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Factores neurotróficos

Los factores neurotróficos ( FNT ) son una familia de biomoléculas , casi todas péptidos o proteínas pequeñas , que apoyan el crecimiento, la supervivencia y la diferenciaci...

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Los factores neurotróficos ( FNT ) son una familia de biomoléculas  , casi todas péptidos o proteínas  pequeñas , que apoyan el crecimiento, la supervivencia y la diferenciación de neuronas tanto en desarrollo como maduras. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] La mayoría de los FNT ejercen sus efectos tróficos en las neuronas mediante la señalización a través de tirosina quinasas , [ 2 ] generalmente una tirosina quinasa receptora . En el sistema nervioso maduro, promueven la supervivencia neuronal, inducen plasticidad sináptica y modulan la formación de recuerdos a largo plazo. [ 2 ] Los factores neurotróficos también promueven el crecimiento y desarrollo inicial de las neuronas en el sistema nervioso central y periférico , y son capaces de regenerar neuronas dañadas en tubos de ensayo y modelos animales. [ 1 ] [ 4 ] Algunos factores neurotróficos también son liberados por el tejido diana para guiar el crecimiento de los axones en desarrollo . La mayoría de los factores neurotróficos pertenecen a una de tres familias: (1) neurotrofinas , (2) ligandos de la familia del factor neurotrófico derivado de células gliales (GFL) y (3) citocinas neuropoyéticas. [ 4 ] Cada familia tiene sus propios mecanismos de señalización celular distintos , aunque las respuestas celulares que desencadenan a menudo se superponen. [ 4 ]

Actualmente, los factores neurotróficos se estudian intensamente para su uso en conductos nerviosos bioartificiales, ya que son necesarios in vivo para dirigir el crecimiento y la regeneración axonal. En los estudios, los factores neurotróficos se suelen utilizar junto con otras técnicas, como señales biológicas y físicas creadas mediante la adición de células y topografías específicas. Los factores neurotróficos pueden o no estar inmovilizados en la estructura del andamio, aunque se prefiere la inmovilización porque permite crear gradientes permanentes y controlables. En algunos casos, como en los sistemas de administración de fármacos neuronales , se inmovilizan de forma laxa para que puedan liberarse selectivamente en momentos y cantidades específicos.

Lista de factores neurotróficos

Aunque se está descubriendo más información sobre los factores neurotróficos, su clasificación se basa en diferentes mecanismos celulares y se agrupan en tres familias principales: las neurotrofinas , la familia CNTF y la familia GDNF . [ 2 ] [ 5 ] [ 6 ]

Neurotrofinas

factor neurotrófico derivado del cerebro

El factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF) es estructuralmente similar al NGF , NT-3 y NT-4 /5, [ 7 ] y comparte el receptor TrkB con NT-4. [ 8 ] El sistema factor neurotrófico derivado del cerebro/TrkB promueve la supervivencia de los timocitos , como se ha estudiado en el timo de ratones. [ 8 ] Otros experimentos sugieren que el BDNF es más importante y necesario para la supervivencia neuronal que otros factores. [ 5 ] Sin embargo, este mecanismo compensatorio aún se desconoce. Específicamente, el BDNF promueve la supervivencia de las neuronas del ganglio de la raíz dorsal . [ 7 ] Incluso cuando se une a un TrkB truncado, el BDNF sigue mostrando funciones de crecimiento y desarrollo. [ 7 ] Sin BDNF (homocigotos (-/-)), los ratones no sobreviven más allá de las tres semanas. [ 7 ]

Incluyendo el desarrollo, el BDNF tiene importantes funciones reguladoras en el desarrollo de la corteza visual , potenciando la neurogénesis y mejorando el aprendizaje y la memoria. [ 7 ] Específicamente, el BDNF actúa dentro del hipocampo . Estudios han demostrado que el tratamiento con corticosterona y la adrenalectomía reducen o aumentan la expresión de BDNF hipocampal. [ 9 ] De manera consistente entre estudios en humanos y animales, los niveles de BDNF disminuyen en aquellos con depresión mayor no tratada . [ 9 ] Sin embargo, la correlación entre los niveles de BDNF y la depresión es controvertida. [ 9 ] [ 10 ]

Factor de crecimiento nervioso

El factor de crecimiento nervioso (NGF) utiliza el receptor de alta afinidad TrkA [ 11 ] [ 8 ] para promover la mielinización [ 11 ] y la diferenciación de neuronas. [ 12 ] Los estudios han demostrado que la desregulación del NGF causa hiperalgesia y dolor. [ 8 ] [ 12 ] La producción de NGF está altamente correlacionada con la extensión de la inflamación . Aunque está claro que la administración exógena de NGF ayuda a disminuir la inflamación tisular, los mecanismos moleculares aún se desconocen. [ 12 ] Además, los niveles de NGF en sangre aumentan en momentos de estrés, durante enfermedades inmunitarias y con asma o artritis , entre otras afecciones. [ 8 ] [ 12 ]

Neurotrofina-3

Mientras que los factores neurotróficos dentro de la familia de las neurotrofinas suelen tener un receptor de tirosina quinasa (Trk), la neurotrofina-3 (NT-3) tiene un receptor único, TrkC . [ 8 ] De hecho, el descubrimiento de los diferentes receptores ayudó a diferenciar la comprensión y clasificación de la NT-3 por parte de los científicos. [ 13 ] La NT-3 comparte propiedades similares con otros miembros de esta clase y se sabe que es importante para la supervivencia neuronal. [ 13 ] La proteína NT-3 se encuentra en el timo , el bazo y el epitelio intestinal , pero su función en cada órgano aún se desconoce. [ 8 ]

Neurotrofina-4

Familia CNTF

La familia CNTF de factores neurotróficos incluye el factor neurotrófico ciliar (CNTF), el factor inhibidor de la leucemia (LIF), la interleucina-6 (IL-6), la prolactina , la hormona del crecimiento , la leptina , los interferones (es decir, interferón-α, -β y -γ ) y la oncostatina M. [ 2 ]

Factor neurotrófico ciliar

El factor neurotrófico ciliar afecta a las neuronas motoras embrionarias , las neuronas sensoriales del ganglio de la raíz dorsal y las neuronas ciliares del hipocampo. [ 14 ] Está estructuralmente relacionado con el factor inhibidor de la leucemia (LIF), la interleucina 6 (IL-6) y la oncostatina M (OSM). [ 15 ] El CNTF previene la degeneración de las neuronas motoras en ratas y ratones, lo que aumenta el tiempo de supervivencia y la función motora de los ratones. Estos resultados sugieren que el CNTF exógeno podría usarse como tratamiento terapéutico para enfermedades neurodegenerativas de las neuronas motoras humanas . [ 16 ] También tiene características inesperadas similares a la leptina , ya que causa pérdida de peso. [ 14 ]

Familia GDNF

La familia de ligandos GDNF incluye el factor neurotrófico derivado de la línea celular glial (GDNF), artemina , neurturina y persefina . [ 2 ]

Factor neurotrófico derivado de la línea celular glial

El factor neurotrófico derivado de células gliales (GDNF) se detectó originalmente como un promotor de supervivencia derivado de una célula de glioma . Estudios posteriores determinaron que el GDNF utiliza un receptor tirosina quinasa y un correceptor de unión a ligando de alta afinidad, el GFRα . [ 17 ] El GDNF tiene una afinidad especialmente fuerte por las neuronas dopaminérgicas (DA) . [ 5 ] Específicamente, los estudios han demostrado que el GDNF desempeña un papel protector contra las toxinas MPTP para las neuronas DA. También se ha detectado en neuronas motoras de ratas embrionarias y se sugiere que ayuda al desarrollo y reduce la axotomía . [ 5 ]

Artemina

Neurturina

Perséfina

Efrinas

Las efrinas son una familia de factores neurotróficos que transmiten señales a través de receptores eph , una clase de receptores tirosina quinasas ; [ 2 ] la familia de efrinas incluye efrina A1 , A2 , A3 , A4 , A5 , B1 , B2 y B3 .

Familias de EGF y TGF

Las familias de factores neurotróficos EGF y TGF están compuestas por el factor de crecimiento epidérmico , las neuregulinas , el factor de crecimiento transformante alfa (TGFα) y el factor de crecimiento transformante beta (TGFβ). [ 2 ] Transmiten señales a través de receptores tirosina quinasas y serina/treonina quinasas de proteínas . [ 2 ]

Otros factores neurotróficos

Otras biomoléculas identificadas como factores neurotróficos incluyen: factor de maduración glial , insulina , factor de crecimiento similar a la insulina 1 (IGF-1), factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF), factor de crecimiento de fibroblastos (FGF), factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF), péptido activador de la adenilato ciclasa hipofisaria (PACAP), interleucina-1 (IL-1), interleucina-2 (IL-2), interleucina-3 (IL-3), interleucina-5 (IL-5), interleucina-8 (IL-8), factor estimulante de colonias de macrófagos (M-CSF), factor estimulante de colonias de granulocitos y macrófagos (GM-CSF) y neurotactina . [ 2 ]

Referencias

  1. 1 2 "Factores neurotróficos" . Nature Publishing Group . Consultado el 31 de mayo de 2016. Los factores neurotróficos son moléculas que mejoran el crecimiento y el potencial de supervivencia de las neuronas. Desempeñan funciones importantes tanto en el desarrollo, donde pueden actuar como señales de guía para las neuronas en desarrollo, como en el sistema nervioso maduro, donde participan en la supervivencia neuronal, la plasticidad sináptica y la formación de recuerdos duraderos.
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Malenka RC, Nestler EJ, Hyman SE (2009). «Capítulo 8: Neurotransmisores atípicos». En Sydor A, Brown RY (eds.). Neurofarmacología molecular: Fundamentos de la neurociencia clínica (2.ª ed.). Nueva York: McGraw-Hill Medical. págs. 199, 211–221 . ISBN   9780071481274Los factores neurotróficos son polipéptidos o pequeñas proteínas que favorecen el crecimiento, la diferenciación y la supervivencia de las neuronas. Ejercen sus efectos mediante la activación de tirosina quinasas.
  3. ↑ Zigmond MJ , Cameron JL, Hoffer BJ, Smeyne RJ (2012). "Neurorrestauración mediante ejercicio físico: avanzando". Parkinsonism Relat. Disord . 18 (Supl. 1): S147–50. doi : 10.1016/S1353-8020(11)70046-3 . PMID 22166417. Como se analizará más adelante, el ejercicio estimula la expresión de varios factores neurotróficos (FNT) . 
  4. 1 2 3 Deister, C.; Schmidt, CE (2006). "Optimización de combinaciones de factores neurotróficos para el crecimiento de neuritas". Journal of Neural Engineering . 3 (2): 172– 179. Bibcode : 2006JNEng...3..172D . doi : 10.1088/1741-2560/3/2/011 . PMID 16705273 . S2CID 21122249 .  
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