РОЛЬ НЕЙРОТРОФІЧНОГО ФАКТОРА МОЗКУ У ВІДНОВЛЕННІ НЕЙРОПЛАСТИЧНОСТІ У ДІТЕЙ
DOI:
https://doi.org/10.11603/1811-2471.2025.v.i4.15767Ключові слова:
нейропластичність, порушення нейророзвитку, нейротрофічний фактор мозку, нейробіологія, біомаркер, реабілітаційний прогноз, раннє втручанняАнотація
РЕЗЮМЕ. Нейротрофічний фактор мозку (Brain Derived Neurotrophic Factor (BDNF)), є ключовою молекулою в галузі нейронауки та нейробіології, відіграє вирішальну роль у диференціації, розвитку, виживанні та підтримці нейронів, BDNF також діє як нейромедіатор і бере участь у пластичності нервової системи. Актуальність поглибленого аналізу дії нейротрофінів, зокрема BDNF, зростає у зв’язку з пошуком ефективних підходів до раннього втручання та реабілітації при нейророзвиткових порушеннях.
Мета – систематизація сучасних наукових даних щодо впливу нейротрофічного фактора мозку на процеси нейропластичності в дитячому віці, аналіз механізмів дії та оцінка його потенціалу як прогностичного інструмента в системі медико-біологічного супроводу дітей із ураженням головного мозку.
Матеріал і методи. Cистематичний пошук наукових джерел здійснювався у провідних міжнародних науковометричних базах даних, зокрема PubMed, Scopus, Web of Science, Google Scholar та ScienceDirect. Пошук здійснювався за допомогою комбінацій ключових слів, включно з термінами: Brain-derived neurotrophic factor; child development; рostnatal developmental; сerebral plasticity.
Результати. Дедалі більше наукових робіт фокусуються на вивченні впливу BDNF на розвиток нервової системи у дітей, на зв’язок між рівнями BDNF у ранньому віці та показниками нейророзвитку, когнітивного функціонування й соціальної адаптації. BDNF може слугувати раннім маркером нейророзвиткових порушень, зокрема у недоношених дітей. Його рівень пов’язаний із психосоціальними навичками, реагує на реабілітацію та відображає вплив середовища, що підтверджує його потенціал як біомаркера нейропластичності й ефективності втручань.
Висновки. Нейротрофічний фактор мозку відіграє важливу роль у формуванні та підтримці нейропластичності, особливо в критичні періоди розвитку нервової системи дитини. Рівень BDNF корелює з когнітивними функціями, моторним розвитком та реакцією на реабілітаційні втручання. BDNF впливає на виживання нейронів, формування нових синапсів та модифікацію функціональних мереж ЦНС і відкриває нові можливості для впровадження реабілітаційних стратегій.
Посилання
Ismail FY, Fatemi A, Johnston MV. Cerebral plasticity: Windows of opportunity in the developing brain. Eur J Paediatr Neurol. 2017;21(1):23–48. DOI: 10.1016/j.ejpn.2016.07.007 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejpn.2016.07.007
Ateaque S, Merkouris S, Barde YA. Neurotrophin signalling in the human nervous system. Front Mol Neurosci. 2023;16:1225373. DOI: 10.3389/fnmol.2023.1225373 DOI: https://doi.org/10.3389/fnmol.2023.1225373
Wang YH, Zhou HH, Luo Q, Cui S. The effect of physical exercise on circulating brain-derived neurotrophic factor in healthy subjects: A meta-analysis of randomized controlled trials. Brain Behav. 2022;12(4):e2544. DOI: 10.1002/brb3.2544 DOI: https://doi.org/10.1002/brb3.2544
Lu B, Nagappan G, Lu Y. BDNF and synaptic plasticity, cognitive function, and dysfunction. Handb Exp Pharmacol. 2014;220:223–50. DOI: 10.1007/978-3-642-45106-5_9 DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-45106-5_9
Miranda M, Morici JF, Zanoni MB, Bekinschtein P. Brain-derived neurotrophic factor: A key molecule for memory in the healthy and the pathological brain. Front Cell Neurosci. 2019;13:363. DOI: 10.3389/fncel.2019.00363 DOI: https://doi.org/10.3389/fncel.2019.00363
Palasz E, Wysocka A, Gasiorowska A, Chalimoniuk M, Niewiadomski W, Niewiadomska G. BDNF as a promising therapeutic agent in Parkinson’s disease. Int J Mol Sci. 2020;21(3):1170. DOI: 10.3390/ijms21031170 DOI: https://doi.org/10.3390/ijms21031170
Ou ZA, Byrne LM, Rodrigues FB, Tortelli R, Johnson EB, Foiani MS, et al. Brain-derived neurotrophic factor in cerebrospinal fluid and plasma is not a biomarker for Huntington’s disease. Sci Rep. 2021;11(1):3481. DOI: 10.1038/s41598-021-83000-x DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-021-83000-x
Riolo G, Ricci C, De Angelis N, Marzocchi C, Guerrera G, Borsellino G, et al. BDNF and pro-BDNF in amyotrophic lateral sclerosis: a new perspective for biomarkers of neurodegeneration. Brain Sci. 2022;12(5):617. DOI: 10.3390/brainsci12050617 DOI: https://doi.org/10.3390/brainsci12050617
Martinowich K, Manji H, Lu B. New insights into BDNF function in depression and anxiety. Nat Neurosci. 2007;10(9):1089–93. DOI: 10.1038/nn1971 DOI: https://doi.org/10.1038/nn1971
Janke KL, Cominski TP, Kuzhikandathil EV, Servatius RJ, Pang KC. Investigating the role of hippocampal BDNF in anxiety vulnerability using classical eyeblink conditioning. Front Psychiatry. 2015;6:106. DOI: 10.3389/fpsyt.2015.00106 DOI: https://doi.org/10.3389/fpsyt.2015.00106
Barbosa AG, Pratesi R, Paz GSC, Dos Santos MAAL, Uenishi RH, Nakano EY, et al. Assessment of BDNF serum levels as a diagnostic marker in children with autism spectrum disorder. Sci Rep. 2020;10(1):17348. DOI: 10.1038/ s41598-020-74239-x DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-74239-x
You S, Ma Z, Zhang P, Xu W, Zhan C, Sang N, et al. Neuroprotective effects of the salidroside derivative SHPL-49 via the BDNF/TrkB/Gap43 pathway in rats with cerebral ischemia. Biomed Pharmacother. 2024;174:116460. DOI: 10.1016/j.biopha.2024.116460 DOI: https://doi.org/10.1016/j.biopha.2024.116460
Zhang P, Xu J, Cui Q, Lin G, Wang F, Ding X, et al. Multi-pathway neuroprotective effects of a novel salidroside derivative SHPL-49 against acute cerebral ischemic injury. Eur J Pharmacol. 2023;949:175716. DOI: 10.1016/j.ejphar.2023.175716 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejphar.2023.175716
Hordijk JA, Verbruggen SC, Buysse CM, Utens EM, Joosten KF, Dulfer K. Neurocognitive functioning and health-related quality of life of children after pediatric intensive care admission: a systematic review. Qual Life Res. 2022;31(9):2601–14. DOI: 10.1007/s11136-022-03124-z DOI: https://doi.org/10.1007/s11136-022-03124-z
Treble-Barna A, Petersen BA, Stec Z, Conley YP, Fink EL, Kochanek PM. Brain-Derived Neurotrophic Factor in Pediatric Acquired Brain Injury and Recovery. Biomolecules. 2024;14(2):191. DOI: 10.3390/biom14020191 DOI: https://doi.org/10.3390/biom14020191
Barde YA. The nerve growth factor family. Prog Growth Factor Res. 1990;2(4):237–48. DOI: 10.1016/0955-2235(90)90021-b DOI: https://doi.org/10.1016/0955-2235(90)90021-B
Karege F, Schwald M, Cisse M. Postnatal developmental profile of brain-derived neurotrophic factor in rat brain and platelets. Neurosci Lett. 2002;328(3):261–4. DOI: 10.1016/s0304-3940(02)00529-3 DOI: https://doi.org/10.1016/S0304-3940(02)00529-3
Sonoyama T, Stadler LKJ, Zhu M, et al. Human BDNF/TrkB variants impair hippocampal synaptogenesis and associate with neurobehavioural abnormalities. Sci Rep. 2020;10(1):9028. DOI: 10.1038/s41598-020-65531-x DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-65531-x
Walsh JJ, Tschakovsky ME. Exercise and circulating BDNF: Mechanisms of release and implications for the design of exercise interventions. Appl Physiol Nutr Metab. 2018;43(11):1095–104. DOI: 10.1139/apnm-2018-0192 DOI: https://doi.org/10.1139/apnm-2018-0192
Hacioglu G, Senturk A, Ince I, Alver A. Assessment of oxidative stress parameters of brain-derived neurotrophic factor heterozygous mice in acute stress model. Iran J Basic Med Sci. 2016;19(4):388–93.
Gonçalves JT, Schafer ST, Gage FH. Adult neurogenesis in the hippocampus: From stem cells to behavior. Cell. 2016;167(4):897–914. DOI: 10.1016/j.cell.2016.10.021 DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.10.021
Zenke F, Agnes EJ, Gerstner W. Diverse synaptic plasticity mechanisms orchestrated to form and retrieve memories in spiking neural networks. Nat Commun. 2015;6:6922. DOI: 10.1038/ncomms7922 DOI: https://doi.org/10.1038/ncomms7922
Tan LL, Alfonso J, Monyer H, Kuner R. Neurogenesis in the adult brain functionally contributes to the maintenance of chronic neuropathic pain. Sci Rep. 2021;11(1):18549. DOI: 10.1038/s41598-021-97093-x DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-021-97093-x
Lin TC, Tsai YC, Chen YA, Young TH, Wu CC, Chiang YH, et al. Brain-derived neurotrophic factor contributes to neurogenesis after intracerebral hemorrhage: a rodent model and human study. Front Cell Neurosci. 2023;17:1170251. DOI: 10.3389/fncel.2023. 1170251 DOI: https://doi.org/10.3389/fncel.2023.1170251
Ward NL, Hagg T. BDNF is needed for postnatal maturation of basal forebrain and neostriatum cholinergic neurons in vivo. Exp Neurol. 2000;162(2):297–310. DOI: 10.1006/exnr.1999.7346 DOI: https://doi.org/10.1006/exnr.1999.7346
Xiong LL, Chen J, Du RL, et al. Brain-derived neurotrophic factor and its related enzymes and receptors play important roles after hypoxic-ischemic brain damage. Neural Regen Res. 2021;16(8):1453–9. DOI: 10.4103/1673-5374.303033 DOI: https://doi.org/10.4103/1673-5374.303033
Yu X, Chen L, Wang C, Yang X, Gao Y, Tian Y. The role of cord blood BDNF in infant cognitive impairment induced by low-level prenatal manganese exposure: LW birth cohort, China. Chemosphere. 2016;163:446–51. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2016.07.095 DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2016.07.095
Ghassabian A, Sundaram R, Chahal N, McLain AC, Bell E, Lawrence DA, et al. Determinants of neonatal brain-derived neurotrophic factor and association with child development. Dev Psychopathol. 2017;29(4):1499–511. DOI: 10.1017/S0954579417000414 DOI: https://doi.org/10.1017/S0954579417000414
