Neurotrofiny (nebo neurotrofické faktory) jsou skupinou molekul, které podporují přežívání nervové tkáně. Neurotrofní faktory jsou vylučovány buňkami v cílovém poli neuronu a působí tak, že brání apoptóze neuronu. Tímto způsobem nedochází k odstranění cílových neuronů.
Do rodiny neurotrofinů patří růstové faktory nervový růstový faktor (NGF), neurotrofický faktor odvozený od mozku (BDNF), neurotrofin 3 (NT-3) a neurotrofin 4 (NT-4). Existují dvě třídy receptorů, p75 a receptory rodiny „Trk“ tyrozinkináz. p75 je neurotrofinový receptor s nízkou afinitou, na který se vážou všechny neurotrofiny. Rodina Trk zahrnuje TrkA, TrkB a TrkC a váže se pouze se specifickými neurotrofiny, ale s mnohem vyšší afinitou. Trk zprostředkovávají funkční signály neurotrofinů.
V současné době se intenzivně studují neurotrofní faktory pro použití v bioumělých nervových vedeních, protože jsou in vivo nezbytné pro řízení růstu a regenerace axonů. Ve studiích se neurotrofní faktory obvykle používají ve spojení s dalšími technikami, jako jsou biologické a fyzikální signály vytvořené přidáním buněk a specifické topografie. Neurotrofní faktory mohou nebo nemusí být imobilizovány na strukturu lešení, ačkoli imobilizace je upřednostňována, protože umožňuje vytvoření trvalých, kontrolovatelných gradientů. V některých případech, jako jsou systémy pro podávání nervových léčiv, jsou volně imobilizovány tak, aby mohly být selektivně uvolňovány ve stanovených časech a množstvích.
Nervový růstový faktor (NGF), prototypický růstový faktor, je protein vylučovaný cílovým neuronem. NGF má zásadní význam pro přežití a udržení sympatických a senzorických neuronů. NGF je uvolňován z cílových buněk, váže se na svůj vysoce afinitní receptor (TrkA), aktivuje ho a je internalizován do reagujícího neuronu. Komplex NGF/TrkA je následně transportován zpět do buněčného těla. Předpokládá se, že tento pohyb NGF z hrotu axonu do sóma se podílí na signalizaci neuronů na dlouhé vzdálenosti.
Neurotrofický faktor odvozený od mozku, BDNF
Neurotrofický faktor odvozený od mozku (BDNF) je neurotrofický faktor, který se původně nachází v mozku, ale také na periferii. Konkrétně se jedná o protein, který působí na některé neurony centrálního nervového systému a periferního nervového systému; pomáhá podporovat přežití stávajících neuronů a podporuje růst a diferenciaci nových neuronů a synapsí prostřednictvím axonálního a dendritického klíčení. V mozku je aktivní v hipokampu, kůře mozkové, mozečku a bazálním předním mozku – v oblastech důležitých pro učení, paměť a vyšší myšlení. BDNF byl druhým neurotrofním faktorem, který byl charakterizován, po nervovém růstovém faktoru (NGF) a před neurotrofinem tři (NT-3).
Přestože naprostá většina neuronů v mozku savců vzniká prenatálně, části dospělého mozku si zachovávají schopnost pěstovat nové neurony z nervových kmenových buněk; tento proces se nazývá neurogeneze. Neurotrofiny jsou chemické látky, které pomáhají stimulovat a řídit neurogenezi, přičemž BDNF je jedním z nejaktivnějších. Myši narozené bez schopnosti vytvářet BDNF trpí vývojovými defekty mozku a smyslového nervového systému a obvykle brzy po narození umírají, což naznačuje, že BDNF hraje důležitou roli v normálním nervovém vývoji.
Navzdory svému názvu se BDNF ve skutečnosti nachází v celé řadě tkání a typů buněk, nejen v mozku. Expresi lze pozorovat v sítnici, CNS, motorických neuronech, ledvinách, prostatě a postkatiemorálním okruhu.
Neurotrofin-3 neboli NT-3 je neurotrofický faktor z rodiny neurotrofinů NGF (Nerve Growth Factor). Jedná se o proteinový růstový faktor, který působí na některé neurony periferního a centrálního nervového systému; pomáhá podporovat přežívání a diferenciaci stávajících neuronů a podporuje růst a diferenciaci nových neuronů a synapsí. NT-3 byl po nervovém růstovém faktoru (NGF) a BDNF (Brain Derived Neurotrohic Factor) třetím neurotrofním faktorem, který byl charakterizován.
Přestože naprostá většina neuronů v mozku savců vzniká prenatálně, části dospělého mozku si zachovávají schopnost pěstovat nové neurony z nervových kmenových buněk; tento proces se nazývá neurogeneze. Neurotrofiny jsou chemické látky, které pomáhají stimulovat a řídit neurogenezi. NT-3 je jedinečný v počtu neuronů, které může potenciálně stimulovat, vzhledem ke své schopnosti aktivovat dva z neurotrofinových receptorů tyrozinkinázy (TrkC a TrkB – viz níže). U myší narozených bez schopnosti vytvářet NT-3 dochází ke ztrátě proprioceptivních a podskupin mechanoreceptivních senzorických neuronů.
NT-4 je stejně jako BDNF neurotrofický faktor, který vysílá signály převážně prostřednictvím tyrozinkinázy receptoru TrkB.
„Neurotrofinová signalizace: mnoho vzrušujících překvapení!“, Cell Mol Life Sci. 2006 May 15; [Epub ahead of print]
„Dissecting the diverse actions of pro- and mature neurotrophins“, Curr Alzheimer Res. 2006 Feb;3(1):19-24.
„Klinický význam neurotrofinů a jejich receptorů“, Clin Sci (Lond). 2006 Feb;110(2):175-91.