Factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF): ¿qué es?
El factor neurotrófico derivado del cerebro se ha mostrado ser una de las neurotrofinas más importantes en procesos como el aprendizaje, la memoria y el pensamiento.
También se ha visto que unos niveles inapropiados de esta sustancia hace que se den enfermedades, disfunción cognitiva y problemas del estado de ánimo.
A continuación entraremos con más detalle sobre qué hace exactamente esta proteína, algunos de los trastornos en los que se la ha relacionado, su mecanismo de acción y la importancia de la realización de actividad física para tener unos buenos niveles del factor.
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¿Qué es el factor neurotrófico derivado del cerebro?
El factor neurotrófico derivado del cerebro, más conocido por sus siglas en inglés BDNF (brain-derived neurotrophic factor), es una proteína, cuyo gen se encuentra en el cromosoma 11, que resulta ser la neurotrofina que tiene mayor expresión en el cerebro de los mamíferos, en especial en la corteza cerebral y el hipocampo.
Estas neurotrofinas tienen un papel muy importante durante el desarrollo del cerebro, y continúan ejerciendo su acción en la plasticidad del sistema nervioso una vez este ha alcanzado la madurez.
Se ha visto que ejercen un importante papel en procesos como la neurogénesis, el mantenimiento y saneamiento de la función de las neuronas y su integridad estructural. De hecho, Mark Tuszynski, de la Universidad de California, demostró que éste era uno de los factores que, en modelos animales, evitaba la muerte neuronal cuando se produce una lesión cerebral.
Función del BDNF en el sistema nervioso
El factor neurotrófico actúa en ciertas neuronas del sistema nervioso central y, también, en el periférico, ayudando a que las neuronas en estos lugares puedan sobrevivir. Además, facilita su crecimiento y diferenciación.
Esta sustancia es especialmente activa en partes del sistema nervioso central, concretamente la corteza cerebral, el hipocampo y la parte más basal del cerebro. Estas áreas están implicadas en procesos cognitivos como la memoria, el aprendizaje y el pensamiento. También se ha visto que se puede encontrar en lugares como la retina, los riñones, las neuronas motoras, el músculo esquelético, la próstata e incluso en la saliva.
El factor neurotrófico derivado del cerebro ejerce un importante rol en la memoria a largo plazo. Aunque sí es cierto que una amplia cantidad de neuronas en el cerebro de los mamíferos se forman durante el estado embrionario, partes del cerebro del individuo, cuando este ya es adulto, tienen la habilidad de generar nuevas neuronas a partir de células madre neurales. Este proceso es el que se conoce por neurogénesis. Los neurotróficos ayudan a estimular y controlar este proceso, siendo el BDNF el más importante.
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Mecanismo de acción
El BDNF se enlaza con al menos dos receptores de la superficie de las células, los cuales son capaces de responder a este factor de crecimiento: el Track B (TrkB) y el receptor de baja afinidad para el factor de crecimiento nervioso (LNGFR). El factor neurotrófico modula la actividad de varios receptores de neurotransmisores, incluyendo receptores nicotínicos.
1. TrkB
El TrkB está codificado por el gen NTRK2. La activación de la vía BDNF-TrkB es importante para el desarrollo de la memoria a corto plazo y el crecimiento neuronal.
2. LNGFR
No se tiene muy clara cómo es la interacción entre el BDNF y el receptor LNGFR. Las investigaciones han apuntado que esta interacción es la que estaría detrás de la inhibición de la muerte neuronal.
Habilidades cognitivas
El vivir en entornos que disponen de múltiples estímulos cognitivos, además de llevar un estilo de vida activo físicamente, se ha relacionado con tener una buena función cognitiva en general. La estimulación cognitiva, física y visual se traduce en un mayor funcionamiento neuronal, incrementando la comunicación sináptica entre las neuronas, lo cual implica cambios tanto en la estructura como en la química cerebral.
Los estímulos sensoriales son primeramente procesados por el córtex antes de llegar al hipocampo. La expresión del BDNF se ve potenciada en entornos con riqueza en estímulos cognitivos, lo cual se le ha atribuido ser el causante de que se tenga una mejor memoria y capacidad de aprendizaje. Este factor haría que se generaran más sinapsis (sinaptogénesis), dendritas (dendritogénesis) y, como ya íbamos comentando, mayor neurogénesis.
Relación con patología
De la misma manera que el factor neurotrófico derivado del cerebro se ha asociado con una mejor capacidad cognitiva y estar detrás de procesos como el aprendizaje, la memoria y el pensamiento, era inevitable observar en qué medida este factor puede encontrarse ausente en enfermedades neurodegenerativas y trastornos psiquiátricos. A continuación veremos unos cuantos.
1. Esquizofrenia
El hecho de que el BDNF sea una sustancia crucial para la supervivencia del sistema nervioso central y periférico, especialmente en relación con la sinaptogénesis durante y después del desarrollo embrionario, ha hecho que se relacione con la esquizofrenia.
Se ha visto que las personas con el diagnóstico presentan menores cantidades del factor en el córtex prefrontal dorsolateral, una área relacionada con la memoria de trabajo.
2. Depresión
Se ha relacionado tener altos niveles de corticosterona, hormona del estrés, con una reducción en la expresión del BDNF en modelos animales, implicando una atrofiación del hipocampo.
Una disminución en la actividad del hipocampo y otras estructuras límbicas se ha relacionado con problemas del estado del ánimo, en especial con sufrir depresión crónica.
Por otro lado, se ha visto que el neurotransmisor glutamato, el déficit calórico, la estimulación intelectual y el voluntario, además de los antidepresivos, incrementan la expresión del BDNF en el cerebro y reducen la sintomatología depresiva.
3. Envejecimiento
Los niveles de BDNF se encuentran muy regulados durante la vida de las personas, tanto en las primeras etapas como en las más tardías de sus vidas.
Como ya hemos visto, el factor neurotrófico derivado del cerebro se muestra como una sustancia crítica en el desarrollo cerebral tanto antes como después del período prenatal. A medida que vamos envejeciendo, los niveles de BDNF van reduciéndose en los tejidos cerebrales.
El volumen hipocampal va reduciéndose a causa de este fenómeno, lo cual sugiere que esta reducción en el BDNF implica los problemas cognitivos tan característicos en la tercera edad.
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El BDNF y el ejercicio físico
En modelos animales, especialmente con ratas, se ha observado que el llevar a cabo actividad física moderada, como correr un kilómetro por día, hacía que se incrementaran los niveles de BDNF en el hipocampo.
Estos cambios en los niveles del factor se han visto especialmente significativos en neuronas del giro dentado, el hilus y la región CA3 y se manifiestan pasados apenas unos días. Otras regiones en las que se encontraron cambios fueron en el cerebelo, la corteza cerebral y la médula espinal lumbar.
Las investigaciones llevadas a cabo con humanos han visto que la realización de actividad física ayuda a mantener e, incluso, mejorar la plasticidad cerebral, característica muy propia del hipocampo. Funciones superiores como el aprendizaje o la memoria se ven beneficiadas al realizar hábitos saludables como caminar treinta minutos diarios, realizar cualquier deporte o, y especialmente, correr. El ejercicio induce a una mayor expresión génica del BDNF.
Referencias bibliográficas:
- Maisonpierre PC, Le Beau MM, Espinosa R, et al. (1991). Human and rat brain-derived neurotrophic factor and neurotrophin-3: gene structures, distributions, and chromosomal localizations. Genomics 10 (3): 558-68.
- Soppet, D; Escandon, E; Maragos, J; et al. (1991). The neurotrophic factors brain-derived neurotrophic factor and neurotrophin-3 are ligands for the trkB tyrosine kinase receptor. Cell 65 (5): 895-903.