Neurotrophe Faktoren – Wikipedia

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Neurotrophe Faktoren ((NTFs) sind eine Familie von Biomolekülen – fast alle davon sind Peptide oder kleine Proteine ​​-, die das Wachstum, das Überleben und die Differenzierung sowohl sich entwickelnder als auch reifer Neuronen unterstützen.[1][2][3] Die meisten NTFs üben ihre trophische Wirkung auf Neuronen aus, indem sie über Tyrosinkinasen signalisieren.[2] normalerweise eine Rezeptortyrosinkinase. Im reifen Nervensystem fördern sie das Überleben der Neuronen, induzieren synaptische Plastizität und modulieren die Bildung von Langzeitgedächtnissen.[2] Neurotrophe Faktoren fördern auch das anfängliche Wachstum und die Entwicklung von Neuronen im Zentralnervensystem und im peripheren Nervensystem und können beschädigte Neuronen in Reagenzgläsern und Tiermodellen nachwachsen lassen.[1][4] Einige neurotrophe Faktoren werden auch vom Zielgewebe freigesetzt, um das Wachstum der sich entwickelnden Axone zu steuern. Die meisten neurotrophen Faktoren gehören zu einer von drei Familien: (1) Neurotrophine, (2) von Gliazellen abgeleitete Liganden der neurotrophen Faktorfamilie (GFLs) und (3) neuropoetische Zytokine.[4] Jede Familie hat ihre eigenen Signalmechanismen für Zellen, obwohl sich die ausgelösten zellulären Reaktionen häufig überlappen.[4]

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Gegenwärtig werden neurotrophe Faktoren für die Verwendung in bioartifiziellen Nervenleitungen intensiv untersucht, da sie notwendig sind in vivo zur Steuerung des Axonwachstums und der Regeneration. In Studien werden neurotrophe Faktoren normalerweise in Verbindung mit anderen Techniken wie biologischen und physikalischen Hinweisen verwendet, die durch Hinzufügen von Zellen und spezifischen Topografien erzeugt werden. Die neurotrophen Faktoren können an der Gerüststruktur immobilisiert sein oder nicht, obwohl eine Immobilisierung bevorzugt wird, da sie die Erzeugung permanenter, kontrollierbarer Gradienten ermöglicht. In einigen Fällen, wie beispielsweise bei neuronalen Arzneimittelabgabesystemen, sind sie lose immobilisiert, so dass sie zu bestimmten Zeiten und in bestimmten Mengen selektiv freigesetzt werden können.[medical citation needed]

Liste der neurotrophen Faktoren[edit]

Obwohl mehr Informationen über neurotrophe Faktoren entdeckt werden, basiert ihre Klassifizierung auf verschiedenen zellulären Mechanismen und sie werden in drei Hauptfamilien eingeteilt: die Neurotrophine, die CNTF-Familie und die GDNF-Familie.[2][5][6]

Neurotrophine[edit]

Vom Gehirn abgeleiteter neurotropher Faktor[edit]

Der vom Gehirn abgeleitete neurotrophe Faktor (BDNF) ist strukturell ähnlich zu NGF, NT-3 und NT-4/5.[7] und teilt den TrkB-Rezeptor mit NT-4.[8] Das aus dem Gehirn stammende neurotrophe Faktor / TrkB-System fördert das Überleben von Thymozyten, wie im Thymus von Mäusen untersucht.[8] Andere Experimente legen nahe, dass BDNF für das Überleben von Neuronen wichtiger und notwendiger ist als andere Faktoren.[5] Dieser Ausgleichsmechanismus ist jedoch noch nicht bekannt. Insbesondere fördert BDNF das Überleben von Ganglionneuronen der Rückenwurzel.[7] Auch wenn BDNF an ein verkürztes TrkB gebunden ist, zeigt es immer noch Wachstums- und Entwicklungsrollen.[7] Ohne BDNF (homozygot (- / -)) überleben Mäuse die letzten drei Wochen nicht.[7]

Einschließlich der Entwicklung spielt BDNF eine wichtige regulatorische Rolle bei der Entwicklung des visuellen Kortex, der Verbesserung der Neurogenese sowie der Verbesserung von Lernen und Gedächtnis.[7] Insbesondere wirkt BDNF innerhalb des Hippocampus. Studien haben gezeigt, dass die Behandlung mit Corticosteron und die Adrenalektomie die BDNF-Expression im Hippocampus reduzieren oder hochregulieren.[9] In Übereinstimmung zwischen Studien an Menschen und Tieren sind die BDNF-Spiegel bei Patienten mit unbehandelter Major Depression verringert.[9] Die Korrelation zwischen BDNF-Spiegeln und Depression ist jedoch umstritten.[9][10]

Nervenwachstumsfaktor[edit]

Der Nervenwachstumsfaktor (NGF) verwendet den hochaffinen Rezeptor TrkA[11][8] Myelinisierung zu fördern[11] und die Differenzierung von Neuronen.[12] Studien haben gezeigt, dass eine Dysregulation des NGF Hyperalgesie und Schmerzen verursacht.[8][12] Die NGF-Produktion korreliert stark mit dem Ausmaß der Entzündung. Obwohl klar ist, dass die exogene Verabreichung von NGF die Entzündung des Gewebes verringert, sind die molekularen Mechanismen noch unbekannt.[12] Darüber hinaus sind die NGF-Spiegel im Blut unter anderem in Zeiten von Stress, während einer Immunerkrankung und bei Asthma oder Arthritis erhöht.[8][12]

Neurotrophin-3[edit]

Während neurotrophe Faktoren innerhalb der Neurotrophinfamilie üblicherweise einen Proteintyrosinkinase-Rezeptor (Trk) aufweisen, hat Neurotrophin-3 (NT-3) den einzigartigen Rezeptor TrkC.[8] Tatsächlich half die Entdeckung der verschiedenen Rezeptoren, das Verständnis und die Klassifizierung von NT-3 durch Wissenschaftler zu differenzieren.[13] NT-3 hat ähnliche Eigenschaften wie andere Mitglieder dieser Klasse und ist bekanntermaßen wichtig für das Überleben von Neuronen.[13] Das NT-3-Protein befindet sich im Thymus, in der Milz und im Darmepithel, aber seine Rolle für die Funktion jedes Organs ist noch unbekannt.[8]

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Neurotrophin-4[edit]

CNTF-Familie[edit]

Die CNTF-Familie neurotropher Faktoren umfasst den ziliären neurotrophen Faktor (CNTF), den Leukämie-Hemmfaktor (LIF), Interleukin-6 (IL-6), Prolaktin, Wachstumshormon, Leptin, Interferone (dh Interferon-α). -β und -γ) und Onkostatin M.[2]

Ziliärer neurotropher Faktor[edit]

Der ziliäre neurotrophe Faktor beeinflusst embryonale Motoneuronen, sensorische Dorsalwurzelganglionneuronen und Hippocampusneuronen von Ziliareuronen.[14] Es ist strukturell mit dem Leukämie-Hemmfaktor (LIF), Interleukin 6 (IL-6) und Onkostatin M (OSM) verwandt.[15] CNTF verhindert die Degeneration von Motoneuronen bei Ratten und Mäusen, was die Überlebenszeit und die Motorik der Mäuse erhöht. Diese Ergebnisse legen nahe, dass exogener CNTF als therapeutische Behandlung für degenerative Motoneuronerkrankungen beim Menschen verwendet werden könnte.[16] Es hat auch unerwartete Leptin-ähnliche Eigenschaften, da es Gewichtsverlust verursacht.[14]

GDNF-Familie[edit]

Die GDNF-Ligandenfamilie umfasst von Gliazellen abgeleiteten neurotrophen Faktor (GDNF), Artemin, Neurturin und Persephin.[2]

Von Gliazellen abgeleiteter neurotropher Faktor[edit]

Der von Gliazellen abgeleitete neurotrophe Faktor (GDNF) wurde ursprünglich als Überlebensförderer nachgewiesen, der von einer Gliomzelle stammt. Spätere Studien ergaben, dass GDNF eine Rezeptortyrosinkinase und einen hochaffinen ligandenbindenden Co-Rezeptor GFRα verwendet.[17] GDNF hat eine besonders starke Affinität zu dopaminergen (DA) Neuronen.[5] Insbesondere haben Studien gezeigt, dass GDNF eine schützende Rolle gegen MPTP-Toxine für DA-Neuronen spielt. Es wurde auch in Motoneuronen embryonaler Ratten nachgewiesen und soll die Entwicklung unterstützen und die Axotomie reduzieren.[5]

Artemin[edit]

Neurturin[edit]

Persephin[edit]

Ephrine[edit]

Die Ephrine sind eine Familie von neurotrophen Faktoren, die über Eph-Rezeptoren, eine Klasse von Rezeptortyrosinkinasen, signalisieren.[2] Die Familie der Ephrine umfasst die Ephrine A1, A2, A3, A4, A5, B1, B2 und B3.

EGF- und TGF-Familien[edit]

Die EGF- und TGF-Familien neurotropher Faktoren setzen sich aus dem epidermalen Wachstumsfaktor, den Neuregulinen, dem transformierenden Wachstumsfaktor Alpha (TGFα) und dem transformierenden Wachstumsfaktor Beta (TGFβ) zusammen.[2] Sie signalisieren durch Rezeptortyrosinkinasen und Serin / Threonin-Proteinkinasen.[2]

Andere neurotrophe Faktoren[edit]

Einige andere Biomoleküle, die als neurotrophe Faktoren identifiziert wurden, umfassen: Glia-Reifungsfaktor, Insulin, Insulin-ähnlicher Wachstumsfaktor 1 (IGF-1), vaskulärer endothelialer Wachstumsfaktor (VEGF), Fibroblasten-Wachstumsfaktor (FGF), von Blutplättchen abgeleiteter Wachstumsfaktor ( PDGF), Hypophysenadenylatcyclase-aktivierendes Peptid (PACAP), Interleukin-1 (IL-1), Interleukin-2 (IL-2), Interleukin-3 (IL-3), Interleukin-5 (IL-5), Interleukin -8 (IL-8), Makrophagenkolonie-stimulierender Faktor (M-CSF), Granulozyten-Makrophagen-Kolonie-stimulierender Faktor (GM-CSF) und Neurotactin.[2]

Verweise[edit]

  1. ^ ein b “Neurotrophe Faktoren”. Nature Publishing Group. Abgerufen 31. Mai 2016. Neurotrophe Faktoren sind Moleküle, die das Wachstum und das Überlebenspotential von Neuronen verbessern. Sie spielen eine wichtige Rolle sowohl in der Entwicklung, wo sie als Orientierungshilfe für die Entwicklung von Neuronen dienen können, als auch im reifen Nervensystem, wo sie am neuronalen Überleben, der synaptischen Plastizität und der Bildung lang anhaltender Erinnerungen beteiligt sind.
  2. ^ ein b c d e f G h ich j Malenka RC, Nestler EJ, Hyman SE (2009). “Kapitel 8: Atypische Neurotransmitter”. In Sydor A, Brown RY (Hrsg.). Molekulare Neuropharmakologie: Eine Grundlage für klinische Neurowissenschaften (2. Aufl.). New York: McGraw-Hill Medical. S. 199, 211–221. ISBN 9780071481274. Neurotrophe Faktoren sind Polypeptide oder kleine Proteine, die das Wachstum, die Differenzierung und das Überleben von Neuronen unterstützen. Sie erzeugen ihre Wirkung durch Aktivierung von Tyrosinkinasen.
  3. ^ Zigmond MJ, Cameron JL, Hoffer BJ, Smeyne RJ (2012). “Neurorestoration durch körperliche Betätigung: vorwärts”. Parkinsonismus Relat. Unordnung. 18 Suppl 1: S147–50. doi:10.1016 / S1353-8020 (11) 70046-3. PMID 22166417. Wie weiter unten erläutert wird, stimuliert Bewegung die Expression mehrerer neurotropher Faktoren (NTFs).
  4. ^ ein b c Deister, C.; Schmidt, CE (2006). “Optimierung der Kombinationen neurotropher Faktoren für das Wachstum von Neuriten”. Journal of Neural Engineering. 3 (2): 172–179. doi:10.1088 / 1741-2560 / 3/2/011. PMID 16705273.
  5. ^ ein b c d Henderson, Christopher E (1996-02-01). “Rolle neurotropher Faktoren bei der neuronalen Entwicklung”. Aktuelle Meinung in der Neurobiologie. 6 (1): 64–70. doi:10.1016 / S0959-4388 (96) 80010-9. PMID 8794045. S2CID 29876053.
  6. ^ Ernsberger, Uwe (16.07.2008). “Die Rolle des Ligandensignals der GDNF-Familie bei der Unterscheidung von sympathischen und dorsalen Wurzelganglionneuronen”. Zell- und Gewebeforschung. 333 (3): 353–371. doi:10.1007 / s00441-008-0634-4. ISSN 0302-766X. PMC 2516536. PMID 18629541.
  7. ^ ein b c d e Binder, Devin K.; Scharfman, Helen E. (2004-01-01). “Kleiner Rückblick”. Wachstumsfaktoren. 22 (3): 123–131. doi:10.1080 / 08977190410001723308. ISSN 0897-7194. PMC 2504526. PMID 15518235.
  8. ^ ein b c d e f G Vega, José A.; García-Suárez, Olivia; Hannestad, Jonas; Pérez-Pérez, Marta; Germanà, Antonino (01.07.2003). “Neurotrophine und das Immunsystem”. Zeitschrift für Anatomie. 203 (1): 1–19. doi:10.1046 / j.1469-7580.2003.00203.x. ISSN 1469-7580. PMC 1571144. PMID 12892403.
  9. ^ ein b c Lee, Bun-Hee; Kim, Yong-Ku (2010). “Die Rolle von BDNF in der Pathophysiologie der Major Depression und in der Behandlung mit Antidepressiva”. Psychiatrie-Untersuchung. 7 (4): 231–5. doi:10.4306 / pi.2010.7.4.231. PMC 3022308. PMID 21253405.
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