Нейротрофины и тропные факторы

Нейротрофины – полипептиды, которые обеспечивают выживаемость, рост, восстановление и пластичность нейронов.

В процессе развития большинство типов нейронов производится в избыточном количестве. Вскоре после того, как аксоны достигнут своих целей излишек нейронов погибает вследствие конкуренции за ограниченное количество нейротрофинов. Нейротрофины выделяются клетками-мишенями в эмбриональном периоде (например, эмбриональными мышечными). Это приспособительный способ регулирования количества нейронов каждого типа к числу иннервируемых клеток-мишеней.

Нейротрофины могут также выделяться и нейронами. Примеры нейротрофического влияния: обонятельные нейроны живут 6-8 недель; нейроны, иннервирующие вкусовые луковицы в ротовой полости. С возрастом трофическая активность снижается, но не прекращается полностью.

Тропизм – способность отдельных молекул способствовать росту или руководить направлением роста аксонов и дендритов. Примеры: фактор роста нервов, фактор, стимулирующий развитие мозга, нейротрофин-3, нейротрофин 4/5, фактор роста фибробластов, семейство эпидермальных факторов роста и цитокины, к которым относятся ИЛ, фактор ингибирования лейкемии. Все они являются внеклеточными или мембраносвязанными полипептидами, обеспечивающими коммуникацию между нейронами посредством поверхностных рецепторов. Существует селективность в их действии на определенный тип нейрона.

Наиболее изученный – фактор роста нервов (итальянские ученые 1986 г. Нобелевская премия). Большая роль в росте и созревании сенсорных ганглиев (дорсальных корешков спинного мозга или ганглиев автономной НС, которые развиваются из нервного гребешка), а также холинэргических нейронов базальных ганглиев, которые проецируются в гиппокамп. Фактор роста нервов выделяется клетками-мишенями в соответствующий период развития и поддерживает жизнеспособность нейронов. Если ввести антитела к факторам роста нервов, то это приводит к дегенерации симпатических ганглиев.

Механизм действия фактора роста нервов

Фактор роста нервов связывается с трансмембранным белком-рецептором тирозинкиназой, локализованным в аксонных терминалях. Затем посредством ретроградного транспорта он передается к телу нейрона, где запускает экспрессию генов. Если нарушить аксоплазменный транспорт к телу нейрона, он дегенерирует, несмотря на то, что клетки- мишени выделяют фактор роста нервов.

Функции нейротрофинов:

1. Обеспечивают дифференцировку нейронов, ее последовательные стадии: рост, выживание и запрограммированную гибель нейронов.

2. Участвуют в подавлении эндогенной программы смерти, ингибируя протеолитические ферменты каспазы.

3. Настраивают и регулируют рост аксона, дендритные упрощения (сокращения дендритов в процессе жизни нейрона). Моделируют взаимодействия с другими нейронами и эффекторами, а также синтез белков в норме: каналов, ионов, медиаторов, микротрубочек, микрофиламентов.

4. Контролируют синаптическую функцию и нейронную пластичность в созревании НС. В течение онтогенеза половина нейронов не выживает – они погибают в результате апоптоза. Апоптозу подвержены также глиальные клетки. Посредством апоптоза удаляется излишек нейронов, поврежденных болезнями, токсическими веществами, снижением уровня кислорода, травматическим путем. Остатки удаляются макрофагами. Это происходит, чтобы поддержать нейронный гомеостаз, а также сохранить нейронную организацию и оптимальное функционирование НС в процессе развития.