Neurotrofní faktory - Neurotrophic factors

Neurotrofické faktory ( NTF ) jsou rodinou biomolekul  - téměř všechny jsou peptidy nebo malé proteiny  -, které podporují růst, přežití a diferenciaci vyvíjejících se a zralých neuronů. Většina NTF uplatňuje své trofické účinky na neurony signalizací prostřednictvím tyrosin kináz , obvykle receptorové tyrosinkinázy . Ve zralém nervovém systému podporují přežití neuronů, indukují synaptickou plasticitu a modulují tvorbu dlouhodobých vzpomínek. Neurotrofické faktory také podporují počáteční růst a vývoj neuronů v centrálním nervovém systému a periferním nervovém systému a jsou schopny obnovit poškozené neurony ve zkumavkách a zvířecích modelech. Cílová tkáň také uvolňuje některé neurotrofické faktory, aby řídily růst vyvíjejících se axonů . Většina neurotrofických faktorů patří do jedné ze tří rodin: (1) neurotrofiny , (2) rodinné ligandy neurotrofních faktorů odvozené z gliové buněčné linie (GFL) a (3) neuropoietické cytokiny. Každá rodina má své vlastní odlišné mechanismy buněčné signalizace , ačkoli vyvolané buněčné reakce se často překrývají.

V současné době jsou neurotrofické faktory intenzivně studovány pro použití v bioartificiálních nervových kanálech, protože jsou nezbytné in vivo pro řízení růstu a regenerace axonů. Ve studiích se neurotrofické faktory obvykle používají ve spojení s jinými technikami, jako jsou biologické a fyzické podněty vytvořené přidáním buněk a specifických topografií. Neurotrofické faktory mohou, ale nemusí být imobilizovány do struktury lešení, ačkoli je upřednostňována imobilizace, protože umožňuje vytvoření trvalých, kontrolovatelných gradientů. V některých případech, jako jsou neurální systémy pro dodávání léčiv , jsou volně imobilizovány, takže mohou být selektivně uvolňovány ve specifikovaných časech a ve specifikovaných množstvích.

Seznam neurotrofních faktorů

Přestože se objevují další informace o neurotrofních faktorech, jejich klasifikace je založena na různých buněčných mechanismech a jsou seskupeny do tří hlavních rodin: neurotrofiny , rodina CNTF a rodina GDNF .

Neurotrofiny

Mozkový neurotrofický faktor

Mozkový neurotrofický faktor (BDNF) je strukturálně podobný NGF, NT-3 a NT-4 /5 a sdílí receptor TrkB s NT-4. Systém neurotrofického faktoru/TrkB odvozený z mozku podporuje přežití thymocytů , jak bylo studováno na brzlíku myší. Jiné experimenty naznačují, že BDNF je důležitější a nezbytnější pro přežití neuronů než jiné faktory. Tento kompenzační mechanismus však stále není znám. BDNF konkrétně podporuje přežití neuronů gangliových hřbetních kořenů . I když je BDNF vázán na zkrácenou TrkB, stále vykazuje růstové a vývojové role. Bez BDNF (homozygotní (-/-)) myši nepřežily poslední tři týdny.

Včetně vývoje má BDNF důležité regulační role ve vývoji zrakové kůry , posílení neurogeneze a zlepšení učení a paměti. BDNF konkrétně působí v hippocampu . Studie ukázaly, že léčba kortikosteronem a adrenalektomie snižují nebo zvyšují expresi hippocampálního BDNF. V souladu se studiemi na lidech a zvířatech jsou hladiny BDNF sníženy u pacientů s neléčenou těžkou depresí . Korelace mezi hladinami BDNF a depresí je kontroverzní.

Nervový růstový faktor

Nervový růstový faktor (NGF) využívá receptor s vysokou afinitou TrkA k podpoře myelinizace a diferenciace neuronů. Studie ukázaly, že dysregulace NGF způsobuje hyperalgezii a bolest. Produkce NGF vysoce koreluje s rozsahem zánětu . I když je zřejmé, že exogenní podávání NGF pomáhá snižovat zánět tkání, molekulární mechanismy jsou stále neznámé. Kromě toho se hladiny NGF v krvi zvyšují ve chvílích stresu, během imunitního onemocnění a při astmatu nebo artritidě , mimo jiné.

Neurotropin-3

Zatímco neurotrofické faktory v rodině neurotrofinů mají obvykle proteinový tyrosinkinázový receptor (Trk), neurotrofin-3 (NT-3) má jedinečný receptor TrkC . Ve skutečnosti objev různých receptorů pomohl odlišit vědce v chápání a klasifikaci NT-3. NT-3 sdílí podobné vlastnosti s ostatními členy této třídy a je známo, že je důležitý pro přežití neuronů. Protein NT-3 se nachází v brzlíku , slezině , střevním epitelu, ale jeho role ve funkci každého orgánu je stále neznámá.

Neurotropin-4

Rodina CNTF

Rodina neurotrofických faktorů CNTF zahrnuje ciliární neurotrofický faktor (CNTF), faktor inhibující leukémii (LIF), interleukin-6 (IL-6), prolaktin , růstový hormon , leptin , interferony (tj. Interferon-α, -β a- γ ), a onkostatinu M .

Ciliární neurotrofický faktor

Ciliární neurotrofický faktor ovlivňuje embryonální motorické neurony , senzorické neurony ganglionu dorsálního kořene a ciliární neuron hippocampální neurony. Je strukturálně příbuzný faktoru inhibujícímu leukémii (LIF), interleukinu 6 (IL-6) a onkostatinu M (OSM). CNTF zabraňuje degeneraci motorických neuronů u potkanů ​​a myší, což zvyšuje dobu přežití a motorické funkce myší. Tyto výsledky naznačují, že exogenní CNTF by mohl být použit jako terapeutická léčba lidských degenerativních onemocnění motorických neuronů . Má také neočekávané vlastnosti podobné leptinu, protože způsobuje hubnutí.

Rodina GDNF

GDNF rodiny ligandů zahrnuje gliové buněčné linie neurotrofický faktor (GDNF), artemin , neurturinu a persephin .

Neurotrofický faktor odvozený z gliové buněčné linie

Neurotrofický faktor odvozený z liniové buněčné linie (GDNF) byl původně detekován jako promotor přežití odvozený z gliomové buňky . Pozdější studie určily, že GDNF používá receptorovou tyrosinkinázu a vysoce afinitní ligand vázající ko-receptor GFRa . GDNF má obzvláště silnou afinitu k dopaminergním (DA) neuronům . Studie konkrétně ukázaly, že GDNF hraje u DA neuronů ochrannou roli před MPTP toxiny. Byl také detekován v motorických neuronech embryonálních krys a je navržen tak, aby napomáhal vývoji a omezoval axotomii .

Artemin

Neurturin

Persephin

Efriny

Tyto ephrins jsou rodina neurotrofních faktorů, které signál přes Ef receptorů , třídy receptorových tyrosin kináz ; rodina efrinů zahrnuje ephrin A1 , A2 , A3 , A4 , A5 , B1 , B2 a B3 .

EGF a TGF rodiny

Rodiny neurotrofických faktorů EGF a TGF se skládají z epidermálního růstového faktoru , neuregulinů , transformujícího růstového faktoru alfa (TGFa) a transformujícího růstového faktoru beta (TGFp). Signalizují prostřednictvím receptorových tyrosinkináz a serin/threonin proteinkináz .

Jiné neurotrofické faktory

Několik dalších biomolekul, které byly identifikovány jako neurotrofické faktory, zahrnují: faktor zrání glie , inzulín , inzulín podobný růstový faktor 1 (IGF-1), vaskulární endoteliální růstový faktor (VEGF), fibroblastový růstový faktor (FGF), růstový faktor získaný z krevních destiček ( PDGF), peptid aktivující hypofyzární adenylátcyklázu (PACAP), interleukin-1 (IL-1), interleukin-2 (IL-2), interleukin-3 (IL-3), interleukin-5 (IL-5), interleukin -8 (IL-8), faktor stimulující kolonie makrofágů (M-CSF), faktor stimulující kolonie granulocytů a makrofágů (GM-CSF) a neurotaktin .

Reference