脳脳由来の神経栄養因子（BDNF）は、成熟したBDNFではなく、ヒトの骨格筋で発現しています：運動誘発性神経可塑性への影響

運動は、成熟した脳由来神経栄養因子（MBDNF）の増加を刺激することにより脳の可塑性を部分的に促進しますが、ヒトのBDNF代謝の調節におけるPro-BDNFアイソフォームの役割は不明です。急性運動（+/-乳酸注入）、断食後、静止時のヒト骨格筋および血漿中のpro-BDNFおよびMBDNFの発現を定量化しました。Pro-BDNFおよびMBDNFは、免疫ブロットティング、酵素結合免疫吸着アッセイ、免疫組織化学、および定量的ポリメラーゼ連鎖反応で分析されました。Pro-BDNFは、骨格筋（40-250 pg MG-1乾燥筋肉）で一貫して明確に検出されましたが、MBDNFはそうではありませんでした。すべての方法では、タイプII繊維と比較して、I型筋肉繊維に4倍のより大きなPro-BDNF発現が示されました。運動の結果、MBDNF（55％）とPro-BDNF（20％）の血漿レベルが上昇し、筋肉レベル（約10％、すべてP <0.05）が生じました。運動中の乳酸注入は、血漿または筋肉のプロBDNFレベルに影響を与えずに、対照（生理食塩水注入）と比較して血漿MBDNF（115％、P <0.05）の有意に大きな増加を誘発しました。3日間の断食は、MBDNFに影響を与えず、血漿Pro-BDNF（〜10％、P <0.05）のわずかな増加をもたらしました。Pro-BDNFは、特にI型繊維で人間の骨格筋で高度に発現し、運動後に増加します。血漿MBDNFのより高い乳酸増強レベルでの運動中、循環MBDNFの運動媒介の増加は、骨格筋からのプロBDNFの放出と切断、および部分的に神経および他の組織からの部分的に由来する可能性があります。これらの発見は、アルツハイマー病、臨床的うつ病、筋萎縮性側索硬化症などの広範囲の神経障害に関連する前臨床および臨床研究に影響を及ぼします。

Exercise promotes brain plasticity partly by stimulating increases in mature brain-derived neurotrophic factor (mBDNF), but the role of the pro-BDNF isoform in the regulation of BDNF metabolism in humans is unknown. We quantified the expression of pro-BDNF and mBDNF in human skeletal muscle and plasma at rest, after acute exercise (+/- lactate infusion), and after fasting. Pro-BDNF and mBDNF were analyzed with immunoblotting, enzyme-linked immunosorbent assay, immunohistochemistry, and quantitative polymerase chain reaction. Pro-BDNF was consistently and clearly detected in skeletal muscle (40-250 pg mg-1 dry muscle), whereas mBDNF was not. All methods showed a 4-fold greater pro-BDNF expression in type I muscle fibers compared to type II fibers. Exercise resulted in elevated plasma levels of mBDNF (55%) and pro-BDNF (20%), as well as muscle levels of pro-BDNF (∼10%, all P < 0.05). Lactate infusion during exercise induced a significantly greater increase in plasma mBDNF (115%, P < 0.05) compared to control (saline infusion), with no effect on pro-BDNF levels in plasma or muscle. A 3-day fast resulted in a small increase in plasma pro-BDNF (∼10%, P < 0.05), with no effect on mBDNF. Pro-BDNF is highly expressed in human skeletal muscle, particularly in type I fibers, and is increased after exercise. While exercising with higher lactate augmented levels of plasma mBDNF, exercise-mediated increases in circulating mBDNF likely derive partly from release and cleavage of pro-BDNF from skeletal muscle, and partly from neural and other tissues. These findings have implications for preclinical and clinical work related to a wide range of neurological disorders such as Alzheimer's, clinical depression, and amyotrophic lateral sclerosis.