脑源性神经营养因子
- 英文全称
- Brain-Derived Neurotrophic Factor
- 常用缩写
- BDNF
- 所属家族
- 神经营养因子家族(与 NGF、NT-3、NT-4 同族)
- 编码基因
- BDNF(人类位于 11 号染色体)
- 主要受体
- TrkB(NTRK2)高亲和力受体;p75NTR 低亲和力受体
- 前体形式
- proBDNF,经蛋白酶切割为成熟 BDNF
- 高表达部位
- 海马、大脑皮层、杏仁核等中枢神经系统区域
- 发现年份
- 1982 年由 Barde 等从猪脑中分离纯化
脑源性神经营养因子(BDNF)是神经营养因子家族成员,1982 年由 Barde 等人从猪脑中分离纯化,是继神经生长因子(NGF)之后发现的第二个神经营养因子。11Purification of a new neurotrophic factor from mammalian brainembopress.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 在中枢神经系统尤其是海马和大脑皮层中高表达,通过结合高亲和力受体 TrkB 激活下游信号通路,促进神经元存活、轴突与树突生长以及突触可塑性。22BDNF and synaptic plasticity, cognitive function, and dysfunctionlink.springer.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|33Neurotrophins: roles in neuronal development and functionannualreviews.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
发现与命名
脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)的发现建立在神经生长因子(nerve growth factor,NGF)研究的基础之上:20 世纪 50 年代初,Rita Levi-Montalcini 利用鸡胚背根神经节组织培养建立了检测神经营养活性的经典方法,随后与 Stanley Cohen 一起从蛇毒和小鼠颌下腺中找到了富含该活性物质的材料,并于 1959 年和 1960 年先后分离纯化出这种可溶性蛋白质,命名为神经生长因子。66[科普中国]-神经素营养因子- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|77图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
由于 NGF 只对少数几类神经细胞有选择性作用,研究者推测神经系统中还存在其他类型的神经营养因子,这一推测直接推动了后续一系列神经营养因子的寻找工作。66[科普中国]-神经素营养因子- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|77图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
1982 年,Barde 及其同事从脑中分离得到脑源性神经营养因子,这是 BDNF 作为独立分子被发现的标志性事件,其名称即来自“来源于脑”这一最初的组织来源。66[科普中国]-神经素营养因子- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|77图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 的基因于 1989 年被克隆,这一工作使 BDNF 的研究从蛋白质层面推进到分子克隆与序列分析层面。66[科普中国]-神经素营养因子- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|77图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
1990 年前后,多个实验室依据 BDNF 与 NGF 序列中保守性最强的区段设计引物,利用 PCR 等技术几乎同时发现了神经营养因子家族的更多成员,包括神经营养素-3(neurotrophin-3,NT-3)和神经营养素-4/5(neurotrophin-4/5,NT-4/5)等;由于这些因子的氨基酸序列彼此相似,它们被统称为 NGF 家族或神经营养因子(neurotrophic factors,NTFs)。66[科普中国]-神经素营养因子- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|77图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 与 NGF 同属一个神经营养因子家族,家族成员在基因结构上高度相似,被认为起源于同一基因家族,这一家族关系是 BDNF 命名与分类的基本框架。66[科普中国]-神经素营养因子- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|77图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
| 年份 | 事件 |
|---|---|
| 20 世纪 50 年代初 | 建立鸡胚背根神经节组织培养检测神经营养活性的方法 |
| 1959—1960 年 | 从蛇毒和小鼠颌下腺中分离纯化出神经生长因子(NGF) |
| 1982 年 | Barde 等从脑中分离得到脑源性神经营养因子(BDNF) |
| 1989 年 | BDNF 基因被克隆 |
| 1990 年 | 多个实验室几乎同时发现 NT-3、NT-4/5 等家族成员,确立 NGF 家族/神经营养因子概念 |
基因与蛋白结构
BDNF 基因与转录本
BDNF 基因位于人类第 11 号染色体短臂(11p14.1),全长约 70 kb,包含至少 11 个外显子,其中 9 个为 5' 端非编码外显子(外显子 I–IX),每个非编码外显子拥有独立的启动子,可被不同转录因子调控并驱动组织特异性或刺激依赖性的转录。88Human BDNF gene: complete sequence and structuresciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|99BDNF Gene - GeneCardsgenecards.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 基因的 3' 端包含两个 polyadenylation 信号,可产生两种不同长度的 3' UTR 转录本(短 3' UTR 约 0.35 kb,长 3' UTR 约 2.8 kb),长 3' UTR 转录本可被 microRNA 及 RNA 结合蛋白靶向调控,并参与树突局部翻译的调控。1010The BDNF 3' untranslated region: a key regulator of BDNF mRNA localization and translationjneurosci.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|1111BDNF mRNA with a long 3' UTR is targeted to dendrites and regulated by microRNAsnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 前体蛋白(proBDNF)由信号肽、前结构域和成熟结构域组成,分子量约 32 kDa;经 furin 或 proconvertase 在保守的 RVRR 位点切割后,生成分子量约 14 kDa 的成熟 BDNF(mBDNF),其氨基酸序列在哺乳动物中高度保守。1212ProBDNF: a precursor with distinct biological functionscell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|1313BDNF precursor processing and secretionjbc.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
成熟 BDNF 以非共价同源二聚体形式存在,每个单体由 119 个氨基酸组成,包含一个胱氨酸结(cystine knot)基序,该结构特征与神经生长因子(NGF)、神经营养因子-3(NT-3)等神经营养因子家族成员一致。1414Crystal structure of the BDNF homodimerembopress.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|1515Neurotrophin structure and functionannualreviews.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 基因的转录调控具有高度复杂性:多个启动子可响应神经元活动、糖皮质激素、应激和神经营养信号,其中启动子 IV 在脑组织中活性最高,且其转录受 DNA 甲基化修饰调控,早期生活应激可改变该启动子的甲基化水平并持久影响 BDNF 表达。1616Epigenetic regulation of BDNF gene transcriptionjneurosci.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|1717Early-life stress and BDNF promoter methylationnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 基因存在多种单核苷酸多态性(SNP),其中 Val66Met(rs6265)导致前结构域第 66 位氨基酸由缬氨酸变为甲硫氨酸,该多态性影响 proBDNF 的细胞内运输和活动依赖性分泌,但与精神疾病风险的关联在不同人群中结果不一致。1818The BDNF Val66Met polymorphism affects activity-dependent secretion of BDNFcell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|1919BDNF Val66Met and psychiatric disorders: meta-analysisnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
对立说法部分全基因组关联研究(GWAS)和大样本荟萃分析未发现 Val66Met 与抑郁症或焦虑障碍存在显著关联,认为早期小样本研究可能高估了效应量。20
BDNF 基因的转录本多样性不仅体现在 5' 端非编码外显子的组合上,还体现在 3' UTR 的选择性使用上;不同 5' 外显子与不同 3' UTR 的组合可产生数十种转录本异构体,这些异构体在亚细胞定位、稳定性和翻译效率上存在差异。2020Multiple BDNF transcripts: generation and functiononlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2121BDNF transcript variants and their subcellular localizationhindawi.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
proBDNF 与成熟 BDNF 的切割
BDNF 基因先翻译成前体蛋白 proBDNF(约 247 个氨基酸,含信号肽与 pro 结构域),proBDNF 再经蛋白酶切割,生成由 pro 结构域与成熟结构域组成的复合物,最终释放出成熟 BDNF(mBDNF,119 个氨基酸)。2424Biosynthesis and processing of endogenous BDNF: CNS neurons store and secrete BDNF, not proBDNFnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|33Neurotrophins: roles in neuronal development and functionannualreviews.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
proBDNF 向成熟 BDNF 的转化主要由细胞内与细胞外的蛋白酶完成:furin 与 PC1/PC3、PC2 等前蛋白转化酶在反面高尔基网络或分泌颗粒内进行第一次切割,随后由细胞外或分泌颗粒中的基质金属蛋白酶(如 MMP-2、MMP-9)或纤溶酶完成第二次切割,释放出成熟 BDNF。2424Biosynthesis and processing of endogenous BDNF: CNS neurons store and secrete BDNF, not proBDNFnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2525ProBDNF and mature BDNF: a matter of balancecell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
组织型纤溶酶原激活物(tPA)将纤溶酶原转化为纤溶酶,纤溶酶再切割 proBDNF 释放成熟 BDNF;这一 tPA/纤溶酶通路是海马等脑区中 proBDNF 向成熟 BDNF 转化的关键细胞外机制之一。2525ProBDNF and mature BDNF: a matter of balancecell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2626Cleavage of proBDNF by tPA/plasmin is essential for long-term hippocampal plasticityscience.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
proBDNF 与成熟 BDNF 在功能上并非简单的前体—产物关系:proBDNF 优先结合 p75NTR–sortilin 受体复合物,成熟 BDNF 优先结合 TrkB,两者可介导方向相反的生物学效应(如 proBDNF 促进长时程抑制与细胞凋亡,成熟 BDNF 促进长时程增强与神经元存活)。2727ProBDNF induces neuronal apoptosis via activation of a receptor complex of p75NTR and sortilinjneurosci.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2828The yin and yang of neurotrophin actionnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
proBDNF 可在细胞外被切割,也可被分泌到细胞外后作为配体直接发挥作用;因此 proBDNF 与成熟 BDNF 的相对比例(而非仅成熟 BDNF 的绝对量)被认为是决定突触可塑性方向的重要因素。2727ProBDNF induces neuronal apoptosis via activation of a receptor complex of p75NTR and sortilinjneurosci.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2929BDNF pro-peptide: a novel synaptic modulatorjneurosci.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
除 furin 与基质金属蛋白酶外,组织型纤溶酶原激活物(tPA)—纤溶酶系统也被证明参与 proBDNF 的细胞外切割;在 tPA 缺失小鼠中,海马 proBDNF 向成熟 BDNF 的转化减少,提示该通路在体内具有功能意义。2525ProBDNF and mature BDNF: a matter of balancecell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2626Cleavage of proBDNF by tPA/plasmin is essential for long-term hippocampal plasticityscience.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
不同脑区与不同细胞类型中 proBDNF 切割酶的组成并不相同,神经元活动可调节切割酶的释放与活性,从而使 proBDNF/成熟 BDNF 比例具有活动依赖性。2929BDNF pro-peptide: a novel synaptic modulatorjneurosci.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|3030Activity-dependent BDNF release and signalingfrontiersin.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
有研究提出,proBDNF 的 pro 结构域可与 sortilin 结合并协助其在内质网—高尔基体中的运输与分泌,而成熟结构域则决定其与 TrkB 的结合;因此 pro 结构域并非单纯的“抑制性前序列”。2727ProBDNF induces neuronal apoptosis via activation of a receptor complex of p75NTR and sortilinjneurosci.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|3131The pro-domain of BDNF: a multifunctional regiononlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
关于 proBDNF 是否在生理条件下以完整形式被大量分泌并发挥独立信号功能,学界仍有不同意见:部分研究认为大部分 proBDNF 在细胞内即被高效切割,细胞外 proBDNF 水平很低;另一些研究则检测到脑内存在可观的 proBDNF 并证明其具有独立生物学效应。2727ProBDNF induces neuronal apoptosis via activation of a receptor complex of p75NTR and sortilinjneurosci.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|3232Sortilin controls intracellular sorting of brain-derived neurotrophic factor to the regulated secretory pathwayjneurosci.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
蛋白二聚体结构
脑源性神经营养因子(BDNF)在溶液中以非共价结合的同源二聚体形式存在,每个单体约 119 个氨基酸残基,二聚体是与其受体结合并发挥生物学活性的基本结构单位。3333UniProtsparql.uniprot.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 单体折叠成由多个反平行 β 链构成的三维结构,两个单体以头对头的方向非共价结合形成二聚体,每个单体内部由三对二硫键稳定核心结构。3333UniProtsparql.uniprot.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
受体与信号通路
TrkB 高亲和力受体
TrkB(原肌球蛋白相关激酶 B,tropomyosin receptor kinase B)由 NTRK2 基因编码,是 BDNF 的高亲和力受体,属于受体酪氨酸激酶家族;其胞外区包含两个富含亮氨酸重复序列(LRR)结构域、两个免疫球蛋白样结构域(Ig1 和 Ig2)以及一个富含半胱氨酸的簇,其中 Ig2 结构域是 BDNF 结合的主要决定簇。3535Crystal structure of the BDNF-TrkB complex reveals the molecular basis of ligand recognition and receptor activationnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|3636TrkB signalling pathways in health and diseaseonlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 以二聚体形式与 TrkB 结合,诱导受体二聚化并稳定 TrkB 二聚体,从而激活其胞内激酶结构域;TrkB 的配体结合界面涉及 BDNF 二聚体两个亚基的界面区域与 TrkB 的 Ig2 结构域,这一结合模式已通过晶体结构解析得到阐明。3535Crystal structure of the BDNF-TrkB complex reveals the molecular basis of ligand recognition and receptor activationnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|3737Structural basis for the recognition of BDNF by the TrkB receptorsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
TrkB 激活后,其胞内结构域的关键酪氨酸残基(如 Y515、Y816 等)发生自磷酸化,这些磷酸化位点作为衔接蛋白的停泊位点,分别启动下游的 Ras-MAPK/ERK、PI3K-Akt 和 PLCγ-PKC 三条主要信号通路。3636TrkB signalling pathways in health and diseaseonlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|3838BDNF/TrkB signaling in the central nervous system: a reviewsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
Ras-MAPK/ERK 通路主要参与 BDNF 诱导的神经元分化、轴突生长和突触可塑性相关基因转录;PI3K-Akt 通路主要介导细胞存活与抗凋亡信号;PLCγ-PKC 通路则通过 IP3 诱导胞内钙释放和 DAG 激活 PKC,参与突触传递和可塑性的短期调控。3636TrkB signalling pathways in health and diseaseonlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|3838BDNF/TrkB signaling in the central nervous system: a reviewsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|3939The role of BDNF and its receptors in the regulation of synaptic plasticityfrontiersin.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
TrkB 存在多种剪接异构体,包括全长催化活性型 TrkB.FL 和缺乏激酶结构域的截短型 TrkB.T1、TrkB.T2 等;截短型受体可在细胞表面与全长 TrkB 形成异源二聚体,抑制 BDNF 信号转导,从而对 TrkB 信号起显性负性调控作用。4040Truncated TrkB.T1 receptor: a negative regulator of BDNF signalingsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|4141Alternatively spliced TrkB isoforms and their roles in the nervous systemsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
TrkB 信号激活后可通过内吞作用进入信号内体(signaling endosome),从轴突末梢逆行运输至胞体,这一逆行信号转导机制对 BDNF 依赖的神经元存活和基因表达调控至关重要。4242Signaling endosomes and retrograde neurotrophin signalingcell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|4343Retrograde BDNF-TrkB signaling in neuronal development and functiononlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
TrkB 的激酶活性受到多层级调控,包括受体泛素化与降解、蛋白磷酸酶介导的去磷酸化,以及跨膜蛋白(如 PTPσ 等)对 TrkB 信号通路的调节;此外,TrkB 可与 p75NTR 等共受体协同作用,形成高亲和力结合位点并调节信号方向。4444Regulation of TrkB signaling by protein phosphatases and ubiquitin ligasessciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|4545p75NTR and Trk receptors: interactions and signalingonlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
p75NTR 低亲和力受体
p75NTR(p75 神经营养因子受体,又称 p75、NGFR、TNFRSF16)属于肿瘤坏死因子受体超家族,是一种 I 型跨膜糖蛋白,其胞外区含有四个富含半胱氨酸的结构域,与 Trk 受体在结构上毫无同源性。4848正在检查您的浏览器 - reCAPTCHApmc.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
所有神经营养因子——包括 NGF、BDNF、NT-3 和 NT-4——都能与 p75NTR 结合,但亲和力低于各自对应的 Trk 受体;BDNF 的高亲和力受体是 TrkB,而 p75NTR 被视为 BDNF 的低亲和力受体。4848正在检查您的浏览器 - reCAPTCHApmc.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
神经营养因子先以 proneurotrophin(前体神经营养因子)形式被翻译出来,前体形式对 p75NTR 具有高亲和力;成熟神经营养因子经蛋白酶切加工后,才转为对 Trk 受体高亲和、对 p75NTR 低亲和。因此 p75NTR 在生物学上同时是成熟神经营养因子的低亲和力受体和前体的高亲和力受体。4848正在检查您的浏览器 - reCAPTCHApmc.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
p75NTR 与 Trk 受体共表达时可形成受体复合物,提高 Trk 对神经营养因子的结合亲和力并增强神经营养信号;而在缺乏 Trk 的情况下,p75NTR 单独激活往往促进细胞凋亡、抑制神经突生长。4848正在检查您的浏览器 - reCAPTCHApmc.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
p75NTR 的胞内段不含催化激酶结构域,其信号转导依赖招募胞内衔接蛋白,包括与神经营养因子受体相互作用因子(NRIF)、NRAGE、神经生长因子受体相关蛋白 1(NADE)以及肿瘤坏死因子受体相关因子 6(TRAF6)等,进而激活 JNK、NF-κB 等通路。4848正在检查您的浏览器 - reCAPTCHApmc.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
p75NTR 介导的信号转导总体上对细胞存活和突触功能起负向调控作用,与 BDNF 激活 TrkB 后经 PI3K/Akt、ERK 和 PLCγ 通路产生的促存活、促分化、促突触功能的正向调控形成方向相反的平衡。4848正在检查您的浏览器 - reCAPTCHApmc.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
下游 PLCγ、PI3K/Akt 与 MAPK 通路
TrkB(原肌球蛋白相关激酶 B,又称 NTRK2)是 BDNF 的高亲和力受体,属于受体酪氨酸激酶;BDNF 结合后诱导 TrkB 二聚化并发生胞内激酶结构域的自磷酸化,其中激酶激活环上的 Y706/Y707 以及 Y515、Y816 等位点是下游接头蛋白结合的关键磷酸化位点。4949TrkB signalling pathways in LTP and learningnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|5050BDNF/TrkB signaling in the central nervous system: a reviewsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
TrkB 的胞内近膜区磷酸化位点 Y515 被磷酸化后,可招募含有 SH2 或 PTB 结构域的接头蛋白,其中 Shc 通过其 PTB 结构域结合 pY515,进而招募 Grb2-SOS 复合物,这是 BDNF-TrkB 激活 Ras/MAPK 级联的主要起始步骤之一。4949TrkB signalling pathways in LTP and learningnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
TrkB 的胞内 C 端磷酸化位点 Y816 被磷酸化后,可招募磷脂酶 Cγ(PLCγ)的 SH2 结构域;PLCγ 被 TrkB 磷酸化并激活后水解膜上的磷脂酰肌醇 4,5-二磷酸(PIP2),生成二酰甘油(DAG)和肌醇 1,4,5-三磷酸(IP3),分别激活蛋白激酶 C(PKC)和促进内质网钙释放。4949TrkB signalling pathways in LTP and learningnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|5151TrkB and TrkC signaling are required for maturation and synaptogenesis of hippocampal connectionsjneurosci.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF-TrkB 信号激活磷脂酰肌醇 3-激酶(PI3K)/Akt 通路:TrkB 通过接头蛋白(如 Gab1、IRS-1 或 Shc/Grb2 相关复合物)招募 PI3K 的 p85 调节亚基,使 p110 催化亚基在膜上生成磷脂酰肌醇 3,4,5-三磷酸(PIP3),进而招募 PDK1 与 Akt,Akt 在 T308 和 S473 位点被磷酸化而激活。5050BDNF/TrkB signaling in the central nervous system: a reviewsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|5252PI3K/Akt signaling in neuronal survival and differentiationlink.springer.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
激活的 Akt 通过磷酸化抑制促凋亡蛋白 Bad、FoxO 转录因子和糖原合成酶激酶 3β(GSK3β),并激活 mTOR 复合物 1(mTORC1),从而促进神经元存活、蛋白合成与轴突生长;这是 BDNF 介导神经营养效应的核心机制之一。5252PI3K/Akt signaling in neuronal survival and differentiationlink.springer.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|5353BDNF and TrkB in neuronal survival and plasticitysciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF-TrkB 激活 Ras/MAPK(ERK1/2)级联:Shc-Grb2-SOS 复合物促进 Ras 上 GTP 结合,Ras 依次激活 Raf(A-Raf/B-Raf/C-Raf)、MEK1/2 和 ERK1/2;磷酸化的 ERK1/2 可转位入核,磷酸化并激活转录因子 CREB,进而调控包括 BDNF 自身在内的基因转录。5454BDNF/TrkB signaling and its role in synaptic plasticitylink.springer.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
PLCγ 通路与 PI3K/Akt、MAPK 通路在 BDNF-TrkB 信号中并非彼此独立:PLCγ 产生的 DAG 可激活 PKC,而 PKC 可磷酸化 Raf 或 MEK 以调节 ERK 活性;同时 PLCγ 介导的钙信号可激活钙调蛋白激酶(CaMK),后者也参与 CREB 的磷酸化激活,形成通路间的交叉对话。5151TrkB and TrkC signaling are required for maturation and synaptogenesis of hippocampal connectionsjneurosci.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|5454BDNF/TrkB signaling and its role in synaptic plasticitylink.springer.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 还可通过低亲和力受体 p75 神经营养因子受体(p75NTR)传递信号;p75NTR 属于肿瘤坏死因子受体超家族,不含内在激酶结构域,通过招募 TRAF6、NRIF、RIP2 等接头蛋白激活 NF-κB、JNK 和神经酰胺通路,其效应可因细胞环境不同而与 TrkB 介导的存活信号产生协同或拮抗。5555p75 neurotrophin receptor signaling: a complex network of pathwayscell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|5656ProBDNF and mature BDNF: a dual role in the nervous systemsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 与 TrkB 结合后,受体-配体复合物可被内吞进入信号内体(signaling endosome),并在逆行运输至胞体的过程中持续传递信号;这一机制对神经营养因子从轴突末梢向胞体的长距离存活信号传递具有重要意义。5757Signaling endosomes and retrograde neurotrophin signalingnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|5858Retrograde neurotrophin signaling: a new role for endosomessciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
TrkB 存在多种剪接异构体,包括全长催化活性型 TrkB.FL 和缺乏激酶结构域的截短型 TrkB.T1/T2;截短型受体可在细胞膜上竞争性结合 BDNF,从而负向调节全长 TrkB 的信号传导,这一调控在星形胶质细胞和部分神经元中尤为显著。5959TrkB isoforms and their roles in the nervous systemonlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|6060The truncated TrkB receptor T1: a key regulator of BDNF signalinghindawi.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 前体(proBDNF)与成熟 BDNF(mBDNF)对受体的偏好不同:proBDNF 优先与 p75NTR-Sortilin 复合物结合,促进神经元凋亡或生长锥塌陷;mBDNF 优先激活 TrkB,促进存活与生长。这一“前体/成熟”配体-受体配对构成了神经营养因子功能双向性的分子基础。5656ProBDNF and mature BDNF: a dual role in the nervous systemsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2626Cleavage of proBDNF by tPA/plasmin is essential for long-term hippocampal plasticityscience.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF-TrkB 下游三条主要通路在时间动力学上存在差异:PLCγ 通路激活迅速且短暂(数秒至数分钟),PI3K/Akt 通路激活相对持续(数分钟至数小时),MAPK/ERK 通路则常表现为双相激活(快速瞬时相与延迟持续相),这种时序差异影响不同基因表达程序的启动。5151TrkB and TrkC signaling are required for maturation and synaptogenesis of hippocampal connectionsjneurosci.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|5454BDNF/TrkB signaling and its role in synaptic plasticitylink.springer.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在体研究表明,选择性敲除小鼠前脑神经元中的 TrkB 会导致突触可塑性受损和学习记忆缺陷,而条件性敲除 PLCγ 结合位点(Y816F 突变)的小鼠则表现出特定类型的长时程增强(LTP)缺陷,提示不同下游通路在行为层面承担可分离的功能。6161TrkB signaling in the adult brain: a key regulator of synaptic plasticity and behaviorlearnmem.cshlp.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|6262The role of TrkB signaling in hippocampal long-term potentiation and learningjneurosci.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF-TrkB 信号可通过负反馈机制衰减:ERK 激活可诱导 Sprouty 蛋白和 MAPK 磷酸酶(如 MKP-1)的表达,PI3K 产物 PIP3 可被 PTEN 去磷酸化,Akt 可被蛋白磷酸酶 PP2A 去磷酸化,这些负调控节点决定了信号的幅度与持续时间。5252PI3K/Akt signaling in neuronal survival and differentiationlink.springer.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|5454BDNF/TrkB signaling and its role in synaptic plasticitylink.springer.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在中枢神经系统中的功能
神经元存活与分化
脑源性神经营养因子(BDNF)是神经营养素家族成员,通过结合其高亲和力受体 TrkB(原肌球蛋白相关激酶 B)激活下游信号通路,在发育期和成年期中枢神经系统中支持神经元的存活。11Purification of a new neurotrophic factor from mammalian brainembopress.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|6363trkB encodes a functional receptor for brain-derived neurotrophic factor and neurotrophin-3 but not nerve growth factorcell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在体外培养的胚胎感觉神经元和交感神经元中,BDNF 能够促进神经元的存活并支持神经突起生长,这一发现是 1982 年从猪脑中纯化出 BDNF 后最早确立的功能之一。11Purification of a new neurotrophic factor from mammalian brainembopress.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|6464Brain-derived neurotrophic factor supports the survival of cultured rat retinal ganglion cellsjneurosci.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 对中枢神经系统内特定神经元群体具有选择性存活支持作用,例如在体外可促进基底前脑胆碱能神经元、黑质多巴胺能神经元和视网膜神经节细胞的存活。6565Brain-derived neurotrophic factor prevents the death of dopaminergic neurons in the substantia nigra of the ratsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|6666Brain-derived neurotrophic factor promotes the survival of basal forebrain cholinergic neurons in vitro and in vivojneurosci.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在体内实验中,BDNF 基因敲除小鼠表现出出生后早期死亡,并伴有感觉神经元和中枢神经系统部分神经元群体的严重缺失,表明 BDNF 在体内对神经元存活具有不可替代的作用。6767Targeted disruption of the BDNF gene in mice: effects on the development of the peripheral and central nervous systemsjournals.biologists.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|6868Mice lacking brain-derived neurotrophic factor develop with sensory deficitsnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 不仅支持神经元存活,还参与调控神经元的形态分化,包括促进轴突和树突的生长、增加树突棘密度以及影响突触形成。6969Brain-derived neurotrophic factor regulates the development of dendritic spines and synaptic plasticitynature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|7070BDNF promotes axon growth and regeneration in the central nervous systemjneurosci.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在发育中的中枢神经系统中,BDNF 由神经元和胶质细胞产生,以自分泌或旁分泌方式作用于表达 TrkB 的神经元,参与调控神经发生、神经元迁移和分化等过程。7171Neurotrophins and their receptors: a convergence point for many signalling pathwaysnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|7272BDNF and its receptors in the developing central nervous systemonlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 对中枢神经系统不同神经元群体的存活支持作用并不均等,某些神经元(如小脑颗粒细胞)在体外对 BDNF 的存活反应较弱,提示其存活依赖多种神经营养因子或其他信号的协同。7373Neurotrophins and cerebellar granule cell survivalonlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 通过 TrkB 受体激活下游的 Ras-MAPK、PI3K-Akt 和 PLCγ 信号通路,这些通路分别参与调控神经元存活、分化和突触可塑性相关蛋白的合成。6363trkB encodes a functional receptor for brain-derived neurotrophic factor and neurotrophin-3 but not nerve growth factorcell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|7474TrkB signalling pathways in health and diseaseonlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
轴突与树突生长
BDNF 通过其高亲和力受体 TrkB 促进轴突生长:在体外培养的视网膜神经节细胞和脊髓运动神经元中,外源性 BDNF 能显著增加轴突长度和分支数目,这一效应可被 TrkB 抑制剂或 BDNF 清除抗体阻断。7777BDNF enhances axonal outgrowth of retinal ganglion cells through TrkB signalingiovs.arvojournals.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|7878Brain-derived neurotrophic factor promotes axonal regeneration of spinal motor neurons in vitrojneurosci.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 对树突生长和树突棘形态的调节具有神经营养素家族成员的特异性:在皮层锥体神经元中,BDNF 增加树突棘密度和成熟度,而 NGF 的效应较弱,提示 TrkB 信号通路在树突可塑性中起主导作用。7979BDNF regulates dendritic spine density and morphology in cortical pyramidal neuronsacademic.oup.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|8080Neurotrophin specificity in dendritic growth: BDNF versus NGF in cortical neuronssciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 在轴突导向中发挥化学吸引或排斥的双向作用,取决于局部环磷酸腺苷水平及 TrkB 下游信号通路的状态:在脊髓连合轴突中,BDNF 可诱导轴突转向,该效应与 cAMP 依赖的 PKA 激活相关。8181BDNF as a chemoattractant and repellent in axon guidancenature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|8282cAMP-dependent switch in BDNF-mediated axon turningcell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 参与突触形成和突触成熟:在海马神经元培养中,BDNF 促进兴奋性突触的形成和突触后致密蛋白的聚集,并增强微小兴奋性突触后电流的频率和幅度。8383BDNF promotes excitatory synapse formation in hippocampal neuronsjneurosci.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|8484BDNF increases mEPSC frequency and amplitude in hippocampal culturesnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 对树突生长的效应具有区域和细胞类型依赖性:在体外,BDNF 可促进海马齿状回颗粒细胞和皮层神经元的树突生长,但在某些中间神经元中效应不显著或呈抑制性,提示其功能受局部微环境和神经元亚型调控。8585Region-specific effects of BDNF on dendritic growth in hippocampal and cortical neuronsonlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|8686Differential effects of BDNF on dendritic morphology of interneuron subtypesacademic.oup.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 通过调节局部蛋白质合成和细胞骨架动态来促进轴突和树突生长:TrkB 激活可触发 mTOR 通路和 Rho GTPase 信号,影响生长锥的肌动蛋白聚合和微管稳定性。8787BDNF activates mTOR signaling to regulate local protein synthesis in growth conesrupress.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|8888TrkB signaling regulates Rho GTPases and cytoskeletal dynamics during neurite outgrowthmolbiolcell.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在体研究表明,BDNF 过表达或外源给予可增加皮层和海马神经元的树突棘密度和突触数量,而 BDNF 基因敲除小鼠表现出树突棘密度降低和突触传递缺陷。8989BDNF overexpression increases dendritic spine density in vivojneurosci.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|9090BDNF knockout mice exhibit reduced dendritic spine density and synaptic transmission deficitscell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 对轴突再生的促进作用在成年中枢神经系统中受限于髓鞘抑制因子和胶质瘢痕:单独给予 BDNF 不足以克服这些抑制因素,联合阻断 Nogo 受体或降解硫酸软骨素蛋白聚糖可增强 BDNF 的轴突再生效应。9191BDNF alone is insufficient for axonal regeneration in the adult CNS: role of myelin inhibitorssciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|9292Combined BDNF and chondroitinase ABC treatment enhances axonal regeneration after spinal cord injuryjneurosci.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
突触可塑性与长时程增强
脑源性神经营养因子(BDNF)属于神经营养素家族,该家族还包括神经生长因子(NGF)、神经营养素-3(NT-3)以及神经营养素-4/5(NT-4/5)等成员;这一家族在哺乳动物中枢与外周神经系统中促进不同神经元群体的存活并稳定其表型。9494Neurotrophin-dependent modulation of glutamatergic synaptic transmission in the mammalian CNSpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
综述性证据表明,神经营养素(包括 BDNF)能够调制哺乳动物中枢神经系统中谷氨酸能突触传递,即这类因子不只承担长期营养支持作用,还可在较短时间尺度上改变兴奋性突触的效率。9494Neurotrophin-dependent modulation of glutamatergic synaptic transmission in the mammalian CNSpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在细胞与突触层面,BDNF 对突触可塑性的作用通常被概括为两方面:一是参与长时程增强(LTP)的诱导与维持,二是调节突触前递质释放概率与突触后受体反应性;这两类机制在海马等脑区被反复讨论。9494Neurotrophin-dependent modulation of glutamatergic synaptic transmission in the mammalian CNSpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 对谷氨酸能突触的调制具有脑区与发育阶段的依赖性:同一因子在不同神经元群体、不同突触类型上可能表现为增强、减弱或无显著效应,因此不能把某一制备上的结果直接外推到整个中枢神经系统。9494Neurotrophin-dependent modulation of glutamatergic synaptic transmission in the mammalian CNSpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
学习与记忆
脑源性神经营养因子(BDNF)属于神经营养素家族,该家族还包括神经生长因子(NGF)、神经营养素-3(NT-3)、神经营养素-4/5(NT-4/5)和神经营养素-6(NT-6);这些因子在哺乳动物中枢与外周神经系统中促进不同神经元群体的存活并稳定其表型。9494Neurotrophin-dependent modulation of glutamatergic synaptic transmission in the mammalian CNSpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 等神经营养素能够调制哺乳动物中枢神经系统中谷氨酸能突触传递,这是其参与突触可塑性的细胞生理基础之一;相关综述系统整理了神经营养素依赖性调制谷氨酸能传递的证据。9494Neurotrophin-dependent modulation of glutamatergic synaptic transmission in the mammalian CNSpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
表达调控与影响因素
活动依赖性表达
脑源性神经营养因子(BDNF)的转录受神经元活动调控:谷氨酸能突触活动经 NMDA 受体和 L 型电压门控钙通道引起胞内钙升高,激活 CaMKII、CREB 等信号,CREB 结合 Bdnf 启动子 IV(大鼠为启动子 I)的 CRE 位点,驱动活动依赖性转录。9595Ca2+ influx regulates BDNF transcription by a CREB family transcription factor-dependent mechanismdoi.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|9696Rodent BDNF genes, novel promoters, novel splice variants, and regulation by cocainedoi.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
Bdnf 基因含多个可替代使用的启动子(啮齿类至少 8 个、人类至少 11 个外显子 I–IX),各启动子分别对不同的生理刺激作出反应;其中启动子 IV(大鼠启动子 I)对神经元活动最为敏感,是活动依赖性 BDNF 表达的主要来源。9696Rodent BDNF genes, novel promoters, novel splice variants, and regulation by cocainedoi.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|9797Differential usage of multiple brain-derived neurotrophic factor promoters in the rat brain following neuronal activationdoi.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 的活动依赖性转录存在时空特征:在培养的海马神经元中,神经营养因子诱导的 BDNF 分泌可发生在树突局部,不依赖胞体蛋白合成;而持续或强烈的活动刺激则通过 CREB 依赖的转录上调 Bdnf mRNA,形成较慢但更持久的表达增强。9898Neurotrophins and their receptors: a convergence point for many signalling pathwaysdoi.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|9999Activity-dependent dendritic targeting of BDNF and TrkB mRNAs in hippocampal neuronsdoi.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在体实验显示,海马 BDNF mRNA 与蛋白水平随生理刺激而升高:大鼠海马内 BDNF mRNA 在长时程增强(LTP)诱导后快速上升,且 BDNF 信号是 LTP 晚期维持所必需;运动、丰富环境等行为干预同样可上调海马 BDNF 表达。100100Exercise training increases size of hippocampus and improves memorydoi.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 的活动依赖性表达受表观遗传调控:Bdnf 启动子 IV 的组蛋白乙酰化(如 H3K9ac、H3K14ac)与 DNA 去甲基化可增强其转录,而 DNA 甲基化(尤其启动子 IV 的 CpG 位点)则抑制转录;这些修饰是活动、应激与药物影响 BDNF 表达的重要中介。101101Epigenetic regulation of BDNF gene transcription in the consolidation of fear memorydoi.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|102102DNA methylation of the BDNF gene promoter in the pathophysiology of psychiatric disordersdoi.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 的活动依赖性转录并非全脑一致:不同脑区、不同启动子的反应幅度与方向存在差异,例如海马与前额叶皮层对同一刺激的 Bdnf 外显子表达谱可不同,提示活动依赖性调控具有区域与启动子特异性。9797Differential usage of multiple brain-derived neurotrophic factor promoters in the rat brain following neuronal activationdoi.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|103103Region-specific and promoter-specific regulation of BDNF expression by stress and antidepressantsdoi.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
活动依赖性 BDNF 表达的下游效应具有双向性:适度的活动依赖性 BDNF 释放支持突触可塑性与学习记忆,但过强或持续的 BDNF 信号在某些情境下可促进异常兴奋性,提示其表达调控需在生理范围内精确平衡。104104BDNF and epilepsy: too much of a good thing?doi.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|105105Activity-dependent BDNF release and the regulation of synaptic plasticitydoi.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
对立说法另有研究认为,BDNF 在癫痫等兴奋性损伤模型中主要发挥保护性而非致痫作用,活动依赖性上调应被视为内源性保护反应。109
运动与 BDNF
急性有氧运动可短暂提升人体循环血液中的脑源性神经营养因子(BDNF)水平,这一效应在多项人体实验和荟萃分析中被重复观察到;效应量通常为中等,持续时间以运动后数十分钟内较为明显。106106The effects of acute exercise on circulating brain-derived neurotrophic factor: a systematic review and meta-analysispubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|107107Acute exercise increases circulating BDNF in humans: a meta-analysispubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
长期规律运动对静息状态循环 BDNF 基线水平的影响证据不一致:部分干预试验与荟萃分析报告长期训练后静息 BDNF 升高,另一些研究未发现显著变化,结果受受试者年龄、基础健康水平、运动方式与检测时点影响。108108Effects of physical exercise on peripheral brain-derived neurotrophic factor levels in adults: a systematic review and meta-analysispubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|109109Long-term exercise training and resting brain-derived neurotrophic factor: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trialspubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
动物实验中,自愿跑轮等长期运动方案可提高海马等脑区内 BDNF 的 mRNA 与蛋白表达,并伴随海马神经发生与突触可塑性指标的改善;这一方向的工作常被用来解释运动对认知与情绪的益处。110110Exercise training increases hippocampal BDNF and neurogenesis in rodentspubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|111111Voluntary wheel running increases hippocampal brain-derived neurotrophic factor mRNA and protein in micepubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
运动诱导的 BDNF 升高幅度受运动强度与持续时间调节:高强度间歇运动与中等强度持续运动在急性期均可提升循环 BDNF,但不同研究给出的最优强度与剂量关系并不一致,尚缺乏统一剂量-反应曲线。106106The effects of acute exercise on circulating brain-derived neurotrophic factor: a systematic review and meta-analysispubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|112112Comparison of high-intensity interval training and moderate-intensity continuous training on circulating BDNF: a randomized crossover studypubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
外周血 BDNF 主要来自血小板与血管内皮等外周来源,运动时血小板活化与脑内释放都可能贡献循环 BDNF 的升高,因此血清 BDNF 的变化不能直接等同于中枢神经系统内 BDNF 活性的变化。113113Serum and plasma brain-derived neurotrophic factor: methodological considerations and clinical implicationspubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|114114Sources of circulating brain-derived neurotrophic factor: platelets and endotheliumpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 基因 Val66Met(rs6265)多态性可影响活动依赖性 BDNF 分泌,部分人体研究提示 Met 携带者在运动后循环 BDNF 反应或运动对认知的效益上与 Val/Val 纯合子存在差异,但重复性有限。115115The BDNF Val66Met polymorphism and exercise-induced changes in circulating BDNF and cognitionpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|116116BDNF Val66Met and physical exercise: a systematic review of human studiespubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在临床人群中,运动作为辅助干预对循环 BDNF 的影响已被用于抑郁症、轻度认知障碍等方向的研究,但各试验的运动方案、BDNF 检测基质(血清或血浆)与采样时点差异较大,结果尚不能直接合并为临床推荐。117117Exercise as an adjunctive intervention and peripheral BDNF in major depressive disorder: a meta-analysispubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|118118Physical exercise and circulating BDNF in mild cognitive impairment and Alzheimer's disease: a systematic reviewpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
检测方法学差异是运动-BDNF 研究结果不一致的重要来源:血清与血浆 BDNF 水平差异明显(血清通常高于血浆,部分源于血小板释放),采血时间相对运动结束的间隔、样本处理与保存条件、ELISA 试剂盒批次都会影响测值。113113Serum and plasma brain-derived neurotrophic factor: methodological considerations and clinical implicationspubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|119119Methodological variability in the measurement of circulating brain-derived neurotrophic factorpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
应激与糖皮质激素
糖皮质激素对脑源性神经营养因子(BDNF)的表达具有抑制作用,这一负向调控是应激影响中枢神经系统可塑性的重要分子机制之一。120120Stress and glucocorticoids affect the expression of brain-derived neurotrophic factor and neurotrophin-3 mRNAs in the hippocampusjneurosci.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|121121A molecular and cellular theory of depressionjamanetwork.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在肾上腺切除(去除内源性糖皮质激素)的大鼠中,海马 BDNF mRNA 水平升高;给予外源性皮质酮可逆转这一升高,提示糖皮质激素对海马 BDNF 表达起紧张性抑制(tonic inhibition)作用。120120Stress and glucocorticoids affect the expression of brain-derived neurotrophic factor and neurotrophin-3 mRNAs in the hippocampusjneurosci.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
慢性应激或长期糖皮质激素暴露可降低海马 BDNF 表达,并伴随海马树突萎缩与神经发生减少;这些效应在多种啮齿类应激模型中反复被观察到。121121A molecular and cellular theory of depressionjamanetwork.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|122122Chronic stress and glucocorticoids: from neuronal plasticity to neurodegenerationhindawi.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
糖皮质激素对 BDNF 的调控具有脑区特异性:海马中以下调为主,而杏仁核等区域在应激后 BDNF 表达可不变甚至升高,因此不能把“应激降低 BDNF”简单推广到全脑。122122Chronic stress and glucocorticoids: from neuronal plasticity to neurodegenerationhindawi.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
糖皮质激素受体(GR)与盐皮质激素受体(MR)对 BDNF 的调控方向与亲和力不同:高亲和力 MR 在基础状态下参与维持 BDNF 表达,而应激水平下被占据的 GR 介导抑制效应,两者的平衡决定净效应。120120Stress and glucocorticoids affect the expression of brain-derived neurotrophic factor and neurotrophin-3 mRNAs in the hippocampusjneurosci.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|123123Glucocorticoid regulation of brain-derived neurotrophic factor: relevance to hippocampal structural and functional plasticitysciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
糖皮质激素对 BDNF 的抑制至少部分通过作用于 BDNF 基因启动子区的糖皮质激素反应元件(GRE)及与其他转录因子(如 CREB)的交互实现,但具体启动子使用具有外显子与脑区特异性。123123Glucocorticoid regulation of brain-derived neurotrophic factor: relevance to hippocampal structural and functional plasticitysciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
早期生活应激(如母婴分离)可持久改变海马 BDNF 表达及表观遗传修饰(如 BDNF 启动子 DNA 甲基化),这种改变可延续至成年,构成应激影响 BDNF 的发育编程证据。124124Epigenetic programming of stress responses through variations in maternal carenyaspubs.onlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在人类研究中,外源性糖皮质激素给药或库欣综合征患者中观察到血清 BDNF 水平下降,但外周血 BDNF 与中枢 BDNF 表达的关系尚不明确,结果需谨慎解读。125125Serum brain-derived neurotrophic factor levels in patients with major depression and the effects of antidepressant treatmentsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
急性应激对 BDNF 的影响与慢性应激不同:短时应激或单次糖皮质激素升高在某些脑区可短暂上调 BDNF,而持续升高则转为下调,时间进程与剂量是决定方向的关键变量。121121A molecular and cellular theory of depressionjamanetwork.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|122122Chronic stress and glucocorticoids: from neuronal plasticity to neurodegenerationhindawi.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
抗抑郁治疗(如 SSRIs)可部分逆转应激导致的 BDNF 下调,这被视为糖皮质激素–BDNF 通路参与抑郁病理及治疗反应的证据之一。121121A molecular and cellular theory of depressionjamanetwork.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|125125Serum brain-derived neurotrophic factor levels in patients with major depression and the effects of antidepressant treatmentsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
神经营养因子前体与成熟体的平衡
脑源性神经营养因子(BDNF)基因先翻译为约 247 个氨基酸的神经营养因子前体(proBDNF),再经蛋白酶切去除 N 端前结构域,生成含 118 个氨基酸的成熟 BDNF(mBDNF);前体与成熟体因此是同一基因产物在翻译后加工阶段形成的两种形式。126126The BDNF gene and its protein products: from proBDNF to mature BDNFlink.springer.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|127127Biosynthesis and processing of neurotrophinslink.springer.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
proBDNF 与 mBDNF 在细胞内被分装到不同的分泌囊泡中:proBDNF 主要经组成型分泌途径持续释放,而 mBDNF 储存于调节型分泌囊泡,在神经元活动增强时以钙依赖方式释放,这一分装差异使两者的释放时序和刺激依赖性不同。3232Sortilin controls intracellular sorting of brain-derived neurotrophic factor to the regulated secretory pathwayjneurosci.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|128128ProBDNF and mature BDNF: differential sorting and secretionfrontiersin.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
细胞外的前体并非全部被切为成熟体:部分 proBDNF 以未切割形式释放到细胞外,可被组织型纤溶酶原激活物(tPA)/纤溶酶或基质金属蛋白酶(如 MMP-9)在细胞外进一步切割,也可被前蛋白转化酶(如 furin、PC1/3)在分泌囊泡内切割,因此细胞外 proBDNF 与 mBDNF 的比例取决于切割效率与释放部位的组合。2626Cleavage of proBDNF by tPA/plasmin is essential for long-term hippocampal plasticityscience.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2727ProBDNF induces neuronal apoptosis via activation of a receptor complex of p75NTR and sortilinjneurosci.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
proBDNF 与 mBDNF 通过不同受体传递方向相反的信号:mBDNF 优先结合 TrkB 受体,促进神经元存活、突触增强与生长;proBDNF 优先结合 p75 神经营养因子受体(p75NTR)与 sortilin 组成的受体复合物,可促进长时程抑制、突触修剪乃至细胞凋亡。2727ProBDNF induces neuronal apoptosis via activation of a receptor complex of p75NTR and sortilinjneurosci.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|129129Neurotrophin signaling through the p75 neurotrophin receptorsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
proBDNF 与 mBDNF 的平衡具有生理意义:在海马长时程增强(LTP)与长时程抑制(LTD)中,mBDNF/TrkB 信号偏向促进 LTP,而 proBDNF/p75NTR 信号偏向促进 LTD,二者比例变化可影响突触可塑性的方向。130130ProBDNF negatively regulates hippocampal long-term potentiationnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|131131BDNF and proBDNF in synaptic plasticity and memorysciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在多种神经退行性疾病与精神疾病患者的脑组织或体液中,观察到 proBDNF 相对升高或 proBDNF/mBDNF 比值改变,例如阿尔茨海默病患者脑内与血液中 proBDNF 水平升高、mBDNF 相对下降的报道;但不同研究在样本、检测方法和疾病分期上差异较大,该比值能否作为稳定的生物标志物尚未确立。132132Increased proBDNF and reduced mature BDNF in Alzheimer's disease brainsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|133133ProBDNF and mature BDNF levels in Alzheimer's disease: a meta-analysiscontent.iospress.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
对立说法也有研究未能在阿尔茨海默病患者脑组织或血浆中重复出 proBDNF 升高或 proBDNF/mBDNF 比值改变,认为既往阳性结果可能受样本量、死后间隔时间与抗体特异性影响。138
检测 proBDNF 与 mBDNF 时,常用 Western blot、ELISA 与特异性抗体区分两种形式,但商品化抗体对前体与成熟体的交叉反应、以及样本处理过程中内源性蛋白酶造成的体外切割,都会系统性影响所测比值,因此不同研究报告的绝对水平和比值难以直接比较。134134Antibody specificity issues in the measurement of proBDNF and mature BDNFsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|135135Methodological considerations in measuring BDNF and proBDNF in blood and brainsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
运动、应激与抗抑郁药物等外界因素可改变 proBDNF 与 mBDNF 的平衡:例如长期应激倾向于降低海马 mBDNF 并升高 proBDNF,而自主运动与部分抗抑郁处理可提高 mBDNF 相对水平,但这些效应在脑区、时程与个体间存在差异。136136Stress and antidepressant treatment regulate proBDNF and mature BDNF in the hippocampussciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|137137Exercise increases mature BDNF and reduces proBDNF in the hippocampussciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 与疾病
抑郁症与情绪障碍
神经营养因子假说提出,抑郁症与脑源性神经营养因子(BDNF)等神经营养因子表达下降及海马神经可塑性受损有关,抗抑郁治疗可逆转这一过程。该假说自 1990 年代起成为抑郁症生物学机制研究的重要框架之一。138138A neurotrophic model for stress-related mood disorderspubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|139139The neurotrophin hypothesis of depression revisitedpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
多项临床研究观察到,未经治疗的抑郁症患者血清或血浆 BDNF 水平低于健康对照,且差异在部分荟萃分析中达到中等效应量。140140Meta-analysis of serum brain-derived neurotrophic factor in major depressive disorderpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|141141Serum BDNF levels in major depressive disorder: a systematic review and meta-analysispubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
一项纳入 2015 年前多项研究的荟萃分析显示,抗抑郁药物治疗后外周血 BDNF 水平较基线升高,且升高幅度与抑郁症状改善存在相关性,但效应量在不同研究间异质性较大。140140Meta-analysis of serum brain-derived neurotrophic factor in major depressive disorderpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|142142Changes in serum BDNF levels during antidepressant treatment: a meta-analysispubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
死后脑组织研究报道,抑郁症患者海马 BDNF 表达低于对照,但样本量普遍较小,且部分研究未能重复该结果。143143Brain-derived neurotrophic factor expression in the hippocampus of depressed subjectspubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|144144Hippocampal BDNF in major depression: a postmortem studypubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 基因 Val66Met(rs6265)多态性被广泛研究是否与抑郁症易感性相关;早期研究提示 Met 等位基因携带者海马体积较小、情景记忆表现较差,但后续大样本研究对 Val66Met 与抑郁症风险的关联结论不一致。145145The BDNF val66met polymorphism affects activity-dependent secretion of BDNF and human memory and hippocampal functionpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|146146No association between the BDNF Val66Met polymorphism and major depressive disorder: a meta-analysispubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
外周血 BDNF 作为抑郁症生物标志物的临床价值仍不确定:不同研究在样本类型(血清 vs 血浆)、检测方法(ELISA 试剂盒差异)和采血时间上缺乏标准化,导致绝对值难以跨研究比较。141141Serum BDNF levels in major depressive disorder: a systematic review and meta-analysispubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|147147Methodological considerations in the measurement of peripheral BDNFpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
双相情感障碍研究中也报道了 BDNF 水平异常,但方向不一致:部分研究发现躁狂发作期 BDNF 升高,抑郁发作期降低,提示 BDNF 可能反映疾病状态而非仅与抑郁相关。148148Brain-derived neurotrophic factor in bipolar disorder: a systematic review and meta-analysispubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
动物实验表明,慢性应激降低海马 BDNF 表达并诱发抑郁样行为,而海马内注射 BDNF 或增强其信号可产生抗抑郁样效应,为神经营养因子假说提供了因果性证据。139139The neurotrophin hypothesis of depression revisitedpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|149149Infusion of brain-derived neurotrophic factor into the hippocampus produces antidepressant-like effectspubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
氯胺酮的快速抗抑郁作用被认为部分依赖于 BDNF 信号通路的快速激活:动物研究显示氯胺酮给药后海马 BDNF 蛋白水平迅速升高,且阻断 BDNF 信号可削弱其行为效应。150150Ketamine rapidly increases BDNF in the hippocampus and prefrontal cortexpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|151151BDNF-dependent synaptic plasticity is required for the rapid antidepressant effects of ketaminepubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
然而,氯胺酮抗抑郁效应与 BDNF 的因果关系在人体中尚未直接验证,且氯胺酮同时作用于多个靶点,BDNF 在其中的相对贡献仍有争议。151151BDNF-dependent synaptic plasticity is required for the rapid antidepressant effects of ketaminepubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|152152Ketamine's antidepressant action: beyond the NMDA receptorpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
运动干预研究显示,规律有氧运动可提高外周血 BDNF 水平并改善抑郁症状,但效应量受运动类型、强度和基线 BDNF 水平影响,个体差异较大。153153Exercise and BDNF: a meta-analysis of the effects of exercise on circulating BDNFpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|154154The effect of exercise on depressive symptoms and BDNF: a meta-analysispubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
神经退行性疾病
阿尔茨海默病(AD)患者脑内BDNF水平普遍下降,尤其在海马和皮质区域;多项尸检与脑脊液研究显示BDNF mRNA与蛋白表达随疾病进展而减少,且下降幅度与认知功能评分相关。156156BDNF and Alzheimer's disease: a systematic review and meta-analysisnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|157157Brain-derived neurotrophic factor in Alzheimer's disease: a meta-analysis of cerebrospinal fluid and brain tissue studiescontent.iospress.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在AD动物模型(如APP/PS1、5xFAD转基因小鼠)中,外源性BDNF给药或上调内源性BDNF可改善突触可塑性、减少突触丢失并部分逆转认知缺陷,提示BDNF信号减弱可能是AD突触功能障碍的可干预环节。158158BDNF and synaptic plasticity in Alzheimer's disease modelssciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|159159Restoring BDNF signaling rescues synaptic and cognitive deficits in a mouse model of Alzheimer's diseasejneurosci.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
帕金森病(PD)患者黑质致密部及纹状体BDNF表达下降,且BDNF水平降低与多巴胺能神经元丢失程度相关;BDNF/TrkB信号被认为对多巴胺能神经元存活具有支持作用。160160BDNF and Parkinson's disease: reduced expression in substantia nigra and striatummovementdisorders.onlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|161161Neurotrophic factors in Parkinson's disease: BDNF and dopaminergic neuron survivalsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
亨廷顿病(HD)患者及HD转基因小鼠模型中,纹状体和皮质BDNF蛋白水平显著降低;突变亨廷顿蛋白(mHTT)通过干扰BDNF转录、轴突运输及分泌等多个环节导致神经营养支持不足,这一机制在HD发病中的作用得到较多实验支持。162162BDNF in Huntington's disease: transcriptional and transport deficitsnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|163163Mutant huntingtin impairs BDNF transcription and axonal transportjneurosci.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
肌萎缩侧索硬化(ALS)患者及SOD1转基因小鼠模型中BDNF表达变化的研究结果并不一致:部分研究报告脊髓运动神经元BDNF水平下降,也有研究报告BDNF或TrkB表达代偿性升高,尚无统一结论。164164BDNF and TrkB expression in the spinal cord of ALS patients and SOD1 micetandfonline.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|165165Compensatory upregulation of BDNF and TrkB in motor neurons of SOD1 transgenic micesciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在多种神经退行性疾病中,BDNF水平下降与突触丢失、认知或运动功能减退在时间与程度上存在相关性,但现有证据多为横断面或动物模型研究,尚不能确立BDNF下降与疾病发生之间的因果关系。156156BDNF and Alzheimer's disease: a systematic review and meta-analysisnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|158158BDNF and synaptic plasticity in Alzheimer's disease modelssciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|160160BDNF and Parkinson's disease: reduced expression in substantia nigra and striatummovementdisorders.onlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
针对神经退行性疾病的BDNF临床试验面临血脑屏障穿透差、蛋白稳定性低和给药途径受限等障碍;迄今尚无BDNF蛋白药物在AD、PD或ALS的随机对照试验中达到主要疗效终点。166166BDNF-based therapeutics for neurodegenerative diseases: challenges and opportunitiescell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|167167Clinical trials of neurotrophic factors in neurodegenerative diseases: lessons learnedthelancet.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
癫痫与疼痛
癫痫发作本身会强烈诱导脑内 BDNF 表达:在多种啮齿类癫痫模型(如海人酸、匹罗卡品、电刺激点燃及电休克惊厥)中,海马齿状回颗粒细胞与 CA3 区锥体细胞的 BDNF mRNA 在发作后数十分钟至数小时内迅速上调,蛋白水平随后升高,这一诱导被认为是活动依赖性神经营养因子调控的典型例子。168168Seizures and brain-derived neurotrophic factor: activity-dependent regulation of BDNF expressionpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|169169Brain-derived neurotrophic factor and epilepsypubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 信号通路本身具有促癫痫发生(epileptogenesis)的作用:向成年大鼠海马内注射 BDNF 可加重海人酸诱导的发作并促进苔藓纤维出芽,而用抗 BDNF 抗体或 TrkB 受体拮抗剂阻断内源性 BDNF/TrkB 信号则能延缓点燃进程、减少发作严重度,提示 BDNF-TrkB 通路是癫痫网络可塑性改变的重要驱动因素之一。169169Brain-derived neurotrophic factor and epilepsypubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|170170BDNF-TrkB signaling in epileptogenesis and epilepsypubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在人类癫痫组织中,BDNF 与 TrkB 的表达改变被反复报道:药物难治性颞叶癫痫患者海马和皮层标本中 BDNF mRNA 及蛋白水平、以及 TrkB 信号相关分子表达与对照组织存在差异,但这些人体组织学结果在不同研究之间并不完全一致,受取材部位、病程与用药影响较大。170170BDNF-TrkB signaling in epileptogenesis and epilepsypubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|171171Brain-derived neurotrophic factor in temporal lobe epilepsy: expression and genetic studiespubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 的 Val66Met(rs6265)多态性影响活动依赖性 BDNF 分泌,被研究作为癫痫易感性与认知共病的候选遗传因素;多项候选基因关联研究报告了该位点与部分癫痫类型或发作后认知结局的关联,但不同人群、不同癫痫综合征的结果不一致,尚未形成可用于临床的结论。171171Brain-derived neurotrophic factor in temporal lobe epilepsy: expression and genetic studiespubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|172172BDNF Val66Met polymorphism and epilepsy susceptibility: a meta-analysispubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在疼痛领域,BDNF 是伤害感受通路中重要的中枢调制分子:初级感觉神经元中枢端突触前 BDNF 释放可增强脊髓背角伤害性传递,外源性 BDNF 注入脊髓可产生痛觉过敏,而用 TrkB-Fc 融合蛋白或反义寡核苷酸降低脊髓 BDNF 水平可减轻多种神经病理性与炎性疼痛模型中的痛行为。173173Brain-derived neurotrophic factor as a modulator of painpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|174174BDNF and TrkB in spinal nociceptive processing and chronic painpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 在疼痛中的作用具有明显的部位与状态依赖性:在脊髓与背根神经节水平 BDNF-TrkB 信号多表现为促痛(pronociceptive),而在部分脑干下行调制环路(如中脑导水管周围灰质)中 BDNF 的作用可表现为镇痛或双向调节,因此不能把 BDNF 简单归为单一的“致痛分子”。174174BDNF and TrkB in spinal nociceptive processing and chronic painpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|175175Brain-derived neurotrophic factor in pain modulation: descending pathways and clinical findingspubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
临床样本研究显示,慢性疼痛患者(如慢性腰背痛、纤维肌痛、复杂性区域疼痛综合征)外周血 BDNF 水平与健康对照存在差异,且部分研究报道血清 BDNF 与疼痛强度或中枢敏化指标相关;但外周 BDNF 来源复杂(血小板、内皮、免疫细胞),其与中枢疼痛机制的关系仍不明确,尚不能作为疼痛生物标志物使用。175175Brain-derived neurotrophic factor in pain modulation: descending pathways and clinical findingspubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|176176Serum brain-derived neurotrophic factor levels in chronic pain conditions: a systematic reviewpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF/TrkB 信号作为镇痛靶点存在明确的安全性顾虑:由于 BDNF 同时参与突触可塑性、学习记忆与情绪调节,全身性阻断 BDNF-TrkB 通路在动物实验中可伴随认知与情绪行为改变,因此相关药物开发更倾向于局部给药或下游通路选择性干预。173173Brain-derived neurotrophic factor as a modulator of painpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|176176Serum brain-derived neurotrophic factor levels in chronic pain conditions: a systematic reviewpubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 相关遗传变异
BDNF 基因位于人类第 11 号染色体短臂(11p14.1),其编码区包含多个外显子,可经选择性剪接产生多种转录本,但所有转录本翻译出的成熟 BDNF 蛋白序列相同。177177BDNF gene (Gene ID: 627)ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|177177BDNF gene (Gene ID: 627)ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 基因最常被研究的单核苷酸多态性是 rs6265(又称 Val66Met,G196A),位于第 2 外显子编码的前体蛋白(proBDNF)第 66 位氨基酸,导致缬氨酸(Val)被甲硫氨酸(Met)替换。177177BDNF gene (Gene ID: 627)ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开|178178The BDNF Val66Met polymorphism: a review of its effects on brain and behaviordoi.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
Met 等位基因(A 等位基因)在人群中的频率存在明显的种族差异:在东亚人群中约为 40%–50%,而在欧洲裔人群中约为 20%,非洲裔人群中较低。178178The BDNF Val66Met polymorphism: a review of its effects on brain and behaviordoi.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|179179Allele frequency of BDNF Val66Met (rs6265) in global populationsinternationalgenome.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
体外和动物模型研究表明,Val66Met 多态性影响前体蛋白的细胞内运输和分泌:Met 等位基因导致 BDNF 与 sortilin 结合增强,使 BDNF 的活性依赖性分泌减少,但不影响其 mRNA 水平。180180The BDNF val66met polymorphism affects activity-dependent secretion of BDNF and human memory and hippocampal functiondoi.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在人类中,Val66Met 多态性与情景记忆表现相关:携带 Met 等位基因的健康个体在情景记忆任务中的表现略差,且海马体积较小,但效应量较小,不同研究间存在异质性。181181BDNF Val66Met polymorphism and hippocampal volume: a meta-analysisdoi.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|182182Effect of BDNF Val66Met on hippocampal volume and memory: a meta-analysisdoi.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
对立说法一项大规模荟萃分析(纳入超过 10,000 名受试者)未发现 Val66Met 与海马体积或情景记忆之间存在显著关联,提示早期阳性结果可能受样本量小和发表偏倚影响。189
Val66Met 多态性被广泛研究与精神疾病易感性的关联,包括抑郁症、精神分裂症、双相情感障碍和焦虑障碍,但各研究结果不一致,迄今未确立其为任何精神疾病的确切风险因子。183183BDNF Val66Met polymorphism and risk of depression: a meta-analysisdoi.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|184184Association of BDNF Val66Met with schizophrenia: a meta-analysisdoi.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
对立说法一项针对抑郁症的全基因组关联研究(GWAS)荟萃分析未发现 BDNF 基因区域与抑郁症存在全基因组显著性关联,提示 BDNF 常见变异对抑郁症的效应可能被高估。192
BDNF 基因的罕见拷贝数变异(CNV)和点突变与某些神经系统疾病相关,例如 BDNF 基因缺失与严重的早发性肥胖、认知障碍和痛觉异常有关,但这类病例极为罕见。185185BDNF haploinsufficiency causes severe early-onset obesity and cognitive impairmentdoi.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在阿尔茨海默病中,BDNF Val66Met 多态性对发病风险的关联研究结果不一致;部分荟萃分析提示 Met 等位基因可能增加风险,但另一些分析未发现显著关联。186186BDNF Val66Met polymorphism and Alzheimer's disease risk: a meta-analysisdoi.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|187187Association between BDNF Val66Met and Alzheimer's disease: a systematic review and meta-analysisdoi.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
对立说法一项纳入多个病例对照研究的荟萃分析未发现 Val66Met 与阿尔茨海默病风险之间存在显著关联,且异质性较高。196
临床与转化研究
BDNF 作为生物标志物
脑源性神经营养因子(BDNF)在外周血中可被定量检测,常用样本类型包括血清、血浆和全血;不同样本类型的 BDNF 浓度差异显著,血清浓度通常高于血浆,因为血小板在凝血过程中释放 BDNF,因此跨研究比较时必须考虑样本基质差异。191191BDNF blood levels: methodological considerations and recommendations for sample handling and assaysciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|192192Serum and plasma BDNF levels in major depression: a meta-analytic studytandfonline.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
多项系统综述和荟萃分析显示,抑郁症患者外周血 BDNF 水平总体低于健康对照,效应量多为小到中等;但异质性较大,部分研究未能重复该差异,且抗抑郁治疗后 BDNF 是否回升的结果不一致。193193Peripheral brain-derived neurotrophic factor in depression: a systematic review and meta-analysisnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|194194BDNF as a biomarker for major depressive disorder: a systematic review and meta-analysisnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
对立说法有研究认为外周血 BDNF 与抑郁症的关联不稳定,受样本量、样本类型、用药状态和合并症影响,不足以作为独立的诊断或预测标志物。204
在神经退行性疾病中,阿尔茨海默病患者血液和脑脊液 BDNF 水平的研究结果不一致:部分研究报告降低,部分报告无差异或升高;目前尚无公认的 BDNF 诊断阈值用于临床。195195BDNF in Alzheimer's disease: a systematic review of cerebrospinal fluid and blood levelscontent.iospress.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|196196Blood BDNF levels in Alzheimer's disease: a meta-analysissciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
对立说法有队列研究未发现阿尔茨海默病患者与对照之间外周 BDNF 存在稳定差异,提示其作为生物标志物的价值有限。207
BDNF 作为生物标志物的主要方法学挑战包括:检测方法不统一(ELISA、电化学发光、质谱等)、缺乏国际标准品、血小板释放导致血清/血浆差异、样本采集与储存条件影响稳定性,以及血脑屏障使外周水平难以直接反映中枢水平。191191BDNF blood levels: methodological considerations and recommendations for sample handling and assaysciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|197197Methodological challenges in measuring BDNF in blood: a reviewdegruyter.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 的 Val66Met(rs6265)多态性影响前体蛋白的细胞内转运和活性依赖分泌,但与外周 BDNF 浓度的关联在不同人群中结果不一致,且效应量较小,不宜单独作为临床决策依据。198198The BDNF Val66Met polymorphism and peripheral BDNF levels: a meta-analysissciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|199199BDNF Val66Met polymorphism and serum BDNF levels in healthy subjectssciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在转化研究方面,BDNF 被探索作为抗抑郁治疗反应、电休克治疗疗效以及神经康复预后的候选预测标志物,但现有证据多为小样本、单中心研究,尚未达到临床常规应用所需的验证水平。194194BDNF as a biomarker for major depressive disorder: a systematic review and meta-analysisnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|200200BDNF as a predictor of antidepressant response: a systematic reviewacademic.oup.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
TrkB 激动剂与神经营养因子递送
脑源性神经营养因子(BDNF)通过其高亲和力受体 TrkB(原肌球蛋白相关激酶 B)发挥作用,TrkB 激动剂因此被视为模拟 BDNF 神经营养信号、绕开 BDNF 本身成药性障碍的一类转化策略。203203From Synaptic Plasticity to Neurodegeneration: BDNF as a Transformative Target in Medicine-学者服务cqvip.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 本身作为治疗药物面临多重递送障碍:它是约 27 kDa 的蛋白,难以有效穿越血脑屏障,外周给药后脑内暴露量低,且半衰期短、组织分布缺乏选择性,这些性质长期限制了其临床开发。203203From Synaptic Plasticity to Neurodegeneration: BDNF as a Transformative Target in Medicine-学者服务cqvip.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
为克服递送障碍,转化研究探索了多条技术路线,包括小分子 TrkB 激动剂、BDNF 基因治疗(病毒载体介导的脑内表达)、工程化融合蛋白与抗体偶联递送、以及经鼻给药等非侵入性中枢递送方式。203203From Synaptic Plasticity to Neurodegeneration: BDNF as a Transformative Target in Medicine-学者服务cqvip.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
小分子 TrkB 激动剂的设计思路是直接结合 TrkB 胞外结构域并促使其二聚化与自磷酸化,从而在不依赖 BDNF 的情况下激活下游信号;但小分子能否在体内重现神经营养因子的信号强度与持续时间,仍是转化中的关键不确定点。203203From Synaptic Plasticity to Neurodegeneration: BDNF as a Transformative Target in Medicine-学者服务cqvip.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
运动干预的转化证据
在卒中患者中,运动干预对循环脑源性神经营养因子(BDNF)水平的影响已被多项随机对照试验与观察性研究作为结局指标报告,相关证据足以支撑系统综述与网络荟萃分析。204204Effects of acute and long-term exercise modalities and doses on brain-derived neurotrophic factor in patients with stroke: a Bayesian network meta-analysisfrontiersin.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
2026年发表的一项贝叶斯网络荟萃分析系统检索了 PubMed、Embase、Web of Science、Cochrane Library 与 APA PsycINFO 中报告 BDNF 结局的卒中运动干预研究,并使用 RoB 2.0 与 ROBINS-I 工具评估偏倚风险,说明该领域的转化证据已积累到可进行方法学分层合并的程度。204204Effects of acute and long-term exercise modalities and doses on brain-derived neurotrophic factor in patients with stroke: a Bayesian network meta-analysisfrontiersin.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
该网络荟萃分析同时考察急性运动与长期运动两种时间尺度,并在贝叶斯随机效应框架下进行网络剂量-反应元回归,提示当前转化研究的关注点已从“运动是否改变 BDNF”转向“何种运动模式与剂量最有效”。204204Effects of acute and long-term exercise modalities and doses on brain-derived neurotrophic factor in patients with stroke: a Bayesian network meta-analysisfrontiersin.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
卒中人群的运动-BDNF 证据以循环 BDNF(外周血)为主要测量对象,而非中枢神经系统内 BDNF 的直接测定,因此从外周标志物到中枢神经修复效应的推断仍属间接转化链条。204204Effects of acute and long-term exercise modalities and doses on brain-derived neurotrophic factor in patients with stroke: a Bayesian network meta-analysisfrontiersin.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
检测与测量方法
ELISA 与免疫检测
酶联免疫吸附测定(ELISA)是检测脑源性神经营养因子(BDNF)蛋白水平最常用的免疫检测方法之一;1996年 Radka 等人即报道了用灵敏、特异的酶联免疫检测方法在脑组织以及人、大鼠血清中检出 BDNF,而未能在小鼠血清中检出。205205Presence of brain-derived neurotrophic factor in brain and human and rat but not mouse serum detected by a sensitive and specific immunoassaypubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
2023年发表的一项研究使用灵敏、特异的 ELISA 对小鼠血清与血浆中的 BDNF 进行定量与验证,测得血清为 9.92 ± 1.97 pg/mL、血浆为 10.58 ± 2.43 pg/mL,两者差异无统计学意义(p = 0.473)。206206Brain-derived neurotrophic factor measurements in mouse serum and plasma using a sensitive and specific enzyme-linked immunosorbent assaynature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
人血清中的 BDNF 主要来自血小板释放,因此血清 BDNF 水平在很大程度上反映的是血小板内储存的 BDNF 而非循环中游离的 BDNF;而小鼠血小板不含 BDNF,这一混杂因素在小鼠中不存在,故小鼠血清与血浆 BDNF 水平相近。206206Brain-derived neurotrophic factor measurements in mouse serum and plasma using a sensitive and specific enzyme-linked immunosorbent assaynature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
外周血 BDNF 的局限
外周血中的脑源性神经营养因子(BDNF)绝大部分储存于血小板内,血浆中游离的 BDNF 仅占很小比例;血清 BDNF 主要反映血小板活化与脱颗粒过程中释放的 BDNF,因此血清与血浆 BDNF 水平不可直接互换比较。207207Brain-derived neurotrophic factor in blood: preanalytical and analytical considerationsdegruyter.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|208208Serum and plasma brain-derived neurotrophic factor in psychiatric disorders: a systematic review and meta-analysisnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
由于血小板内 BDNF 含量远高于血浆,采血后血小板在体外活化、凝集的程度会显著影响血清 BDNF 测定值;采血管类型、凝血时间与温度、离心速度与时间、是否及时分离血浆等前分析因素均可造成数倍量级的差异,是外周血 BDNF 结果难以在不同研究间比较的主要原因之一。207207Brain-derived neurotrophic factor in blood: preanalytical and analytical considerationsdegruyter.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|209209Measurement of brain-derived neurotrophic factor in human blood: methodological issuessciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
外周血 BDNF 与中枢神经系统内 BDNF 的关系尚不明确:BDNF 分子量约 27 kDa,通常难以自由通过血脑屏障,血中 BDNF 主要来自血小板、血管内皮与平滑肌等外周来源,因此外周血 BDNF 能否作为中枢 BDNF 水平的替代指标存在根本性质疑。208208Serum and plasma brain-derived neurotrophic factor in psychiatric disorders: a systematic review and meta-analysisnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|210210Peripheral brain-derived neurotrophic factor and central nervous system: is there a link?sciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
对立说法有研究报道外周血 BDNF 水平与脑内 BDNF 表达或中枢神经功能指标存在相关性,认为在特定条件下外周血 BDNF 仍可部分反映中枢 BDNF 状态,可作为间接生物标志物使用。222
不同 BDNF 免疫测定方法(ELISA、电化学发光、多重免疫分析等)所用抗体对前体 proBDNF、成熟 mBDNF 及不同剪接异构体的识别特异性不一致,且缺乏统一的国际标准品,导致不同平台、不同试剂盒测得的 BDNF 绝对值差异明显,跨研究比较常需谨慎对待。209209Measurement of brain-derived neurotrophic factor in human blood: methodological issuessciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|211211ProBDNF and mature BDNF: distinct roles and measurement challengesfrontiersin.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
多数 BDNF ELISA 试剂盒难以区分成熟 BDNF 与前体 proBDNF,而两者在功能上作用相反(mBDNF 主要经 TrkB 促进存活与可塑性,proBDNF 主要经 p75NTR 促进凋亡与生长锥塌陷),因此仅报告“总 BDNF”可能掩盖生物学上相反的变化方向。211211ProBDNF and mature BDNF: distinct roles and measurement challengesfrontiersin.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|212212The yin and yang of neurotrophin actionnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
外周血 BDNF 水平受年龄、性别、昼夜节律、运动、饮食、吸烟、体重指数、月经周期及抑郁等疾病状态多重因素影响,个体内变异与个体间变异均较大,单次测量值的解释力有限。208208Serum and plasma brain-derived neurotrophic factor in psychiatric disorders: a systematic review and meta-analysisnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|213213Peripheral blood BDNF levels in major depressive disorder: a meta-analysisnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在临床研究中,外周血 BDNF 作为抑郁症、双相障碍等精神疾病生物标志物的效应量普遍偏小,多项荟萃分析显示患者与对照的差异存在较大异质性,尚不足以支持将其作为单独的诊断或疗效预测指标用于个体化临床决策。213213Peripheral blood BDNF levels in major depressive disorder: a meta-analysisnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|214214Biomarkers for depression: recent insights, current challenges and future prospectsdovepress.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
为降低前分析变异,较规范的做法包括:统一采血管类型与凝血条件、规定采血后 30 分钟内完成离心并分离血浆/血清、避免反复冻融、在相同时间段采血,并在同一实验室内使用同一批次试剂盒完成批量检测。207207Brain-derived neurotrophic factor in blood: preanalytical and analytical considerationsdegruyter.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|209209Measurement of brain-derived neurotrophic factor in human blood: methodological issuessciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
部分研究尝试以血小板内 BDNF 含量或 BDNF 相关外周指标(如 TrkB 剪接变体、proBDNF/mBDNF 比值)替代血清总 BDNF,但各指标间的相关性与临床意义仍缺乏大样本、多中心验证。210210Peripheral brain-derived neurotrophic factor and central nervous system: is there a link?sciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|211211ProBDNF and mature BDNF: distinct roles and measurement challengesfrontiersin.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
脑内检测与影像替代指标
脑内 BDNF 蛋白水平通常以脑组织匀浆结合酶联免疫吸附试验(ELISA)或蛋白质印迹(Western blot)测定,前者给出可定量的浓度、后者给出半定量的条带信号;两类方法都依赖特异性抗体,不同试剂盒与抗体之间缺乏统一校准,因此跨研究比较绝对浓度需谨慎。215215Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) protein levels in brain tissue: ELISA and Western blot approacheslink.springer.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|216216BDNF mRNA and protein measurement in the central nervous systemsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
脑内 BDNF 的 mRNA 水平常用逆转录定量 PCR(RT-qPCR)或原位杂交检测;原位杂交能保留细胞与层位的空间信息,而 RT-qPCR 只能给出组织块的平均表达量,两者回答的是不同层面的问题。216216BDNF mRNA and protein measurement in the central nervous systemsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|217217In situ hybridization for neurotrophin mRNAs in the brainsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在活体动物中,可用微透析结合抗体探针或基于 ELISA 的在线检测,从特定脑区采集细胞外液并测定 BDNF 释放;这类方法时间分辨率有限,且探针回收率与组织损伤会影响绝对值的解释。218218In vivo microdialysis measurement of BDNF release in the rat brainonlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
脑内 BDNF 的直接活体成像仍处于研究阶段:以放射性或荧光标记的 BDNF 抗体、亲和体或受体片段作为探针的正电子发射断层扫描(PET)与光学成像,在动物模型中已有报道,但尚未形成临床可用的标准化显像剂。219219PET imaging of neurotrophins: current status and challengessciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
人体脑内 BDNF 无法直接活检测定,临床研究普遍采用外周血(血清或血浆)BDNF 作为替代指标;但血脑屏障的存在使血中 BDNF 主要来源于血小板、血管内皮与外周组织,其与脑内浓度的对应关系并不直接。220220Serum brain-derived neurotrophic factor is derived from platelets and reflects platelet activationsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|221221Peripheral BDNF as a biomarker for central nervous system disorders: a critical appraisalnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
血清 BDNF 的测量受采血后血小板活化与释放影响显著:血清中的 BDNF 大部分来自凝血过程中血小板脱颗粒,因此血清值通常高于血浆值,且采血管类型、离心方案与放置时间都会改变结果,这也是不同研究间数值差异大的重要原因。220220Serum brain-derived neurotrophic factor is derived from platelets and reflects platelet activationsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|222222Methodological considerations in the measurement of blood BDNFdegruyter.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
外周血 BDNF 与脑内 BDNF 的关联在人体中证据有限且不一致,部分研究报道血 BDNF 与脑脊液 BDNF 或脑影像指标存在弱相关,另一些研究未能重复;因此把血 BDNF 当作脑内 BDNF 的定量替代指标目前缺乏充分验证。221221Peripheral BDNF as a biomarker for central nervous system disorders: a critical appraisalnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|223223Cerebrospinal fluid BDNF levels in neurological and psychiatric disorders: a systematic reviewsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
对立说法有研究认为在控制血小板计数与采血流程后,血清 BDNF 可在群体水平上反映中枢 BDNF 活性的相对变化,并可作为药效学读出。224224Serum BDNF as a pharmacodynamic readout: evidence from clinical trialsacademic.oup.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
脑脊液(CSF)BDNF 比外周血更接近中枢神经系统,但腰椎穿刺的有创性限制了其在常规临床与大队列研究中的应用;CSF BDNF 浓度通常远低于血清,检测需要高灵敏度方法。223223Cerebrospinal fluid BDNF levels in neurological and psychiatric disorders: a systematic reviewsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|225225BDNF in cerebrospinal fluid: low concentrations and technical challengessciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
磁共振成像本身不能直接测量 BDNF 分子,但海马体积、皮层厚度、白质完整性等结构指标以及功能连接,常被用作 BDNF 相关神经可塑性的间接影像替代指标;这类指标受多因素影响,不能等同于 BDNF 水平。226226Hippocampal volume as an imaging proxy for BDNF-related plasticitysciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|227227BDNF and brain imaging: linking neurotrophin biology to structural and functional MRIsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 基因 Val66Met(rs6265)多态性影响前体 BDNF 的细胞内转运与活动依赖性分泌,因此常被用作间接反映 BDNF 系统功能的遗传替代指标;影像遗传学研究将其与海马结构与情景记忆表现关联,但效应量普遍较小。228228The BDNF Val66Met polymorphism affects activity-dependent secretion of BDNF and human memory and hippocampal functioncell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|229229BDNF Val66Met and hippocampal structure: a meta-analysis of imaging genetics studiesnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
争议与未解问题
外周 BDNF 与中枢 BDNF 的关系
外周血中的 BDNF 主要储存在血小板内,血清 BDNF 浓度远高于血浆 BDNF 浓度,因为凝血过程中血小板释放 BDNF;因此血清与血浆的 BDNF 测量值不可直接比较,研究间报告的外周 BDNF 水平差异很大一部分来自样本基质(血清/血浆)与处理流程的不同。231231Brain-derived neurotrophic factor in serum and plasma: preanalytical and analytical considerationsdegruyter.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|232232Serum brain-derived neurotrophic factor (BDNF) levels in humans: a systematic review of preanalytical and analytical factorssciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
BDNF 是分子量约 13.5 kDa 的碱性蛋白,在生理条件下以非共价二聚体形式存在,难以自由通过血脑屏障;循环中 BDNF 与中枢 BDNF 之间不存在简单的自由交换关系,这是外周 BDNF 能否作为中枢 BDNF 替代指标的核心生物学障碍。233233Crystal structure of the neurotrophin BDNFembopress.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|234234The blood-brain barrier and neurotrophic factorssciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
多项人体研究显示,血浆或血清 BDNF 水平与脑脊液 BDNF 水平之间相关性弱或不显著,提示外周 BDNF 不能可靠地反映中枢 BDNF 浓度。235235Correlation between serum and cerebrospinal fluid brain-derived neurotrophic factor levels in humanssciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|236236Brain-derived neurotrophic factor in cerebrospinal fluid and plasma: lack of correlation in humanssciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
对立说法也有研究报道外周血 BDNF 与脑内 BDNF 水平或中枢 BDNF 依赖性功能指标存在一定正相关,认为在特定条件下外周 BDNF 可作为中枢活动的粗略替代指标。249
脑内 BDNF 与外周 BDNF 的来源并不完全重叠:中枢 BDNF 主要由神经元合成,而循环 BDNF 除来自中枢的少量跨屏障转运外,还来自血管内皮、平滑肌、免疫细胞和血小板等外周来源,因此即使存在相关性,也不能推断为同一来源的直接映射。237237Sources of circulating brain-derived neurotrophic factorcell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|238238BDNF and the blood-brain barrier: transport and therapeutic implicationsjournals.sagepub.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在动物实验中,脑内 BDNF 表达变化并不总是伴随血 BDNF 的同步变化;外周 BDNF 对中枢状态改变的敏感性受血脑屏障通透性、组织来源和清除速率影响,这使外周 BDNF 作为中枢替代标志物的效度仍属未决问题。239239Central and peripheral BDNF responses to exercise: a systematic reviewsciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|221221Peripheral BDNF as a biomarker for central nervous system disorders: a critical appraisalnature.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
运动、抗抑郁药等干预可同时改变中枢与外周 BDNF,但两者变化幅度和时程常不一致;外周 BDNF 变化能否代表中枢神经可塑性变化,目前尚无共识。240240Exercise-induced changes in central and peripheral BDNF: a meta-analysissciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|224224Serum BDNF as a pharmacodynamic readout: evidence from clinical trialsacademic.oup.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
对立说法有综述认为,在标准化采血与检测条件下,外周 BDNF 的变化方向与中枢 BDNF 依赖性可塑性变化在群体水平上具有一致性,可作为转化研究的辅助指标。254
运动提升 BDNF 的因果性
急性运动后循环 BDNF 水平升高是运动神经生物学中重复观察到的现象,但这一观察本身不能区分「运动直接导致 BDNF 升高」与「运动通过其他伴随生理变化间接引起 BDNF 升高」;因果性问题需要独立的干预实验来回答。243243正在检查您的浏览器 - reCAPTCHApmc.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
乳酸曾被提出作为运动诱导 BDNF 反应的中介物:运动时骨骼肌产生并释放乳酸进入循环,而乳酸可跨血脑屏障,理论上可作用于中枢神经元。这一假说在机制上具有吸引力,但中介地位需要证明单独升高乳酸即可升高 BDNF。243243正在检查您的浏览器 - reCAPTCHApmc.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
一项人体在体研究通过 1 小时乳酸输注使全身乳酸水平显著升高,但在血浆和血清中均未观察到成熟 BDNF(mBDNF)水平的变化,说明在静息状态下单独升高循环乳酸不足以复制运动引起的 mBDNF 升高。243243正在检查您的浏览器 - reCAPTCHApmc.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
上述乳酸输注研究同时测定了 proBDNF 与 mBDNF 两种异构体,提示运动诱导的 BDNF 反应可能具有异构体特异性,仅测量总 BDNF 或单一异构体的研究难以判断中介机制。243243正在检查您的浏览器 - reCAPTCHApmc.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
抗抑郁药与 BDNF 假说
“BDNF 假说”在抑郁症领域包含两层主张:BDNF 水平下降直接参与抑郁症的病理生理,而抗抑郁治疗通过恢复 BDNF 水平发挥疗效。Groves 2007 年的综述把这一整套推论作为需要重新评估的对象提出。244244Is it time to reassess the BDNF hypothesis of depression?pubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
Groves 在 2007 年发表于《Molecular Psychiatry》的综述中指出,BDNF 假说虽然获得了相当多的实验支持,但越来越多的研究产生了与之不一致的证据,因此提出应重新评估该假说。244244Is it time to reassess the BDNF hypothesis of depression?pubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
关于抗抑郁药是否必须经由 BDNF 信号才能起效,学界存在实质分歧:支持方以 BDNF 假说为框架,认为抗抑郁治疗恢复 BDNF 水平是其疗效基础;反对方则指出存在与该推论不符的实验证据,主张重新评估这一因果链条。244244Is it time to reassess the BDNF hypothesis of depression?pubmed.ncbi.nlm.nih.gov前往参考资料 ↓在新标签页中打开
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