脳由来神経栄養因子

脳由来神経栄養因子（のうゆらいしんけいえいよういんし、BDNF; 英: Brain-derived neurotrophic factor）は、標的細胞表面上にある特異的受容体TrkBに結合し、神経細胞の生存・成長・シナプスの機能亢進などの神経細胞の成長を調節する脳細胞の増加には不可欠な神経系の液性蛋白質である。

BDNFは、ヒトでは、BDNF遺伝子から生成される蛋白質である。BDNFは、成長因子の中の神経栄養因子の一つであり、標準的な神経成長因子と関連している。神経栄養因子は、脳や末梢で見出される。

BDNFの機能

BDNFは、中枢神経系や末梢神経系の一部のニューロン（神経単位）に作用し、今あるニューロンが維持されるようにサポートし、ニューロンの成長を促し、新しいニューロンやシナプスに分化することを促す。脳の中では、BDNFは、海馬、大脳皮質、大脳基底核で活性化されている。それらの部位は、学習、記憶、高度な思考に必須の領域である。BDNFは、網膜、運動ニューロン、腎臓、唾液腺、前立腺にも作用する。

BDNFそれ自体は、長期記憶に重要である。哺乳類の脳にある大多数のニューロンは、胎児期に形成されるのであるが、成人の脳の一部分では、神経幹細胞から、神経発生（neurogenesis）として知られるプロセスにより、新しいニューロンを成長させる能力を維持している。神経栄養因子は、神経発生（ニューロジェネシス）を刺激し、コントロールする化学物質である。BDNFは、最も活性のある神経栄養因子の一つである。生まれつきBDNFを作ることができないネズミは、脳や感覚神経の発達障害を起こし、通常は出生して間もなく死亡する。このことは、BDNFが正常の神経発達に重要な役割を果たしていることを示唆している。BDNFに構造的に関係している他の重要な神経栄養因子には、NT-3、NT-4、NGFがある。

BDNFノックアウト・マウスの表現型は重篤であり、出生後早期に死亡する。BDNFノックアウト・マウスでは、感覚神経が消失し、協調運動、バランス運動、音の聴取、味覚、呼吸運動を行うことができない。BDNFノックアウトマウスは、小脳に異常があり、交感神経のニューロンの数が増加している。

ある種の身体的運動は、ヒトの脳において、BDNFの合成を3倍程度にまで増加させる。この現象は、運動による神経発生や、運動による認知機能改善の仕組みの一つである。ナイアシン（ビタミンB3）は、BDNFと受容体TrkBを上方制御する。

疾患とBDNF

アルツハイマー病のある人では、脳の組織中のBDNFは低下している。研究によれば、神経栄養因子は、アルツハイマー病のβアミロイド蛋白の毒性に対して、抑制的に働く。

現在、BDNFに関しては自閉症や痛風との関係等、神経疾患治療に応用可能な蛋白質として着目されている。

また、広島大学の栗原英見教授らによってBDNFが歯の関連細胞や血管の増殖、分化を促進することが発見され、歯周再生への関与が見いだされた。すでに動物実験において、BDNFの投与した歯周病モデル動物が健常動物と同様の歯周の状態に回復させることに成功している。一般開業医でも可能な簡単な手術により、歯周病でダメージを受けた歯周を再生できる治療を目指し開発が進行中であり、国際特許を出願をしている。

文献

外部サイト

• BDNF and Alzheimer's disease Nicole C. Berchtold 2003
• 老化ゲノム300　 東京都老人総合研究所
• BDNF function in health and disease Nature Reviews 2014 Vol 15 No 2
• 脳由来神経栄養因子 　痛みと鎮痛の基礎知識