Vitaminy B₁, B₆ a B₁₂ pro podporu regenerace neuritů − nové poznatky z 3D modelu neurodegenerace

Souvislost mezi vitaminy B a periferní neuropatií

Periferní neuropatie je častým důsledkem metabolických onemocnění. V průběhu života postihuje až 50 % pacientů s diabetem. Deficience neurotropních vitaminů skupiny B jsou spojovány s řadou neurologických stavů, jako jsou problémy s koordinací, deprese či periferní neuropatie. Nedostatek vitaminu B₁ (thiaminu) je spojen s onemocněním beri-beri, mitochondriální dysfunkcí neuronů a buněčným stresem. Deficience B₆ (pyridoxinu) je asociována s neurologickými vývojovými poruchami a deficience B₁₂ (kobalaminu) s periferní neuropatií a otokem myelinizovaných neuronů, což vede k demyelinizaci a buněčné smrti neuronů. 

Význam in vitro studií

V rámci identifikace a screeningu potenciálních terapeutik s malou molekulou jsou zkoušeny sofistikované in vitro modely, které poskytují možnost prozkoumat základní účinky potenciálních terapií. 

Smith et al. v rámci své studie vyvinuli realistický model neurodegenerace pro testování potenciálně neuroprotektivních látek. Využit byl hybridní neuronový model NG108-15 (myší neuroblastom × potkaní gliom) kultivovaný v monovrstvě (2D) i 3D prostředí. Ve 3D modelu byly neurony osazeny na kolagenovém hydrogelu s přítomností Schwannových buněk, čímž byl vytvořen substrát podobný periferní nervové tkáni.

Degenerace byla vyvolaná pomocí peroxidu vodíku (H₂O₂) v nízkých koncentracích 5–10 µM po dobu 2–4 hodin a vedla k typickým známkám poškození neuritů (zkrácení, rozpad, výskyt „beadingu“) při zachování životaschopnosti buněk.

Výsledná zjištění

V první fázi výzkumu byl zkoumán růst modelových buněk NG108-15 v prostředí bez vitaminů B₁, B₆, B₁₂. V jednovrstvé kultuře došlo během 3–4 dní ke zřetelnému prodloužení neuritů v nepřítomnosti fetálního bovinního séra (FBS), při dlouhodobé kultivaci bez vitaminů se snižovala životaschopnost buněk. FBS standardně obsahuje bazální množství vitaminů včetně vitaminů skupiny B. 

Neurotropní efekt na zdravé nervové buňky

Model byl poté použit k analýze růstu neuritů v přítomnosti či nepřítomnosti vitaminů B₁, B₆, B₁₂. Koncentrace použitých vitaminů vycházely z předchozí in vitro studie zkoumající vliv těchto vitaminů na růst neuritů a síť nervových buněk dorzálních kořenových ganglií (DRG) zdravých myší (Banek et al.). Prodloužení neuritu bylo významnější u kultury obsahující vitaminy v médiu (viz obr.). 

Obr.  Délka neuritu na plochu snímku (mm/mm²) ve zdravé jednovrstvé kultuře buněk NG108-15 při absenci nebo přítomnosti vitaminů B₁, B₆, B₁₂:
A) kvantifikace každé 4 hodiny po dobu 72 hodin pomocí analýzy NeuroTrack
B) imunofluorescenční snímky pořízené po 40 hodinách, neurony zeleně (barveny pro detekci β-tubulinu III). 

Regenerační účinek kombinace vitaminů B₁, B₆, B₁₂ 

V případě 2D modelu poškozených neuritů vedla aplikace neurotropních vitaminů k prodloužení neuritů o 75,7 % oproti kontrole bez vitaminů. Zatímco délka nejdelších neuritů kultivovaných v nepřítomnosti vitaminů B činila cca 290 µm, nejdelší neurity buněk pěstovaných v médiu s neurotropními vitaminy měřily cca 550 µm. 

Významný účinek byl pozorován také v 3D modelu. Průměrná délka neuritů byla 44,0 µm při léčbě vitaminy vs. 19,6 µm v kontrolní skupině poškozených neuritů, což představuje nárůst o 125,1 %. 

Kombinace vitaminů navíc prokázala srovnatelný regenerační efekt i při preventivním podání před inzultem H₂O₂, což poukazuje na jejich neuroprotektivní účinek. Takto předem ošetřené degenerované buňky poté v prostředí vitaminů narostly o 134,7 % oproti buňkám bez expozice vitaminům. 

Přínos jednotlivých vitaminů

Výsledky naznačují, že vitaminy B₁, B₆, B₁₂ jak samostatně, tak v kombinaci zlepšují regeneraci neuritů v nervových buňkách zvoleného modelu. Dle studie je nositelem nejvýraznějšího efektu vitamin B₁₂, který vedl ke zvýšení délky neuritů o 147,1 %. Vitaminy B₁ a B₆ zvýšily délku přibližně o 50 %, což podporuje hypotézu o jejich synergickém působení. Prezentovaná analýza zároveň podporuje výsledky in vitro studie (Banek et al.), z níž vyplynulo, že vitaminy B₁, B₆ a B₁₂ podporují životaschopnost buněk, růst neuritů a tvorbu neuronové sítě. 

Závěr

Deplece vitaminů B₁, B₆, B₁₂ v buňkách je spojena s neurodegenerativními účinky. Studie na experimentálním 3D modelu přináší důkaz, že kombinace neurotropních vitaminů podporuje regeneraci neuritů po oxidačním poškození a působí preventivně proti degeneraci. 

(lexi)

Zdroje: 
1. Smith P. O., Trueman R. P., Powell R. et al. Exploring the effect of vitamins B₁, B₆ and B₁₂ on neurite regeneration using a 3D co-culture model of neurodegeneration. Int J Phys Med Rehabil 2023; 11 (4): 1000667, doi: 10.35248/2329-9096.23.11.667.
2. Halbichová D. Diabetická neuropatie: nové zkušenosti a poznatky v léčbě. Neurologie pro praxi 2011; 12 (6): 422–425. 
3. Banek N., Martens L., Daluege N. et al. Transcriptome changes and neuronal degeneration in an in vitro model of B vitamin depletion. Int J Phys Med Rehabil 2022; 10 (S18): 1000001, doi: 10.35248/2329-9096.22.S18.002.  
4. Banek N., Young K., Eiberger I., Bonhorst P. Enhanced axonal outgrowth and nerve cell network formation of mouse dorsal root ganglion neurons in vitro supplemented with vitamins B₁, B₆ and B₁₂. ScienceOpen Posters 2022, doi: 10.14293/S2199-1006.1.SOR-.PPZKPRQ.v1. 

ZIP přípravku Neurobion ke stažení ZDE, SmPC Neurobion na webu www.sukl.gov.cz