Che cos'è il BDNF?

BDNF è l'acronimo di «fattore neurotrofico derivato dal cervello».

Appartiene a una famiglia di proteine note come«neurotrofine». Uno dei ruoli principali delle neurotrofine è quello di consentire al cervello e al sistema nervoso di adattarsi e riorganizzare la propria struttura in risposta a nuove esperienze e stimoli provenienti dall’ambiente. Forse avete già sentito parlare di questo concetto con il termine«neuroplasticità»:esso è alla base della nostra capacità di imparare e ricordare cose nuove.

Il BDNF svolge un ruolo fondamentale nella neuroplasticità; tra le sue principali funzioni figurano:

• Sviluppo di nuovi neuroni (cellule nervose nel cervello) - neurogenesi
• Formazione di nuove connessioni tra i neuroni (sinapsi) – sinaptogenesi
• Variazioni nell'intensità delle connessioni tra i neuroni in funzione dei modelli di attività nervosa – plasticità sinaptica
• Protezione e sopravvivenza dei neuroni dai danni e dalla degenerazione – neuroprotezione

Considerato il suo ruolo in questi processi neuronali, il BDNF è estremamente importante per le funzioni cognitive – un termine generico che comprende funzioni quali l'apprendimento, la memoria, il pensiero, il ragionamento, la regolazione delle emozioni e l'elaborazione delle informazioni.

A questo proposito, il BDNF è presente in concentrazioni particolarmente elevate nella corteccia e nell'ippocampo, regioni cerebrali che mediano l'apprendimento, la memoria e le funzioni cognitive superiori.

PUNTI CHIAVE

• BDNF è l'acronimo di «fattore neurotrofico derivato dal cervello»
• Il BDNF favorisce la crescita, lo sviluppo e la sopravvivenza delle cellule nervose (neuroni) nel cervello.
• Il BDNF è importante per l'apprendimento, la memoria e le funzioni cognitive.

Perché il BDNF è importante?

Diversi dati suggeriscono che il BDNF sia fondamentale per l'apprendimento, la memoria, l'elaborazione delle emozioni e altre funzioni cognitive.

Ad esempio, alcuni studi indicano che livelli ridotti di BDNF (misurati nel siero sanguigno) sono associati a prestazioni inferiori in vari compiti cognitivi (ad esempio, memoria verbale, capacità visuospaziali, memoria a lungo termine). Livelli bassi di BDNF sono stati riscontrati anche nelle persone affette da depressione maggiore.

• Al contrario, le attività note per migliorare l'apprendimento e la memoria, come l'esercizio fisico, sono associate a un aumento dei livelli di BDNF. Analogamente, nelle persone affette da depressione maggiore, il miglioramento dell'umore e dei sintomi depressivi è collegato a un aumento dei livelli sierici di BDNF.

PUNTI CHIAVE

• Il BDNF è importante per lo sviluppo e il mantenimento delle reti cerebrali che sono alla base dell'apprendimento, della memoria, dell'elaborazione delle emozioni e delle funzioni cognitive.
• Livelli ridotti di BDNF sono associati a prestazioni cognitive inferiori.
• L'aumento dei livelli di BDNF è associato a un miglioramento delle prestazioni cognitive.

In che modo viene prodotto e secreto il BDNF?

Il BDNF viene prodotto (sintetizzato) e secreto «su richiesta» in risposta all'attività nervosa (neuronale).

I neuroni producono il BDNF a partire da una proteina precursore chiamata pre-proBDNF. A seconda dell'attività nervosa, la pre-proBDNF viene convertita dagli enzimi in due ulteriori molecole: il pro-BDNF e il BDNF maturo ( m-BDNF).

Entrambe queste molecole vengono poi racchiuse in speciali compartimenti chiamati vescicole ( o «vescicole intracellulari», come illustrato nel diagramma sottostante).

Le vescicole contenenti pro-BDNF e BDNF maturo (m-) vengono successivamente trasportate lungo i nervi fino alle loro terminazioni e verso le sinapsi, ovvero le giunzioni tra i diversi nervi. Quando un nervo viene stimolato, il calcio penetra nel nervo, provocando il rilascio da parte delle vescicole del pro-BDNF e del BDNF maturo nella sinapsi.

Una volta rilasciati, il Pro-BDNF e il BDNF maturo possono legarsi a vari recettori, innescando cambiamenti a lungo termine nella crescita e nello sviluppo dei nervi.

Sebbene i neuroni producano e rilascino una miscela di BDNF pro e maturo, il rapporto tra queste molecole varia a seconda dello stadio di sviluppo. In linea generale, i neuroni nel cervello adulto tendono a rilasciare BDNF maturo. Di conseguenza, quando si parla di BDNF, ci si riferisce solitamente in particolare al BDNF maturo.

Secrezione dipendente dall'attività

Come accennato in precedenza, il BDNF contribuisce a riorganizzare la struttura del cervello favorendo la crescita di nuovi neuroni e sinapsi e modificando l'intensità delle connessioni tra i vari neuroni.

Per garantire che questi cambiamenti strutturali siano in sintonia con i modelli di attività neuronale all'interno del cervello, il rilascio di BDNF dipende dal fatto che un nervo venga stimolato o meno. Questo processo è noto come secrezione dipendente dall'attività.

Il bello di questo processo è che favorisce in modo preferenziale la crescita e lo sviluppo dei percorsi neurali che sono attivi o stimolati. Allo stesso modo, la secrezione di BDNF, che dipende dall’attività, permette ai neuroni attivi di rafforzarsi e di creare nuove connessioni tra loro. Questo principio (chiamato legge di Hebb) è sintetizzato dall’aforisma:«Le cellule che si attivano insieme, si connettono insieme».

Modificando la struttura delle reti cerebrali in risposta alla stimolazione, la secrezione di BDNF, che dipende dall’attività, facilita l’apprendimento.

PUNTI CHIAVE

• Il BDNF viene prodotto e secreto in risposta all'attività neuronale.
• Il rilascio di BDNF dalle terminazioni nervose dipende dalla stimolazione dei nervi: questo fenomeno è noto come secrezione dipendente dall'attività.
• Il BDNF favorisce la crescita e lo sviluppo delle reti cerebrali in risposta agli stimoli: questo processo è alla base dell'apprendimento, della memoria e di altri processi cognitivi.

In che modo le varianti del gene BDNF influenzano la secrezione del BDNF?

La proteina BDNF è codificata dal gene BDNF. Le varianti di questo gene possono influenzare la secrezione di BDNF in risposta alla stimolazione di un neurone (cioè la secrezione dipendente dall'attività).

Più precisamente, un SNP (polimorfismo a singolo nucleotide) all’interno del gene BDNF provoca una mutazione nella sequenza del DNA, con la sostituzione della lettera«G»con la lettera«A».

Come spiegato nei precedenti post del blog, la sequenza precisa delle lettere nel nostro codice genetico determina il tipo e la sequenza degli amminoacidi utilizzati per costruire le proteine. A sua volta, la sequenza amminoacidica di una proteina influenza notevolmente la sua struttura e la sua funzione.

Nel caso del gene BDNF, lo SNP G-->A (a cui attribuiamo il numero rs6265) provoca una sostituzione dell'aminoacido da valina (Val) a metionina (Met) in un punto specifico della proteina BDNF.

Questa sostituzione dell'aminoacido valina con la metionina provoca un ripiegamento anomalo della proteina BDNF. A causa di questo ripiegamento anomalo, il processo di incapsulamento del BDNF nelle vescicole risulta compromesso. Di conseguenza, quando un nervo (neurone) viene stimolato, le vescicole presenti nelle terminazioni nervose rilasciano una quantità minore di BDNF nelle sinapsi.

In altre parole, la mutazione SNP nel gene BDNF riduce la secrezione della proteina BDNF da parte dei neuroni, che dipende dall'attività.

Genotipi del BDNF e secrezione del BDNF

Il SNP G-->A (rs6265) dà origine a due diverse varianti del gene BDNF (o «alleli»): l'allele «G» e l'allele «A».

L'allele "G" codifica per la valina in un punto specifico della proteina BDNF, il che è associato al corretto ripiegamento della proteina e, di conseguenza, alla normale secrezione della proteina BDNF dalle terminazioni nervose.

Al contrario, l’allele «A» codifica per la metionina, che provoca un ripiegamento anomalo della proteina BDNF. L’allele «A» comporta quindi una ridotta secrezione della proteina BDNF ogni volta che un neurone viene stimolato.

Genotipi diversi

Poiché ereditiamo due copie (o alleli) di ciascun gene, lo SNP G-->A (rs6265) genera tre diverse combinazioni genetiche (o«genotipi»). A sua volta, ciascun genotipo è associato a un diverso grado di secrezione del BDNF dipendente dall’attività:

• GG – le persone con questo genotipo possiedono due copie dell’allele «G» e, di conseguenza, presentano una secrezione normale di BDNF.
• GA (o AG) – le persone con questo genotipo possiedono una copia dell'allele «A», associato a una ridotta secrezione di BDNF. Gli studi indicano che in questo gruppo la secrezione di BDNF è ridotta di circa il 18%.
• AA – le persone con questo genotipo possiedono due copie dell’allele «A», associato a una ridotta secrezione di BDNF. Gli studi indicano che in questo gruppo la secrezione di BDNF è ridotta in misura più significativa (di circa il 30%).

Poiché la secrezione di BDNF, che dipende dall'attività, è alla base dell'apprendimento, della memoria, dell'elaborazione delle emozioni e di altre funzioni cognitive, il tuo genotipo del BDNF può influenzare le prestazioni cognitive.

Ad esempio, uno studio ha rilevato che gli anziani con i genotipi GA e AA (e quindi con una ridotta secrezione di BDNF) hanno ottenuto punteggi significativamente inferiori rispetto a quelli con il genotipo GG in alcuni test sulla memoria verbale.

Altri studi suggeriscono che l'allele «A» possa aumentare il rischio di sintomi depressivi, in particolare in risposta a eventi stressanti della vita.  

PUNTI CHIAVE

• Le varianti del gene BDNF influenzano la secrezione di BDNF da parte delle terminazioni nervose.
• Lo SNP rs6265 dà origine a due varianti/alleli del gene BDNF: gli alleli «G» e «A».
• L'allele "A" è associato a una ridotta secrezione di BDNF quando un nervo viene stimolato.
• Le varianti del gene BDNF possono influire sulle funzioni cognitive e sul rischio di sviluppare sintomi depressivi.

Quali fattori aumentano la secrezione di BDNF?

Diverse abitudini di vita, tra cui l'attività fisica, l'alimentazione e il sonno, possono tutte contribuire ad aumentare la secrezione di BDNF, il che, a sua volta, è associato a un miglioramento delle funzioni cognitive.

È stato ampiamente dimostrato che l'esercizio fisico, in particolare, provoca aumenti a breve termine dei livelli di BDNF, che vanno da un minimo di 2 a un massimo di 3 volte il valore normale.

Inoltre, alcuni studi indicano che un esercizio fisico più intenso tende a determinare aumenti più consistenti dei livelli di BDNF. In linea con quanto sopra, i protocolli HIIT (allenamento a intervalli ad alta intensità) sembrano produrre aumenti più marcati dei livelli di BDNF rispetto all'esercizio fisico continuo a ritmo costante.

Non sorprende forse che la risposta dei livelli di BDNF all'esercizio fisico dipenda dalle varianti del gene BDNF ereditate. Ad esempio, uno studio condotto su adulti anziani ha rilevato che, rispetto alle persone con genotipo GG, quelle con l'allele "A" (ovvero i genotipi AA e GA) hanno registrato aumenti significativamente maggiori dei livelli di BDNF dopo un corso di attività fisica della durata di 16 settimane.

Anche alcuni integratori e regimi alimentari possono favorire la secrezione di BDNF. Per ulteriori informazioni su come potenziare l'attività del BDNF, dai un'occhiata alle azioni relative al tuo tratto.

PUNTI CHIAVE

• L'esercizio fisico provoca un aumento a breve termine dei livelli di BDNF.
• Un esercizio fisico più intenso provoca aumenti più consistenti dei livelli di BDNF.
• Consulta la sezione "Azioni" per ulteriori consigli personalizzati su come aumentare i livelli di BDNF.

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