Análogos de la vitamina K podrían servir como agentes regenerativos frente a los trastornos neurológicos

La vitamina K, liposoluble y compuesta por un anillo de naftoquinona y una estructura de cadena lateral. es conocida, principalmente, por sus funciones en la coagulación y el metabolismo óseo.  Su principal acción fisiológica radica en su actividad coenzimática con la γ-glutamil carboxilasa, que interviene en la coagulación sanguínea y la formación de los huesos.

En los últimos años, se han identificado otras acciones de la vitamina K, implicándola también en la neuroprotección y la diferenciación neuronal.  Sin embargo, la actividad terapéutica de los compuestos de vitamina K naturalmente activos, como la menaquinona 4 (MK-4), puede ser insuficiente para su aplicación en la medicina regenerativa contra las enfermedades neurodegenerativas.

En un nuevo estudio pionero publicado en la revista 'ACS Chemical Neuroscience', un equipo de investigadores dirigido por el profesor asociado Yoshihisa Hirota y el profesor Yoshitomo Suhara del Departamento de Biociencia e Ingeniería del Instituto Tecnológico Shibaura (Japón) diseñó y sintetizó nuevos análogos de la vitamina K con propiedades neuroactivas mejoradas. Además, informaron sobre un mecanismo de acción único por el cual la vitamina K induce la diferenciación neuronal.

"Los análogos de la vitamina K recién sintetizados demostraron una potencia aproximadamente tres veces mayor para inducir la diferenciación de células progenitoras neuronales en neuronas, en comparación con la vitamina K natural. Dado que la pérdida neuronal es un sello distintivo de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer, estos análogos podrían servir como agentes regenerativos que ayuden a reponer las neuronas perdidas y restaurar la función cerebral", según manifestó, al respecto, el prof. Hirota.

Para mejorar la potencia de la vitamina K, los investigadores sintetizaron 12 homólogos híbridos de vitamina K conjugados con ácido retinoico (un metabolito activo de la vitamina A conocido por promover la diferenciación neuronal), una fracción de ácido carboxílico o una cadena lateral de éster metílico y compararon la actividad inductora de diferenciación neuronal de los homólogos híbridos.

Los autores de este trabajo evaluaron la actividad transcripcional de SXR y RAR en células progenitoras neuronales de ratón tratadas con los compuestos recién sintetizados. Cabe destacar que la actividad biológica de la vitamina K y el ácido retinoico se conservó en los homólogos híbridos.

Además, los investigadores examinaron la diferenciación de las células madre neuronales tratadas con los homólogos cuantificando la expresión de la proteína 2 asociada a microtúbulos (Map2), un marcador de crecimiento neuronal expresado por neuronas. El compuesto que poseía tanto la estructura conjugada del ácido retinoico como una cadena lateral de éster metílico exhibió una actividad de diferenciación neuronal tres veces mayor en comparación con el control y una actividad significativamente mayor que los compuestos naturales de vitamina K, de aquí en adelante denominados análogos de vitamina K novedosos (Novel VK).

Para dilucidar mejor el mecanismo por el cual la vitamina K ejerce efectos neuroprotectores, los investigadores compararon los perfiles de expresión génica de células madre neurales tratadas con MK-4, un compuesto inductor de la diferenciación neuronal, y un compuesto que suprime la diferenciación de células madre en neuronas. El análisis transcriptómico reveló que los receptores metabotrópicos de glutamato (mGluR) median la diferenciación neuronal inducida por la vitamina K a través de la regulación epigenética y transcripcional.

"Nuestra investigación ofrece un enfoque potencialmente innovador para el tratamiento de las enfermedades neurodegenerativas. Un fármaco derivado de la vitamina K que frena la progresión de la enfermedad de Alzheimer o mejora sus síntomas podría no solo mejorar la calidad de vida de los pacientes y sus familias, sino también reducir significativamente la creciente carga social de los gastos sanitarios y los cuidados a largo plazo", concluyó el prof. Hirota.