o disagevoli come depressione, schizofrenia, disturbo ossessivo-compulsivo, malattia di Alzheimer, malattia di Huntington, sindrome di Rett e demenza, così come anoressia nervosa e bulimia nervosa.

Un aumentato livello di BDNF può indurre reazioni simili allo stato di dipendenza da oppiacei, quando espresso nell'area tegmentale ventrale nei ratti.

Nel 2002, tutti gli studi clinici nei quali il fattore di crescita neurotrofico veniva somministrato direttamente al sistema nervoso centrale (SNC) negli esseri umani in presenza di varie malattie neurodegenerative sono risultati fallimentari.

Schizofrenia e fattore di crescita neurotrofico

Prove recenti suggeriscono un legame tra schizofrenia e BDNF. Dato che il BDNF è fondamentale per la sopravvivenza dei neuroni del sistema nervoso centrale (SNC), del sistema nervoso periferico (SNP) e per la sinaptogenesi durante e anche dopo lo sviluppo, le alterazioni del BDNF svolgono un ruolo predisponente la patogenesi della schizofrenia.

Depressione e fattore di crescita neurotrofico

È stato dimostrato che l'esposizione allo stress e al corticosterone, l'ormone dello stress, diminuisce l'espressione di BDNF nei ratti e, se l'esposizione è persistente, ciò porta a un'eventuale atrofia dell'ippocampo. È stato dimostrato che l'atrofia dell'ippocampo e di altre strutture limbiche si verifica negli esseri umani che soffrono di depressione cronica. Si ipotizza che esista un legame eziologico tra lo sviluppo della depressione e il BDNF.

Malattia di Alzheimer e fattore di crescita neurotrofico

Le analisi post mortem hanno mostrato livelli ridotti di BDNF nei tessuti cerebrali delle persone con malattia di Alzheimer, sebbene la natura della connessione rimanga poco chiara. Gli studi suggeriscono che i fattori neurotrofici hanno un ruolo protettivo contro la tossicità della proteina beta-amiloide coinvolta nella patogenesi.

Epilessia e fattore di crescita neurotrofico

Anche l'epilessia è stata collegata ai polimorfismi nel BDNF. È noto che nell'epilessia i livelli sia dell'mRNA del BDNF che della proteina BDNF siano sovraregolati.

Invecchiamento e fattore di crescita neurotrofico

Sebbene il BDNF sia necessario nelle fasi di sviluppo, è stato dimostrato che i livelli di BDNF diminuiscono nei tessuti con l'invecchiamento. Studi su soggetti umani hanno scoperto che il volume dell'ippocampo diminuisce con la diminuzione dei livelli plasmatici di BDNF. Sebbene questo non significhi che il BDNF abbia necessariamente un impatto sul volume dell'ippocampo, suggerisce che esiste una relazione che potrebbe spiegare parte del declino cognitivo che si verifica durante l'invecchiamento.

Altre condizioni legate al fattore di crescita neurotrofico

Il BDNF è un mediatore critico della vulnerabilità allo stress, della memoria di paura / trauma e dei disturbi legati allo stress come il disturbo da stress post-traumatico.

Le varianti vicine al gene BDNF sono state trovate associate all'obesità in due studi sull'intero genoma dell'indice di massa corporea (BMI).

Alti livelli di BDNF e sostanza P sono stati associati ad un aumento del prurito nell'eczema.

BDNF è un regolatore della tossicodipendenza e della dipendenza psicologica. Gli animali cronicamente esposti a droghe d'abuso mostrano livelli aumentati di BDNF nell'area tegmentale ventrale (VTA) del cervello e quando il BDNF viene iniettato direttamente nel VTA dei ratti, gli animali agiscono come se fossero dipendenti e psicologicamente dipendenti dagli oppiacei.

BDNF è un promotore a breve termine, ma un inibitore a lungo termine della sensibilità al dolore, come risultato del suo effetto come induttore della differenziazione neuronale.

Il polimorfismo Thr2Ile può essere collegato alla sindrome da ipoventilazione centrale congenita.

BDNF e IL-6 potrebbero essere coinvolti nella patogenesi del deterioramento cognitivo post-chemioterapico (PCCI, noto anche come cervello chemio, in inglese "Chemo brain") e della fatica.

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