Forskare i Japan har utvecklat syntetiska vitamin K-föreningar som är tre gånger mer effektiva än naturliga versioner för att främja neuronväxt. Dessa analoger, kombinerade med retinsyra, kan erbjuda nya behandlingar för neurodegenerativa sjukdomar som Alzheimers. Studien belyser deras förmåga att korsa blod-hjärnbarriären och aktivera nyckelreceptorer i hjärnan.
Neurodegenerativa sjukdomar som Alzheimers, Parkinsons och Huntingtons sjukdom orsakar progressiv förlust av neuroner, vilket leder till minnesförlust, kognitiv nedsättning och rörelsehinder. Nuvarande behandlingar hanterar bara symtom, vilket understryker behovet av terapier som regenererar hjärnceller.
I en studie publicerad i ACS Chemical Neuroscience syntetiserade forskare vid Japans Shibaura Institute of Technology, ledda av docent Yoshihisa Hirota och professor Yoshitomo Suhara, 12 hybrid vitamin K-analoger. Dessa föreningar länkar vitamin K med retinsyra, en vitamin A-metabolit som stödjer neuronal differentiering, tillsammans med karboxylsyror eller metylester sidokedjor.
Analogerna behöll funktionerna hos båda moder molekylerna och påverkade gen transcription via steroid- och xenobiotika receptor (SXR) och retinsyra receptor (RAR). Tester på musneurala progenitorceller visade att en hybrid — betecknad Novel VK, som kombinerar retinsyra med en metylester sidokedja — inducerade en tredubblad ökning av neuronal differentiering jämfört med kontroller och överträffade naturligt vitamin K. Detta mättes genom förhöjd expression av mikro tubuli-associerat protein 2 (Map2), en markör för neuronväxt.
Ytterligare analys visade att vitamin K främjar differentiering genom metabotrop glutamatreceptor 1 (mGluR1), involverad i synaptisk kommunikation. Strukturella simuleringar bekräftade Novel VK:s starkare bindning till mGluR1. I celler och möss konverterades Novel VK effektivt till bioaktiv menakinon 4 (MK-4), korsade blod-hjärnbarriären och uppnådde högre hjärnnivåer av MK-4 än naturligt vitamin K, med stabil farmakokinetik.
Dr. Hirota förklarade: "De ny syntetiserade vitamin K-analogerna visade ungefär tredubbel större potens i att inducera differentiering av neurala progenitorceller till neuroner jämfört med naturligt vitamin K. Eftersom neuronförlust är ett kännetecken för neurodegenerativa sjukdomar som Alzheimers sjukdom, kan dessa analoger fungera som regenerativa agens som hjälper till att återfylla förlorade neuroner och återställa hjärnfunktion."
Arbetet, som stöddes av medel från Mishima Kaiun Memorial Foundation och bidrag från Japan Society for the Promotion of Science, tyder på potential för läkemedel som saktar sjukdomsprogressionen. Dr. Hirota tillade: "Vår forskning erbjuder en potentiellt banbrytande approach för behandling av neurodegenerativa sjukdomar. Ett vitamin K-baserat läkemedel som saktar progressionen av Alzheimers sjukdom eller förbättrar dess symtom skulle inte bara förbättra livskvaliteten för patienter och deras familjer utan också avsevärt minska den växande samhällsbelastningen av hälso- och sjukvårdskostnader och långsiktig omsorg."