Нейротрофический фактор головного мозга (BDNF) и его роль в нейробиологических процессах

Нейротрофический фактор головного мозга (BDNF) — секреторный белок, регулирующий процессы нейрогенеза, дифференцировки и выживания нейронов, участвующий в синаптической пластичности. Изменение секреции и/или экспрессии BDNF ассоциировано с патологическими изменениями в функционировании нервной ткани. В связи с этим изучение функционирования различных изоформ BDNF на молекулярно-клеточном уровне открывает новые перспективы для терапии нервно-психических расстройств, нейродегенеративных заболеваний и ряда других патологий.
В обзоре представлены данные о структуре гена BDNF, особенностях синтеза и транспорта его изоформ. Описываются рецепторы полипептида и молекулярно-клеточные механизмы реализации его функций. Особое внимание уделено вовлечению BDNF в процессы генерации нейронов и образования новых синапсов в нейрогенных областях головного мозга. Приводятся доказательства влияния ряда факторов (уровня активности нейронов, концентрации нейротрансмиттеров и так далее) на BDNF-зависимую регуляцию синаптической пластичности.

1. Purification of a new neurotrophic factor from mammalian brain / Y.A. Barde [et al.] // EMBO J. – 1982. – Vol. 1, № 5. – Р. 549–553.

2. Cутормина, Н.В. Роль нейротрофического фактора мозга (BDNF) в физической активности (обзор) / Н.В. Сутормина // Комплексные исследования детства. – 2022. – T. 4, № 2. – C. 124–133.

3. Нейротрофический фактор мозга BDNF: новые данные, функции и вопросы / M. Живкович [и др.] // Гены и клетки. – 2024. – Т. 19, №1. – С. 61–83.

4. Neurotrophins and Their Receptors: BDNF's Role in GABAergic Neurodevelopment and Disease / C. Hernandez-Del Cano [et al.] // Int J Mol Sci. – 2024. – Vol. 25. – P. 8312.

5. Brain-Derived Neurotrophic Factor in Brain Disorders: Focus on Neuroinflammation / B.L. Giacobbo [et al.] // Molecular Neurobiology. – 2019. – Vol. 56. – P. 3295–3312.

6. Pius-Sadowska, E. BDNF — a key player in cardiovascular system / E. Pius-Sadowska, B. Machalinski // J Mol Cell Cardiol. – 2017. – Vol. 110. – P. 54–60.

7. Neurotrophic Factor BDNF, Physiological Functions and Therapeutic Potential in Depression, Neurodegeneration and Brain Cancer / L. Colucci-D’Amato [et al.] // Int. J. Mol. Sci. – 2020. – Vol. 21. – P. 7777.

8. Effect of alcohol on Brain‑Derived Neurotrophic Factor (BDNF) blood levels: a systematic review and meta‑analysis / A. Shafee [et al.] // Scientifc Reports. – 2023. – Vol. 13. – P. 17554.

9. The human BDNF gene: peripheral gene expression and protein levels as biomarkers for psychiatric disorders / A. Cattaneo [et al.] // Transl Psychiatry. – 2016. – Vol. 6, № 11. – e958.

10. Mouse and rat BDNF gene structure and expression revisited / T. Aid [et al.] // J Neurosci Res. – 2007. – Vol. 85. – P. 525–535.

11. Epigenetic regulation of BDNF gene transcription in the consolidation of fear memory / F.D. Lubin [et al.] // J Neurosci. – 2008. – Vol. 28. – P. 10576–10586.

12. De Assis, G. BDNF Modulation by micro-RNAs: An Update on the Experimental Evidence / G. De Assis, E. Murawska-Cialowicz // Cells. – 2024. – Vol. 13, № 10. – P. 880.

13. Brain-Derived Neurotrophic Factor: A Key Molecule for Memory in the Healthy and the Pathological Brain / M. Miranda [et al.] // Front Cell Neurosci. – 2019. – Vol. 13. – P. 363.

14. Bathina, S. Brain-derived neurotrophic factor and its clinical implications / S. Bathina, U. N. Das // Arch Med Sci. – 2015. – Vol. 11, № 6. – Р. 1164–1178.

15. BDNF: A Key Factor with Multipotent Impact on Brain Signaling and Synaptic Plasticity / P. Kowianski [et al.] // Cell Mol Neurobiol. – 2018. – Vol. 38, № 3. – P. 579–593.

16. Lu, B. BDNF and activity-dependent synaptic modulation / B. Lu // Learn Mem. – 2003. – Vol. 10, № 2. – P.86–98.

17. Neurobiological actions by three distinct subtypes of brain-derived neurotrophic factor: multi-ligand model of growth factor signaling / T. Mizui [et al.] // Pharmacol Res. – 2016. – Vol. 105. – P. 93–98.

18. Biosynthesis and post-translational processing of the precursor to brain-derived neurotrophic factor / S.J. Mowla [et al.] // J Biol Chem. – 2001. Vol. 276, № 16. – Р. 12660–12666.

19. Bath, K.G. Variant BDNF (Val66Met) impact on brain structure and function / K.G. Bath, F.S. Lee // Cognitive, Affective, Behavioral Neuroscience. – 2006. – Vol. 6. – P. 79–85.

20. Sortilin and L-type Calcium Channels May be Involved in the Unusual Mechanism of proBDNF Signaling in Regenerating Mouse Neuromuscular Junctions / P.O. Bogacheva [et al.] // Neurochem Res. – 2025. – Vol. 50, № 2. – Р. 104.

21. BDNF signaling in context: From synaptic regulation to psychiatric disorders / C.S. Wang [et al.] // Cell. – 2022. – Vol. 185, № 1. – Р. 62–76.

22. TrkB/BDNF signaling pathway and its small molecular agonists in CNS injury / Y. Wang [et al.] // Life Sci. – 2024. – Vol. 336. – P. 122282.

23. Cholesterol overload induces apoptosis in SHSY5Y human neuroblastoma cells through the up regulation of flotillin-2 in the lipid raft and the activation of BDNF/Trkb signaling / Y.N. Huang [et al.] // Neuroscience. – 2016. – Vol. 328. – P. 201–209.

24. The BDNF/TrkB Neurotrophin System in the Sensory Organs of Zebrafish / M. Aragona [et al.] // Int J Mol Sci. – 2022. – Vol. 23, № 5. – Р. 2621.

25. Brain-derived neurotrophic factor promotes long-term potentiation-related cytoskeletal changes in adult hippocampus / C.S. Rex [et al.] // J Neurosci. – 2007. – Vol. 27, № 11. – Р. 3017–3029.

26. The Role of BDNF as a Biomarker in Cognitive and Sensory Neurodegeneration / A. Pisani [et al.] // J. Pers. Med. – 2023. – Vol. 13. – P. 652.

27. Brain-derived neurotrophic factor promotes the maturation of GABAergic mechanisms in cultured hippocampal neurons / M.K. Yamada [et al.] // J Neurosci. – 2002. – Vol. 22, № 17. – Р. 7580–7585.

28. Actions of Brain-Derived Neurotrophin Factor in the Neurogenesis and Neuronal Function, and Its Involvement in the Pathophysiology of Brain Diseases / T. Numakawa [et al.] // Int J Mol Sci. – 2018. – Vol. 19, № 11. – Р. 3650.

29. Astrocytes and brain-derived neurotrophic factor (BDNF) / M. Albini [et al.] // Neuroscience Research. – 2023. – Vol. 197. – P. 42–51.

30. Kojima, M. BDNF Propeptide: A Novel Modulator of Synaptic Plasticity / M. Kojaima, T. Mizui // Vitam Horm. – 2017. – Vol. 104. – P.19–28.