عامل التغذية العصبية المستمد من الدماغ

بروتين في الإنسان العاقل

عامل التغذية العصبية المستمد من الدماغ والذي يعرف أيضا بBDNF هو بروتين[2] يكون مشفرا في الإنسان بوساطة الجين BDNF (جين عامل التغذية العصبية المستمد من الدماغ).[3][4] يعد BDNF عضوا في عائلة النيوروتروفينات من عوامل النمو التي ترتبط بعامل نمو الأعصاب القويم. توجد عوامل التغذية العصبية في الدماغ ومحيطه.

Brain-derived neurotrophic factor
التراكيب المتوفرة
بنك بيانات البروتين بحث أورثولوغ: PDBe, RCSB
المعرفات
الرمز، (أو الرموز) BDNF; ANON2; BULN2
معرفات خارجية OMIM113505 MGI88145 هومولوجين7245 بطاقات الجينات: BDNF Gene
نمط التعبير عن الحمض النووي الريبوزي
PBB GE BDNF 206382 s at tn.png
مصادر أخرى عن بيانات أنماط التعبير
التقويمات
الأنواع الإنسان الفأر
أنتريه 627 12064
انسمبل ENSG00000176697 ENSMUSG00000048482
يونيبروت P23560 P21237
قاعدة بيانات مرجعية (مرسال ر.ن.ا) NM_001143805 NM_001048139
قاعدة بيانات مرجعية (بروتين) NP_001137277 NP_001041604
الموقع (قاعدة بيانات UCSC) Chr 11:
27.68 – 27.74 Mb
Chr 2:
109.67 – 109.73 Mb
بحث ببمد [1] [2]

توجد عوامل التغذية العصبية في الدماغ والجهاز العصبي المحيطي. عُزل العامل BDNF لأول مرة من دماغ الخنازير في عام 1982 على يد إيف-آلان باردي وهانس ثونين.

الوظيفةعدل

يؤثر العامل BDNF على بعض عصبونات الجهاز العصبي المركزي والجهاز العصبي المحيطي، ما يساعد على دعم بقاء العصبونات الموجودة، ويعزز نمو وتمايز العصبونات والمشابك الجديدة. ضمن الدماغ، ينشط هذا العامل في الحُصين والقشرة المخية والدماغ الأمامي القاعدي، وهي مناطق حيوية للتعلم والذاكرة والتفكير العالي. يوجد العامل BDNF أيضًا في شبكية العين والكليتين والبروستات والعصبونات الحركية والعضلات الهيكلية وفي اللعاب أيضًا.[5][5]

إن العامل BDNF مهم للذاكرة طويلة الأمد. على الرغم من أن الغالبية العظمى من العصبونات في دماغ الثدييات تتشكل قبل الولادة، إلا أن أجزاء من دماغ البالغين تحتفظ بالقدرة على نمو عصبونات جديدة من الخلايا الجذعية العصبية في عملية تعرف باسم تخلق النسيج العصبي. عوامل التغذية العصبية عبارة عن بروتينات تساعد على تحفيز عملية تخلق النسيج العصبي وضبطها، ويعتبر العامل BDNF من أنشط هذه العوامل. إن الفئران المولودة دون القدرة على تصنيع العامل BDNF تعاني من عيوب في النمو في الدماغ والجهاز العصبي الحسي، وعادة ما تموت بعد الولادة بفترة وجيزة، ما يشير إلى أن BDNF يلعب دورًا مهمًا في التطور العصبي الطبيعي. تشمل التغذية العصبية الهامة الأخرى المرتبطة هيكليًا بالعامل BDNF العامل NT-3 وNT-4 وعامل نمو الأعصاب.[6]

يتكون العامل BDNF في الشبكة الإندوبلازمية ويُفرز من الحويصلات كثيفة النواة. يربط أنزيم الكاربوكسيببتيداز إي، وقد اقتُرح أن منع هذا الارتباط يتسبب بفقد افتراز العامل BDNF ضمن الحويصلات كثيفة النواة. يمكن للنمط الظاهري لفئران معطلة الجين للعامل BDNF أن يكون شديدًا، بما في ذلك معدل الوفيات بعد الولادة. تشمل السمات الأخرى فقدان الخلايا العصبية الحسية التي تؤثر على التنسيق والتوازن والسمع والتذوق والتنفس. تظهر الفئران المصابة بالضربة القاضية أيضًا شذوذًا في المخيخ وزيادة في عدد الخلايا العصبية المتعاطفة.[7]

ثبت أن أنواعًا معينة من التمارين البدنية تزيد بشكل ملحوظ (ثلاثة أضعاف) من تخليق BDNF في الدماغ البشري، وهي ظاهرة مسؤولة جزئيًا عن التخلق النسيجي العصبي الناجم عن التمرينات وتحسين الوظيفة الإدراكية. يبدو أن النياسين ينظم تعبير العامل BDNF ومستقبل التروبوميوسين كيناز B أيضًا.[8]

آلية العملعدل

يربط BDNF على الأقل اثنين من المستقبلات على سطح الخلايا القادرة على الاستجابة لعامل النمو TrkB (أي «المسار B») و LNGFR (مستقبل عامل نمو الأعصاب ضعيف الألفة، المعروف أيضًا باسم p75). قد ينظم أيضًا نشاط العديد من مستقبلات النواقل العصبية، بما في ذلك مستقبلات النيكوتين ألفا-7. ثبت أيضًا أن BDNF يتفاعل مع سلسلة إشارات الريلين. ينخفض التعبير عن الريلين بواسطة خلايا ريتزوس-كاخال أثناء التطور تحت تأثير BDNF الذي يقلل بدوره أيضًا من تعبير الريلين في وسط الزرع العصبي.[9]

TrkBعدل

يُرمز مستقبل TrkB بواسطة جين NTRK2 وهو عضو في عائلة مستقبلات من كينازات التيروزين التي تشمل TrkA وTrkC. تعتمد عملية الفسفرة الذاتية لـ TrkB على ارتباطه النوعي مع العامل BDNF، وهو عامل عصبي معتمد على النشاط معبر عنه على نطاق واسع ينظم اللدونة المشبكية ويختل تنظيمه بعد الإصابة بنقص التأكسج. تنشيط مسار BDNF-TrkB مهم في تطوير الذاكرة قصيرة المدى ونمو العصبونات.[10]

LNGFRعدل

إن دور مستقبل BDNF الآخر، p75، أقل وضوحًا. في الوقت الذي يتفاعل فيه مستقبل TrkB مع العامل BDNF بطريقة ترابطية نوعية، يمكن لجميع عوامل التغذية العصبية أن تتفاعل مع مستقبل p75. عندما يتنشط المستقبل p75، فإنه يؤدي إلى تنشيط مستقبل NFkB. وبالتالي، قد تؤدي الإشارات العصبية التغذوية إلى تحريض مسار الاستماتة بدلًا من مسارات البقاء في الخلايا التي تعبر عن مستقبلات p75 في غياب مستقبلات Trk. كشفت الدراسات الحديثة أن النظير البروتيني (t-TrkB) لمستقبل TrkB قد يكون بمثابة عامل سلبي سائد لمستقبل المغذي العصبي p75، ما يثبط نشاط p75، ويمنع موت الخلايا المتواسط بالعامل BDNF.[11]

الارتباط بالأمراضعدل

أظهرت دراسات مختلفة روابط محتملة بين BDNF وحالات كالاكتئاب، والفصام، واضطراب الوسواس القهري، ومرض الزهايمر، وداء هنتنغتون، ومتلازمة رايت، والخرف، وكذلك فقدان الشهية العصبي والنهام العصبي. يمكن أن تؤدي المستويات المتزايدة من BDNF إلى حدوث تغيير في حالة المكافأة الشبيهة بالاعتماد على الأفيون عندما يُعبر عنها في المنطقة السقيفية البطنية لدى الفئران.[12]

اعتبارًا من عام 2002، فشلت جميع التجارب السريرية التي تم فيها إيصال العامل BDNF إلى الجهاز العصبي المركزي (سي إن إس) لدى البشر المصابين بأمراض التنكس العصبي المختلفة.

فصامعدل

تشير مجموعة كبيرة من الأدلة الحديثة إلى وجود صلة بين الفصام والعامل BDNF. نظرًا لأن العامل BDNF بالغ الأهمية لبقاء عصبونات الجهاز العصبي المركزي (سي إن إس) والجهاز العصبي المحيطي (بّي إن إس)، والتخلق المشبكي أثناء -وحتى بعد- التطور، فقد تلعب تعديلات BDNF دورًا في التسبب في مرض الفصام. عُثر على العامل BDNF في العديد من مناطق الدماغ ويلعب دورًا مهمًا في دعم تكوين الذكريات. ثبت أن مستويات BDNF mRNA تنخفض في الطبقات القشرية IV وV من قشرة الفص الجبهي الظهراني لمرضى الفصام، وهي منطقة معروفة بأنها متورطة في الذاكرة العاملة. نظرًا لأن مرضى الفصام غالبًا ما يعانون من ضعف في الذاكرة العاملة، ومع تبين انخفاض تراكيز BDNF mRNA في قشرة الفص الجبهي الظهراني لمرضى الفصام، فمن المحتمل جدًا أن العامل BDNF يلعب دورًا ما في سببية هذا الاضطراب التطوري العصبي للجهاز العصبي المركزي.[13]

الاكتئابعدل

ثبت أن التعرض للضغط النفسي وهرمون الإجهاد الكورتيكوستيرون يقللان من تعبير العامل BDNF في الفئران، وإذا استمر التعرض، فإن هذا يؤدي إلى ضمور في الحُصين في نهاية المطاف. ثبت حدوث ضمور الحُصين والبنى الحوفية الأخرى لدى البشر الذين يعانون من الاكتئاب المزمن. بالإضافة إلى ذلك، فقد لوحظ أن الفئران المُتناسَلة لتكون متغايرة الزيجوت من ناحية العامل BDNF، ما يقلل من تعبيره، قد أظهرت ضمورًا مماثلًا في الحُصين. هذا يشير إلى وجود صلة مسببة بين تطور الاكتئاب و BDNF. دعمًا لذلك، يعمل الناقل العصبي الاستثاري الغلوتامات، والأنشطة التطوعية، وتقييد السعرات الحرارية، والتحفيز الفكري، والعلاجات المختلفة للاكتئاب كمضادات الاكتئاب على زيادة تعبير العامل BDNF في الدماغ. ثمّة أدلة على أن الأدوية المضادة للاكتئاب تحمي من ضمور الحُصين أو تعكسه.[14]

مرض الزهايمرعدل

أظهر تحليل ما بعد الوفاة انخفاض تراكيز العامل BDNF في أنسجة دماغ الأشخاص المصابين بمرض الزهايمر، على الرغم من أن طبيعة الصلة ماتزال غير واضحة. تشير الدراسات إلى أن عوامل التغذية العصبية لها دور وقائي ضد سمية ببتيد بيتا النشواني.

الصرععدل

رُبط الصرع أيضًا بتعدد الأشكال في العامل BDNF. بالنظر إلى الدور الحيوي للعامل BDNF في تطوير معالم الدماغ، يمكن للعامل BDNF أن يمتلك مجال تأثير واسع على تطور أمراض الأعصاب. من المعروف أن مستويات كل من BDNF mRNA وBDNF يتم تنظيمها بالزيادة في حالات الصرع. ينظم العامل BDNF انتقال المشابك الاستثاري والتثبيطي عن طريق تثبيط تيارات ما-بعد-المشبك المتواسطة بمستقبلات الغابا. تعتبر هذه آلية محتملة لعملية التنظيم بالزيادة المرصودة.[15]

روابط خارجيةعدل

  • Cotman CW, Berchtold NC (28 يناير 2004)، "BDNF and Alzheimer's Disease—What's the Connection?"، Alzforum: Live Discussions، Alzheimer Research Forum، مؤرشف من الأصل في 13 مايو 2012، اطلع عليه بتاريخ 21 أغسطس 2008.
  • Patten-Hitt E (14 يونيو 2001)، "Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF)"، Sciencexpress، The HDLighthouse, Huntingtons Disease: Information and Community، مؤرشف من الأصل في 07 أبريل 2011، اطلع عليه بتاريخ 21 أغسطس 2008.
  • Highfield R (18 أكتوبر 2007)، "Brain scans 'could reveal mental strength'"، Science، Telegraph.co.uk، مؤرشف من الأصل في 31 مايو 2008، اطلع عليه بتاريخ 21 أغسطس 2008، Low BDNF activity promotes resilience

المراجععدل

  1. ^ Robinson RC, Radziejewski C, Stuart DI, Jones EY (أبريل 1995)، "Structure of the brain-derived neurotrophic factor/neurotrophin 3 heterodimer"، Biochemistry، 34 (13): 4139–46، doi:10.1021/bi00013a001، PMID 7703225. {{استشهاد بدورية محكمة}}: يحتوي الاستشهاد على وسيط غير معروف وفارغ: |month= (مساعدة)صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)
  2. ^ Binder, DK؛ Scharfman, HE (سبتمبر 2004)، "Brain-derived Neurotrophic Factor"، Growth Factors، 22 (3): 123–31، doi:10.1080/08977190410001723308، PMC 2504526، PMID 15518235.
  3. ^ Jones, KR؛ Reichardt, LF (أكتوبر 1990)، "Molecular cloning of a human gene that is a member of the nerve growth factor family"، Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.، 87 (20): 8060–4، doi:10.1073/pnas.87.20.8060، PMC 54892، PMID 2236018.
  4. ^ Maisonpierre, PC؛ Le Beau, MM؛ Espinosa, R؛ Ip, NY؛ Belluscio, L؛ de la Monte, SM؛ وآخرون (يوليو 1991)، "Human and rat brain-derived neurotrophic factor and neurotrophin-3: gene structures, distributions, and chromosomal localizations"، Genomics، 10 (3): 558–68، doi:10.1016/0888-7543(91)90436-I، PMID 1889806.
  5. أ ب "Identification of pro- and mature brain-derived neurotrophic factor in human saliva"، Archives of Oral Biology، 54 (7): 689–95، يوليو 2009، doi:10.1016/j.archoralbio.2009.04.005، PMC 2716651، PMID 19467646.
  6. ^ "BDNF is essential to promote persistence of long-term memory storage"، Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America، 105 (7): 2711–16، فبراير 2008، Bibcode:2008PNAS..105.2711B، doi:10.1073/pnas.0711863105، PMC 2268201، PMID 18263738.
  7. ^ "Studies on the physiological role of brain-derived neurotrophic factor and neurotrophin-3 in knockout mice"، The International Journal of Developmental Biology، 39 (5): 799–807، أكتوبر 1995، PMID 8645564، مؤرشف من الأصل في 15 فبراير 2022.
  8. ^ "The biochemical pathways of central nervous system neural degeneration in niacin deficiency"، Neural Regeneration Research، 9 (16): 1509–13، أغسطس 2014، doi:10.4103/1673-5374.139475، PMC 4192966، PMID 25317166.
  9. ^ Fatemi, S. Hossein (2008)، Reelin Glycoprotein: Structure, Biology and Roles in Health and Disease، Molecular Psychiatry، Berlin: Springer، ج. 10، ص. 251–7، doi:10.1038/sj.mp.4001613، ISBN 978-0-387-76760-4، PMID 15583703، S2CID 21206951.; see the chapter "A Tale of Two Genes: Reelin and BDNF"; pp. 237–45
  10. ^ "Trk receptors: mediators of neurotrophin action"، Current Opinion in Neurobiology، 11 (3): 272–80، يونيو 2001، doi:10.1016/S0959-4388(00)00208-7، PMID 11399424، S2CID 8000523.
  11. ^ "Trk signaling regulates neural precursor cell proliferation and differentiation during cortical development"، Development، 134 (24): 4369–80، ديسمبر 2007، doi:10.1242/dev.008227، PMID 18003743.
  12. ^ "Ca2+ influx regulates BDNF transcription by a CREB family transcription factor-dependent mechanism"، Neuron، 20 (4): 709–26، أبريل 1998، doi:10.1016/s0896-6273(00)81010-7، PMID 9581763، S2CID 770523.
  13. ^ "A physiological role for the dopamine D5 receptor as a regulator of BDNF and Akt signalling in rodent prefrontal cortex"، The International Journal of Neuropsychopharmacology، 16 (2): 477–83، مارس 2013، doi:10.1017/S1461145712000685، PMC 3802523، PMID 22827965.
  14. ^ "Variant BDNF (Val66Met) impact on brain structure and function"، Cognitive, Affective, & Behavioral Neuroscience، 6 (1): 79–85، مارس 2006، doi:10.3758/CABN.6.1.79، PMID 16869232.
  15. ^ "Genetics of serum BDNF: meta-analysis of the Val66Met and genome-wide association study"، The World Journal of Biological Psychiatry، 14 (8): 583–89، ديسمبر 2013، doi:10.3109/15622975.2011.616533، PMC 3288597، PMID 22047184.