Ασθένειες όπως το Αλτσχάιμερ, το Πάρκινσον και το Χάντινγκτον καταστρέφουν σταδιακά τους νευρώνες του εγκεφάλου, τα κύτταρα που μεταφέρουν μηνύματα μέσω του νευρικού συστήματος. Καθώς αυτά τα κύτταρα χάνονται, οι άνθρωποι μπορεί να εμφανίσουν προβλήματα μνήμης, γνωστική εξασθένηση και κινητικές δυσκολίες που συχνά είναι αρκετά σοβαρές ώστε να απαιτούν συνεχή φροντίδα.
Τα τρέχοντα φάρμακα μπορούν να μειώσουν ορισμένα συμπτώματα και οι πρόσφατες θεραπείες για τη νόσο Αλτσχάιμερ, όπως το lecanemab και το donanemab, μπορούν να επιβραδύνουν την πτώση σε ορισμένα άτομα με πρώιμη νόσο, αλλά δεν αποκαθιστούν τη χαμένη μνήμη ούτε αναδομούν τον κατεστραμμένο εγκεφαλικό ιστό. Γι’ αυτό οι ερευνητές επιδιώκουν μια άλλη φιλόδοξη ιδέα: να βοηθήσουν τον εγκέφαλο να αντικαταστήσει τους χαμένους νευρώνες.
Μια βιταμίνη περισσότερο γνωστή για το αίμα και τα οστά
Η βιταμίνη Κ είναι περισσότερο γνωστή για το ρόλο της στην πήξη του αίματος και στην υγεία των οστών. Τα τελευταία χρόνια, ωστόσο, οι επιστήμονες το έχουν συνδέσει επίσης με την προστασία του εγκεφάλου και τη διαφοροποίηση των νευρώνων, τη διαδικασία με την οποία τα ανώριμα νευρικά κύτταρα γίνονται λειτουργικοί νευρώνες.
Μια μορφή βιταμίνης Κ, η μενακινόνη 4 (MK-4), είναι φυσικά ενεργή στο σώμα. Ωστόσο, τα αποτελέσματά του μπορεί να μην είναι αρκετά ισχυρά από μόνα τους για μελλοντική χρήση στην αναγεννητική ιατρική που στοχεύει σε νευροεκφυλιστικές ασθένειες.
Σε εργασία που δημοσιεύτηκε διαδικτυακά στις 03 Ιουλίου 2025 στο ACS Chemical Neuroscience, ερευνητές στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας Shibaura της Ιαπωνίας ανέπτυξαν ανάλογα βιταμίνης Κ σχεδιασμένα να είναι πιο ενεργά στο νευρικό σύστημα. Επικεφαλής της έρευνας ήταν ο αναπληρωτής καθηγητής Yoshihisa Hirota και ο καθηγητής Yoshitomo Suhara του Τμήματος Βιολογίας και Μηχανικής.
Ο Δρ Hirota εξηγεί, “Τα πρόσφατα συντιθέμενα ανάλογα βιταμίνης Κ έχουν δείξει σχεδόν τρεις φορές μεγαλύτερη ικανότητα διαφοροποίησης σε νευρικά προγονικά κύτταρα από τη φυσική βιταμίνη Κ. Καθώς η νευρωνική βλάβη είναι χαρακτηριστικό νευροεκφυλιστικών ασθενειών όπως η νόσος του Αλτσχάιμερ, μπορούν να βοηθήσουν στην αποκατάσταση των κατεστραμμένων νευρώνων και στην αποκατάσταση της εγκεφαλικής λειτουργίας.”
Δημιουργία μιας ισχυρής ένωσης που ενεργοποιεί τον εγκέφαλο
Για να κάνει τη βιταμίνη Κ ακόμα πιο ισχυρή, η ομάδα συνέθεσε 12 υβριδικά ομόλογα βιταμίνης Κ. Μερικά σχετίστηκαν με το ρετινοϊκό οξύ, έναν ενεργό μεταβολίτη της βιταμίνης Α που είναι γνωστό ότι προάγει τη νευρωνική διαφοροποίηση. Άλλα περιελάμβαναν ένα τμήμα καρβοξυλικού οξέος ή μια πλευρική αλυσίδα μεθυλεστέρα. Στη συνέχεια, οι ερευνητές συνέκριναν πόσο έντονα αυτές οι ενώσεις διέγειραν τα νευρικά προγονικά κύτταρα να γίνουν νευρώνες.
Η βιταμίνη Κ και το ρετινοϊκό οξύ επηρεάζουν τη δραστηριότητα των γονιδίων μέσω διαφορετικών υποδοχέων. Η βιταμίνη Κ δρα μέσω του στεροειδούς και του ξενοβιοτικού υποδοχέα (SXR), ενώ το ρετινοϊκό οξύ δρα μέσω του υποδοχέα ρετινοϊκού οξέος (RAR). Όταν η ομάδα εξέτασε τις ενώσεις σε νευρικά προγονικά κύτταρα ποντικού, τα υβριδικά μόρια διατήρησαν τη βιολογική δραστηριότητα τόσο της βιταμίνης Κ όσο και του ρετινοϊκού οξέος.
Οι ερευνητές μέτρησαν την πρωτεΐνη 2 που σχετίζεται με μικροσωληνίσκους (Map2), έναν δείκτη που σχετίζεται με την ανάπτυξη των νευρώνων. Στεκόταν ένα σύνθετο. Συνδύασε τη δομή του ρετινοϊκού οξέος με μια πλευρική αλυσίδα μεθυλεστέρα και έδειξε τρεις φορές μεγαλύτερη δραστηριότητα διαφοροποίησης των νευρώνων από τον έλεγχο με σημαντικά ισχυρότερη δράση από τη φυσική ένωση βιταμίνης Κ. Οι ερευνητές το ανέφεραν ως νέο ανάλογο βιταμίνης Κ (νέο VK).
Ένα εκπληκτικό σήμα στον εγκέφαλο
Η ομάδα στη συνέχεια ερεύνησε πώς η βιταμίνη Κ μπορεί να παράγει αυτό το νευροπροστατευτικό αποτέλεσμα. Συνέκριναν την έκφραση γονιδίων σε νευρικά βλαστοκύτταρα που υποβλήθηκαν σε θεραπεία με MK-4, το οποίο προάγει τη διαφοροποίηση των νευρώνων, με κύτταρα που υποβλήθηκαν σε θεραπεία χρησιμοποιώντας μια ένωση που καταστέλλει τη διαδικασία.
Η ανάλυση επισημαίνει τους μεταβοτροπικούς υποδοχείς γλουταμικού (mGluRs), οι οποίοι βοηθούν στην προώθηση της νευρωνικής διαφοροποίησης που προκαλείται από τη βιταμίνη Κ μέσω της επιγενετικής και μεταγραφικής ρύθμισης. Η επίδραση του MK-4 ήταν ειδικά δεσμευτική με το mGluR1.
Αυτή η σύνδεση είναι σημαντική επειδή το mGluR1 έχει ήδη συνδεθεί με τη συναπτική μετάδοση, την επικοινωνία μεταξύ των νευρώνων. Τα ποντίκια που δεν έχουν mGluR1 παρουσιάζουν κινητικά και συναπτικά προβλήματα, χαρακτηριστικά που επικαλύπτονται με τον τύπο της δυσλειτουργίας που παρατηρείται στις νευροεκφυλιστικές ασθένειες.
Διέλευση στον εγκέφαλο
Για να διερευνήσουν εάν οι ενώσεις της βιταμίνης Κ θα μπορούσαν να αλληλεπιδράσουν με το mGluR1, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν δομικές προσομοιώσεις και μελέτες μοριακής σύνδεσης. Τα αποτελέσματά τους πρότειναν ότι το νέο VK έχει ισχυρότερη δέσμευση για το mGluR1 από το MK-4.
Έλεγξαν επίσης πόσο καλά το νέο VK εισήλθε στα κύτταρα και μετατράπηκε σε βιοδραστικό MK-4. Μέσα στα κύτταρα, τα επίπεδα MK-4 αυξήθηκαν κατά τρόπο εξαρτώμενο από τη συγκέντρωση. Το νέο VK μετατρέπεται επίσης πιο εύκολα σε MK-4 από τη φυσική βιταμίνη Κ.
Τα πειράματα με ποντίκια πρόσθεσαν ένα άλλο βασικό εύρημα. Το νέο VK έδειξε ένα σταθερό φαρμακοκινητικό προφίλ, διέσχισε τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό και παρήγαγε υψηλότερες συγκεντρώσεις MK-4 στον εγκέφαλο από τους ελέγχους.
Βρίσκοντας γιατί έχει σημασία
Η εργασία υπογραμμίζει μια πιθανή διαδρομή προς θεραπείες που κάνουν περισσότερα από τη διαχείριση των συμπτωμάτων. Ωθώντας τα νευρικά προγονικά κύτταρα να γίνουν νευρώνες, οι ενώσεις με βάση τη βιταμίνη Κ μπορεί μια μέρα να συμβάλουν σε στρατηγικές που στοχεύουν στην επιβράδυνση, την καθυστέρηση ή την πιθανή αναστροφή επεισοδίων νευροεκφυλισμού.
Αυτός παραμένει ένας μακροπρόθεσμος στόχος. Τα αποτελέσματα βασίζονται σε κυτταρικές μελέτες και δοκιμές σε ποντίκια, όχι σε δοκιμές σε ανθρώπους. Κανένα φάρμακο που περιέχει βιταμίνη Κ δεν έχει ακόμη αποδειχθεί ότι επιδιορθώνει τον εγκέφαλο ατόμων με Αλτσχάιμερ, Πάρκινσον ή νόσο του Χάντινγκτον. Ωστόσο, τα ευρήματα δίνουν στους ερευνητές έναν σαφή στόχο για την ανάπτυξη μελλοντικών θεραπειών αποκατάστασης του εγκεφάλου, ειδικά της οδού mGluR1.
Το ευρύτερο πεδίο του Αλτσχάιμερ κινείται ήδη πέρα από τη θεραπεία που βασίζεται αποκλειστικά στα συμπτώματα. Οι εγκεκριμένες από τον FDA θεραπείες αντι-αμυλοειδούς στοχεύουν τώρα στη βιολογία της πρώιμης νόσου του Αλτσχάιμερ, αν και δεν είναι θεραπευτικές και δεν αποκαθιστούν τη χαμένη μνήμη ή τη γνωστική λειτουργία. Μια αναγεννητική προσέγγιση, εάν τελικά αποδειχθεί ασφαλής και αποτελεσματική, θα στόχευε σε μια διαφορετική πρόκληση: την αντικατάσταση ή την αποκατάσταση κατεστραμμένων νευρικών κυττάρων.
Ο Δρ Hirota είπε, “Η έρευνά μας προσφέρει μια δυνητικά καινοτόμο προσέγγιση στη θεραπεία νευροεκφυλιστικών ασθενειών. Ένα φάρμακο που προέρχεται από βιταμίνη Κ που επιβραδύνει την εξέλιξη της νόσου Alzheimer ή βελτιώνει τα συμπτώματά της θα μπορούσε όχι μόνο να βελτιώσει την ποιότητα ζωής των ασθενών και των οικογενειών τους, αλλά και να μειώσει την αυξανόμενη κοινωνική επιβάρυνση του κόστους υγειονομικής περίθαλψης και το μακροπρόθεσμο κόστος.”
Ελπίζεται ότι αυτή η γραμμή έρευνας θα μεταβεί τελικά από πολλά υποσχόμενα εργαστηριακά αποτελέσματα σε κλινικά σημαντικές θεραπείες για άτομα που ζουν με νευρολογικές παθήσεις.
Σχετικά με τον αναπληρωτή καθηγητή Yoshihisa Hirota από το SIT, Ιαπωνία
Ο Δρ Yoshihisa Hirota είναι Αναπληρωτής Καθηγητής στο Τμήμα Βιοεπιστήμης και Μηχανικής, Shibaura Institute of Technology, College of Systems Engineering and Science. Έχει επίσης εργαστεί διεθνώς ως επισκέπτης υπότροφος στο Πανεπιστήμιο του Σινσινάτι.
Η έρευνά του επικεντρώνεται στην ιατρική επιστήμη και στη διατροφική βιοχημεία, με ιδιαίτερη έμφαση στον τρόπο λειτουργίας των λιποδιαλυτών βιταμινών και νουκλεϊκών οξέων στα βιολογικά συστήματα. Ο Δρ Hirota έχει δημοσιεύσει 56 ερευνητικές εργασίες και η εργασία του συνδέει τη μοριακή βιολογία με τη διατροφή για βελτιωμένες λύσεις υγειονομικής περίθαλψης και μεγαλύτερο προσδόκιμο υγιούς ζωής.
Σχετικά με τον καθηγητή Yoshitomo Suhara από το SIT της Ιαπωνίας
Ο Δρ Yoshitomo Suhara είναι καθηγητής στο Τμήμα Βιοεπιστήμης και Μηχανικής, Shibaura Institute of Technology, College of Systems Engineering and Science.
Το έργο του επικεντρώνεται στη φαρμακευτική χημεία και στην ανακάλυψη φαρμάκων, ιδιαίτερα στην ανάπτυξη βιοδραστικών μικρών μορίων που προέρχονται από λιποδιαλυτές βιταμίνες, όπως οι βιταμίνες D και Κ. Τα πολυεπιστημονικά του έργα περιλαμβάνουν νευρογενείς ενώσεις που προάγουν τη νευρωνική διαφοροποίηση, αντιιικούς παράγοντες και νέα αντικαρκινικά μόρια.
Πληροφορίες χρηματοδότησης
Αυτή η έρευνα υποστηρίχθηκε εν μέρει από επιχορήγηση από το Mishima Kaiyun Memorial Foundation και το Suzuken Memorial Foundation, το KOSÉ Cosmetology Research Foundation, το Kwanagi Foundation, την ερευνητική επιχορήγηση από το Toyo Institute of Food Technology, Science Research Fund Promotion και Takahashi Industrial and Economic Research Foundation.
προήλθε από ταμείο για την προώθηση κοινής διεθνούς έρευνας (Fostering Joint International Research (A)) (αριθμός επιχορήγησης 18KK0455) και επιχορήγηση για επιστημονική έρευνα (C) (αριθμός επιχορήγησης 20K05754 και αριθμοί επιχορήγησης για χορηγούς 18K11056, 21K11709 και 26K41). (αριθμός επιχορήγησης 23K14091) από την Japan Society for the Promotion of Science (JSPS).
