Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) ist ein Wachstumsfaktor-Protein, das in der pränatalen und frühen Phase nach der Geburt zusammen mit den anderen Vertretern der Neurotrophin-Proteinfamilie (NGF, NT-3, NT4/5) für die Sicherung des Überlebens von Neuronen während der Säugetier-Entwicklung verantwortlich ist. Darüber hinaus reguliert BDNF die Verknüpfung von Neuronen in synaptischen Schaltkreisen des Gehirns und dann lebenslang die Abspeicherung von Gedächtnis­informationen durch aktivitätsabhängige synaptische Plastizität in diesen Schaltkreisen. In diesem Projekt beschäftigen wir uns mit der intrazellulären Lokalisation und dem Transport von BDNF-Vesikeln in Neuronen und allen anderen Zellen des Säugetierorganis­mus, die zur Speicherung und Ausschüttung von BDNF aus diesen Vesikeln in der Lage sind (z.B. Thrombozyten, Mikroglia, Lymphozyten, Blutgefäß-Endothelzellen). Die Mechanismen der Sekretion von BDNF sind erst in ihren Anfängen verstanden und mehrere Publikationen und Übersichtsartikel unserer Arbeitsgruppe haben hierzu wesentlich beigetragen (siehe „Unsere Publikationen“ am Ende).

Im zentralen Nervensystem synthetisieren nur exzitatorische Neurone (v.a. glutamaterge Neurone) BDNF und transportieren das Protein in sog. LDCV in Dendriten und Axonen zu verschiedenen Orten der Sekretion. Die neuronale Ausschüttung von BDNF findet aus prä- und postsynaptischen Strukturen aber auch extrasynaptisch und am Soma von Neuronen statt. Auch Zellen, die BDNF nicht selber synthetisieren können von Nachbarzellen ausgeschüttetes BDNF recyclen und erneut sekretieren (z.B. Astrozyten). Die BDNF-Ausschüttung ist aktivitäts- und Ca²⁺- abhängig und erfolgt entweder durch hochfrequente Salven von Aktionspotentialen oder langanhaltende Depolarisationen. 

Beteiligte des Instituts für Physiologie:

-   Dr. Thomas Munsch

-   PD Dr. Thomas Endres

-   Prof. Dr. Volkmar Leßmann

Alumni:

-   Prof. Dr. Tanja Brigadski

-   Dr. Elke Edelmann

-   Dr. Matthias Hartmann

Kollaborationen:

-   Dr. Jean-Luc Gaiarsa, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM). Paris, France

-   Prof. Dr. Beat Lutz, Universitätsmedizin Mainz

Unsere Publikationen:

Brigadski T, Leßmann V. The physiology of regulated BDNF release. Cell Tissue Res. Oct;382(1):15-45. doi: 10.1007/s00441-020-03253-2. 

zur Publikation

Leschik J, Eckenstaler R, Endres T, Munsch T, Edelmann E, Richter K, Kobler O, Fischer KD, Zuschratter W, Brigadski T, Lutz B*, Lessmann V. Prominent Postsynaptic and Dendritic Exocytosis of Endogenous BDNF Vesicles in BDNF-GFP Knock-in Mice. Mol. Neurobiol. Mar 30. doi: 10.1007/s12035-019-1551-0. 

zur Publikation

Eckenstaler R, Lessmann V*, Brigadski T* (2016) CAPS1 effects on intragranular pH and regulation of BDNF release from secretory granules in hippocampal neurons. J Cell Sci. 129(7):1378-90. 

 zur Publikation

Seifert B, Eckenstaler R, Rönicke R, Leschik J, Lutz B, Reymann K, Lessmann V, Brigadski T (2016) Amyloid-Beta Induced Changes in Vesicular Transport of BDNF in Hippocampal Neurons. Neural Plast. 2016: 4145708.

 zur Publikation

Edelmann E, Cepeda-Prado E, Franck M, Lichtenecker P, Brigadski T, Lessmann V (2015) Theta burst firing recruits BDNF release and signaling in postsynaptic CA1 neurons in spike timing-dependent LTP. Neuron 86(4):1041-54.

 zur Publikation

Brigadski T, Lessmann V, (2014) BDNF: A regulator of learning and memory with clinical relevance. e-Neuroforum. 03/2014; 5(1):1-11.

  zur Publikation

Edelmann E, Lessmann V, Brigadski T. (2014) Pre- and postsynaptic twists in BDNF secretion and action in synaptic plasticity. Neuropharmacology. 76 Pt C:610-27

 zur Publikation

Kolarow R, Kuhlmann CR, Munsch T, Zehendner C, Brigadski T, Luhmann HJ, Lessmann V (2014) BDNF-induced nitric oxide signals in cultured rat hippocampal neurons: time course, mechanism of generation, and effect on neurotrophin secretion. Front Cell Neurosci. 8:323.

 zur Publikation

Xia X, Lessmann V, Martin TF (2009) Imaging of evoked dense-core-vesicle exocytosis in hippocampal neurons reveals long latencies and kiss-and-run fusion events. J Cell Sci 122:75-82. 

 zur Publikation

Kuczewski N, Porcher C, Ferrand N, Fiorentino H, Pellegrino C, Kolarow R, Lessmann V, Medina I, Gaiarsa JL (2008) Backpropagating action potentials trigger dendritic release of BDNF during spontaneous network activity. J Neurosci 28:7013-7023.

zur Publikation

Kolarow R, Brigadski T, Lessmann V (2007) Postsynaptic secretion of BDNF and NT-3 from hippocampal neurons depends on calcium calmodulin kinase II signaling and proceeds via delayed fusion pore opening.  J Neurosci 27:10350-10364.

zur Publikation

Brigadski T, Hartmann M, Lessmann V (2005) Differential vesicular targeting and time course of synaptic secretion of the mammalian neurotrophins. J Neurosci 25:7601-7614.

Lessmann V, Gottmann K, Malcangio M (2003) Neurotrophin secretion: current facts and future prospects. Prog Neurobiol 69:341-374.

Hartmann M, Heumann R, Lessmann V (2001) Synaptic secretion of BDNF after high-frequency stimulation of glutamatergic synapses. EMBO J 20:5887-5897.

Lessmann V (1998) Neurotrophin-dependent modulation of glutamatergic synaptic transmission in the mammalian CNS. Gen Pharmacol 31:667-674.