Boli precum Alzheimer, Parkinson și Huntington afectează lent creierul prin distrugerea neuronilor, celulele care transmit mesaje prin sistemul nervos. Pe măsură ce aceste celule se pierd, oamenii pot avea probleme de memorie, declin cognitiv și dificultăți de mișcare care devin adesea suficient de severe încât să necesite îngrijire constantă. Miza acestei noi abordări este uriașă: în loc să încetinească doar declinul cognitiv, viitoarele terapii regenerative bazate pe vitamina K pentru Alzheimer ar putea, teoretic, să reconstruiască țesutul cerebral deja distrus de boală.
Medicamentele actuale pot ameliora unele simptome, iar terapiile recente pentru Alzheimer, precum lecanemab și donanemab, pot încetini declinul la anumite persoane aflate în stadiul incipient al bolii, însă nu restabilesc amintirile pierdute și nici nu reconstruiesc țesutul cerebral deteriorat. De aceea, cercetătorii urmăresc o altă idee ambițioasă: să ajute creierul să înlocuiască neuronii pierduți.
Ce rol are vitamina K pentru creier și cum ajută la regenerarea neuronală?
Pentru majoritatea dintre noi, vitamina K este o prezență complet banală: fie o cunoaștem din faimoasa combinație de suplimente „D3 + K2” promovată intens pentru oase, fie ca pe acea injecție vitală pe care orice bebeluș o primește în maternitate pentru a preveni sângerările. Trecerea de la o simplă vitamină a sângelui la un instrument de reparare a minții pare de necrezut. Cu toate acestea, în ultimii ani, oamenii de știință au asociat-o direct cu protecția creierului și cu diferențierea neuronală — procesul fascinant prin care celulele imature sunt forțate să devină neuroni funcționali.
O formă de vitamina K, menachinona 4 (MK-4), este activă în mod natural în organism. Chiar și așa, efectele sale s-ar putea să nu fie suficient de puternice pe cont propriu pentru a fi folosite în viitor în medicina regenerativă destinată bolilor neurodegenerative.
Într-un articol publicat online în jurnalul științific ACS Chemical Neuroscience, cercetători de la Institutul de Tehnologie Shibaura din Japonia au creat analogi ai vitaminei K concepuți pentru a fi mai activi în sistemul nervos. Studiul a fost condus de profesorul asociat Yoshihisa Hirota și de profesorul Yoshitomo Suhara de la Departamentul de Bioștiințe și Inginerie.
„Analogii de vitamina K nou sintetizați au demonstrat o potență de aproximativ trei ori mai mare în inducerea diferențierii celulelor progenitoare neuronale în neuroni, comparativ cu vitamina K naturală. Deoarece pierderea neuronală este o caracteristică a bolilor neurodegenerative, cum ar fi boala Alzheimer, acești analogi pot servi ca agenți regenerativi care ajută la refacerea neuronilor pierduți și la restabilirea funcției creierului.”, a explicat dr. Hirota, cconform publicației Science Daily.
Crearea unui compus activ mai puternic pentru creier
Pentru a spori potența vitaminei K, echipa a sintetizat 12 omologi hibrizi ai vitaminei K. Unii erau legați de acidul retinoic, un metabolit activ al vitaminei A cunoscut pentru faptul că promovează diferențierea neuronală. Alții includeau o grupare de acid carboxilic sau un lanț lateral de ester metilic. Cercetătorii au comparat apoi cât de puternic au încurajat acești compuși celulele progenitoare neuronale să devină neuroni.
Vitamina K și acidul retinoic influențează activitatea genelor prin intermediul unor receptori diferiți. Vitamina K acționează prin intermediul receptorului de steroizi și xenobiotici (SXR), în timp ce acidul retinoic acționează prin intermediul receptorului de acid retinoic (RAR). Când echipa a testat compușii în celule progenitoare neuronale de șoarece, moleculele hibride au păstrat activitatea biologică atât a vitaminei K, cât și a acidului retinoic.
Cercetătorii au măsurat, de asemenea, proteina 2 asociată microtubulilor (Map2), un marker asociat cu creșterea neuronală. Un compus s-a remarcat. Acesta combina structura acidului retinoic cu un lanț lateral de ester metilic și a prezentat o activitate de diferențiere neuronală de trei ori mai mare decât cea a grupului de control, alături de o activitate semnificativ mai puternică decât compușii naturali de vitamina K. Cercetătorii l-au denumit „analog nou al vitaminei K” (Novel VK).
Un semnal surprinzător în creier
Echipa a investigat apoi modul în care vitamina K ar putea produce aceste efecte neuroprotectoare. Au comparat expresia genică în celulele stem neuronale tratate cu MK-4, care promovează diferențierea neuronală, cu celulele tratate cu un compus care suprimă procesul.
Analiza a indicat receptorii metabotropici de glutamat (mGluR), care păreau să contribuie la diferențierea neuronală indusă de vitamina K prin reglarea epigenetică și transcripțională în aval.
Efectul MK-4 a fost legat în mod specific de mGluR1. Acest receptor funcționează ca un releu de comunicare esențial. Când mGluR1 este stimulat de noua formă de vitamina K, celula primește semnalul chimic necesar pentru a se maturiza și a se integra în rețeaua creierului ca un neuron activ.
Această legătură este importantă deoarece mGluR1 a fost deja asociat cu transmisia sinaptică, adică cu comunicarea dintre neuroni. Șoarecii care nu au mGluR1 prezintă probleme motorii și sinaptice, caracteristici care se suprapun cu tipurile de disfuncții observate în bolile neurodegenerative.
Pătrunderea în creier
Pentru a explora dacă compusul de vitamina K ar putea interacționa cu mGluR1, cercetătorii au utilizat simulări structurale și studii de andocare moleculară. Rezultatele lor au sugerat că Novel VK avea o afinitate de legare mai puternică pentru mGluR1 decât MK-4.
De asemenea, au testat cât de bine pătrunde Novel VK în celule și se transformă în MK-4 bioactiv. În interiorul celulelor, nivelurile de MK-4 au crescut în funcție de concentrație. Totodată, Novel VK s-a transformat în MK-4 mai ușor decât vitamina K naturală.
Experimentele pe șoareci au adus o altă descoperire cheie. Novel VK a prezentat un profil farmacocinetic stabil, a traversat bariera hematoencefalică și a produs concentrații mai mari de MK-4 în creier decât grupul de control.
De ce este importantă această descoperire
Cercetarea evidențiază o posibilă cale către terapii care fac mai mult decât să gestioneze simptomele. Prin stimularea celulelor progenitoare neuronale să devină neuroni, compușii pe bază de vitamina K ar putea contribui într-o zi la strategii menite să încetinească, să amâne sau, potențial, să inverseze anumite aspecte ale neurodegenerării.
Acesta rămâne un obiectiv pe termen lung. Descoperirile se bazează pe studii celulare și experimente pe șoareci, nu pe studii clinice pe oameni. Niciun medicament derivat din vitamina K nu s-a dovedit încă capabil să repare creierul persoanelor cu Alzheimer, Parkinson sau boala Huntington. Cu toate acestea, rezultatele oferă cercetătorilor o țintă mai clară, în special calea mGluR1, pentru dezvoltarea viitoarelor terapii de reparare a creierului.
Domeniul mai larg al bolii Alzheimer depășește deja tratamentul bazat exclusiv pe simptome. Terapiile anti-amiloid aprobate de FDA vizează acum biologia bolii în stadiile incipiente ale Alzheimerului, deși nu sunt remedii și nu restabilesc memoria pierdută sau funcția cognitivă. O abordare regenerativă, dacă se dovedește în cele din urmă sigură și eficientă, ar viza o provocare diferită: înlocuirea sau refacerea celulelor neuronale deteriorate.
„Cercetarea noastră oferă o abordare potențial revoluționară pentru tratarea bolilor neurodegenerative. Un medicament derivat din vitamina K care încetinește progresia bolii Alzheimer sau îmbunătățește simptomele acesteia ar putea nu numai să îmbunătățească calitatea vieții pacienților și a familiilor lor, ci și să reducă semnificativ povara socială tot mai mare reprezentată de cheltuielile cu asistența medicală și îngrijirea pe termen lung.”, a declarat dr. Hirota.
Speranța este că această linie de cercetare va trece în cele din urmă de la rezultate de laborator promițătoare la tratamente semnificative din punct de vedere clinic pentru persoanele care trăiesc cu boli neurologice. Deși un tratament aprobat pentru declinul cognitiv bazat pe această metodă este încă la ani distanță de utilizarea clinică, validarea acestui mecanism mută cercetarea de la simpla gestionare a simptomelor, către obiectivul real: vindecarea și regenerarea creierului.
Ce s-a mai descoperit în Știință?
Un izotop care nu există natural pe Pământ și valorează 25,6 milioane de dolari gramul tocmai a devenit mai ușor de produs
Perlele arată a pietre prețioase, dar sunt produsul unor moluște iritate. Cum se formeaz perlele de fapt
Cercetătorii au monitorizat 12 oameni în Antarctica timp de 10 luni — ceea ce s-a întâmplat ar putea influența viitoarele misiuni pe Marte
Aproape jumătate din cazurile de demență ar putea fi legate de factori de risc ce pot fi controlați
