Factor neurotrófico derivado del cerebro

El factor neurotrófico derivado del cerebro o FNDC (también conocido como BDNF, del inglés brain-derived neurotrophic factor) es una proteína[1]​ que en los humanos está codificada por el gen BDNF.[2]​[3]​ El BDNF es una proteína que actúa como factor de crecimiento[4]​ de la familia de las neurotrofinas asociadas al factor de crecimiento nervioso. Estas neurotrofinas se encuentran en el cerebro y el tejido periférico. Se le considera una miocina.

El BDNF es un factor polipeptídico que se une y activa al receptor de la tirosina quinasa TrkB.[5]​ Tras las primeras pruebas de que este factor era importante para la supervivencia de las neuronas motoras y del hipocampo, se han acumulado datos que demuestran que el BDNF tiene un papel importante en los procesos fisiológicos subyacentes a la plasticidad y el desarrollo del sistema nervioso. El BDNF y la TrkB son necesarios para la neurogénesis hipocampal normal en el roedor adulto.[6]​ En la Tabla 1 se exponen sus principales características.[7]​

BDNF y ejercicio físico

El BDNF parece ser un mediador muy importante de los efectos del ejercicio físico en el cerebro, especialmente en la cognición.[8]​[9]​ Sin embargo, los mecanismos subyacentes que conducen a un aumento de los niveles de BDNF durante la actividad cardiovascular y muscular inducida por el ejercicio físico aún no están claros.[10]​

De entre todas las neurotrofinas (moléculas que estimulan la supervivencia, la diferenciación y el crecimiento neuronal), el factor neurotrófico derivado del cerebro es el que se ve más afectado por el ejercicio. El BDNF circulante incrementa con el ejercicio aeróbico, y especialmente con el ejercicio de alta intensidad.[7]​ Se ha demostrado que la liberación de BDNF en el cerebro humano aumenta con una sesión aguda de ejercicio,[11]​[12]​ lo que sugiere que el ejercicio también media la producción central de BDNF en los seres humanos. El BDNF promueve el crecimiento y proliferación de células en el hipocampo, y un entrenamiento aeróbico durante 3 meses ha demostrado incrementar el volumen hipocampal en individuos sanos y en pacientes con esquizofrenia en un 12% y 16%, respectivamente.[13]​

Tabla 1. Características del BDNF. Traducido del original.[7]​
Estructura Similar a otras neurotrofinas; es inicialmente sintetizado como un precursor (pro-BDNF, de 32kDa), el cual es posteriormente escindido para generar el BDNF maduro (mBDNF, 14kDa)
Principal tejido de origen Tejidos neuronales: cerebro (p.ej. hipocampo) y resto del sistema nervioso central

Tejidos no-neurales: células vasculares endoteliales, plaquetas, linfocitos,

eosinófilos, monocitos, glándula pituitaria, músculo esquelético (posiblemente principalmente fibras fibras de tipo II y células satélite o neuronas dentro de los lechos lechos musculares)

Principal tipo de ejercicio que probablemente maximice su liberación/secreción Ejercicio aeróbico de moderada intensidad
Principal tejido(s) diana asociado con la liberación inducida por el ejercicio Músculo esquelético

Cerebro

Principales efectos biológicos asociados con la liberación inducida por el ejercicio ↑ Oxidación de la grasa muscular

↑ Neuroplasticidad

Principales beneficios putativos en la salud asociados con la liberación inducida por el ejercicio ↑ Capilarización de tejidos isquémicos

↑ Mantiene las funciones cerebrales y promueve la neuroplasticidad

Potenciales aplicaciones médicas futuras/Enfermedades objetivo Mejorar el tratamiento antidepresivo/ ansiolítico; protección contra la neurodegeneración (incluyendo posiblemente demencia)
Consideraciones dietéticas La restricción calórica podría maximizar los efectos del ejercicio (al menos en modelos murinos diabéticos)

BDNF, ejercicio físico y cognición

Como expone Adrián Castillo: "El músculo durante el ejercicio libera diversas miocinas que modifican diferentes respuestas en el cerebro. Una de ellas es la catepsina B, que después de atravesar la barrera hematoencefálica aumenta los niveles de BDNF (factor de crecimiento nervioso) y de doblecortina. Estos dos factores aumentan la migración neuronal y la neurogénesis, mejorando por ello el aprendizaje, la memoria y el estado de ánimo." [14]​

Posibles aplicaciones

Existe un gran interés en el BDNF, como posible agente farmacológico y por su posible papel en la acción terapéutica de los psicofármacos. El BDNF es necesario para la supervivencia de algunas poblaciones de neuronas durante el desarrollo. Estas propiedades neurotróficas del BDNF llevaron a probarlo para la esclerosis lateral amiotrófica (ELA). Desafortunadamente, el ensayo clínico de fase III del BDNF no pudo demostrar un efecto significativo para el tratamiento de la ELA. Aunque se han realizado investigaciones dirigidas a un posible papel del BDNF en el tratamiento de otras enfermedades neurodegenerativas, ahora existe un gran interés en el papel que el BDNF puede tener en el tratamiento del trastorno depresivo mayor.[15]​

Referencias

  1. ↑ Binder DK, Scharfman HE (septiembre de 2004). «Brain-derived neurotrophic factor». Growth Factors 22 (3): 123-131. PMC 2504526. PMID 15518235. doi:10.1080/08977190410001723308. 
  2. ↑ Jones KR, Reichardt LF (octubre de 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): 8060-8064. PMC 54892. PMID 2236018. doi:10.1073/pnas.87.20.8060. 
  3. ↑ Maisonpierre PC, Le Beau MM, Espinosa R, et al. (julio de 1991). «Human and rat brain-derived neurotrophic factor and neurotrophin-3: gene structures, distributions, and chromosomal localizations». Genomics 10 (3): 558-568. PMID 1889806. doi:10.1016/0888-7543(91)90436-I. 
  4. ↑ Rovere, Giuseppe; Nadal-Nicolás, Francisco M.; Wang, Jiawei; Bernal-Garro, Jose M.; García-Carrillo, Nuria; Villegas-Pérez, Maria Paz; Agudo-Barriuso, Marta; Vidal-Sanz, Manuel (1 de diciembre de 2016). «Melanopsin-Containing or Non-Melanopsin-Containing Retinal Ganglion Cells Response to Acute Ocular Hypertension With or Without Brain-Derived Neurotrophic Factor Neuroprotection». Investigative Ophthalmology & Visual Science 57 (15): 6652-6661. ISSN 1552-5783. PMID 27930778. doi:10.1167/iovs.16-20146. Consultado el 9 de enero de 2017. 
  5. ↑ Soppet, D; Escandon, E; Maragos, J; [Et al] (Mayo de 1991). «The neurotrophic factors brain-derived neurotrophic factor and neurotrophin-3 are ligands for the trkB tyrosine kinase receptor.». Cell 65 (5): 895-903. PMID 1645620. doi:10.1016/0092-8674(91)90396-G. Consultado el 6 de abril de 2018. 
  6. ↑ Li, Yun; Luikart, Bryan W.; Birnbaum, Shari; [Et al] (Agosto de 2008). «TrkB Regulates Hippocampal Neurogenesis and Governs Sensitivity to Antidepressive Treatment». Neuron 59 (3): 399-412. doi:10.1016/j.neuron.2008.06.023. 
  7. ↑ a b c Fiuza-Luces, Carmen; Garatachea, Nuria; Berger, Nathan A.; Lucia, Alejandro (1 de septiembre de 2013). «Exercise is the Real Polypill». Physiology 28 (5): 330-358. ISSN 1548-9213. doi:10.1152/physiol.00019.2013. Consultado el 17 de julio de 2021. 
  8. ↑ Loprinzi, Paul D.; Frith, Emily (2 de mayo de 2018). «A brief primer on the mediational role of BDNF in the exercise-memory link». Clinical Physiology and Functional Imaging 39 (1): 9-14. ISSN 1475-0961. doi:10.1111/cpf.12522. Consultado el 17 de julio de 2021. 
  9. ↑ de Assis, Gilmara G.; Almondes, Katie Moraes de (2017). «Exercise-dependent BDNF as a Modulatory Factor for the Executive Processing of Individuals in Course of Cognitive Decline. A Systematic Review». Frontiers in Psychology (en inglés) 0. ISSN 1664-1078. PMC 5395613. PMID 28469588. doi:10.3389/fpsyg.2017.00584. Consultado el 17 de julio de 2021. 
  10. ↑ Pedersen, Bente Klarlund (2019-07). «Physical activity and muscle–brain crosstalk». Nature Reviews Endocrinology (en inglés) 15 (7): 383-392. ISSN 1759-5037. doi:10.1038/s41574-019-0174-x. Consultado el 17 de julio de 2021. 
  11. ↑ Rasmussen, Peter; Brassard, Patrice; Adser, Helle; Pedersen, Martin V.; Leick, Lotte; Hart, Emma; Secher, Niels H.; Pedersen, Bente K. et al. (2009). «Evidence for a release of brain-derived neurotrophic factor from the brain during exercise». Experimental Physiology (en inglés) 94 (10): 1062-1069. ISSN 1469-445X. doi:10.1113/expphysiol.2009.048512. Consultado el 17 de julio de 2021. 
  12. ↑ Seifert, Thomas; Brassard, Patrice; Wissenberg, Mads; Rasmussen, Peter; Nordby, Pernille; Stallknecht, Bente; Adser, Helle; Jakobsen, Anne H. et al. (18 de noviembre de 2009). «Endurance training enhances BDNF release from the human brain». American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology 298 (2): R372-R377. ISSN 0363-6119. doi:10.1152/ajpregu.00525.2009. Consultado el 17 de julio de 2021. 
  13. ↑ Pajonk, Frank-Gerald; Wobrock, Thomas; Gruber, Oliver; Scherk, Harald; Berner, Dorothea; Kaizl, Inge; Kierer, Astrid; Müller, Stephanie et al. (1 de febrero de 2010). «Hippocampal Plasticity in Response to Exercise in Schizophrenia». Archives of General Psychiatry (en inglés) 67 (2): 133. ISSN 0003-990X. doi:10.1001/archgenpsychiatry.2009.193. Consultado el 17 de julio de 2021. 
  14. ↑ «El ejercicio mejora la neurogénesis, la memoria, el aprendizaje y la depresión». Fissac. 10 de marzo de 2020. Consultado el 17 de julio de 2021. 
  15. ↑ Stolerman, Ian P. (2010). Encyclopedia of Psychopharmacology (PDF) (en inglés) (Online-Ausg. edición). Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag Berlin Heidelberg. pp. 247-250. ISBN 978-3-540-68706-1.