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Wachstumsfaktor BDNF

organische Verbindung, Protein

Der Wachstumsfaktor BDNF (von englisch brain-derived neurotrophic factor, deutsch etwa: „Vom Gehirn stammender neurotropher Faktor“) ist ein Protein[2] aus der Gruppe der Neurotrophine und ist mit den Nervenwachstumsfaktoren eng verwandt. Es kommt in allen Wirbeltieren vor. Mutationen im menschlichen BDNF-Gen sind eine Ursache für das Undine-Syndrom und werden außerdem mit dem WAGR-Syndrom und dem Risiko für Bulimia nervosa Typ 2 assoziiert.[3]

Wachstumsfaktor BDNF
Wachstumsfaktor BDNF
Oberflächen-/Bändermodell des Tetramer von zwei Seiten, nach PDB 1BND

Vorhandene Strukturdaten: 1B8M, 1BND

Eigenschaften des menschlichen Proteins
Masse/Länge Primärstruktur 119 Aminosäuren
Sekundär- bis Quartärstruktur Monomer, Homodimer
Präkursor (229 aa)
Isoformen 5
Bezeichner
Gen-Namen BDNF ANON2; BULN2
Externe IDs
Vorkommen
Homologie-Familie Hovergen
Übergeordnetes Taxon Wirbeltiere[1]
Orthologe
Mensch Hausmaus
Entrez 627 12064
Ensembl ENSG00000176697 ENSMUSG00000048482
UniProt P23560 P21237
Refseq (mRNA) NM_001143805 NM_001048139
Refseq (Protein) NP_001137277 NP_001041604
Genlocus Chr 11: 27.65 – 27.72 Mb Chr 2: 109.67 – 109.73 Mb
PubMed-Suche 627 12064

Funktion und Vorkommen

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BDNF wirkt auf verschiedene Neuronen des zentralen und des peripheren Nervensystems. Es ist am Schutz existierender Neuronen und Synapsen[4][5] beteiligt und fördert das Wachstum neuer. Im Gehirn ist es in Hippocampus, Großhirnrinde und Vorderhirn aktiv, also in Bereichen, die basal für Gedächtnis und abstraktes Denken sind.[6] Hier spielt BDNF auch eine große Rolle für das Langzeitgedächtnis.[7] BDNF ist eines der aktivsten Neurotrophine und vor allem für die adulte Neurogenese von großer Bedeutung. Im Tierversuch zeigt sich, dass Mäuse ohne BDNF Entwicklungsdefizite im Gehirn und dem Sensorium aufweisen und meist kurz nach der Geburt sterben.[8] BDNF kommt nicht nur im Gehirn vor, sondern auch in zahlreichen Zelltypen und im Gewebe, in der Netzhaut, den Nieren, der Prostata und menschlichem Speichel.[9]

BDNF und Krankheiten

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Verschiedene Studien legen nahe, dass ein Mangel oder Überschuss an BDNF mit Depression[10][11], Schizophrenie[12], Zwangsstörung[13], Alzheimer-Krankheit[14], Chorea Huntington[15], Demenz[16], Anorexia nervosa[17], Bulimia nervosa[18] und dem Rett-Syndrom[19] in Zusammenhang steht. Auch Epilepsie und das Reizdarmsyndrom wurden mit einer Veränderung im BDNF in Zusammenhang gebracht.[20][21]

Depression

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Eine Studie zeigte bei Mäusen, dass Antidepressiva (sowohl SSRI als auch trizyklische Antidepressiva) am BDNF-Protein binden. Sie greifen damit in einen zentralen Anpassungsmechanismus des Gehirns ein, der als synaptische Plastizität bezeichnet wird.[22] Dies könnte zum besseren Verständnis des antidepressiven Wirkmechanismus beitragen.

Bearbeiten
  • Eintrag zu WAGR-Syndrom. In: Orphanet (Datenbank für seltene Krankheiten)
  • C. W. Cotman, N. C. Berchtold: BDNF and Alzheimer’s Disease—What’s the Connection? In: Alzforum: Live Discussions. Alzheimer Research Forum, 28. Januar 2004, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 2. März 2004; abgerufen am 21. August 2008 (englisch).
  • E. Patten-Hitt: Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF). In: Sciencexpress. The HDLighthouse, Huntingtons Disease: Information and Community, 14. Juni 2001, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 15. Juli 2006; abgerufen am 21. August 2008 (englisch).
  • R. Highfield: Brain scans 'could reveal mental strength'. In: Science. Telegraph.co.uk, 18. Oktober 2007, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 31. Mai 2008; abgerufen am 21. August 2008 (englisch). “Low BDNF activity promotes resilience”

Einzelnachweise

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  1. ↑ IPR020430 Brain-derived neurotrophic factor. In: InterPro. EBI, abgerufen am 4. November 2010 (englisch).
  2. ↑ D. K. Binder, H. E. Scharfman: Brain-derived neurotrophic factor. In: Growth Factors. Band 22, Nr. 3, September 2004, S. 123–131, doi:10.1080/08977190410001723308, PMID 15518235, PMC 2504526 (freier Volltext).
  3. ↑ UniProt P23560
  4. ↑ A. Acheson, J. C. Conover, J. P. Fandl, T. M. DeChiara, M. Russell, A. Thadani, S. P. Squinto, G. D. Yancopoulos, R. M. Lindsay: A BDNF autocrine loop in adult sensory neurons prevents cell death. In: Nature. Band 374, Nr. 6521, März 1995, S. 450–453, doi:10.1038/374450a0, PMID 7700353.
  5. ↑ E. J. Huang, L. F. Reichardt: Neurotrophins: roles in neuronal development and function. In: Annu. Rev. Neurosci. Band 24, 2001, S. 677–736, doi:10.1146/annurev.neuro.24.1.677, PMID 11520916, PMC 2758233 (freier Volltext).
  6. ↑ K. Yamada, T. Nabeshima: Brain-derived neurotrophic factor/TrkB signaling in memory processes. In: J Pharmacol Sci. Band 91, Nr. 4, April 2003, S. 267–270, doi:10.1254/jphs.91.267, PMID 12719654.
  7. ↑ P. Bekinschtein, M. Cammarota, C. Katche, L. Slipczuk, J. I. Rossato, A. Goldin, I. Izquierdo, J. H. Medina: BDNF is essential to promote persistence of long-term memory storage. In: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. Band 105, Nr. 7, Februar 2008, S. 2711–2716, doi:10.1073/pnas.0711863105, PMID 18263738, PMC 2268201 (freier Volltext).
  8. ↑ P. Ernfors, J. Kucera, K. F. Lee, J. Loring, R. Jaenisch: Studies on the physiological role of brain-derived neurotrophic factor and neurotrophin-3 in knockout mice. In: Int. J. Dev. Biol. Band 39, Nr. 5, Oktober 1995, S. 799–807, PMID 8645564 (ehu.es).
  9. ↑ A. L. Mandel, H. Ozdener, V. Utermohlen: Identification of pro- and mature brain-derived neurotrophic factor in human saliva. In: Arch. Oral Biol. Band 54, Nr. 7, Juli 2009, S. 689–695, doi:10.1016/j.archoralbio.2009.04.005, PMID 19467646, PMC 2716651 (freier Volltext).
  10. ↑ Y. Dwivedi: Brain-derived neurotrophic factor: role in depression and suicide. In: Neuropsychiatr Dis Treat. Band 5, 2009, S. 433–449, PMID 19721723, PMC 2732010 (freier Volltext).
  11. ↑ A. R. Brunoni, M. Lopes, F. Fregni: A systematic review and meta-analysis of clinical studies on major depression and BDNF levels: implications for the role of neuroplasticity in depression. In: Int. J. Neuropsychopharmacol. Band 11, Nr. 8, Dezember 2008, S. 1169–1180, doi:10.1017/S1461145708009309, PMID 18752720.
  12. ↑ M. H. Xiu, L. Hui, Y. F. Dang, T. De Hou, C. X. Zhang, Y. L. Zheng, D. C. Chen, T. R. Kosten, X. Y. Zhang: Decreased serum BDNF levels in chronic institutionalized schizophrenia on long-term treatment with typical and atypical antipsychotics. In: Prog. Neuropsychopharmacol. Biol. Psychiatry. Band 33, Nr. 8, August 2009, S. 1508–1512, doi:10.1016/j.pnpbp.2009.08.011, PMID 19720106.
  13. ↑ G. Maina, G. Rosso, R. Zanardini, F. Bogetto, M. Gennarelli, L. Bocchio-Chiavetto: Serum levels of brain-derived neurotrophic factor in drug-na?ve obsessive-compulsive patients: A case-control study. In: J Affect Disord. Band 122, Nr. 1–2, August 2009, S. 174–178, doi:10.1016/j.jad.2009.07.009, PMID 19664825.
  14. ↑ C. Zuccato, E. Cattaneo: Brain-derived neurotrophic factor in neurodegenerative diseases. In: Nat Rev Neurol. Band 5, Nr. 6, Juni 2009, S. 311–322, doi:10.1038/nrneurol.2009.54, PMID 19498435.
  15. ↑ M. S. Zajac, T. Y. Pang, N. Wong, B. Weinrich, L. S. Leang, J. M. Craig, R. Saffery, A. J. Hannan: Wheel running and environmental enrichment differentially modify exon-specific BDNF expression in the hippocampus of wild-type and pre-motor symptomatic male and female Huntington’s disease mice. In: Hippocampus. Band 20, Nr. 5, Juni 2009, S. NA, doi:10.1002/hipo.20658, PMID 19499586.
  16. ↑ O. Arancio, M. V. Chao: Neurotrophins, synaptic plasticity and dementia. In: Curr. Opin. Neurobiol. Band 17, Nr. 3, Juni 2007, S. 325–330, doi:10.1016/j.conb.2007.03.013, PMID 17419049.
  17. ↑ J. M. Mercader, F. Fernández-Aranda, M. Gratacòs, M. Ribasés, A. Badía, C. Villarejo, R. Solano, J. R. González, J. Vallejo, X. Estivill: Blood levels of brain-derived neurotrophic factor correlate with several psychopathological symptoms in anorexia nervosa patients. In: Neuropsychobiology. Band 56, Nr. 4, 2007, S. 185–190, doi:10.1159/000120623, PMID 18337636.
  18. ↑ A. S. Kaplan, R. D. Levitan, Z. Yilmaz, C. Davis, S. Tharmalingam, J. L. Kennedy: A DRD4/BDNF gene-gene interaction associated with maximum BMI in women with bulimia nervosa. In: Int J Eat Disord. Band 41, Nr. 1, Januar 2008, S. 22–28, doi:10.1002/eat.20474, PMID 17922530.
  19. ↑ B. B. Zeev, A. Bebbington, G. Ho, H. Leonard, N. de Klerk, E. Gak, M. Vecsler, M. Vecksler Christodoulou J: The common BDNF polymorphism may be a modifier of disease severity in Rett syndrome. In: Neurology. Band 72, Nr. 14, April 2009, S. 1242–1247, doi:10.1212/01.wnl.0000345664.72220.6a, PMID 19349604, PMC 2677489 (freier Volltext).
  20. ↑ C. Gall, J. Lauterborn, M. Bundman, K. Murray, P. Isackson: Seizures and the regulation of neurotrophic factor and neuropeptide gene expression in brain. In: Epilepsy Res Suppl. Band 4, 1991, S. 225–245, PMID 1815605.
  21. ↑ Y. Zhang, G. Qin, D. R. Liu, Y. Wang, S. K. Yao: Increased Expression of Brain-Derived Neurotrophic Factor Is Correlated With Visceral Hypersensitivity in Patients With Diarrhea-Predominant Irritable Bowel Syndrome. In: World J Gastroenterol. 14. Januar 2019, doi:10.3748/wjg.v25.i2.269, PMID 30670915 (englisch).
  22. ↑ Wie Antidepressiva im Gehirn wirken. In: Deutsches Ärzteblatt, News, 11. Mai 2021. Originalarbeit: Plinio Casarotto et al.: Antidepressant drugs act by directly binding to TRKB neurotrophin receptor. In: Cell, 184, 5, 4. März 2021, S. 1299–1313; doi:10.1016/j.cell.2021.01.034
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