神經退行性疾病，如阿爾茨海默氏症、帕金森氏症和亨廷頓舞蹈症 當神經細胞逐漸惡化和死亡時就會發生這種腦細胞的逐漸喪失會導致嚴重的症狀，例如記憶喪失和認知障礙。隨著時間的推移，移動困難這些情況會大大降低生活質量。並且常常使患者依賴於持續護理 目前的藥物可以幫助緩解症狀。但它並不能阻止或逆轉現有的疾病。它強調迫切需要新的治療方法。一種有前途的策略側重於刺激神經元分化。這是產生新神經細胞的過程，新神經細胞可以替代丟失的神經細胞，並可能減緩或抵消神經退行性變。
維生素 K 是一種脂溶性營養素，因其在凝血和骨骼健康方面的作用而聞名。最近，維生素 K 對腦細胞發育和保護的影響引起了人們的關注。然而，天然存在的維生素 K，例如甲基萘醌 4 (MK-4)，可能沒有足夠的潛力有效用於針對神經退行性疾病的再生治療。
在發表於的一項開創性研究中 ACS 神經化學日本芝浦工業大學生物科學與工程系的研究人員在 Yoshihisa Hirota 副教授和 Yoshitomo Suhara 教授的帶領下，創建並測試了一種具有更強神經保護作用的新型維生素 K 類似物。研究小組還確定了維生素 K 促進神經元分化的明確機制。
Hirota 博士解釋了這一發現：“一種新合成的維生素 K 類似物在誘導神經乾細胞分化為神經元方面的功效大約提高了三倍。與天然維生素 K 相比，這是因為神經損失是阿爾茨海默病等神經系統疾病的標誌。這些類似的物質可能充當再生劑，幫助補充損失的神經細胞並恢復大腦功能。”
為了增強維生素 K 的生物效應，該團隊通過將維生素 K 與視黃酸連接，生產出了 12 種維生素 K 混合物。 （刺激神經分化的維生素 A 的活性成分）羧酸基團或甲酯側鏈 然後他們評估了每種化合物促進神經元分化的有效性。
維生素 K 和視黃酸分別通過類固醇和異生素受體 (SXR) 和視黃酸受體 (RAR) 影響基因轉錄。研究人員測量了用新開發的化合物處理的小鼠神經乾細胞的 SXR 和 RAR 活性。研究發現，這種雜合體保留了兩個親本分子的生物學功能。他們還測量了微管相關蛋白 2 (Map2)（一種神經生長標記物）的表達，以追踪細胞分化。一種化合物將視黃酸與甲酯側鏈結合。與對照組相比，這導致神經元分化增加了三倍。並顯示出比天然維生素 K 明顯更強的效果。這種改進版本被指定為新型維生素 K (Novel VK) 的類似物。
為了更好地了解維生素 K 如何保護神經細胞，研究小組比較了經 MK-4（促進神經元分化）處理的神經乾細胞中的基因表達模式。轉錄分析表明，維生素 K 誘導的神經元分化是由代謝型谷氨酸受體 (mGluR) 通過下游表觀遺傳和轉錄過程介導的。 MK-4 的作用與 mGluR1 特別相關。先前的研究表明，mGluR1 在突觸通訊中發揮著重要作用。缺乏這種受體的小鼠會經歷與神經退行性疾病類似的運動和突觸損傷。
研究人員進行了更深入的挖掘。他們進行了結構模擬和分子對接研究，以闡明類似的維生素 K 是否與 mGluR1 相互作用。事實上，他們的分析揭示了 Novel VK 和 mGluR1 之間更強的結合親和力。最後，研究人員檢查了 Novel VK 在細胞和小鼠中的細胞攝取和轉化為生物活性 MK-4 的情況。他們觀察到細胞內 MK-4 濃度顯著增加。此外，Novel VK 比天然維生素 K 更容易轉化為 MK-4。此外， 居住 大鼠實驗表明，Novel VK 具有穩定的藥代動力學特徵。穿過血腦屏障，與對照組相比，大腦中的 MK-4 濃度更高。
總的來說，這項研究揭示了維生素 K 及其結構類似物發揮神經保護作用的機制。它為新治療藥物的開發鋪平了道路。可以減緩或逆轉神經系統疾病
Hirota 博士總結了他們工作的長期影響：“我們的研究提供了一種潛在的新穎方法來治療神經退行性疾病。從維生素 K 中提取的藥物可以減緩或改善阿爾茨海默病的進展。它不僅可以提高患者及其家人的生活質量；而且還有助於減輕醫療保健費用和長期護理方面的巨大社會負擔。”
我們希望他們的研究能夠轉化為對神經系統疾病患者俱有臨床意義的治療方法。
資金信息
這項研究得到了三島海雲紀念財團和鈴肯紀念財團、高絲美容研究財團、小柳財團的資金支持，以及東洋食品技術研究所的研究資助和科學研究促進會的資助。基金和高橋產業經濟研究基金會。這項研究得到了促進國際聯合研究基金（A）（撥款號18KK0455）和科學研究援助基金（C）（撥款號20K05754和18K11056、21K11709和24K14656）、早期職業科學家援助基金（撥款號23K14091）的支持來自日本學術振興會（JSPS）。
