Neurochemical JournalNeurochemical JournalНейрохимия1027-81333034-5561The Russian Academy of Sciences69968810.7868/S3034556125020038Review ArticlesОбзорыReview ArticleDual Functions of Mature and Immature Brain Neurotrophins in Regulating Neuroplasticity and Their Modification by GlucocorticoidsДВОЙСТВЕННЫЕ ФУНКЦИИ ЗРЕЛЫХ И НЕЗРЕЛЫХ ФОРМ НЕЙРОТРОФИНОВ В ГОЛОВНОМ МОЗГЕ В РЕГУЛЯЦИИ НЕЙРОПЛАСТИЧНОСТИ И ИХ МОДИФИКАЦИЯ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ГЛЮКОКОРТИКОИДАМИBulyginaV. VБулыгинаВ. Вveta@bionet.nsc.ruLanshakovD. AЛаншаковД. Аemail@example.comKalininaT. SКалининаТ. Сemail@example.comDygaloN. NДыгалоН. Нemail@example.comThe Federal Research Center Institute of Cytology and Genetics, the Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesФедеральное государственное бюджетное научное учреждение “Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения РАН”Novosibirsk State UniversityНовосибирский государственный университет25062025422VOL 42, NO2 (2025)ТОМ 42, №2 (2025)20020927122025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://transsyst.ru/1027-8133/article/view/699688

Neurotrophic factors play an essential role in the ontogeny of the newborn brain, determining the vectors for the development of the regulatory systems of the organism. Changes in the expression of neurotrophic factors under conditions of elevated glucocorticoid levels or stress, according to the results of clinical observations and animal studies, are associated with the etiology of psychoenotional disorders and neurodegenerative pathologies. The hippocampus is a link for the manifestation of the modifying effects of glucocorticoids and stress effects on the processes of neuroplasticity and behavioral regulation in the brain. The manifestation of psychopathological and neurodegenerative changes is accompanied by modulation of the expression of key neurotrophic factors in the hippocampus, including after glucocorticoid induction, while the balance of expression of proforms and mature proteins of neurotrophins is extremely important. Thus, the main problem of this mini-review is to highlight the modification of expression of brain-derived neurotrophic factors, mature and immature forms of BDNF, NGF and NT3 mainly in the neonatal CNS, in particular in the hippocampus, under the influence of glucocorticoids, neuropathologies or effects of stress various etiologies based on literature and our own data. It was established that it is proBDNF, and not proNT3 and proNGF, that has its own expression pattern in the hippocampus of neonatal rats, under dexamethasone induction, different from its mature form, and the manifestation of the proapoptotic effect of this proneurotrophin is accompanied by an increase in the proBDNF/BDNF ratio and an increase in the number of cells with detectable active caspase-3.

Нейротрофические факторы вносят фундаментальный вклад в процесс формирования головного мозга в ходе неонатального онтогенеза, предопределяя дальнейший вектор развития регуляторных систем организма. Изменения экспрессии нейротрофических факторов в условиях повышенного уровня глюкокортикоидов или стрессорных воздействий по результатам клинических наблюдений и исследований на животных сопряжены с этиологией психоэмоциональных расстройств и нейродегенеративных патологий. Связующим звеном для проявления модифицирующих эффектов глюкокортикоидов и стрессорных воздействий на процессы нейропластичности и регуляцию поведения в головном мозге является гиппокамп. Проявление психопатологических и нейродегенеративных изменений сопровождается модуляцией экспрессии ключевых нейротрофических факторов в гиппокампе, в том числе и после глюкокортикоидной индукции, при этом крайне важен баланс экспрессии проформ и зрелых белков нейротрофинов. Главной проблематикой данного миниобзора является освещение модификации экспрессии нейротрофических факторов головного мозга, зрелых и незрелых форм BDNF, NGF и NT3 преимущественно в неонатальной ЦНС, в частности и в гиппокампе, под воздействием глюкокортикоидов, нейропатологиях или стрессорных воздействий различной этиологии на основе литературных и собственных данных. Установлено, что при индукции дексаметазоном именно proBDNF, а не proNT3 и proNGF, имеет свой собственный, отличный от его зрелой формы, паттерн экспрессии в гиппокампе неонатальных крыс, и проявление проапоптотического действия этого пролейротрофина сопровождается повышением соотношения proBDNF/BDNF и увеличением количества клеток с детектируемой активной каспазой-3.

proNGFproNT3proBDNFNGFNT3BDNFBcl-xLactive caspase-3hippocampusdexamethasoneproNGFproNT3proBDNFNGFNT3BDNFBcl-xLактивная каспаза-3гиппокампдексаметазонРабота выполнена при поддержке бюджетного проекта № FWNR-2022-0023.Doyle L.W., Cheong J.L., Ehrenkranz R.A., Halliday H.L. // Cochrane Database of Systematic Reviews. 2017. V. 2017.Jeanneteau F., Chao M.V. // Neuroscience. 2013. V. 239. P. 173–195.Tsimpolis A., Kalafatakis K., Charalampopoulos I. // Frontiers in Endocrinology. 2024. V. 15. P. 1362573.Duman R.S., Aghajanian G.K., Sanacora G., Krystal J.H. // Nat Med. 2016. V. 22. P. 238–249.Han M.-H., Nestler E.J. // Neurotherapeutics. 2017. V. 14. P. 677–686.Yang J., Harte-Hargrove L.C., Siao C.-J., Marinic T., Clarke R., Ma Q., Jing D., LaFrancois J.J., Bath K.G., Mark W., Ballon D., Lee F.S., Scharfman H.E., Hempstead B.L. // Cell Reports. 2014. V. 7. P. 796–806.Yang C.R., Zhang X.Y., Liu Y., Du J.Y., Liang R., Yu M., Zhang F.Q., Mu X.F., Li F., Zhou L., Zhou F.H., Meng F.J., Wang S., Ming D., Zhou X.F. // Neurotox Res. 2020. V. 37. P. 171–182.Costa R.O., Perestrelo T., Almeida R.D. // Molecular Neurobiology. 2018. V. 55. P. 2934–2951.Yang J., Siao C.-J., Nagappan G., Marinic T., Jing D., McGrath K., Chen Z.-Y., Mark W., Tessarollo L., Lee F.S., Lu B., Hempstead B.L. // Nat Neurosci. 2009. V. 12. P. 113–115.Menshanov P.N., Lanshakov D.A., Dygalo N.N. // Physiol Res. 2015. P. 925–934.Daskalakis N.P., De Kloet E.R., Yehuda R., Malaspina D., Kranz T.M. // Frontiers in Molecular Neuroscience. 2015. V. 8.Bolshakov A.P., Tret’yakova L.V., Kvichansky A.A., Gulyaeva N.V. // Biochemistry (Moscow). 2021. V. 86. P. 156–167.Makoudjou M.A., Fico E., Rosso P., Triaca V., De Simone L., Rossetti D., Cattani F., Allegretti M., Tirassa P. // FEBS Open Bio. 2024. V. 14. P. 643–654.Radeke M.J., Misko T.P., Hsu C., Herzenberg L.A., Shooter E.M. // Nature. 1987. V. 325. P. 593–597.Malik S.C., Sozmen E.G., Baeza-Raja B., Le Moan N., Akassoglou K., Schachtrup C. // Trends in Pharmacological Sciences. 2021. V. 42. P. 772–788.Bradshaw R.A., Pundavela J., Biarc J., Chalkley R.J., Burlingame A.L., Hondermarck H. // Advances in Biological Regulation. 2015. V. 58. P. 16–27.Sarret P., Krzywkowski P., Segal L., Nielsen M.S., Petersen C. M., Mazella J., Stroh T., Beaudet A. // J of Comparative Neurology. 2003. V. 461. P. 483–505.Nykjaer A., Lee R., Teng K.K., Jansen P., Madsen P., Nielsen M.S., Jacobsen C., Kliemannel M., Schwarz E., Willnow T.E., Hempstead B.L., Petersen C.M. // Nature. 2004. V. 427. P. 843–848.Yardley G., Relf B., Lakshmanan J., Reinshagen M., Moore G.P.M. // Experimental Dermatology. 2000. V. 9. P. 283–289.Lee R., Kermani P., Teng K.K., Hempstead B.L. // Science. 2001. V. 294. P. 1945–1948.Fahnestock M., Yu G., Coughlin M.D. // ProNGF: a neurotrophic or an apoptotic molecule? Elsevier, 2004. Р. 101–110.Fahnestock M., Michalski B., Xu B., Coughlin M.D. // Molecular and Cellular Neuroscience. 2001. V. 18. P. 210–220.Fahnestock M., Shekari A. // Front. Neurosci. 2019. V. 13. P. 129.Hempstead B.L. // Neurotox Res. 2009. V. 16. P. 255–260.Zheng C., Geetha T., Gearing M., Ramesh Babu J. // Journal of Neurochemistry. 2015. V. 133. P. 919–925.Sycheva M., Sustarich J., Zhang Y., Selvaraju V., Geetha T., Gearing M., Babu J.R. // Brain Sciences. 2019. V. 9. P. 204.Ioannou M., Fahnestock M. // IJMS. 2017. V. 18. P. 599.Bakhtiarzadeh F., Nahavandi A., Goudarzi M., Shirvalilou S., Rakhshan K., Niknazar S. // Physiology & Behavior. 2018. V. 194. P. 9–14.Pytka K., Głuch-Lutwin M., Kotańska M., Żmudzka E., Jakubczyk M., Waszkielewicz A., Janiszewska P., Walczak M. // Behavioural Brain Research. 2017. V. 333. P. 54–66.Biggio F., Mostallino M. C., Talani G., Locci V., Mostallino R., Calandra G., Sanna E., Biggio G. // Neuropharmacology. 2019. V. 151. P. 45–54.Kumari R., Verma V., Singaravel M. // Neuroscience. 2024. V. 543. P. 1–12.Lindholm D., Castren E., Hengerer B., Zafra F., Berninger B., Thoenen H. // Eur J of Neuroscience. 1992. V. 4. P. 404–410.Shishkina G.T., Lanshakov D.A., Bannova A.V., Kalinina T.S., Agarina N.P., Dygalo N.N. // Cell Mol Neurobiol. 2018. V. 38. P. 281–288.Lanshakov D.A., Sukhareva E.V., Kalinina T.S., Dygalo N.N. // Neurobiology of Disease. 2016. V. 91. P. 1–9.Lanshakov D.A., Bulygina V.V., Romanova I.V., Dygalo N.N. // Bull Exp Biol Med. 2009. V. 147. P. 635–638.Lanshakov D.A., Sukhareva E.V., Bulygina V.V., Bannova A.V., Shaburova E.V., Kalinina T.S. // Scientific Reports. 2021. V. 11. P. 8092.Kurek A., Kucharczyk M., Detka J., Ślusarczyk J., Trojan E., Głombik K., Bojarski B., Ludwikowska A., Lasoń W., Budziszewska B. // Neurotox Res. 2016. V. 30. P. 225–238.Chang C.-N., Yang J.-T., Lee T.-H., Cheng W.-C., Hsu Y.-H., Wu J.H. // Journal of Clinical Neuroscience. 2005. V. 12. P. 680–684.Li Y., Wu F., Zhou M., Zhou J., Cui S., Guo J., Wu J., He L. // Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2022. V. 2022. P. 1–16.Yano H., Torkin R., Martin L.A., Chao M.V., Teng K.K. // J. Neurosci. 2009. V. 29. P. 14790–14802.Zanin J.P., Abercrombie E., Friedman W.J. // eLife. 2016. V. 5. P. e16654.Thompson C.L., Ng L., Menon V., Martinez S., Lee C.-K., Glattfelder K., Sunkin S.M., Henry A., Lau C., Dang C., Garcia-Lopez R., Martinez-Ferre A., Pombero A., Rubenstein J.L.R., Wakeman W.B., Hohmann J., Dee N., Sodt A.J., Young R., Smith K., Nguyen T.-N., Kidney J., Kuan L., Jeromin A., Kaykas A., Miller J., Page D., Orta G., Bernard A., Riley Z., Smith S., Wohnoutka P., Hawrylycz M.J., Puelles L., Jones A.R. // Neuron. 2014. V. 83. P. 309–323.Omar N.A., Kumar J., Teoh S.L. // Neuropeptides. 2022. V. 92. P. 102226.Bulygina V.V., Kalinina T.S., Lanshakov D.A., Dygalo N.N. // Neurochem. J. 2019. V. 13. P. 349–354.Ammendrup-Johnsen I., Naito Y., Craig A. M., Takahashi H. // Journal of Neuroscience. 2015. V. 35. P. 12425–12431.Numakawa T., Kajihara R. // International Journal of Molecular Sciences. 2024. V. 25. P. 1596.Barde Y.A., Edgar D., Thoenen H. // The EMBO Journal. 1982. V. 1. P. 549–553.Leibrock J., Lottspeich F., Hohn A., Hofer M., Hengerer B., Masiakowski P., Thoenen H., Barde Y.-A. // Nature. 1989. V. 341. P. 149–152.Mizui T., Ishikawa Y., Kumanogoh H., Kojima M. // Pharmacological Research. 2016. V. 105. P. 93–98.Kojima M., Ishii C., Sano Y., Mizui T., Furuichi T. // Cell Tissue Res. 2020. V. 382. P. 125–134.Teng H.K., Teng K. K., Lee R., Wright S., Tevar S., Almeida R.D., Kermani P., Torkin R., Chen Z.-Y., Lee F.S., Kraemer R.T., Nykjaer A., Hempstead B.L. // J. Neurosci. 2005. V. 25. P. 5455–5463.Numakawa T., Kajihara R. // Frontiers in Molecular Neuroscience. 2023. V. 16. P. 1247422.Jeanneteau F., Borie A., Chao M.V., Garabedian M.J. // Neuroendocrinology. 2019. V. 109. P. 277–284.Li J., Li Y., Sun Y., Wang H., Liu X., Zhao Y., Wang H., Su Y., Si T. // Progress in NeuroPsychopharmacology and Biological Psychiatry. 2019. V. 89. P. 400–411.Lin L., Herselman M.F., Zhou X.-F., Bobrovskaya L. // Physiology & Behavior. 2022. V. 247. P. 113721.Luo L., Li C., Du X., Shi Q., Huang Q., Xu X., Wang Q. // Behavioural Brain Research. 2019. V. 362. P. 323–331.Zhong F., Liu L., Wei J.-L., Hu Z.-L., Li L., Wang S., Xu J.-M., Zhou X.-F., Li C.-Q., Yang Z.-Y., Dai R.-P. // Front. Psychiatry. 2019. V. 9. P. 776.Rahman M., Luo H., Sims N. R., Bobrovskaya L., Zhou X.-F. // Neurochem Res. 2018. V. 43. P. 637–649.Rahman M., Luo H., Sims N. R., Bobrovskaya L., Zhou X.-F. // Neurochem Res. 2018. V. 43. P. 637–649.Bulygina V.V., Kalinina T.S., Lanshakov D.А., Menshanov P.N., Suhareva E.V., Dygalo N.N. // Neurochem J, 2024, V. 18, N 4.Gulyaeva N.V. // Biochemistry (Moscow). 2023. V. 88. P. 693–724.Schaaf M.J.M., De Jong J., De Kloet E.R., Vreugdenhil E. // Brain Research. 1998. V. 813. P. 112–120.Chen H., Lombes M., Le Menuet D. // Mol Brain. 2017. V. 10. P. 12.Numakawa T., Odaka H., Adachi N. // International Journal of Molecular Sciences. 2017. V. 18. P. 2312.Eachus H., Ryu S. // Journal of Experimental Biology. 2024. V. 227. P. jeb246128.Arango-Lievano M., Lambert W.M., Bath K.G., Garabedian M.J., Chao M.V., Jeanneteau F. // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2015. V. 112. P. 15737–15742.Shishkina G.T., Kalinina T.S., Bulygina V.V., Lanshakov D.A., Babluk E.V., Dygalo N.N. // PLoS ONE. 2015. V. 10. P. e0143978.Gascoyne D.M., Kypta R.M., d.M. Vivanco M. // Journal of Biological Chemistry. 2003. V. 278. P. 18022–18029.Chao C.C., Ma Y.L., Lee E.H.Y. // Brain Pathology. 2011. V. 21. P. 150–162.Yuan J., Yankner B.A. // Nature. 2000. V. 407. P. 802–809.Liu Y., Zou G.-J., Tu B.-X., Hu Z.-L., Luo C., Cui Y.-H., Xu Y., Li F., Dai R.-P., Bi F.-F., Li C.-Q. // Neurotoxicity Research. 2020. V. 38. P. 370–384.