Vedci upravili vitamín K a v mozgu spustili zvláštny proces. Môže ukázať cestu k liečbe Alzheimera
Vedci vytvorili upravenú formu vitamínu K, ktorá v experimentoch podporila vznik buniek s neurónovými vlastnosťami. Látka prenikla do mozgu myší, no liek na Alzheimerovu chorobu to zatiaľ nie je.
Najskôr si človek všimne problémy s pamäťou. Potom sa môžu pridať ťažkosti s pohybom, orientáciou alebo bežným fungovaním. Neurodegeneratívne choroby, ako Alzheimerova, Parkinsonova či Huntingtonova choroba, postupne ničia neuróny a medicína dnes stále nemá liek, ktorý by tento proces vedel spoľahlivo zastaviť alebo zvrátiť.
Súčasné lieky dokážu v mnohých prípadoch zmierniť príznaky alebo spomaliť ich zhoršovanie, no poškodené nervové bunky nedokážu jednoducho nahradiť novými. Práve preto vedci hľadajú aj úplne iné prístupy. Jeden z nich znie na prvé počutie až prekvapivo obyčajne. Do centra pozornosti sa dostal vitamín K.
Výskumníci z japonského Shibaura Institute of Technology vytvorili novú skupinu molekúl odvodených od vitamínu K. Najzaujímavejšia z nich, označená ako zlúčenina 7, v experimentoch výrazne podporila premenu myších neurálnych progenitorových buniek na bunky s neurónovými vlastnosťami. Nejde teda o tabletku vitamínu K z lekárne, ale o cielene upravenú molekulu, ktorá má v mozgu robiť niečo oveľa presnejšie.
Prečo sa vedci vôbec pozreli na vitamín K a mozgové bunky
Vitamín K poznáme najmä v súvislosti so zrážaním krvi a zdravím kostí. Lenže jeho aktívna forma MK-4 sa v posledných rokoch začala spájať aj s ochranou nervových buniek a s ich vývojom. Inými slovami, nejde len o vitamín, ktorý pomáha krvi správne sa zrážať. V určitých podmienkach môže zasahovať aj do procesov, ktoré rozhodujú o správaní buniek v nervovom systéme.
Problém je, že prirodzený vitamín K má podľa autorov štúdie na takýto účel zrejme príliš slabý účinok. Preto vedci nesiahli po bežnej forme vitamínu, ale vytvorili jeho nové analógy. Do molekuly zapracovali prvky inšpirované retinoovou kyselinou, teda aktívnou formou vitamínu A, ktorá je známa tým, že dokáže ovplyvňovať vývoj a diferenciáciu buniek.
Neprehliadni
Výskumníci pripravili viacero podobných zlúčenín a porovnávali, ako silno dokážu aktivovať dôležité bunkové dráhy. Najviac pozornosti si napokon získala zlúčenina 7. Tá mala dobrú stabilitu, aktivovala receptory SXR aj RAR a zároveň účinne podporovala proces, pri ktorom sa neurálne progenitorové bunky začínajú správať ako budúce neuróny.
„Novo syntetizované analógy vitamínu K ukázali približne trojnásobne vyššiu schopnosť podporiť diferenciáciu neurálnych progenitorových buniek na neuróny v porovnaní s prirodzeným vitamínom K,“ vysvetľuje docent Yoshihisa Hirota.
Zlúčenina 7 nie je bežný vitamín, ale upravený kandidát na ďalší výskum
Pri podobných zisteniach je veľmi ľahké skĺznuť k predstave, že vedci objavili nový „supervitamín“ proti Alzheimerovej chorobe. Lenže to by bolo predčasné. Zlúčenina 7 nie je výživový doplnok a štúdia neukázala, že lieči Alzheimerovu chorobu u ľudí. Ide o experimentálnu molekulu, ktorá zatiaľ prešla laboratórnymi testami a farmakokinetickým skúmaním na myšiach.
To však neznamená, že výsledok nie je zaujímavý. Práve naopak. Vedci sa nesnažili iba zistiť, či vitamín K „nejako pomáha mozgu“. Sledovali konkrétny mechanizmus, cez ktorý by upravená molekula mohla ovplyvniť osud nervových buniek. A tu prichádza najzaujímavejšia časť celej práce.
Vedci našli mechanizmus cez receptor mGluR1, ktorý súvisí s nervovou signalizáciou
Výskumníci zistili, že účinok vitamínu K súvisí s metabotropným glutamátovým receptorom 1, známym ako mGluR1. Ide o receptor zapojený do nervovej signalizácie a fungovania synaptických spojení medzi neurónmi. Zjednodušene si ho môžeš predstaviť ako jednu z molekulárnych antén, cez ktoré bunky v nervovom systéme prijímajú pokyny.
Podľa štúdie aktivácia tejto dráhy následne súvisí s epigenetickými a transkripčnými zmenami. To znamená, že bunka nedostane len jednoduchý chemický signál, ale môže sa jej prepnúť celý vnútorný program. Vedci spomínajú napríklad acetyláciu histónov a reguláciu transkripčných faktorov. Pre laika povedané, ide o zmeny, ktoré rozhodujú o tom, ktoré gény budú aktívnejšie a akým smerom sa bunka začne vyvíjať.
Molekulárne simulácie a dokovacie analýzy naznačili, že zlúčenina 7 sa na mGluR1 viaže silnejšie než prirodzená forma MK-4. Je to podobné, ako keď máš dva kľúče od jednej zámky, oba sa do nej dostanú, ale jeden zapadne presnejšie a otočí sa ľahšie. Práve táto silnejšia väzba môže vysvetľovať, prečo mala upravená molekula výraznejší účinok na diferenciáciu buniek.
Testy na myšiach ukázali, že látka sa vie dostať cez ochrannú bariéru mozgu
Laboratórny účinok na bunky je len prvý krok. Pri látkach, ktoré majú pôsobiť v mozgu, prichádza ďalšia veľká prekážka. Hematoencefalická bariéra. Je to ochranný filter medzi krvou a mozgom, ktorý nepustí dnu všetko, čo sa dostane do krvného obehu. Pre mozog je to výborná ochrana, no pre vývoj liekov obrovský problém.
Vedci preto skúmali aj to, čo sa so zlúčeninou 7 stane v tele myší. Výsledky ukázali, že sa dokázala dostať do mozgu, konkrétne do veľkého mozgu, a postupne sa premieňala na bioaktívnu formu MK-4. To je dôležité, pretože samotný prechod cez ochrannú bariéru mozgu býva pri podobných molekulách jednou z najťažších skúšok.
Autori zároveň uvádzajú, že zlúčenina mala priaznivý farmakokinetický profil. Inými slovami, sledovali, ako sa látka v tele správa, ako sa dostáva do tkanív a ako sa časom premieňa. To ešte nie je dôkaz, že je bezpečná ako budúci liek pre ľudí, ale je to dôležitý predpoklad na to, aby sa vôbec oplatilo skúmať ju ďalej.
Pre Alzheimerovu chorobu je to zatiaľ prísľub, nie hotová liečba
Najväčšia otázka znie jednoducho. Môže takáto látka pomôcť pri Alzheimerovej chorobe? Odpoveď je opatrná. Teoreticky áno, pretože neurodegeneratívne choroby sú spojené so stratou nervových buniek a poruchami ich spojení. Ak by sa raz podarilo bezpečne podporiť vznik alebo obnovu buniek s neurónovými vlastnosťami, bol by to pre medicínu veľmi zaujímavý smer.
Lenže medzi bunkovým experimentom a liekom pre pacienta je obrovská vzdialenosť. Štúdia nepreukázala, že zlúčenina 7 zlepšuje pamäť u ľudí, zastavuje Alzheimerovu chorobu alebo nahrádza stratené neuróny v chorom mozgu. Zatiaľ ukázala, že ide o sľubného kandidáta, ktorý má zaujímavý mechanizmus účinku a dokáže sa v myšacom organizme dostať tam, kde by teoreticky mal pôsobiť.
Práve preto treba byť pri interpretácii veľmi opatrný. Ak by sa podobné výsledky raz potvrdili aj v ďalších modeloch a neskôr u ľudí, mohlo by ísť o nový smer vo vývoji neuroprotektívnych alebo regeneračných stratégií. Dnes však stále hovoríme o začiatku výskumnej cesty, nie o jej konci.
„Náš výskum ponúka potenciálne prelomový prístup k liečbe neurodegeneratívnych chorôb. Liek odvodený od vitamínu K, ktorý by spomalil progresiu Alzheimerovej choroby alebo zlepšil jej príznaky, by mohol zlepšiť kvalitu života pacientov a ich rodín a zároveň znížiť rastúcu spoločenskú záťaž spojenú so zdravotnou starostlivosťou,“ hovorí Hirota.
Obyčajný vitamín to nie je, práve v tom je celý háčik
Celý výskum má v sebe zaujímavý paradox. Na jednej strane vychádza z vitamínu, ktorý ľudské telo dobre pozná. Na druhej strane však nejde o odporúčanie, aby si človek začal kupovať doplnky s vitamínom K v nádeji, že tým ochráni mozog pred Alzheimerovou chorobou. Zlúčenina 7 je cielene navrhnutý derivát, nie bežný doplnok výživy.
Preto je tento objav skôr ukážkou toho, ako sa známe biologické látky dajú premeniť na úplne nové experimentálne nástroje. Vedci nevzali vitamín K len tak, ale upravili jeho štruktúru tak, aby lepšie pôsobil na konkrétne bunkové mechanizmy. Výsledkom je molekula, ktorá v prvých testoch zvládla niekoľko dôležitých prekážok naraz.
Či z nej raz vznikne skutočný liek, zostáva otvorené. Výskum ešte musí ukázať, či bude účinok dostatočne silný v chorobných modeloch, či bude látka bezpečná pri dlhodobom podávaní a či sa podobný mechanizmus dá využiť aj v ľudskom mozgu. No ak sa neurodegeneratívne choroby raz podarí liečiť nielen tlmením príznakov, ale aj ochranou a obnovou nervových buniek, možno sa jedným z prvých krokov ukáže práve táto zvláštna upravená verzia vitamínu K.
