Ученые из Технологического института Сибаура в Японии создали улучшенные соединения витамина К, способные регенерировать утраченные нейроны и бороться с нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера и Паркинсона. Согласно исследованию, опубликованному в июле 2025 года в журнале ACS Chemical Neuroscience, новые аналоги продемонстрировали в три раза большую активность в преобразовании нервных клеток-предшественников в функциональные нейроны по сравнению с природным витамином К.
Исследование представляет собой значительный прогресс в регенеративной медицине мозга. В то время как современные лекарства лишь облегчают симптомы, новый подход направлен на восстановление поврежденной ткани головного мозга и замену утраченных нейронов — цель, которая ранее считалась отдаленной при лечении нейродегенеративных заболеваний.
Витамин К помимо свертываемости крови
Витамин К традиционно известен своим влиянием на свертываемость крови и здоровье костей. Однако в последние годы исследователи также связали это с защитой мозга и дифференцировкой нейронов — биологическим процессом, посредством которого незрелые нервные клетки превращаются в полностью функциональные нейроны.
Естественная форма витамина К, обнаруженная в организме, — менахинон 4 (МК-4). Однако его отдельные эффекты не были достаточно мощными для будущего применения в регенеративной медицине, направленной на нейродегенеративные заболевания. Это ограничение мотивировало работу исследователей из Технологического института Шибауры.
Доцент Ёсихиса Хирота и профессор Ёситомо Сухара возглавили проект, в ходе которого были синтезированы 12 гибридных аналогов витамина К. Стратегия заключалась в объединении витамина К с компонентами, родственными витамину А, в частности с ретиноевой кислотой — веществом, которое, как уже известно, способствует дифференцировке нейронов.
Гибридные соединения с утроенной активностью
Исследователи создали гибридные молекулы, которые сохранили биологическую активность витамина К и ретиноевой кислоты. Среди 12 синтезированных соединений особенно выделялось одно соединение: инновационный аналог витамина К (Novel VK), который сочетал в себе основную цепь ретиноевой кислоты с боковой цепью метилового эфира.
Тесты на нейронных клетках-предшественниках мышей показали впечатляющие результаты:
- Новый ВК показал активность дифференцировки нейронов в 3 раза выше, чем природный контроль
- Значительно превосходит эффекты обычных соединений витамина К.
- Значительное увеличение маркеров роста нейронов (белок Map2)
- Преобразован в биоактивный МК-4 с большей эффективностью внутри клеток.
Исследователи также измерили белок 2, связанный с микротрубочками (Map2), маркер, напрямую связанный с ростом и развитием нейронов. Роман ВК продемонстрировал значительно более высокую активность по этому показателю по сравнению с природными соединениями.
Механизм действия через глутаматные рецепторы
Команда исследовала биохимические пути, ответственные за нейропротекторные эффекты. Анализ экспрессии генов в нервных стволовых клетках указал на метаботропные рецепторы глутамата (mGluR), структуры, которые, по-видимому, вносят фундаментальный вклад в индуцированную витамином К дифференцировку нейронов посредством эпигенетической и транскрипционной регуляции.
Эффект был конкретно связан с mGluR1. Это открытие имеет особую актуальность, поскольку в научной литературе mGluR1 уже был связан с синаптической передачей — связью между нейронами. У генетически модифицированных мышей, лишенных mGluR1, наблюдаются двигательные и синаптические проблемы, которые совпадают с типами дисфункций, наблюдаемых при нейродегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера и Паркинсона.
Исследования молекулярного докинга показали, что новое соединение витамина К демонстрирует более высокую аффинность связывания с mGluR1, чем природный МК-4, что подтверждает гипотезу об улучшенном механизме его действия.
Преодоление гематоэнцефалического барьера
Критической проблемой в лекарствах от заболеваний головного мозга является способность преодолевать гематоэнцефалический барьер — биологическую структуру, которая защищает мозг, но предотвращает проникновение многих веществ. Эксперименты на крысах показали, что Роман ВК:
- Эффективно преодолевает гематоэнцефалический барьер
- Концентрация МК-4 в мозге выше, чем в контрольной группе.
- Представлен стабильный фармакокинетический профиль во время испытаний.
- Преобразуется в МК-4 легче, чем натуральный витамин К.
Эти результаты показывают, что это соединение не только более эффективно in vitro, но также может достигать цели в мозге в биологически значимых количествах, что является важным требованием для любой будущей неврологической терапии.
Перспективы лечения болезней Альцгеймера, Паркинсона и Хантингтона
Нейродегенеративные заболевания, такие как болезни Альцгеймера, Паркинсона и Хантингтона, постепенно повреждают мозг, разрушая нейроны — клетки, ответственные за передачу сообщений в нервной системе. По мере потери этих клеток у пациентов развиваются проблемы с памятью, снижение когнитивных функций и трудности с движением, которые часто становятся настолько серьезными, что требуют постоянного ухода.
Одобренные в настоящее время препараты, в том числе антиамилоидные препараты леканемаб и донанемаб (признанные FDA), могут замедлить прогрессирование заболевания у пациентов на ранних стадиях, но они не восстанавливают утраченные воспоминания и не восстанавливают поврежденную ткань мозга. Nova VK представляет собой смену парадигмы: вместо простого замедления дегенерации он стремится вызвать активную регенерацию нейронов.
Доктор Хирота сказал, что исследование предлагает потенциально инновационный подход. Препарат, полученный из этого витамина К, который замедлит прогрессирование болезни Альцгеймера или улучшит ее симптомы, не только улучшит качество жизни пациентов и их семей, но также значительно уменьшит растущее бремя расходов на здравоохранение и долгосрочный уход для государственных и частных систем.
Долгая дорога в клинику
Важно отметить, что результаты, хотя и многообещающие, основаны на клеточных исследованиях и экспериментах на мышах, а не на клинических испытаниях на людях. До сих пор не было доказано, что ни один препарат, производный витамина К, восстанавливает мозг людей с болезнью Альцгеймера, Паркинсона или Хантингтона.
Ожидается, что это направление исследований постепенно перейдет от лабораторных результатов к клинически значимым методам лечения. Путь mGluR1, выявленный в этом исследовании, дает исследователям четкую молекулярную мишень для разработки будущих методов восстановления мозга — важный шаг в долгом процессе от фундаментального открытия до одобренного лекарства для пациентов.