7,8-DHF

01Čo je to

7,8-dihydroxyflavón (7,8-⁠DHF, tropoflavín) je malý flavón s molekulovou hmotnosťou 254 daltonov, teda približne stokrát menší než bielkovina BDNF. Vznikol z bunkového skríningu, v ktorom autori hľadali malé molekuly napodobňujúce ochranné pôsobenie BDNF, a stal sa prvým opísaným agonistom receptora TrkB. Viaže sa na vonkajšiu časť receptora, vyvolá jeho dimerizáciu a autofosforyláciu a spustí dráhy, ktoré BDNF využíva na prežívanie neurónov, tvorbu synapsií a plasticitu.

Pre výskum je zaujímavý najmä tým, že je účinný po podaní ústami a prechádza hematoencefalickou bariérou, čo samotnému BDNF chýba. Vo zvieracích modeloch sa opakovane uplatnil pri ischemickej mozgovej príhode, Parkinsonovej a Alzheimerovej chorobe, poranení mozgu, depresii a pri učení strachu a jeho vyhasínaní. Keďže katecholová skupina sa v tele rýchlo konjuguje, ten istý tím vyvinul proliečivá s esterovou alebo karbamátovou skupinou, ktoré 7,8-⁠DHF v organizme uvoľňujú postupne.

02Mechanizmus účinku

7,8-⁠DHF sa viaže priamo na extracelulárnu doménu receptora TrkB. Vo filtračnej väzbovej skúške s rádioaktívne značenou látkou a rekombinantnou extracelulárnou doménou TrkB dosiahol disociačnú konštantu približne 320 nM v pomere jednej molekuly na jeden receptor, v povrchovej plazmónovej rezonancii a v skúške zhášania fluorescencie 15,4 nM; BDNF ako pozitívna kontrola 1,7 nM. Väzba je selektívna pre TrkB: príbuzný 5,7-dihydroxyflavón sa neviaže a TrkA neaktivuje ani jeden z nich. Následne receptor dimerizuje, autofosforyluje sa a aktivujú sa dráhy PI3K/Akt a MAPK.

Ochranný účinok závisí od receptora. V neurónoch s funkčným TrkB zabránil 7,8-⁠DHF apoptóze, v neurónoch bez TrkB nie. V myšom mozgu aktivoval TrkB po systémovom podaní, zmenšil poškodenie po kainátovej toxicite, znížil objem infarktu pri mozgovej príhode spôsobom závislým od TrkB a pôsobil neuroprotektívne vo zvieracom modeli Parkinsonovej choroby. V modeli poranenia mozgu u myší prebiehala ochrana cez dráhu PI3K/Akt a nie cez ERK: dávka 20 mg/kg intraperitoneálne zvýšila fosforyláciu TrkB, Akt a Bad, znížila štiepenú kaspázu 3 a zvýšila pomer Bcl-2/Bax, pričom zablokovanie TrkB alebo PI3K účinok zrušilo.

Molekula má aj druhý potvrdený cieľ. V roku 2024 skupina z Würzburgu kryštalograficky a interferometricky ukázala, že 7,8-⁠DHF je priamy a reverzibilný inhibítor pyridoxalfosfatázy (PDXP), enzýmu, ktorý odbúrava pyridoxal-5′-fosfát, aktívnu formu vitamínu B6. Afinita je v jednotkách mikromólov a účinnosť v submikromolárnej oblasti; v myších hipokampálnych neurónoch zvýšil 7,8-⁠DHF obsah pyridoxal-5′-fosfátu spôsobom závislým od PDXP. Tá istá práca potvrdila PDXP ako využiteľný liekový cieľ a doložila, že obsah pyridoxal-5′-fosfátu v hipokampe myší klesá s vekom a závisí od PDXP.

Farmakokinetika u myší je rýchla. Po podaní ústami dosahuje koncentrácia v plazme maximum 70 ng/ml za 10 minút a v mozgu 50 ng/g tiež za 10 minút; po 8 hodinách je v plazme ešte 5 ng/ml, v mozgu po 4 hodinách 7 ng/g a po 6 hodinách je pod hranicou merateľnosti. Polčas v cirkulácii myši po podaní ústami presahuje 2 hodiny a biologická dostupnosť pôvodnej molekuly je 4,6 %. Látka sa konjuguje glukuronidáciou, sulfatáciou a metyláciou, pričom monometylované metabolity 7-metoxy-8-hydroxyflavón a 7-hydroxy-8-metoxyflavón zostávajú aktívne a aktivujú TrkB v primárnych neurónoch aj v mozgu myší. Proliečivo R7 zvyšuje biologickú dostupnosť na 84,2 % a jeho polčas po podaní ústami je 2,32 hodiny.

03Účinky

Najviac dát je o pamäti u starnúcich a poškodených hlodavcov. U kognitívne postihnutých 22-mesačných potkanov zlepšilo každodenné intraperitoneálne podávanie 7,8-⁠DHF počas dvoch týždňov priestorovú pamäť v Morrisovom vodnom labyrinte a súčasne sa zvýšila tvorba synapsií v hipokampe, zosilnila synaptická plasticita a aktivovali sa proteíny dôležité pre pamäť. U 30-mesačných, teda ťažko postihnutých potkanov bolo potrebné dlhšie podávanie a zmenila sa hustota, nie počet dendritických tŕňov; účinok bol výraznejší u relatívne mladších zvierat.

U zdravých myší zlepšilo podávanie 5 mg/kg intraperitoneálne priamo po každom tréningu v Morrisovom labyrinte dlhodobú priestorovú pamäť meranú o 28 dní neskôr a objemová analýza mozgu po skončení pokusu ukázala zmeny vo viacerých oblastiach vrátane tých, ktoré zabezpečujú kogníciu, zmyslové a motorické spracovanie. V transgénnom modeli Alzheimerovej choroby 5XFAD obnovilo 10 dní podávania 5 mg/kg intraperitoneálne u 12- až 15-mesačných myší pamäť v Y-labyrinte, obnovilo oslabenú signalizáciu TrkB bez zmeny vlastného BDNF, zablokovalo zvýšenie enzýmu BACE1 a znížilo hladiny C99, Aβ40 a Aβ42 v mozgu.

Dlhodobé podávanie ústami zasahuje aj štruktúru synapsií. U myší 5XFAD liečených od 2. do 5. mesiaca života aktivovalo TrkB, zabránilo ukladaniu Aβ, zabránilo úbytku hipokampálnych synapsií, obnovilo ich počet aj synaptickú plasticitu a zabránilo zhoršeniu pamäti; v kultúrach primárnych neurónov chránilo pred toxicitou Aβ a podporovalo vetvenie dendritov a tvorbu synapsií. V modeli poranenia mozgu u myší znížila dávka 20 mg/kg intraperitoneálne, podaná 10 minút po úraze a ďalej denne tri dni, funkčný deficit a rozsah poškodenia až do 28. dňa, zmenšila edém mozgu a úbytok neurónov, a účinok sa dostavil aj pri začiatku liečby 3 hodiny po úraze. U 23-mesačných myší po ohniskovom poranení mozgu zachovalo jediné podkožné podanie 5 mg/kg 30 minút po úraze bielu hmotu na 2. a 7. deň, zmenšilo axonálne opuchy a znížilo počet umierajúcich zrelých oligodendrocytov.

Pri učení strachu zasiahol 7,8-⁠DHF obe jeho fázy: u myší po dávke 5 mg/kg intraperitoneálne aktivoval receptory TrkB v amygdale, zosilnil získanie podmieneného strachu aj jeho vyhasínanie a u zvierat s predchádzajúcim stresom z imobilizácie obnovil porušené vyhasínanie. V modeli depresie zo sociálnej porážky u myší skrátil 7,8-⁠DHF nehybnosť v teste závesu za chvost a núteného plávania a zlepšil zníženú preferenciu sacharózy na 1. aj 3. deň po jednej dávke; ketamín v tom istom pokuse účinkoval ešte na 7. deň.

Mimo nervového systému pôsobí cez TrkB v kostrovom svale. U samíc myší na vysokotukovej strave znížilo 7,8-⁠DHF rozpustené v pitnej vode v koncentrácii 0,16 mg/ml počas 20 týždňov hmotnostný prírastok a hladovú hyperglykémiu, znížilo množstvo telesného tuku a hmotnosť bieleho tukového tkaniva o 20–⁠30 %, zvýšilo expresiu UCP1 a aktivitu AMPK v kostrovom svale a zlepšilo inzulínovú citlivosť. U samíc so svalovo špecifickým vyradením TrkB sa tento účinok nedostavil, hoci hypotalamické receptory TrkB bolo stále možné aktivovať; u samcov bol účinok na hmotnosť výrazne slabší.

04Dávkovanie

7,8-⁠DHF nie je registrovaný liek a nemá publikované klinické skúšanie. Nižšie sú dávky z kľúčových zvieracích prác, uvedené v mg/kg spolu s druhom, bez prepočtu na človeka.

Prehľad dávok z registrácií, klinickej praxe a štúdií; pri každej je uvedený zdroj. Slúži na vzdelávanie, nie ako individuálny protokol.

05Riziká a súvislosti

U ľudí sa 7,8-⁠DHF neskúmal: v registri ClinicalTrials.gov nie je zapísaná klinická štúdia a publikované údaje pochádzajú z bunkových pokusov a z myší. Expozícia po perorálnom podaní u ľudí zmeraná nebola.

V publikovaných zvieracích prácach má 7,8-⁠DHF dobrú znášanlivosť. Pri kŕmení myší C57BL/6 dávkou 5 mg/kg počas troch týždňov nenašli autori žiadnu patologickú zmenu v obličkách, pečeni, pľúcach, svale, slezine, kôre, hipokampe, srdci, čreve ani v testes a krvný obraz sa nelíšil od kontrol; samice, ktoré 20 týždňov dostávali približne 2,4 µg denne, mali takisto normálny krvný obraz. V skúške hERG je IC50 nad 25 µM, látka neinhibuje ani neindukuje hlavné enzýmy cytochrómu P450 a v bunkách HEK293 nebrzdí delenie do koncentrácie 50 µM.

Jeden reprodukovateľný nežiaduci účinok je opísaný na kosti: u myší s uzavretou zlomeninou tíbie viedlo 14 dní intraperitoneálneho podávania 5 mg/kg denne k menším svalkom (menší objem tkaniva, menšia plocha priečneho rezu, nižší polárny moment inercie) a k mechanicky slabším svalkom 28 dní po zlomenine, s nižšou maximálnou silou do zlomenia. V bunkách osteoprogenitorovej línie Kusa4b10 pritom koncentrácia 50 nM nemenila expresiu Runx2 ani alkalickej fosfatázy a neovplyvnila mineralizáciu, takže autori predpokladajú centrálny mechanizmus.

Účinok na emočné učenie závisí od pohlavia: u myší posilnil 7,8-⁠DHF vyhasínanie podmieneného strachu u samcov a u samíc ho v tom istom pokuse oslabil. Keďže ide o molekulu, ktorá posilňuje signalizáciu TrkB, autori prehľadov upozorňujú, že dávka pre prípadné klinické použitie si vyžaduje opatrné určenie.

06Ako zapadá do celku

7,8-⁠DHF a semax sa stretávajú na tej istej dráhe z dvoch strán: 7,8-⁠DHF aktivuje receptor TrkB priamo ako malá molekula, semax zvyšuje tvorbu vlastného BDNF. Dihexa vznikla v inej línii výskumu a aktivuje systém HGF/c-Met, takže obe molekuly majú spoločný cieľ, nie mechanizmus: rast synapsií a plasticitu v dospelom mozgu.

Z pôvodnej molekuly vzniklo niekoľko derivátov: 4′-dimetylamino-7,8-⁠DHF má na TrkB silnejší účinok a dlhšie pôsobenie než samotný 7,8-⁠DHF, zatiaľ čo proliečivá R7 a R13 nesú esterovú alebo karbamátovú skupinu a zvyšujú biologickú dostupnosť pôvodnej látky. V dozornej štúdii 12 úradných kontrolných laboratórií v Európe a Austrálii sa medzi nootropikami na neregulovanom trhu objavil aj eutropoflavín (4′-dimetylamino-7,8-⁠DHF).

Súvisiace látky

Semax Dihexa 9-Me-BC TAK-653 Cerebrolysin