Kyselina valproová v nových souvislostech a její působení na neurony

Účinky kyseliny valproové

Kyselina valproová (VPA) se již dlouho používá k léčbě epilepsie a poruch nálad při bipolární poruše. Její přesný mechanismus účinku není znám, ale nejspíše snižuje aktivitu neuronů blokádou sodíkových a vápníkových kanálů a podporou GABAergní transmise pomocí inhibice GABA transaminázy.

Kromě antiepileptického účinku VPA také inhibuje histondeacetylázy (HDAC). Tyto enzymy se podílí na řízení transkripční aktivity chromatinu. Acetylace histonů zpřístupňuje DNA pro transkripci, přičemž VPA navozuje strav hyperacetylace, která se projevuje změnou transkripce genů. VPA je teratogen, při jejím užívání v graviditě se významně zvyšuje riziko kongenitálních malformací, a to zejména spina bifida. Některé studie již tyto účinky dávají do souvislosti s inhibicí HDAC u embrya.

VPA má za určitých okolností neuroprotektivní a neurotrofický vliv na neurony a neurální progenitorové buňky. Zlepšuje neuroplasticitu, neurogenezi a přežívání buněk. Existují však také data, která poukazují na proapoptotický účinek VPA na neurony a jejich progenitorové buňky. Tyto diskrepance mohly vzniknout například proto, že účinky VPA byly zatím studovány pouze na heterogenních populacích primárních buněk.

Metodika a výsledky výzkumu

Japonští autoři se proto rozhodli využít ke studiu biologického účinku VPA homogenní kulturu, a to neurální progenitorové buňky a glutamátergní kortikální pyramidové neurony, jež byly in vitro diferencovány z embryonálních kmenových buněk. Účinek VPA srovnávali s jejím strukturním analogem valpromidem (VPM), který působí jako antiepileptikum, ale postrádá inhibiční účinek na HDAC, a dále se známými inhibitory HDAC trichostatinem A a butyrátem sodným. Pomocí western blottingu sledovali míru acetylace histonu H3, apoptóza byla hodnocena imunofluorescenčními metodami.

V terapeutických koncentracích měla VPA proapoptotický vliv na progenitorové buňky neuronů odvozené z embryonálních kmenových buněk, ale nikoli na vlastní glutamátergní neurony. Obdobné účinky byly pozorovány i u trichostatinu A a butyrátu sodného, naopak VPM tyto účinky postrádal. Výsledky western blottingu potvrdily rychlé a výrazné zvýšení acetylace histonu H3 u progenitorových buněk. U glutamátergních neuronů došlo také ke zvýšení acetylace histonu H3, ale pouze v menším rozsahu, a přežívání těchto buněk tak nebylo ovlivněno. Zjištěno také bylo, že míra acetylace histonu H3 i míra apoptózy byly závislé na dávce VPA.

Diskuze a závěr

Autoři prezentované studie prokázali, že VPA má dávkově závislý proapoptotický účinek, který závisí na stupni diferenciace buňky a jejím typu. VPA působila proapoptoticky na progenitorové buňky neuronů a nikoli na zralé glutamátergní neurony. Vzhledem k tomu, že podobné výsledky byly zjištěny i u jiných inhibitorů HDAC, ale ne u VPM, je možné usuzovat na signifikantní roli inhibice HDAC. Progenitorové buňky mají výrazně vyšší proliferační potenciál, a jsou proto citlivější k účinku inhibitorů HDAC. Zásah do fyziologické acetylace histonů podáváním VPA v těhotenství je tedy pravděpodobně zodpovědný za zvýšení rizika vrozených vad nervového systému plodu. 

(imt)

Zdroj: Fujiki R., Sato A., Fujitan M., Yamashita T. A proapoptotic effect of valproic acid on progenitors of embryonic stem cell-derived glutamatergic neurons. Cell Death Dis 2013; 4: e677, doi: 10.1038/cddis.2013.205.