Мозковий нейротрофічний фактор та його поліморфізм Val66Met (rs6265). Значення для серцево-судинної системи
DOI:
https://doi.org/10.30978/UTJ2020-2-52Ключові слова:
поліморфізм гена BDNF Val66Met (rs6265), серцево-судинна система, нервова система.Анотація
Brain derived neurotrophic factor (BDNF) — нейротрофін, який зумовлює проліферацію і виживаність холінергічних, серотонінергічних та дофамінергічних нейронів. Його дефіцит знижує пластичність нейронів і порушує когнітивні функції. У великій кількісті BDNF визначається у гіпокампі, церебральній корі, базальних відділах переднього мозку, а також на фібробластах, астроцитах, нейронах різного типу і локалізації, шванівських клітинах і клітинах гладеньких м’язів. Показано, що BDNF та його рецептори також експресуються в ненейрональних тканинах і різних типах клітин (у серці, атеросклеротичних судинах, макрофагах, лімфоцитах, тромбоцитах, ендотеліальних клітинах, гладеньких м’язах судин), що визначає роль BDNF у серцево-судинній системі. Дефіцит BDNF в ембріональний період погіршує розвиток внутрішньоміокардіальних судин. Завдяки BDNF відбувається посилення кровотоку та регуляція реваскуляризації в ішемізованій тканині, поліпшення функції лівого шлуночка після ішемічної події. Рівень ВDNF у крові відображує його вміст у мозку. Низький рівень BDNF був незалежним предиктором 4-річної коронарної смертності та смертності від усіх причин. Висока концентрація BDNF у сироватці асоціювалася зі зниженням ризику кардіоваскулярних подій. Показано, що при багатьох захворюваннях центральної нервової системи, зокрема хворобах Альцгеймера, Паркінсона і Хантингтона, до розвитку патологічного процесу призводить зниження концентрації BDNF у мозку, що супроводжується порушенням функції судин. Як серцево-судинні захворювання, так і тривожно-депресивні стани, є комплексними порушеннями, спричиненими генетичними чинниками та чинниками довкілля. У цьому контексті однонуклеотидний поліморфізм Val66Met гена BDNF є можливим кандидатом, який асоціюється з розвитком психопатології та поєднує цей стан із серцево-судинними подіями: заміна валіну на метіонін у кодоні 66 (Val66Met) молекули проBDNF впливає на внутрішньоклітинний процесинг та секрецію BDNF.Посилання
Alyautdin RN, Romanov BK, Lepahin VK i soavt. Rekombinantnyiy neyrotroficheskiy faktor golovnogo mozga: panatseya dlya mozga? [in Russian]. [Biopreparatyi] 2014; 2:22–30. 2014;2:22-30.
Cherednichenko NV. Mozgovoy neyrotroficheskiy faktor BDNF plazmyi u patsientov s subkortikalnyim sosudistyim legkim kognitivnyim rasstroystvom: markernoe znachenie dlya diagnostiki i otsenki effektivnosti terapii [in Russian]. [MIzhnar. med. Zhurn] 2015; 21(1):71-77.. 2015;21(1):71-77.
Aldoghachi AF, Tor YS, Redzun SZ et al. Screening of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) single nucleotide polymorphisms and plasma BDNF levels among Malaysian major depressive disorder patients. PLoS ONE. 2019;14(1). e0211241. https://doi.org/10.1371/journal. pone.0211241
Alexander N, Osinsky R, Schmitz A et al. The BDNF Val66Met polymorphism affects HPA-axis reactivity to acute stress. Psychoneuroendocrinology. 2010;35(6):949-953. doi: 10.1016/j.psyneuen.2009.12.008. Epub 2010 Jan 15.
Alomari MA, Khalil H, Khabour OF et al. Altered cardiovascular function is related to reduced BDNF in Parkinson’s disease. Exp Aging Res. 2018;44(3):232-245. doi: 10.1080/0361073X.2018.1449589. Epub 2018 Mar 20.
Amadio P, Colombo GI, Tarantino E et al. BDNF Val66met polymorphism: a potential bridge between depression and thrombosis. Eur Heart J. 2017;38 (18):1426-1435. doi: 10.1093/eurheartj/ehv655.
Autry AE, Monteggia LM. Brain-derived neurotrophic factor and neuropsychiatric disorders. Pharmacol Rev. 2012;64(2):238-258. doi: 10.1124/pr.111.005108. Epub 2012 Mar 8.
Bozzini S, Gambelli P, Boiocchi C et al. Coronary artery disease and depression: possible role of brain-derived neurotrophic factor and serotonin transporter gene polymorphisms. Int J Mol Med. 2009;24(6):813-818. doi: 10.3892/ijmm_00000297
Bus BA, Molendijk ML, Tendolkar I et al. Chronic depression is associated with a pronounced decrease in serum brain-derived neurotrophic factor over time. Mol Psychiatry. 2015;20(5):602-608. doi: 10.1038/mp.2014.83. Epub 2014 Aug 26.
Calabrese F, Rossetti AC, Racagni G et al. Brain-derived neurotrophic factor: a bridge between inflammation and neuroplasticity. Front Cell Neurosci. 2014;8:430. doi: 10.3389/fncel.2014.00430. eCollection 2014.
Caporali A, Emanueli C. Cardiovascular actions of neurotrophins. Physiol Rev. 2009;89(1):279-308. doi: 10.1152/physrev.00007.2008.
Donovan MJ, Lin MI, Wiegn P et al. Brain derived neurotrophic factor is an endothelial cell survival factor required for intramyocardial vessel stabilization. Development. 2000;127 (21):4531-4540.
Duman RS, Heninger GR, Nestler EJ. A molecular and cellular theory of depression. Arch Gen Psychiatry. 1997;54(7):597-606.
Duman RS, Monteggia LM. A neurotrophic model for stress-related mood disorders. Biol Psychiatry. 2006;59 (12):1116-1127. Epub 2006 Apr 21. doi: 10.1016/j.biopsych.2006.02.013
Egan MF, Kojima M, Callicott JH et al. The BDNF val66met polymorphism affects activity-dependent secretion of BDNF and human memory and hippocampal function. Cell. 2003;112(2):257-269.
Ejiri Inoue N, Kobayashi S, Shiraki R et al. Possible role of brain-derived neurotrophic factor in the pathogenesis of coronary artery disease. Circulation. 2005;112 (14):2114-2120. Epub 2005 Sep 26.
Emanueli C, Meloni M, Hasan W, Habecker BA. The biology of neurotrophins: cardiovascular function. Handb Exp Pharmacol. 2014;220:309-328. doi: 10.1007/978-3-642-45106-5_12.
Feng N, Huke S, Zhu G et al. Constitutive BDNF/TrkB signaling is required for normal cardiac contraction and relaxation. Proc Natl Acad Sci USA. 2015;112(6):1880-1885. doi: 10.1073/pnas.1417949112. Epub 2015 Jan 12.
Fulgenzi G, Tomassoni-Ardori F, Babini L et al. BDNF modulates heart contraction force and long-term homeostasis through truncated TrkB.T1 receptor activation. J Cell Biol. 2015;210(6):1003-1012. doi: 10.1083/jcb.201502100
Geiser F, Meier C, Wegener I et al. Association between anxiety and factors of coagulation and fibrinolysis. Psychother Psychosom. 2008;77(6):377-383. doi: 10.1159/000151518. Epub 2008 Aug 21.
González-Castro TB, Salas-Magaña M, Juárez-Rojop IE et al. Exploring the association between BDNF Val66Met polymorphism and suicidal behavior: Meta-analysis and systematic review. J Psychiatr Res. 2017;94:208-217. doi: 10.1016/j.jpsychires.2017.07.020. Epub 2017 Jul 22.
Halade GV, Ma Y, Ramirez TA et al. Reduced BDNF attenuates inflammation and angiogenesis to improve survival and cardiac function following myocardial infarction in mice. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2013;305 (12). H1830-42. doi: 10.1152/ajpheart.00224.2013. Epub 2013 Oct 18.
Hang P, Sun C, Guo J et al. BDNF-mediates down-regulation of microRNA-195 inhibits ischemic cardiac apoptosis in rats. Int J Biol Sci. 2016;12(8):979-989. doi: 10.7150/ijbs.15071. eCollection 2016.
Hang P, Zhao J, Cai B et al. Brain-derived neurotrophic factor regulates TRPC3/6 channels and protects against myocardial infarction in rodents. Int J Biol Sci. 2015;11(5):536-545. doi: 10.7150/ijbs.10754. eCollection 2015.
Hong JH, Park HM, Byun KH et al. BDNF expression of macrophages and angiogenesis after myocardial infarction. Int J Cardiol. 2014;176(3):1405-1408. doi: 10.1016/j.ijcard.2014.08.019. Epub 2014 Aug 8.
Jiang R, Babyak MA, Brummett BH et al. Brain-derived neurotrophic factor rs6265 (Val66Met) polymorphism is associated with disease severity and incidence of cardiovascular events in a patient cohort. Am Heart J. 2017;190:40-45. doi: 10.1016/j.ahj.2017.05.002. Epub 2017 May 18.
Jiang H, Liu Y, Zhang Y, Chen ZY. Association of plasma brain-derived neurotrophic factor and cardiovascular risk factors and prognosis in angina pectoris. Biochem Biophys Res Commun. 2011;415(1):99-103. doi: 10.1016/j.bbrc.2011.10.020. Epub 2011 Oct 12.
Jiang H, Wang R, Liu Y et al. BDNF Val66Met polymorphism is associated with unstable angina. Clin Chim Acta. 2009;400 (1-2):3-7. doi: 10.1016/j.cca.2008.10.017. Epub 2008 Oct 30.
Kadowaki S, Shishido T, Honda Y et al. Additive clinical value of serum brain-derived neurotrophic factor for prediction of chronic heart failure outcome. Heart Vessels. 2016;31(4):535-544. doi: 10.1007/s00380-015-0628-6. Epub 2015 Jan 24.
Kaess BM, Preis SR, Lieb W et al. Circulating brain-derived neurotrophic factor concentrations and the risk of cardiovascular disease in the community. J Am Heart Assoc. 2015;4(3). e001544. doi: 10.1161/JAHA.114.001544.
Kang HJ, Bae KY, Kim SW et al. BDNF Val66Met polymorphism and depressive disorders in patients with acute coronary syndrome. J Affect Disord. 2016;194:1-8. doi: 10.1016/j.jad.2016.01.033. Epub 2016 Jan 13.
Kermani P, Hempstead B. Brain-derived neurotrophic factor: a newly described mediator of angiogenesis. Trends Cardiovasc Med. 2007;17(4):140-143. doi: 10.1016/j.tcm.2007.03.002
Kim JM, Stewart R, Kang HJ et al. BDNF methylation and depressive disorder in acute coronary syndrome: The K-DEPACS and EsDEPACS studies. Psychoneuroendocrinology. 2015;62:159-165. doi: 10.1016/j.psyneuen.2015.08.013. Epub 2015 Aug 17.
Klein AB, Williamson R, Santini MA et al. Blood BDNF concentrations reflect brain-tissue BDNF levels across species. Int J Neuropsychopharmacol. 2011;14(3):347-353. doi: 10.1017/S1461145710000738. Epub 2010 Jul 7.
Kuhlmann SL, Tschorn M, Arolt V et al. Serum brain-derived neurotrophic factor and depressive symptoms in coronary heart disease patients: Role of cognitive functions. Psychoneuroendocrinology. 2017;79:175-176. doi: 10.1016/j.psyneuen.2017.02.010. Epub 2017 Mar 1.
László A, Lénárt L, Illésy L et al. The role of neurotrophins in psychopathology and cardiovascular diseases: psychosomatic connections. J Neural Transm (Vienna). 2019;126(3):265-278. doi: 10.1007/s00702-019-01973-6. Epub 2019 Feb 14.
Liu YQ, Su GB, Duan CH et al. Brain derived neurotrophic factor gene polymorphisms are associated with coronary artery disease related depression and antidepressant response. Mol Med Rep. 2014;10(6):3247-3253. doi: 10.3892/mmr.2014.2638. Epub 2014 Oct 14.
Lorgis L, Amoureux S, de Maistre E et al. Serum brain-derived neurotrophic factor and platelet activation evaluated by soluble Pselectin and soluble CD-40-ligand in patients with acute myocardial infarction. Fundam Clin Pharmacol. 2010;24(4):525-530.
Mackin P, Gallagher P. Reduced plasma levels of NGF and BDNF in patients with acute coronary syndromes. Int J Cardiol. 2005;105(3):352; author reply 353-4. Epub 2005 Aug 8. doi: 10.1016/j.ijcard.2005.06.063
Manni L, Nikolova V, Vyagova D et al. Reduced plasma levels of NGF and BDNF in patients with acute coronary syndrome. Int J Cardiol. 2005;102(1):169-171.
Molendijk ML, Spinhoven P, Polak M et al. Serum BDNF concentrations as peripheral manifestations of depression: evidence from a systematic review and meta-analyses on 179 associations (N = 9484). Mol Psychiatry. 2014;19(7):791-800. doi: 10.1038/mp.2013.105. Epub 2013 Aug 20.
Okada S, Yokoyama M, Toko H et al. Brain-derived neurotrophic factor protects against cardiac dysfunction after myocardial infarction via a central nervous system-mediated pathway. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2012;32(8):1902-1909. doi: 10.1161/ATVBAHA.112.248930. Epub 2012 May 3.
Pius-Sadowska E, Machaliński B. BDNF — a key player in cardiovascular system. J Mol Cell Cardiol. 2017;110:54-60. doi: 10.1016/j.yjmcc.2017.07.007. Epub 2017 Jul 21.
Polyakova M, Stuke K, Schuemberg K et al. BDNF as a biomarker for successful treatment of mood disorders: a systematic & quantitative meta-analysis. J Affect Disord. 2015;174:432-440. doi: 10.1016/j.jad.2014.11.044. Epub 2014 Nov 29.
Savoy C, van Lieshout RJ, Steiner M. Is plasminogen activator inhibitor-1 a physiological bottleneck bridging major depressive disorder and cardiovascular disease?. Acta Physiol (Oxf). 2017;219(4):715-727. doi: 10.1111/apha.12726. Epub 2016 Jul 5.
Shibata A, Hanatani A, Izumi Y et al. Serum brain-derived neurotrophic factor level and exercise tolerance complement each other in predicting the prognosis of patients with heart failure. Heart Vessels. 2018;33 (11):1325-1333. doi: 10.1007/s00380-018-1174-9. Epub 2018 Apr 26.
Skaper SD. The neurotrophin family of neurotrophic factors: an overview. Methods Mol Biol. 2012;846:1-12. doi: 10.1007/978-1-61779-536-7_1.
Takashio S, Sugiyama S, Yamamuro M et al. Significance of low plasma levels of brain-derived neurotrophic factor in patients with heart failure. Am J Cardiol. 2015;116(2):243-249. doi: 10.1016/j.amjcard.2015.04.018. Epub 2015 Apr 18.
Taşçı İ, Kabul HK, Aydoğdu A. Brain derived neurotrophic factor (BDNF) in cardiometabolic physiology and diseases. Anadolu Kardiyol Derg. 2012;12(8):684-688. doi: 10.5152/akd.2012.221. Epub 2012 Sep 18.
Tyler WJ, Alonso M, Bramham CR, Pozzo-Miller LD. From acquisition to consolidation: on the role of brain-derived neurotrophic factor signaling in hippocampal-dependent learning. Learn Mem. 2002;9(5):224-237. doi: 10.1101/lm.51202
Vaccarino V, Badimon L, Bremner JD et al.; ESC Scientific Document Group Reviewers, Depression and coronary heart disease: 2018 ESC position paper of the working group of coronary pathophysiology and microcirculation developed under the auspices of the ESC Committee for Practice Guidelines. European Heart Journal. https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehy913
Wang BL, Jin H, Han XQ et al. Involvement of brain-derived neurotrophic factor in exercise induced cardioprotection of post-myocardial infarction rats. Int J Mol Med. 2018;42(5):2867-2880. doi: 10.3892/ijmm.2018.3841. Epub 2018 Aug 24.
Williams MS, Ngongang CK, Ouyang P et al. Gender differences in platelet brain derived neurotrophic factor in patients with cardiovascular disease and depression. J Psychiatr Res. 2016;78:72-77. doi: 10.1016/j.jpsychires.2016.03.013. Epub 2016 Mar 31.
Wisse BE, Schwartz MW. The skinny on neurotrophins. Nat Neurosci. 2003;6(7):655-656. doi: 10.1038/nn0703-655
Zhao M, Chen L, Yang J et al. BDNF Val66Met polymorphism, life stress and depression: A meta-analysis of gene-environment interaction. J Affect Disord. 2018;227:226-235. doi: 10.1016/j.jad.2017.10.024. Epub 2017 Oct 16.
