EL FACTOR NEUROTRÓFICO: Diálogo entre los Músculos y el Cerebro.

De gran relevancia en el mantenimiento de las capacidades cognitivas es la sustancia conocida como BDNF, una suerte de hormona de crecimiento de las neuronas, altamente influenciable por el tipo e intensidad de nuestras actividades, así como por la nutrición, la autofagia regenerativa inducida por Ayuno Profundo, y ciertas sustancias cognotrópicas.

El factor de crecimiento nervioso derivado del cerebro (BDNF) actúa en ciertas neuronas del sistema nervioso central y del sistema nervioso periférico, ayudando a la supervivencia de las neuronas existentes, fomentando el crecimiento y la diferenciación de nuevas neuronas, así como sus sinapsis (1). Esta interesante sustancia está presente en el hipocampo, el córtex y el cerebro anterior basal, que son áreas vitales para el aprendizaje, la memoria y el pensamiento abstracto. El BDNF también se expresa en la retina, los riñones, la próstata, las neuronas motoras y el músculo esquelético, encontrándose también -sin que entendamos bien porqué- en la saliva.

El propio BDNF es importante para la memoria a largo plazo (2). Aunque la gran mayoría de las neuronas del cerebro de los mamíferos se forman en la etapa prenatal, algunas partes del cerebro adulto conservan la capacidad de generar nuevas neuronas a partir de células madre neurales en un proceso conocido como neurogénesis. Existe un grupo de sustancias, las neurotrofinas, proteínas que ayudan a estimular y controlar la neurogénesis, siendo el BDNF una de las más activas (3-5). Se ha visto por ejemplo que los ratoncitos que nacen sin la capacidad de producir BDNF sufren defectos de desarrollo en el cerebro y el sistema nervioso sensorial, y suelen morir poco después del nacimiento, lo que sugiere que el BDNF desempeña un papel importante en el desarrollo neuronal normal. Otras neurotrofinas importantes relacionadas estructuralmente con el BDNF son la NT-3, la NT-4 y el NGF (Factor de Crecimiento Nervioso).

Fig.1 El entrenamiento de fuerza es un método probado para la generación de BDNF.

El Factor Neurotrófico BDNF es una suerte de fertilizante para el cerebro. Se trata de una sustancia que ayuda a mantener con vida de las células cerebrales y sus millones de diminutas conexiones sensibles entre neuronas vecinas, así como a que crezcan ramificaciones nuevas. Ya hemos comentado acerca de la neuroplasticidad y del paradigma original de la neurología que consideraba el cerebro adulto como inamovible, incapaz de cambiar y crecer. Ahora tenemos evidencia concreta de que nuestros cerebros son entidades cambiantes, capaces de adaptarse, crecer y cambiar en función de las experiencias y demandas a que se los exponga. El BDNF está ampliamente aceptado como un elemento clave en esta capacidad "plástica" del cerebro: agregando BDNF a cultivos de células cerebrales in vitro les hace brotar ramificaciones dendríticas nuevas.

Los niveles bajos de BDNF se han asociado a la depresión, la ansiedad, la falta de memoria y la degeneración del cerebro, como se observa en enfermedades como el Alzheimer y la demencia. Es obvio que incrementar el factor neurotrófico mejora el aprendizaje y la memoria, puede desencadenar la producción de más serotonina, ayuda a la adquisición de nuevas habilidades intelectuales y motoras, alivia la depresión tanto o más que los fármacos antidepresivos, baja la incidencia de Alzheimer y demencia senil y mejora la calidad de la experiencia sexual.

El BDNF se fabrica en una parte de las células denominada retículo endoplásmico y se secreta a partir de vesículas de núcleo denso. Luego se une a la carboxipeptidasa E (CPE), y se ha propuesto que la interrupción de esta unión causa la pérdida de la secreción del BDNF en las vesículas de núcleo denso. El efecto resultante de no producir BDNF (fenotipo de los ratoncitos con knockout del gen que codifica para la síntesis de BDNF) puede ser muy grave, incluyendo la inmediata letalidad postnatal. Otros rasgos incluyen pérdidas de neuronas sensoriales que afectan a la coordinación, el equilibrio, el oído, el gusto y la respiración. Los ratones knockout también presentan anomalías cerebelosas y aumento del número de neuronas simpáticas (6).

Se ha demostrado que ciertos tipos de ejercicio físico aumentan notablemente (tres veces) la síntesis de BDNF en el cerebro humano, un fenómeno que es en parte responsable de la neurogénesis inducida por el ejercicio y de las mejoras en la función cognitiva (7-9). La niacina parece regular al alza la expresión del BDNF y del receptor de tropomiosina quinasa B (TrkB) (10). Otro importante atributo del BDNF también potencia la creación de uniones neurona-neurona o sinaptogénesis. La sinaptogénesis depende del ensamblaje de nuevas sinapsis y del desmontaje de las antiguas por parte de la β-aducina (miembro de la familia de proteínas constructivas* de la neurona) (11). Las actinas tienen diversas funciones en el funcionamiento sináptico. En las neuronas presinápticas, las actinas están implicadas en el reclutamiento de vesículas sinápticas y en la recuperación de vesículas tras la liberación de neurotransmisores.

Como si no fuera suficiente, el factor neurotrófico tiene también un rol en la fabricación de las estructuras sensitivas de la neurona (las dendritas), proceso conocido como dendritogénesis. La interacción local del BDNF con un único receptor dendrítico es capaz de estimular un aumento del tráfico de PSD-95** a otras dendritas separadas, así como a las sinapsis de las neuronas estimuladas localmente. De esta manera, el BDNF estimula en las dendritas la remodelación y provoca su crecimiento.

Se ha visto que la exposición al estrés y a la hormona del estrés, la corticosterona, disminuye la expresión del BDNF en los animales experimentales y, si la exposición es persistente, genera una eventual atrofia del hipocampo. Se ha demostrado que la atrofia del hipocampo y de otras estructuras límbicas tiene lugar en los seres humanos que sufren depresión crónica (12). Además, se ha observado que las ratas criadas para ser heterocigotas para el BDNF, reduciendo por tanto su expresión, presentan una atrofia similar del hipocampo. Esto sugiere que existe un vínculo etiológico entre el desarrollo de la depresión y el BDNF. En apoyo de esto, el neurotransmisor excitatorio glutamato (ácido glutámico), el ejercicio voluntario, la deprivación calórica, el estímulo intelectual y varios fármacos antidepresivos, aumentan la expresión del BDNF en el cerebro. Hay pruebas de que los fármacos antidepresivos protegen contra la atrofia del hipocampo o incluso la revierten (13-15).

(*) Las aducinas son proteínas del esqueleto de la membrana que tapan los extremos crecientes de los filamentos de actina y promueven su asociación con la espectrina, otra proteína del citoesqueleto, para crear redes de citoesqueleto estables e integradas. (**) [La PSD-95 localiza las GTPasas de remodelación de actina, Rac y Rho, a las sinapsis a través de la unión de su dominio PDZ a la kalirina, aumentando el número y el tamaño de las espinas dendríticas.

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Referencias:

-Aisen, P. S. (2014). El factor neurotrófico derivado del cerebro en suero y el riesgo de demencia. JAMA, 311(16), 1684-1685. doi: 10.1001/jama.2014.3120

-Binder, Devin K., y Scharfman, Helen E. (2004). Factor neurotrófico derivado del cerebro. Growth factors (Chur, Suiza), 22(3), 123-131. doi: 10.1080/08977190410001723308

-Hagerman, Eric, y Ratey, Dr. John J. (2010). ¡Chispa! How Exercise Will Improve the Performance of Your Brain (Edición Kindle).

Ernesto Prieto Gratacós

Laboratorio de Ingeniería Biológica

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