Tietoa neurotrofiineista:
Hermon kehityksen aikana neurotrofiinit auttavat hermosoluja päättämään, aikovatko ne elää vai kuolla. Neurotrofiinit ovat pieniä proteiineja, joita erittyy hermostossa erittäin pieninä pitoisuuksina. Neurotrofiinin pieniä määriä tarvitaan pitämään hermosolut elossa. Joissakin tapauksissa neurotropiinin läsnäololla voi kuitenkin olla päinvastainen vaikutus, jolloin solu kuolee. Hermoston kehityksen aikana neurotrofiinien tasot säätelevät ei-toivottuja hermosoluja. Myöhemmin neurotrofiinit stimuloivat uusien dendriittien kasvua ja saavat ei-toivotut dendriitit kuolemaan takaisin ahtailta alueilta.
Neurotrofiinit ovat rakenteeltaan läheisesti toisiinsa liittyviä proteiineja, joiden tiedetään tukevan eri luokkien alkion hermosolujen selviytymistä. Neurotrofiinit on yleisnimitys, joka kuvaa useita neurotrofisia tekijöitä, jotka tehostavat hermosolujen erilaistumista, indusoivat lisääntymistä, vaikuttavat synaptisiin toimintoihin ja edistävät normaalisti kuolemaan tuomittujen hermosolujen eloonjäämistä keskus- ja ääreishermoston kehityksen eri vaiheissa.
Neurotrofiinit (neurotrofiset faktorit) ovat valkuaisaineita, jotka indusoivat hermosolujen eloonjäämiseen, ja niitä esiintyy veressä. Neurotrofiinit kykenevät viestittämään tietyille soluille, että ne selviytyvät, erilaistuvat tai kasvavat. Neurotrofiinit erittyvät kohdekudoksista ja estävät neuroneja käynnistämästä ohjelmoitua solukuolemaa, mikä mahdollistaa neuronien selviytymisen. Neurotrofiinit indusoivat progenitorisolujen erilaistumista neuroneiksi.
Kasvutekijät, kuten perus-FGF tai LIF, luetaan usein myös neurotrofiiniryhmään niiden useisiin neuroneihin kohdistuvien trofisten vaikutusten vuoksi.
BDNF:stä, NGF:stä ja NT-3:sta käytetään nimitystä NGF-proteiiniperhe, koska NGF on tämän proteiiniperheen perustajajäsen. Monitoiminen Pan-Neurotrophin-1 (PNT-1) -proteiini aktivoi tehokkaasti kaikki trk-reseptorit ja osoittaa useita neurotrofisia spesifisyyksiä.
Toinen hermosolujen selviytymistekijä on NSE (neuronispesifinen enolaasi). Muita neurotrofisia tekijöitä, joita ei yleensä luokitella neurotrofiineiksi ja joilla on usein laajempi tehtäväkenttä, ovat EGF, HBNF (hepariinia sitova neuriinia edistävä tekijä), IGF-2, hapan-FGF ja FGF-perus, PDGF, NSE (neuronispesifinen enolaasi) ja Activin-A.
Neurotrofisten tekijöiden, aivoista peräisin olevan neurotrofisen tekijän (BDNF) tai neurotrofiini-3:n (NT-3) eksogeeninen anto edistää 5-HT:tä sisältävien neuronien toimintaa, itämistä ja uudelleenkasvua aikuisten rottien aivoissa. BDNF:n infuusio dorsaaliseen ytimeen saa aikaan masennuslääkkeen vaikutuksen. Ympäristöstressitekijät, kuten immobilisaatio, aiheuttavat masennusta ja vähentävät BDNF mRNA:ta. Masennuslääkkeet lisäävät BDNF mRNA:ta aivoissa 5-HT2A- ja beeta-adrenoseptorin alatyyppien kautta ja estävät stressin aiheuttaman BDNF mRNA:n vähenemisen. Masennuksen hoidot saattaisivat toimia lisäämällä aivojen endogeenisia BDNF- tai NT-3-tasoja, mikä puolestaan voisi edistää monoamiinia sisältävien neuronien kasvua ja toimintaa. Neurotrofiinien tuotantoa valikoivasti stimuloivat lääkkeet voisivat edustaa uuden sukupolven masennuslääkkeitä.
Neuriitteja edistävä tekijä (Neurite promoting factor, NPF) & Neuronaalinen erilaistumistekijä (Neuronal differentiation factor) erotetaan toisistaan niiden bioaktiivisuuden mukaan. Neuriittia edistävä tekijä (NPF) ei edistä neuronin selviytymistä tai yleistä kasvua, mutta sitä tarvitaan aksonien tai dendriittisten prosessien uloskasvun indusoimiseksi. NPF-aktiivisuuteen kuuluvat NGF, S100, GMF-beta (gliakypsytystekijä), proteoglykaanit, merosiini, fibronektiini, kollageenit, soluadheesiomolekyylit, & laminiini.
Neuronaaliset erilaistumistekijät vaikuttavat lähettimen fenotyyppeihin vaikuttamatta neuronien selviytymiseen. Neurotrofisen geeniperheen jäsenet ovat mukana aikuisen hermoston kehityksen aikana, kuten osoitetaan in vitro -määrityksillä, joissa käytetään rekombinantteja neurotrofisia tekijöitä, ja niiden mRNA:iden ja proteiinien jakaumilla.
80 % hermoston neuroneista käy läpi solukuoleman normaalin selkärangan kehittymisen aikana, jotta voidaan varmistaa riittävät neuronien lukumäärät, jotka luovat asianmukaiset innervaatiotiheydet vaikuttavien elinten tai muiden neuronipopulaatioiden kanssa.
Neuroneiden säästäminen ohjelmoitua kuolemaa vastaan vaikuttaa kehitykseen. Neurotrofiinit tukevat hermosolujen selviytymistä luonnollisesti tapahtuvaan solukuolemaan asti ja muuttuvat sen jälkeen tehottomiksi. Tähän mekanismiin liittyy neuronin ilmentämän neurotrofiinireseptorin tyypin vaihtuminen. Muilla neurotrofiineilla on syvällisiä vaikutuksia hermosolujen esiasteen soluihin, ja ne voivat lisätä niiden hermosolujen määrää populaatiossa, joiden on määrä saada tietty fenotyyppi. Neurotrofiinit vaikuttavat sähköisiin synapseihin, jotka lisäävät neurotrofiinigeenien ilmentymistä.
Transgeeniset hiiret, jotka kantavat nollamutaatioita eri geeneistä, jotka koodaavat neurotrofiineja tai niiden reseptoreita, paljastivat laajan kirjon neurotrofiinien toimintaa hermostossa. Neurotrofiinireseptorien tutkimukset ja selvitykset auttavat määrittelemään neurotrofiinien tehtäviä kypsässä keskushermostossa. Jo nyt on selvää, että hermoston kehitykseen, ylläpitoon ja plastisuuteen liittyy useiden neurotrofiinien, niiden reseptoreiden ja muiden tekijöiden ilmentymisen huolellinen alueellinen ja ajallinen hallinta.
Neurotrofiinit ovat potentiaalisesti kliinisesti kiinnostavia, koska ne vaikuttavat perifeerisen ja keskushermoston erillisten hermosolupopulaatioiden toiminnalliseen toimintaan ja eloonjäämiseen. Neurotrofiineja tutkitaan parhaillaan terapeuttisina aineina neurodegeneratiivisten sairauksien ja hermovaurioiden hoidossa joko yksinään tai yhdessä muiden trofisten tekijöiden kanssa.
Monet sairaudet, kuten Alzheimerin tauti, aivohalvaus ja syöpä, voivat aiheuttaa hermovaurioita osittain neurotrofiinien virheellisen toiminnan kautta. Nykyisillä hoitostrategioilla pyritään torjumaan näitä sairauksia neurotrofisten tekijöiden avulla, jotta hermotoiminnan menetyksiä voitaisiin auttaa ja hallita. Valitettavasti neurotrofiinit eivät säily elimistössä kovin pitkään, kun niitä ruiskutetaan elimistöön, ja niillä on merkittäviä sivuvaikutuksia. Nykyään tutkijat etsivät lääkkeitä, jotka ”huijaavat” soluja luulemaan, että ne saavat signaaleja neurotrofiineilta.