Нейротрофические факторы - Neurotrophic factors

«Нейротрофический» перенаправляется сюда. Не следует путать с Нейротропный.

Нейротрофические факторы (NTFs) являются семьей биомолекулы - почти все пептиды или маленький белки - которые поддерживают рост, выживание и дифференциация как развивающихся, так и зрелых нейронов.[1][2][3] Большинство NTF оказывают свои трофические эффекты на нейроны, передавая сигналы через тирозинкиназы,[2] обычно рецепторная тирозинкиназа. В зрелой нервной системе они способствуют выживанию нейронов, вызывают синаптическую пластичность и модулируют формирование долговременных воспоминаний.[2] Нейротрофические факторы также способствуют начальному росту и развитию нейронов в Центральная нервная система и периферическая нервная система, и они способны восстанавливать поврежденные нейроны в пробирках и на животных моделях.[1][4] Некоторые нейротрофические факторы также выделяются тканью-мишенью, чтобы направлять рост развивающихся аксонов. Большинство нейротрофических факторов относятся к одному из трех семейств: (1) нейротрофины, (2) лиганды семейства нейротрофических факторов, происходящие из глиальных клеток (GFL) и (3) нейропоэтические цитокины.[4] В каждой семье есть свои отличные клеточные сигнальные механизмы, хотя вызываемые клеточные ответы часто перекрываются.[4]

В настоящее время нейротрофические факторы интенсивно изучаются для использования в биоискусственных нервных проводниках, поскольку они необходимы. in vivo для направления роста и регенерации аксонов. В исследованиях нейротрофические факторы обычно используются в сочетании с другими методами, такими как биологические и физические сигналы, создаваемые добавлением клеток и определенных топографий. Нейротрофические факторы могут быть иммобилизованы или не иммобилизованы на каркасной структуре, хотя иммобилизация предпочтительна, поскольку она позволяет создавать постоянные контролируемые градиенты. В некоторых случаях, например, нервные системы доставки лекарств, они слабо иммобилизованы, так что могут выборочно высвобождаться в определенное время и в определенных количествах.[требуется медицинская цитата ]

Список нейротрофических факторов

Этот список неполный; вы можете помочь добавление недостающих предметов с надежные источники.

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 Семья GDNF.[2][5][6]

Нейротрофины

Основная статья: Нейротрофин

Нейротрофический фактор головного мозга

Нейротрофический фактор головного мозга (BDNF) структурно похож на NGF, NT-3 и NT-4 /5,[7] и разделяет TrkB рецептор с NT-4.[8] Нейротрофический фактор головного мозга / система TrkB способствует тимоцит выживаемость, как изучено в вилочковая железа мышей.[8] Другие эксперименты предполагают, что BDNF более важен и необходим для выживания нейронов, чем другие факторы.[5] Однако этот компенсаторный механизм до сих пор не известен. В частности, BDNF способствует выживанию ганглий дорзального корня нейроны.[7] Даже будучи связанным с усеченным TrkB, BDNF все еще проявляет роли в росте и развитии.[7] Без BDNF (гомозиготный (- / -)) мыши не выживают в течение трех недель.[7]

Включая развитие, BDNF играет важную регулирующую роль в развитии зрительная кора, усиливая нейрогенез и улучшая обучение и память.[7] В частности, BDNF действует в гиппокамп. Исследования показали, что кортикостерон лечение и адреналэктомия снижает или усиливает экспрессию BDNF в гиппокампе.[9] В соответствии с исследованиями на людях и животных, уровни BDNF снижены у пациентов с нелеченными большая депрессия.[9] Однако корреляция между уровнем BDNF и депрессией противоречива.[9][10]

Фактор роста нервов

Фактор роста нервов (NGF) использует рецептор с высоким сродством TrkA[11][8] продвигать миелинизация[11] и дифференциация нейронов.[12] Исследования показали нарушение регуляции NGF. гипералгезия и боль.[8][12] Производство NGF сильно коррелирует со степенью воспаление. Хотя ясно, что экзогенное введение NGF помогает уменьшить воспаление тканей, молекулярные механизмы все еще неизвестны.[12] Более того, уровни NGF в крови повышаются во время стресса, во время иммунное заболевание, и с астма или же артрит, среди других условий.[8][12]

Нейротрофин-3

В то время как нейротрофические факторы в семействе нейротрофинов обычно содержат белок рецептор тирозинкиназы (Трк), 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 находится в вилочковая железа, селезенка, кишечный эпителий но его роль в функции каждого органа все еще неизвестна.[8]

Нейротрофин-4

Дальнейшая информация: Нейротрофин-4

Семья CNTF

Семейство нейротрофических факторов CNTF включает: ресничный нейротрофический фактор (CNTF), фактор ингибирования лейкемии (LIF), интерлейкин-6 (Ил-6), пролактин, гормон роста, лептин, интерфероны (т.е. интерферон-α, -β и -γ), и онкостатин М.[2]

Цилиарный нейротрофический фактор

Цилиарный нейротрофический фактор влияет на эмбриональный двигательные нейроны, ганглий дорзального корня сенсорные нейроны и нейроны цилиарного гиппокампа.[14] Это структурно связано с фактор ингибирования лейкемии (LIF), интерлейкин 6 (Ил-6), и онкостатин М (OSM).[15] CNTF предотвращает дегенерацию двигательных нейронов у крыс и мышей, что увеличивает время выживания и двигательную функцию мышей. Эти результаты предполагают, что экзогенный CNTF может быть использован в качестве терапевтического лечения дегенеративных заболеваний человека. болезни двигательных нейронов.[16] В нем также есть неожиданные лептин -подобные характеристики, так как вызывает потерю веса.[14]

Семья GDNF

Основная статья: Семейство лигандов GDNF

В Семейство лигандов GDNF включает нейротрофический фактор, происходящий из линии глиальных клеток (GDNF), артемин, neurturin, и персефин.[2]

Нейротрофический фактор, происходящий из глиальных клеток

Основная статья: Нейротрофический фактор, происходящий из глиальных клеток

Нейротрофический фактор, полученный из линии глиальных клеток (GDNF), первоначально был обнаружен как промотор выживания, полученный из клетка глиомы. Более поздние исследования показали, что GDNF использует рецепторная тирозинкиназа и корецептор, связывающий лиганд с высоким сродством СКФα.[17] GDNF имеет особенно сильное сродство с дофаминергические (DA) нейроны.[5] В частности, исследования показали, что GDNF играет защитную роль против токсинов МРТР для нейронов DA. Он также был обнаружен в двигательных нейронах эмбриональных крыс, и предполагается, что он способствует развитию и снижает аксотомия.[5]

Артемин

Дальнейшая информация: Артемин

Neurturin

Дальнейшая информация: Neurturin

Персефин

Дальнейшая информация: Персефин

Эфринс

В эфрины представляют собой семейство нейротрофических факторов, которые сигнализируют через рецепторы eph, класс рецепторные тирозинкиназы;[2] семейство эфринов включает эфрин A1, A2, A3, A4, A5, B1, Би 2, и B3.

Семейства EGF и TGF

Семейства нейротрофических факторов EGF и TGF состоят из фактор роста эпидермиса, то нейрегулины, трансформирующий фактор роста альфа (TGFα) и трансформирующий фактор роста бета (TGFβ).[2] Они сигнализируют через рецепторные тирозинкиназы и серин / треониновые протеинкиназы.[2]

Другие нейротрофические факторы

Несколько других биомолекул, которые были 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 (Ил-1), интерлейкин-2 (Ил-2), интерлейкин-3 (Ил-3), интерлейкин-5 (Ил-5), интерлейкин-8 (Ил-8), колониестимулирующий фактор макрофагов (M-CSF), колониестимулирующий фактор гранулоцитов-макрофагов (GM-CSF) и нейротактин.[2]

Рекомендации

  1. ^ а б «Нейротрофические факторы». Издательская группа Nature. Получено 31 мая 2016. Нейротрофические факторы - это молекулы, которые увеличивают потенциал роста и выживания нейронов. Они играют важную роль как в развитии, где они могут действовать как ориентиры для развивающихся нейронов, так и в зрелой нервной системе, где они участвуют в выживании нейронов, синаптической пластичности и формировании долговременных воспоминаний.
  2. ^ а б c d е ж грамм час я j Маленка Р.К., Нестлер Э.Дж., Хайман С.Е. (2009). «Глава 8: Атипичные нейротрансмиттеры». В Sydor A, Brown RY (ред.). Молекулярная нейрофармакология: основа клинической неврологии (2-е изд.). Нью-Йорк: McGraw-Hill Medical. С. 199, 211–221. ISBN  9780071481274. Нейротрофические факторы - это полипептиды или небольшие белки, которые поддерживают рост, дифференциацию и выживание нейронов. Они вызывают свои эффекты за счет активации тирозинкиназ.
  3. ^ Зигмонд MJ, Кэмерон Дж. Л., Хоффер Б. Дж., Смейн Р. Дж. (2012). «Нейровосстановление физическими упражнениями: движение вперед». Паркинсонизм Relat. Disord. 18 Дополнение 1: S147–50. Дои:10.1016 / S1353-8020 (11) 70046-3. PMID  22166417. Как будет сказано ниже, упражнения стимулируют экспрессию нескольких нейротрофических факторов (NTF).
  4. ^ а б c Deister, C .; Шмидт, К.Е. (2006). «Оптимизация комбинаций нейротрофических факторов для роста нейритов». Журнал нейронной инженерии. 3 (2): 172–179. Дои:10.1088/1741-2560/3/2/011. PMID  16705273.
  5. ^ а б c d Хендерсон, Кристофер Э (1996-02-01). «Роль нейротрофических факторов в развитии нейронов». Текущее мнение в нейробиологии. 6 (1): 64–70. Дои:10.1016 / S0959-4388 (96) 80010-9. PMID  8794045. S2CID  29876053.
  6. ^ Эрнсбергер, Уве (16 июля 2008 г.). «Роль передачи сигналов лиганда семейства GDNF в дифференцировке нейронов симпатического и дорсального ганглия». Исследования клеток и тканей. 333 (3): 353–371. Дои:10.1007 / s00441-008-0634-4. ISSN  0302-766X. ЧВК  2516536. PMID  18629541.
  7. ^ а б c d е Binder, Devin K .; Шарфман, Хелен Э. (01.01.2004). «Мини-обзор». Факторы роста. 22 (3): 123–131. Дои:10.1080/08977190410001723308. ISSN  0897-7194. ЧВК  2504526. PMID  15518235.
  8. ^ а б c d е ж грамм Vega, José A .; Гарсиа-Суарес, Оливия; Ханнестад, Йонас; Перес-Перес, Марта; Германа, Антонино (2003-07-01). «Нейротрофины и иммунная система». Журнал анатомии. 203 (1): 1–19. Дои:10.1046 / j.1469-7580.2003.00203.x. ISSN  1469-7580. ЧВК  1571144. PMID  12892403.
  9. ^ а б c Ли, Бан-Хи; Ким, Юн-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. ЧВК  3022308. PMID  21253405.
  10. ^ Гровс, Дж. О. (14 августа 2007 г.). «Не пора ли переоценить гипотезу депрессии BDNF?». Молекулярная психиатрия. 12 (12): 1079–1088. Дои:10.1038 / sj.mp.4002075. ISSN  1359-4184. PMID  17700574.
  11. ^ а б Виллослада, Пабло; Хаузер, Стивен Л .; Бартке, Ильзе; Унгер, Юрген; Хилд, Натан; Розенберг, Даниэль; Cheung, Стивен У .; Мобли, Уильям С .; Фишер, Стефан (2000-05-15). «Фактор роста нервов человека защищает обыкновенных мартышек от аутоиммунного энцефаломиелита путем переключения баланса цитокинов Т-хелперных клеток 1 и 2 типа в центральной нервной системе». Журнал экспериментальной медицины. 191 (10): 1799–1806. Дои:10.1084 / jem.191.10.1799. ISSN  0022-1007. ЧВК  2193155. PMID  10811872.
  12. ^ а б c d Пренсипи, Джузи; Минноне, Гаэтана; Стрипполи, Рафаэле; Паскуале, Лоредана Де; Петрини, Стефания; Кайелло, Иван; Манни, Луиджи; Бенедетти, Фабрицио Де; Браччи-Лаудьеро, Луиза (2014-04-01). «Фактор роста нервов подавляет воспалительную реакцию в моноцитах человека через TrkA». Журнал иммунологии. 192 (7): 3345–3354. Дои:10.4049 / jimmunol.1300825. ISSN  0022-1767. PMID  24585880.
  13. ^ а б Снайдер, W.D; Райт, Д.Э (1996). «Нейротрофины вызывают новую сенсацию». Нейрон. 16 (2): 229–232. Дои:10.1016 / s0896-6273 (00) 80039-2. PMID  8789936.
  14. ^ а б Lambert, P.D .; Андерсон, К. Д .; Sleeman, M. W .; Вонг, В .; Tan, J .; Hijarunguru, A .; Corcoran, T. L .; Мюррей, Дж. Д .; Табет, К. Э. (10 апреля 2001 г.). «Цилиарный нейротрофический фактор активирует лептиноподобные пути и уменьшает жировые отложения без кахексии или отскока увеличения веса, даже при резистентном к лептину ожирении». Труды Национальной академии наук. 98 (8): 4652–4657. Дои:10.1073 / pnas.061034298. ISSN  0027-8424. ЧВК  31889. PMID  11259650.
  15. ^ Piquet-Pellorce, C .; Серый, L .; Mereau, A .; Хит, Дж. К. (1994-08-01). «Являются ли LIF и родственные цитокины функционально эквивалентными?». Экспериментальные исследования клеток. 213 (2): 340–347. Дои:10.1006 / excr.1994.1208. ISSN  0014-4827. PMID  8050491.
  16. ^ Sendtner, M .; Schmalbruch, H .; Штёкли, К. А .; Carroll, P .; Kreutzberg, G.W .; Тонен, Х. (1992-08-06). «Цилиарный нейротрофический фактор предотвращает дегенерацию двигательных нейронов при прогрессирующей двигательной нейронопатии мутантных мышей» (PDF). Природа. 358 (6386): 502–504. Дои:10.1038 / 358502a0. PMID  1641039. S2CID  4369702.
  17. ^ Бало, Роберт Х; Эномото, Хидеки; Джонсон-младший, Юджин М; Милбрандт, Джеффри (1 февраля 2000 г.). «Лиганды и рецепторы семейства GDNF - значение для нервного развития». Текущее мнение в нейробиологии. 10 (1): 103–110. Дои:10.1016 / S0959-4388 (99) 00048-3. PMID  10679429. S2CID  32315320.