Свръхзареден витамин K може да помогне на мозъка да се самолекува

Невродегенеративни заболявания като Алцхаймер, Паркинсон и Хънтингтън възникват, когато невроните постепенно се увреждат и умират. Тази прогресивна загуба на мозъчни клетки води до тежки симптоми като отслабване на паметта, когнитивни нарушения и затруднения в движението.

С времето тези състояния значително влошават качеството на живот и често оставят пациентите зависими от постоянни грижи. Сегашните медикаменти могат да облекчат симптомите, но не спират и не обръщат хода на заболяването, което подчертава спешната нужда от нови терапевтични подходи.

Една обещаваща стратегия се фокусира върху стимулирането на невронна диференциация — процесът на формиране на нови неврони, които могат да заменят загубените и потенциално да забавят или противодействат на невродегенерацията.

Витамин K, мастноразтворимо вещество, най-известно с ролята си в кръвосъсирването и здравето на костите, наскоро привлече вниманието заради влиянието си върху развитието и защитата на мозъчните клетки. Въпреки това, естествените форми на витамин K, като менахинон-4 (MK-4), може да не са достатъчно мощни за ефективна употреба в регенеративни терапии, насочени към невродегенеративни заболявания.

В новаторско изследване, публикувано в ACS Chemical Neuroscience, учени от катедрата по бионауки и инженерство в Технологичния институт Шибаура в Япония, ръководени от доц. Йошихиса Хирота и проф. Йошитомо Сухара, създават и тестват нови аналози на витамин K с по-силно невроактивно действие. Екипът идентифицира и специфичен механизъм, чрез който витамин K стимулира невронната диференциация, пише ScienceDaily.

Обяснявайки резултатите, д-р Хирота отбелязва: „Новосинтезираните аналози на витамин K показаха приблизително три пъти по-голяма ефективност в индуцирането на диференциация на неврални прогениторни клетки в неврони в сравнение с естествения витамин K. Тъй като загубата на неврони е характерна за заболявания като Алцхаймер, тези аналози могат да служат като регенеративни агенти, които подпомагат възстановяването на изгубени неврони и мозъчни функции.“

За да засилят биологичното въздействие на витамин K, учените създават 12 хибридни хомолога, като ги свързват с ретиноева киселина (активен метаболит на витамин A, който насърчава невронната диференциация), карбоксилна киселина или метилов естер. След това оценяват ефективността на всяко съединение в стимулирането на невронна диференциация.

Витамин K и ретиноевата киселина влияят върху генната транскрипция чрез рецепторите SXR (стероиден и ксенобиотичен рецептор) и RAR (ретиноев киселинен рецептор). Изследователите измерват активността на SXR и RAR в неврални прогениторни клетки от мишки, третирани с новите съединения, и установяват, че хибридите запазват биологичните функции на двете родителски молекули. Те също така измерват експресията на протеин, свързан с растежа на неврони — Map2 — за проследяване на диференциацията, пише още ScienceDaily.

Едно от съединенията, което комбинира ретиноева киселина с метилов естер, предизвиква трикратно увеличение на невронната диференциация спрямо контролната група и показва значително по-силна активност от естествения витамин K. Това подобрено съединение е обозначено като нов аналог на витамин K (Novel VK).

За да разберат по-добре как витамин K защитава невроните, екипът сравнява генната експресия в неврални стволови клетки, третирани с MK-4, който стимулира диференциацията, с клетки, третирани със съединение, което я потиска. Транскриптомният анализ показва, че диференциацията, индуцирана от витамин K, се медиира от метаботропни глутаматни рецептори (mGluRs) чрез епигенетични и транскрипционни процеси.

Ефектът на MK-4 е свързан конкретно с рецептора mGluR1. Предишни изследвания показват, че mGluR1 играе ключова роля в синаптичната комуникация, а мишки, лишени от този рецептор, проявяват двигателни и синаптични нарушения, подобни на тези при невродегенеративни заболявания.

В допълнение, учените провеждат структурни симулации и молекулни докинг анализи, за да установят дали хомологът на витамин K взаимодейства с mGluR1. Анализът показва по-силна свързваща способност между Novel VK и mGluR1. Накрая, изследователите проверяват клетъчното усвояване на Novel VK и преобразуването му в биоактивен MK-4 в клетки и мишки.

Те отбелязват значително увеличение на вътреклетъчната концентрация на MK-4 в зависимост от дозата. Освен това, Novel VK се преобразува в MK-4 по-лесно от естествения витамин K. Проведените in vivo експерименти при мишки показват, че Novel VK има стабилен фармакокинетичен профил, преминава кръвно-мозъчната бариера и достига по-висока концентрация на MK-4 в мозъка в сравнение с контролната група.

Изследването хвърля светлина върху механизма, чрез който витамин K и неговите структурни аналози оказват невропротективно действие, откривайки път към разработването на нови терапевтични средства, които могат да забавят или обърнат хода на невродегенеративните заболявания.

В заключение, д-р Хирота казва: „Нашето изследване предлага потенциално революционен подход за лечение на невродегенеративни заболявания. Лекарство на основата на витамин K, което забавя прогресията на Алцхаймер или подобрява симптомите му, може не само да подобри качеството на живот на пациентите и техните семейства, но и значително да намали нарастващата социална тежест от разходите за здравеопазване и дългосрочни грижи.“