По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 616.89, 577 DOI:10.33920/med-01-2412-03

Роль нейротрофических факторов и навигационных молекул в процессах развития головного мозга и формировании предрасположенности к психическим заболеваниям

Бозов Кирилл Дмитриевич аспирант Кафедры биохимии и регенеративной биомедицины, Факультет фундаментальной медицины, ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова», 119991, РФ, г. Москва, Ломоносовский проспект, д. 27/1, http://orcid.org/0009-0006-8442-8582, kir-bozov@yandex.ru
Примак Александра Леонидовна лаборант-исследователь Кафедры биохимии и регенеративной биомедицины, Факультет фундаментальной медицины, ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова», 119991, РФ, г. Москва, Ломоносовский проспект, д. 27/1, SPIN-код: 3882–8197, Author ID: 1128311, Researcher ID: ABB-4806–2021, primak.msu@mail.ru, ORCID: 0000-0002-1386-5922
Аверина Ольга Александровна к.х.н., старший научный сотрудник, НИИ физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского, МГУ имени М. В. Ломоносова, 119992, РФ, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 40, IRID: 8768387, ORCID: 0000-0002-8244-526X, WoSResearcher ID: AAD-2955–2019, Scopus Author ID: 56872904900, averina.olga.msu@gmail.com
Пермяков Олег Александрович младший научный сотрудник, НИИ физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского, МГУ имени М. В. Ломоносова, 119992, РФ, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 40, WoSResearcher ID: AAT 7369–2021, IRID: 31972943, norad_m@mail.ru
Приймак Анастасия Владимировна ведущий инженер, НИИ физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского, МГУ имени М. В. Ломоносова, 119992, РФ, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 40, IRID: 636121456, anastasia.senti@gmail.com
Ткачук Всеволод Арсеньевич д.б.н., академик РАН, заведующий Кафедрой биохимии и регенеративной биомедицины, Факультет фундаментальной медицины, ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова», 119991, РФ, г. Москва, Ломоносовский проспект, д. 27/1, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-7492-747X, tkachuk@fbm.msu.ru
Карагяур Максим Николаевич к.б.н., доцент Кафедры биохимии и регенеративной биомедицины, Факультет фундаментальной медицины, старший научный сотрудник Института регенеративной медицины, Медицинский научно-образовательный центр, ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова», 119991, РФ, г. Москва, Ломоносовский проспект, д. 27/1, SPIN-код: 9504–4257, Author ID: 725654, Researcher ID: A-8385–2014, m.karagyaur@mail.ru, ORCID: 0000-0003-4289-3428

Нейротрофические факторы и навигационные молекулы являются ключевыми регуляторами процессов закладки, роста и созревания головного мозга. В эмбриогенезе они стимулируют пролиферацию и дифференцировку нейральных предшественников, направляют их миграцию, определяют установление и поддержание межнейрональных связей. Высокая скоординированность этих процессов, возможная благодаря своевременной экспрессии и корректному функционированию множества молекул, и прежде всего, нейротрофических факторов, навигационных молекул и их рецепторов, позволяет в течение короткого периода внутриутробного развития сформировать головной мозг как целостную структуру и заложить материальную основу его когнитивной и психической активности. Напротив, аберрантная активность или стехиометрия таких молекул, пространственный или временной сбой их экспрессии, могут нарушить формирование отдельных структур головного мозга или их адекватное взаимодействие и заложить предрасположенность к развитию ряда психических и неврологических нарушений таких, как шизофрения, биполярное расстройство, аутизм, обсессивно-компульсивное расстройство, синдром дефицита внимания и гиперактивность, эпилепсия и другие. Подтверждением тому служат ряд клинических наблюдений, исследования на животных и in vitro моделях. Несмотря на очевидный вклад процессов онтогенеза мозговой ткани в закладку психо-когнитивных особенностей личности и формирование предрасположенности к развитию психических заболеваний, их изучению в данном контексте уделяется крайне мало внимания. По-видимому, это обусловлено комплексностью процессов формирования мозга и полигенной природой ментальных нарушений, затрудняющих идентификацию вовлеченных морфогенетических молекул и сигнальных каскадов. Все это ограничивает наше понимание этиологии и патогенеза таких ментальных нарушений, что не позволяет осуществлять их своевременную диагностику и профилактику. Целью этого обзора является обобщение известных фактов о возможной роли нейротрофических и навигационных молекул в процессах развития головного мозга и патогенезе ряда психических заболеваний, а также акцентуация внимания на необходимости проведения большего числа исследований в данной области молекулярной психиатрии.

Литература:

1. Bystron I, Blakemore C, Rakic P. Development of the human cerebral cortex: Boulder Committee revisited. Nat Rev Neurosci. 2008; 9 (2): 110–22. doi: 10.1038/nrn2252

2. Johnson SB, Blum RW, Giedd JN. Adolescent maturity and the brain: the promise and pitfalls of neuroscience research in adolescent health policy. J Adolesc Health. 2009; 45 (3): 216–221. doi:10.1016/j.jadohealth.2009.05.016

3. Shmakova AA, Semina EV, Neyfeld EA, Tsygankov BD, Karagyaur MN. Analiz svyazi geneticheskikh faktorov s riskom razvitiya shizofrenii [An analysis of the relationship between genetic factors and the risk of schizophrenia]. Zh Nevrol Psikhiatr Im S. S. Korsakova. 2023; 123 (2): 26–36. doi: 10.17116/jnevro202312302126. PMID: 36843456.

4. Pino O, Guilera G, Gómez-Benito J, Najas-García A, Rufián S, Rojo E. Neurodevelopment or neurodegeneration: review of theories of schizophrenia. Actas Esp Psiquiatr. 2014; 42 (4): 185–195.

5. Pahnke J, Mix E, Knoblich R, Müller J, et al. Overexpression of glial cell line-derived neurotrophic factor induces genes regulating migration and differentiation of neuronal progenitor cells. Exp Cell Res. 2004 Jul 15; 297 (2):484–94. doi: 10.1016/j.yexcr.2004.03.037. PMID: 15212950.

6. Skaper SD. The biology of neurotrophins, signalling pathways, and functional peptide mimetics of neurotrophins and their receptors. CNS Neurol Disord Drug Targets. 2008 Feb;7 (1): 46–62. doi: 10.2174/187152708783885174. PMID: 18289031.

7. Airaksinen MS, Saarma M. The GDNF family: signalling, biological functions and therapeutic value. Nat Rev Neurosci. 2002 May; 3 (5):383–94. doi: 10.1038/nrn812. PMID: 11988777.

8. Weissman T, Noctor SC, Clinton BK, Honig LS, Kriegstein AR. Neurogenic radial glial cells in reptile, rodent and human: from mitosis to migration. Cereb Cortex. 2003; 13 (6):550–559. doi:10.1093/cercor/13.6.550

9. Tabata H, Nakajima K. Multipolar migration: the third mode of radial neuronal migration in the developing cerebral cortex. J Neurosci. 2003; 23 (31): 9996–10001. doi:10.1523/JNEUROSCI.23-31-09996.2003

10. Cooper JA. Molecules and mechanisms that regulate multipolar migration in the intermediate zone. Front Cell Neurosci. 2014; 8: 386. doi:10.3389/fncel.2014.00386

11. Chai X, Frotscher M. How does Reelin signaling regulate the neuronal cytoskeleton during migration?. Neurogenesis (Austin). 2016; 3 (1): e1242455. doi:10.1080/23262133.2016.1242455

12. Shen K, Cowan CW. Guidance molecules in synapse formation and plasticity. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2010; 2 (4): a001842. doi:10.1101/cshperspect.a001842

13. Henderson NT, Dalva MB. EphBs and ephrin-Bs: Trans-synaptic organizers of synapse development and function. Mol Cell Neurosci. 2018; 91: 108–121. doi:10.1016/j.mcn.2018.07.002

14. Rubenstein, J., Rakic, P., Chen, B., Kenneth Y., Kwan, Hollis T. Cline, Jessica Cardin. Synapse Development and Maturation. Academic Press. 2020.

15. Torun, Y. T.; Güney, E.; Iseri, E. Structural and Functional Brain Imaging in Autism Spectrum Disorders. Autism Spectrum Disorder. IntechOpen. 2015, doi: 10.5772/59121.

16. Pöyhönen S, Er S, Domanskyi A, Airavaara M. Effects of Neurotrophic Factors in Glial Cells in the Central Nervous System: Expression and Properties in Neurodegeneration and Injury. Front Physiol. 2019; 10: 486. doi:10.3389/ fphys.2019.00486

17. Shmakova, A. A., et al. «Urokinase receptor uPAR overexpression in mouse brain stimulates the migration of neurons into the cortex during embryogenesis.» Russian Journal of Developmental Biology 52. 2021: 53–63.

18. Reis LM, Tyler RC, Schilter KF, Abdul-Rahman O, Innis JW, Kozel BA, Schneider AS, Bardakjian TM, Lose EJ, Martin DM, Broeckel U, Semina EV. BMP4 loss-of-function mutations in developmental eye disorders including SHORT syndrome. Hum Genet. 2011 Oct;130 (4): 495–504. doi: 10.1007/s00439-011-0968-y.

19. Ehringer MA, Rhee SH, Young S, Corley R, Hewitt JK. Genetic and environmental contributions to common psychopathologies of childhood and adolescence: a study of twins and their siblings. J Abnorm Child Psychol. 2006 Feb; 34 (1): 1–17. doi: 10.1007/s10802-005-9000-0.

20. Ito W, Chehab M, Thakur S, Li J, Morozov A. BDNF-restricted knockout mice as an animal model for aggression. Genes Brain Behav. 2011 Apr; 10 (3): 365–74. doi: 10.1111/j.1601-183X.2010.00676.x.

21. Franco, M. L., R. Comaposada-Baró, and M. Vilar. «Neurotrophins and neurotrophin receptors.» Hormonal Signaling in Biology and Medicine. Academic Press, 2020. 83–106

22. Tsai YY, Shen CL, D D, Tsai CY, Tarn WY. Activation of TrkB signaling mitigates cerebellar anomalies caused by Rbm4-Bdnf deficiency. Commun Biol. 2023 Sep 5; 6 (1): 910. doi: 10.1038/s42003-023-05294-z.

23. Xu MQ, St Clair D, Feng GY, Lin ZG, He G, Li X, He L. BDNF gene is a genetic risk factor for schizophrenia and is related to the chlorpromazine-induced extrapyramidal syndrome in the Chinese population. Pharmacogenet Genomics. 2008 Jun;18 (6):449–57. doi: 10.1097/FPC.0b013e3282f85e26. PMID: 18408624.

24. Kunugi H, Ueki A, Otsuka M, Isse K, Hirasawa H, Kato N, Nabika T, Kobayashi S, Nanko S. A novel polymorphism of the brain-derived neurotrophic factor (BDNF) gene associated with late-onset Alzheimer’s disease. Mol Psychiatry. 2001 Jan; 6 (1): 83–6. doi: 10.1038/sj.mp.4000792.

25. Karagyaur M, Primak A, Bozov K, Sheleg D, Arbatsky M, Dzhauari S, Illarionova M, Semina E, Samokhodskaya L, Klimovich P, Velichko A, Drach M, Sotskaya E, Popov V, Rubina K, Parfenenko M, Makus J, Tsygankov B, Tkachuk V, Neyfeld E. Novel missense variants in brain morphogenic genes associated with depression and schizophrenia. Front Psychiatry. 2024 Apr 18; 15:1338168. doi: 10.3389/fpsyt.2024.1338168. PMID: 38699454; PMCID: PMC11063365.

26. Soler CT, Kanders SH, Olofsdotter S, Vadlin S, Åslund C, Nilsson KW. Exploration of the Moderating Effects of Physical Activity and Early Life Stress on the Relation between Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF) rs6265 Variants and Depressive Symptoms among Adolescents. Genes (Basel). 2022 Jul 13; 13 (7): 1236. doi: 10.3390/genes13071236.

27. Suchanek-Raif R, Raif P, Kowalczyk M, Paul-Samojedny M, Zielińska A, Kucia K, Merk W, Kowalski J. An Analysis of Five TrkB Gene Polymorphisms in Schizophrenia and the Interaction of Its Haplotype with rs6265 BDNF Gene Polymorphism. Dis Markers. 2020 Apr 13; 2020: 4789806. doi: 10.1155/2020/4789806.

28. Kedra M, Banasiak K, Kisielewska K, Wolinska-Niziol L, Jaworski J, Zmorzynska J. TrkB hyperactivity contributes to brain dysconnectivity, epileptogenesis, and anxiety in zebrafish model of Tuberous Sclerosis Complex. Proc Natl Acad Sci U S A. 2020 Jan 28; 117 (4): 2170–2179. doi: 10.1073/pnas.1910834117.

29. Lasky-Su J, Neale BM, Franke B, Anney RJ, Zhou K, Maller JB, Vasquez AA, Chen W, Asherson P, Buitelaar J, Banaschewski T, Ebstein R, Gill M, Miranda A, Mulas F, Oades RD, Roeyers H, Rothenberger A, Sergeant J, Sonuga-Barke E, Steinhausen HC, Taylor E, Daly M, Laird N, Lange C, Faraone SV. Genome-wide association scan of quantitative traits for attention deficit hyperactivity disorder identifies novel associations and confirms candidate gene associations. Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet. 2008 Dec 5; 147B (8): 1345–54. doi: 10.1002/ajmg.b.30867.

30. Thoenen H. Neurotrophins and neuronal plasticity. Science. 1995 Oct 27;270 (5236):593–8. doi: 10.1126/science.270.5236.593. PMID: 7570017.

31. Ruberti F, Capsoni S, Comparini A, Di Daniel E, Franzot J, Gonfloni S, Rossi G, Berardi N, Cattaneo A. Phenotypic knockout of nerve growth factor in adult transgenic mice reveals severe deficits in basal forebrain cholinergic neurons, cell death in the spleen, and skeletal muscle dystrophy. J Neurosci. 2000 Apr 1; 20 (7): 2589–601. doi: 10.1523/JNEUROSCI.20-07-02589.2000.

32. Gareeva AE, Traks T, Koks S, Khusnutdinova EK. [The Role of Neurotrophins and Neurexins Genes in the Risk of Paranoid Schizophrenia in Russians and Tatars]. Genetika. 2015 Jul; 51 (7): 799–811. Russian. PMID: 26410934.

33. Su Y, Yang L, Li Z, Wang W, Xing M, Fang Y, Cheng Y, Lin GN, Cui D. The interaction of ASAH1 and NGF gene involving in neurotrophin signaling pathway contributes to schizophrenia susceptibility and psychopathology. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. 2021 Jan 10; 104: 110015. doi: 10.1016/j.pnpbp.2020.110015.

34. Van Schijndel JE, Van Zweeden M, Van Loo KM, Djurovic S, Andreassen OA, Hansen T, Werge T, Nyegaard M, Sørensen KM, Nordentoft M, Mortensen PB, Mors O, Børglum AD, Del-Favero J, Norrback KF, Adolfsson R, De Hert M, Claes S, Cichon S, Rietschel M, Nöthen MM, Kallunki P, Pedersen JT, Martens GJ. Dual association of a TRKA polymorphism with schizophrenia. Psychiatr Genet. 2011 Jun; 21 (3): 125–31. doi: 10.1097/YPG.0b013e3283437194.

35. He CY, Wang ZT, Shen YY, Shi AY, Li HY, Chen DW, Zeng GH, Tan CR, Yu JT, Zeng F, Wang YJ; Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative. Association of rs2072446 in the NGFR gene with the risk of Alzheimer’s disease and amyloid-β deposition in the brain. CNS Neurosci Ther. 2022 Dec; 28 (12): 2218–2229. doi: 10.1111/cns.13965.

36. Lu D, Wang M, Yang T, Wang J, Lin B, Liu G, Liang Q. Association of Interleukin-6 Polymorphisms with Schizophrenia and Depression: A Case-Control Study. Lab Med. 2023 May 2; 54 (3): 250–255. doi: 10.1093/labmed/lmac099.

37. Khandaker GM, Zammit S, Burgess S, Lewis G, Jones PB. Association between a functional interleukin 6 receptor genetic variant and risk of depression and psychosis in a population-based birth cohort. Brain Behav Immun. 2018 Mar; 69: 264–272. doi: 10.1016/j.bbi.2017.11.020.

38. Faust TE, Gunner G, Schafer DP. Mechanisms governing activity-dependent synaptic pruning in the developing mammalian CNS. Nat Rev Neurosci. 2021; 22 (11): 657–673. doi:10.1038/s41583-021-00507-y

39. Buhusi M, Olsen K, Yang BZ, Buhusi CV. Stress-Induced Executive Dysfunction in GDNF-Deficient Mice, A Mouse Model of Parkinsonism. Front Behav Neurosci. 2016 Jun 21; 10: 114. doi: 10.3389/fnbeh.2016.00114.

40. Wurzman R, Forcelli PA, Griffey CJ, Kromer LF. Repetitive grooming and sensorimotor abnormalities in an ephrin-A knockout model for Autism Spectrum Disorders. Behav Brain Res. 2015 Feb 1; 278: 115–28. doi: 10.1016/j.bbr.2014.09.012.

41. Dines M, Lamprecht R. The Role of Ephs and Ephrins in Memory Formation. Int J Neuropsychopharmacol. 2016 Apr 20; 19 (4): pyv106. doi: 10.1093/ijnp/pyv106.

42. Su L, Ling W, Jiang J, Hu J, Fan J, Guo X, Huang G, Xie X, Long J. Association of EPHB1 rs11918092 and EFNB2 rs9520087 with psychopathological symptoms of schizophrenia in Chinese Zhuang and Han populations. Asia Pac Psychiatry. 2016 Dec; 8 (4): 306–308. doi: 10.1111/appy.12241.

43. Law JW, Lee AY. The role of semaphorins and their receptors in gliomas. J Signal Transduct. 2012; 2012: 902854. doi:10.1155/2012/902854

44. Balan S, Ohnishi T, Watanabe A, Ohba H, Iwayama Y, Toyoshima M, Hara T, Hisano Y, Miyasaka Y, Toyota T, Shimamoto-Mitsuyama C, Maekawa M, Numata S, Ohmori T, Shimogori T, Kikkawa Y, Hayashi T, Yoshikawa T. Role of an Atypical Cadherin Gene, Cdh23 in Prepulse Inhibition, and Implication of CDH23 in Schizophrenia. Schizophr Bull. 2021 Jul 8; 47 (4): 1190–1200. doi: 10.1093/schbul/sbab007.

45. Карагяур М. Н., Примак А. Л., Бозов К. Д., и др. Ассоциация встречаемости однонуклеотидных геномных вариантов в генах морфогенеза головного мозга с предрасположенностью к эндогенной депрессии в российской популяции. Вестник неврологии, психиатрии и нейрохирургии. 2024; 1. doi: 10.33920/med-01-2401-13.

46. Карагяур М. Н., Примак А. Л., Бозов К. Д., и др. Идентификация геномных вариантов в генах морфогенеза нервной ткани, ассоциированных с развитием параноидной шизофрении (на материале российской популяции). Сибирский вестник психиатрии и наркологии. 2024: 1 (122); 37–50. doi: 10.26617/1810-3111-2024-1 (122) — 37–50.

47. Moradkhani A, Turki Jalil A, Mahmood Saleh M, Vanaki E, Daghagh H, Daghighazar B, Akbarpour Z, Ghahramani Almanghadim H. Correlation of rs35753505 polymorphism in Neuregulin 1 gene with psychopathology and intelligence of people with schizophrenia. Gene. 2023 May 30; 867: 147285. doi: 10.1016/j.gene.2023.147285.

48. Wang YC, Chen JY, Chen ML, Chen CH, Lai IC, Chen TT, Hong CJ, Tsai SJ, Liou YJ. Neuregulin 3 genetic variations and susceptibility to schizophrenia in a Chinese population. Biol Psychiatry. 2008 Dec 15; 64 (12): 1093–6. doi: 10.1016/j. biopsych.2008.07.012.

49. Silberberg G, Darvasi A, Pinkas-Kramarski R, Navon R. The involvement of ErbB4 with schizophrenia: association and expression studies. Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet. 2006 Mar 5; 141B (2): 142–8. doi: 10.1002/ ajmg.b.30275.

1. Bystron I, Blakemore C, Rakic P. Development of the human cerebral cortex: Boulder Committee revisited. Nat Rev Neurosci. 2008; 9 (2): 110–22. doi: 10.1038/nrn2252

2. Johnson SB, Blum RW, Giedd JN. Adolescent maturity and the brain: the promise and pitfalls of neuroscience research in adolescent health policy. J Adolesc Health. 2009; 45 (3): 216–221. doi:10.1016/j.jadohealth.2009.05.016

3. Shmakova AA, Semina EV, Neyfeld EA, Tsygankov BD, Karagyaur MN. Analiz svyazi geneticheskikh faktorov s riskom razvitiya shizofrenii [An analysis of the relationship between genetic factors and the risk of schizophrenia]. Zh Nevrol Psikhiatr Im S. S. Korsakova. 2023; 123 (2): 26–36. doi: 10.17116/jnevro202312302126. PMID: 36843456.

4. Pino O, Guilera G, Gómez-Benito J, Najas-García A, Rufián S, Rojo E. Neurodevelopment or neurodegeneration: review of theories of schizophrenia. Actas Esp Psiquiatr. 2014; 42 (4): 185–195.

5. Pahnke J, Mix E, Knoblich R, Müller J, et al. Overexpression of glial cell line-derived neurotrophic factor induces genes regulating migration and differentiation of neuronal progenitor cells. Exp Cell Res. 2004 Jul 15; 297 (2):484–94. doi: 10.1016/j.yexcr.2004.03.037. PMID: 15212950.

6. Skaper SD. The biology of neurotrophins, signalling pathways, and functional peptide mimetics of neurotrophins and their receptors. CNS Neurol Disord Drug Targets. 2008 Feb;7 (1): 46–62. doi: 10.2174/187152708783885174. PMID: 18289031.

7. Airaksinen MS, Saarma M. The GDNF family: signalling, biological functions and therapeutic value. Nat Rev Neurosci. 2002 May; 3 (5):383–94. doi: 10.1038/nrn812. PMID: 11988777.

8. Weissman T, Noctor SC, Clinton BK, Honig LS, Kriegstein AR. Neurogenic radial glial cells in reptile, rodent and human: from mitosis to migration. Cereb Cortex. 2003; 13 (6):550–559. doi:10.1093/cercor/13.6.550

9. Tabata H, Nakajima K. Multipolar migration: the third mode of radial neuronal migration in the developing cerebral cortex. J Neurosci. 2003; 23 (31): 9996–10001. doi:10.1523/JNEUROSCI.23-31-09996.2003

10. Cooper JA. Molecules and mechanisms that regulate multipolar migration in the intermediate zone. Front Cell Neurosci. 2014; 8: 386. doi:10.3389/fncel.2014.00386

11. Chai X, Frotscher M. How does Reelin signaling regulate the neuronal cytoskeleton during migration?. Neurogenesis (Austin). 2016; 3 (1): e1242455. doi:10.1080/23262133.2016.1242455

12. Shen K, Cowan CW. Guidance molecules in synapse formation and plasticity. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2010; 2 (4): a001842. doi:10.1101/cshperspect.a001842

13. Henderson NT, Dalva MB. EphBs and ephrin-Bs: Trans-synaptic organizers of synapse development and function. Mol Cell Neurosci. 2018; 91: 108–121. doi:10.1016/j.mcn.2018.07.002

14. Rubenstein, J., Rakic, P., Chen, B., Kenneth Y., Kwan, Hollis T. Cline, Jessica Cardin. Synapse Development and Maturation. Academic Press. 2020.

15. Torun, Y. T.; Güney, E.; Iseri, E. Structural and Functional Brain Imaging in Autism Spectrum Disorders. Autism Spectrum Disorder. IntechOpen. 2015, doi: 10.5772/59121.

16. Pöyhönen S, Er S, Domanskyi A, Airavaara M. Effects of Neurotrophic Factors in Glial Cells in the Central Nervous System: Expression and Properties in Neurodegeneration and Injury. Front Physiol. 2019; 10: 486. doi:10.3389/ fphys.2019.00486

17. Shmakova, A. A., et al. «Urokinase receptor uPAR overexpression in mouse brain stimulates the migration of neurons into the cortex during embryogenesis.» Russian Journal of Developmental Biology 52. 2021: 53–63.

18. Reis LM, Tyler RC, Schilter KF, Abdul-Rahman O, Innis JW, Kozel BA, Schneider AS, Bardakjian TM, Lose EJ, Martin DM, Broeckel U, Semina EV. BMP4 loss-of-function mutations in developmental eye disorders including SHORT syndrome. Hum Genet. 2011 Oct;130 (4): 495–504. doi: 10.1007/s00439-011-0968-y.

19. Ehringer MA, Rhee SH, Young S, Corley R, Hewitt JK. Genetic and environmental contributions to common psychopathologies of childhood and adolescence: a study of twins and their siblings. J Abnorm Child Psychol. 2006 Feb; 34 (1): 1–17. doi: 10.1007/s10802-005-9000-0.

20. Ito W, Chehab M, Thakur S, Li J, Morozov A. BDNF-restricted knockout mice as an animal model for aggression. Genes Brain Behav. 2011 Apr; 10 (3): 365–74. doi: 10.1111/j.1601-183X.2010.00676.x.

21. Franco, M. L., R. Comaposada-Baró, and M. Vilar. «Neurotrophins and neurotrophin receptors.» Hormonal Signaling in Biology and Medicine. Academic Press, 2020. 83–106

22. Tsai YY, Shen CL, D D, Tsai CY, Tarn WY. Activation of TrkB signaling mitigates cerebellar anomalies caused by Rbm4-Bdnf deficiency. Commun Biol. 2023 Sep 5; 6 (1): 910. doi: 10.1038/s42003-023-05294-z.

23. Xu MQ, St Clair D, Feng GY, Lin ZG, He G, Li X, He L. BDNF gene is a genetic risk factor for schizophrenia and is related to the chlorpromazine-induced extrapyramidal syndrome in the Chinese population. Pharmacogenet Genomics. 2008 Jun;18 (6):449–57. doi: 10.1097/FPC.0b013e3282f85e26. PMID: 18408624.

24. Kunugi H, Ueki A, Otsuka M, Isse K, Hirasawa H, Kato N, Nabika T, Kobayashi S, Nanko S. A novel polymorphism of the brain-derived neurotrophic factor (BDNF) gene associated with late-onset Alzheimer’s disease. Mol Psychiatry. 2001 Jan; 6 (1): 83–6. doi: 10.1038/sj.mp.4000792.

25. Karagyaur M, Primak A, Bozov K, Sheleg D, Arbatsky M, Dzhauari S, Illarionova M, Semina E, Samokhodskaya L, Klimovich P, Velichko A, Drach M, Sotskaya E, Popov V, Rubina K, Parfenenko M, Makus J, Tsygankov B, Tkachuk V, Neyfeld E. Novel missense variants in brain morphogenic genes associated with depression and schizophrenia. Front Psychiatry. 2024 Apr 18; 15:1338168. doi: 10.3389/fpsyt.2024.1338168. PMID: 38699454; PMCID: PMC11063365.

26. Soler CT, Kanders SH, Olofsdotter S, Vadlin S, Åslund C, Nilsson KW. Exploration of the Moderating Effects of Physical Activity and Early Life Stress on the Relation between Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF) rs6265 Variants and Depressive Symptoms among Adolescents. Genes (Basel). 2022 Jul 13; 13 (7): 1236. doi: 10.3390/genes13071236.

27. Suchanek-Raif R, Raif P, Kowalczyk M, Paul-Samojedny M, Zielińska A, Kucia K, Merk W, Kowalski J. An Analysis of Five TrkB Gene Polymorphisms in Schizophrenia and the Interaction of Its Haplotype with rs6265 BDNF Gene Polymorphism. Dis Markers. 2020 Apr 13; 2020: 4789806. doi: 10.1155/2020/4789806.

28. Kedra M, Banasiak K, Kisielewska K, Wolinska-Niziol L, Jaworski J, Zmorzynska J. TrkB hyperactivity contributes to brain dysconnectivity, epileptogenesis, and anxiety in zebrafish model of Tuberous Sclerosis Complex. Proc Natl Acad Sci U S A. 2020 Jan 28; 117 (4): 2170–2179. doi: 10.1073/pnas.1910834117.

29. Lasky-Su J, Neale BM, Franke B, Anney RJ, Zhou K, Maller JB, Vasquez AA, Chen W, Asherson P, Buitelaar J, Banaschewski T, Ebstein R, Gill M, Miranda A, Mulas F, Oades RD, Roeyers H, Rothenberger A, Sergeant J, Sonuga-Barke E, Steinhausen HC, Taylor E, Daly M, Laird N, Lange C, Faraone SV. Genome-wide association scan of quantitative traits for attention deficit hyperactivity disorder identifies novel associations and confirms candidate gene associations. Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet. 2008 Dec 5; 147B (8): 1345–54. doi: 10.1002/ajmg.b.30867.

30. Thoenen H. Neurotrophins and neuronal plasticity. Science. 1995 Oct 27;270 (5236):593–8. doi: 10.1126/science.270.5236.593. PMID: 7570017.

31. Ruberti F, Capsoni S, Comparini A, Di Daniel E, Franzot J, Gonfloni S, Rossi G, Berardi N, Cattaneo A. Phenotypic knockout of nerve growth factor in adult transgenic mice reveals severe deficits in basal forebrain cholinergic neurons, cell death in the spleen, and skeletal muscle dystrophy. J Neurosci. 2000 Apr 1; 20 (7): 2589–601. doi: 10.1523/JNEUROSCI.20-07-02589.2000.

32. Gareeva AE, Traks T, Koks S, Khusnutdinova EK. [The Role of Neurotrophins and Neurexins Genes in the Risk of Paranoid Schizophrenia in Russians and Tatars]. Genetika. 2015 Jul; 51 (7): 799–811. Russian. PMID: 26410934.

33. Su Y, Yang L, Li Z, Wang W, Xing M, Fang Y, Cheng Y, Lin GN, Cui D. The interaction of ASAH1 and NGF gene involving in neurotrophin signaling pathway contributes to schizophrenia susceptibility and psychopathology. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. 2021 Jan 10; 104: 110015. doi: 10.1016/j.pnpbp.2020.110015.

34. Van Schijndel JE, Van Zweeden M, Van Loo KM, Djurovic S, Andreassen OA, Hansen T, Werge T, Nyegaard M, Sørensen KM, Nordentoft M, Mortensen PB, Mors O, Børglum AD, Del-Favero J, Norrback KF, Adolfsson R, De Hert M, Claes S, Cichon S, Rietschel M, Nöthen MM, Kallunki P, Pedersen JT, Martens GJ. Dual association of a TRKA polymorphism with schizophrenia. Psychiatr Genet. 2011 Jun; 21 (3): 125–31. doi: 10.1097/YPG.0b013e3283437194.

35. He CY, Wang ZT, Shen YY, Shi AY, Li HY, Chen DW, Zeng GH, Tan CR, Yu JT, Zeng F, Wang YJ; Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative. Association of rs2072446 in the NGFR gene with the risk of Alzheimer’s disease and amyloid-β deposition in the brain. CNS Neurosci Ther. 2022 Dec; 28 (12): 2218–2229. doi: 10.1111/cns.13965.

36. Lu D, Wang M, Yang T, Wang J, Lin B, Liu G, Liang Q. Association of Interleukin-6 Polymorphisms with Schizophrenia and Depression: A Case-Control Study. Lab Med. 2023 May 2; 54 (3): 250–255. doi: 10.1093/labmed/lmac099.

37. Khandaker GM, Zammit S, Burgess S, Lewis G, Jones PB. Association between a functional interleukin 6 receptor genetic variant and risk of depression and psychosis in a population-based birth cohort. Brain Behav Immun. 2018 Mar; 69: 264–272. doi: 10.1016/j.bbi.2017.11.020.

38. Faust TE, Gunner G, Schafer DP. Mechanisms governing activity-dependent synaptic pruning in the developing mammalian CNS. Nat Rev Neurosci. 2021; 22 (11): 657–673. doi:10.1038/s41583-021-00507-y

39. Buhusi M, Olsen K, Yang BZ, Buhusi CV. Stress-Induced Executive Dysfunction in GDNF-Deficient Mice, A Mouse Model of Parkinsonism. Front Behav Neurosci. 2016 Jun 21; 10: 114. doi: 10.3389/fnbeh.2016.00114.

40. Wurzman R, Forcelli PA, Griffey CJ, Kromer LF. Repetitive grooming and sensorimotor abnormalities in an ephrin-A knockout model for Autism Spectrum Disorders. Behav Brain Res. 2015 Feb 1; 278: 115–28. doi: 10.1016/j.bbr.2014.09.012.

41. Dines M, Lamprecht R. The Role of Ephs and Ephrins in Memory Formation. Int J Neuropsychopharmacol. 2016 Apr 20; 19 (4): pyv106. doi: 10.1093/ijnp/pyv106.

42. Su L, Ling W, Jiang J, Hu J, Fan J, Guo X, Huang G, Xie X, Long J. Association of EPHB1 rs11918092 and EFNB2 rs9520087 with psychopathological symptoms of schizophrenia in Chinese Zhuang and Han populations. Asia Pac Psychiatry. 2016 Dec; 8 (4): 306–308. doi: 10.1111/appy.12241.

43. Law JW, Lee AY. The role of semaphorins and their receptors in gliomas. J Signal Transduct. 2012; 2012: 902854. doi:10.1155/2012/902854

44. Balan S, Ohnishi T, Watanabe A, Ohba H, Iwayama Y, Toyoshima M, Hara T, Hisano Y, Miyasaka Y, Toyota T, Shimamoto-Mitsuyama C, Maekawa M, Numata S, Ohmori T, Shimogori T, Kikkawa Y, Hayashi T, Yoshikawa T. Role of an Atypical Cadherin Gene, Cdh23 in Prepulse Inhibition, and Implication of CDH23 in Schizophrenia. Schizophr Bull. 2021 Jul 8; 47 (4): 1190–1200. doi: 10.1093/schbul/sbab007.

45. Karagjaur M. N., Primak A. L., Bozov K. D., i dr. Associacija vstrechaemosti odnonukleotidnyh genomnyh variantov v genah morfogeneza golovnogo mozga s predraspolozhennost’ju k jendogennoj depressii v rossijskoj populjacii. Vestnik nevrologii, psihiatrii i nejrohirurgii. 2024; 1. doi: 10.33920/med-01-2401-13.

46. Karagjaur M. N., Primak A. L., Bozov K. D., i dr. Identifikacija genomnyh variantov v genah morfogeneza nervnoj tkani, associirovannyh s razvitiem paranoidnoj shizofrenii (na materiale rossijskoj populjacii). Sibirskij vestnik psihiatrii i narkologii. 2024: 1 (122); 37–50. doi: 10.26617/1810-3111-2024-1 (122) — 37–50.

47. Moradkhani A, Turki Jalil A, Mahmood Saleh M, Vanaki E, Daghagh H, Daghighazar B, Akbarpour Z, Ghahramani Almanghadim H. Correlation of rs35753505 polymorphism in Neuregulin 1 gene with psychopathology and intelligence of people with schizophrenia. Gene. 2023 May 30; 867: 147285. doi: 10.1016/j.gene.2023.147285.

48. Wang YC, Chen JY, Chen ML, Chen CH, Lai IC, Chen TT, Hong CJ, Tsai SJ, Liou YJ. Neuregulin 3 genetic variations and susceptibility to schizophrenia in a Chinese population. Biol Psychiatry. 2008 Dec 15; 64 (12): 1093–6. doi: 10.1016/j. biopsych.2008.07.012.

49. Silberberg G, Darvasi A, Pinkas-Kramarski R, Navon R. The involvement of ErbB4 with schizophrenia: association and expression studies. Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet. 2006 Mar 5; 141B (2): 142–8. doi: 10.1002/ ajmg.b.30275.

Развитие человеческого мозга представляет собой сложный и длительный процесс, который начинается на третьей неделе внутриутробного развития с дифференцировки нейральных клеток-предшественников и продолжается, по меньшей мере, до позднего подросткового возраста [1]. Весь процесс морфогенеза головного мозга требует скоординированной экспрессии широкого спектра молекул, поддерживающих пролиферацию нейральных прогениторов, их направленную миграцию, выживание и дифференцировку, а также установление и созревание межнейрональных связей [2]. Несвоевременная или неадекватная по локализации экспрессия ключевых молекул нейрогенеза может приводить к дистопиям (неправильное/нефизиологичное расположение) и диспропорциям в развитии головного мозга и может закладывать основу развития когнитивных и психических заболеваний, о чем свидетельствует все большее количество литературных данных [3]. Описанные механизмы рассматриваются в качестве основных в рамках морфогенетической теории возникновения психических заболеваний [4].

Основными группами молекул, играющими ключевую роль в процессах формирования, поддержания и регенерации мозговой ткани являются нейротрофические факторы и навигационные молекулы [4], при этом в русскоязычной литературе практически отсутствуют обзорные публикации, освещающие их роль в контексте формирования предрасположенности к развитию психических заболеваний. Дополнительную актуальность данному исследованию придает тот факт, что распространенность психических расстройств в обществе все возрастает, а доказанных молекулярных предикторов предрасположенности к развитию психических заболеваний по-прежнему не существует.

Целью данного обзора литературы является обобщение имеющейся информации о роли генов морфогенеза и их геномных вариантов в процессах закладки и развития головного мозга, а также в формировании предрасположенности к развитию ряда когнитивных и психических нарушений, что, с нашей точки зрения, позволит лучше понять механизмы развития таких заболеваний и возможно даже идентифицировать некоторые их молекулярные предикторы. В ходе написания данного обзора использовались открытые научные базы литературы: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/ и https://scholar.google.ru, а также специализированные база данных, содержащие информацию о предсказанных и идентифицированных геномных вариантах человека: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/variation/view и https://www.uniprot.org (раздел VariantViewer).

Для Цитирования:
Бозов Кирилл Дмитриевич, Примак Александра Леонидовна, Аверина Ольга Александровна, Пермяков Олег Александрович, Приймак Анастасия Владимировна, Ткачук Всеволод Арсеньевич, Карагяур Максим Николаевич, Роль нейротрофических факторов и навигационных молекул в процессах развития головного мозга и формировании предрасположенности к психическим заболеваниям. Вестник неврологии, психиатрии и нейрохирургии. 2024;12.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: