Az agy öregedése, megismerése és diéta: Az élelmiszer-alapú nootropikumok szerepének áttekintése az életkorral összefüggő memória csökkenésének mérséklésében

Adejoke Yetunde Onaolapo

Adebimpe Yemisi Obelawo

Olakunle James Onaolapo

Absztrakt

Háttér:

Következtetés:

Bár ismert, hogy az emberi agy különböző sértéseket visel el az öregedés folyamán, az ételalapú nootropikumok valószínűleg nagyban hozzájárulnak e sértések hatásainak enyhítéséhez. További kutatásokra van szükség, mielőtt elérnénk azt a pontot, ahol az élelmiszer alapú nootropikumokat rutinszerűen írják fel.

1. BEMUTATKOZÁS

Jelenleg az élelmiszer-alapú nootropikus szerek hatásait értékelik, hogy javítsák azok minőségét/szállítását (pl. Nano-kapszulázás és nanoszuszpenziók) [20], vagy olyan gyógyszer kifejlesztését, amely a szintetikus és a természetben előforduló nootrop szerek hibridje, esetleg kevesebb mellékhatással, alacsonyabb költséggel és nagyobb hatékonysággal [20, 21]. Érdemes megfontolni egy olyan program kidolgozását és klinikai elfogadását, amely kizárólag élelmiszer alapú szerekből áll, amelyek enyhítik vagy esetleg visszafordítják a kognitív hanyatlást, mert több lehetőséget kínál azoknak a betegeknek, akik esetleg rossz társadalmi-gazdasági háttérrel rendelkeznek, vagy szegényebb nemzetek lakói.

Ebben az áttekintésben a kísérleti vagy klinikailag jelentett lehetséges nootropikus hatású élelmiszer alapú szerek témakörével foglalkozó szakirodalmat vizsgáljuk. Ennek célja, hogy jobban megértsük a különböző mechanizmusokat, amelyekkel javíthatják a memória működését, és javaslatot tehet arra, hogy miként lehet őket jobban felhasználni az életkorral összefüggő kognitív hanyatlás klinikai kezelésében.

1.1. Az öregedő agy

Az öregedést fiziológiai folyamatként írták le, amely magában foglalja a test összes szövetét. Az évek során állandó kérdés, amelyet az idegtudósok továbbra is felvetettek, hogy melyik életkorban kezd öregedni az agy? Míg a normális öregedésnek tekinthető nézőpontunk az idők folyamán folyamatosan fejlődött, a beavatkozások általában a 60 éves és idősebb felnőtteket célozzák meg [22]. A legutóbbi tanulmányok adatai azonban azt sugallják, hogy ellentétben a korábban elterjedt véleménnyel, miszerint az agy öregedése csak középkor után kezdődik (45 éves és annál idősebb), a kognitív és intellektuális képesség fokozatos romlása (először kognitív-motoros csökkenésként figyelhető meg). összetett feladatok) körülbelül 24 éves korban kezdődik [23].

Az emberi agyban az öregedés hatásait alaposan tanulmányozták, felvetések szerint az öregedés megváltoztatja az agy sejtes, érrendszeri és szerkezeti jellemzőit [24, 25], ami a kognitív funkciók, a figyelem és a memória csökkenését eredményezi; és a kognitív információ feldolgozásának késése. Szerkezetileg az agy térfogata és/vagy agytömege 40 éves kortól kezdve évtizedenként körülbelül 5% -kal csökken [26]. A kutatások azt is javasolják, hogy az életkor előrehaladtával, főleg 70 éves kortól kezdve, felgyorsuljon az agy sorvadásának tényleges aránya [27]. Az agy térfogatának csökkenése mellett csökken a neuronok térfogata és a neuronok metabolikus aktivitása is [24, 25].

Az öregedést az Alzheimer-kór (AD) kialakulásának fontos rizikófaktorának is tekintették, és a fiziológiai és a kóros (AD-s betegek) öregedés agyi változásainak különbségeit vizsgáló tanulmányokat használták fel a kóros öregedés agyra gyakorolt hatásainak megértésére. elektrofiziológia, morfológia és neurokémia. Az agy patológiás öregedését olyan állapotok példázzák, mint az AD és az érrendszeri dementia, amelyek elektrofiziológiai platformja összefügg morfológiai változásokkal, például progresszív idegsejt-vesztéssel és ischaemiás rendellenességgel. A betegség progressziója ellenére azonban a kísérő kortikális/subkortikális neuroplasztikus változás lehetővé teheti a motoros programozás és végrehajtás megőrzését [28]. A szinaptikus kapcsolat megszakadása és elvesztése progresszív kognitív hanyatlást eredményez a fehéranyag-rendellenességek és az anatómiai/funkcionális hiány miatt [29]. A kóros öregedéshez kapcsolódik az amiloid béta (Aβ) peptidek extracelluláris lerakódásának és nagyságának növekedése, valamint a tau fehérje szálak intracelluláris aggregációja is [30].

Egészséges embereknél a megnövekedett oxidatív stressz hatását az életkorral összefüggő memóriaromlás kialakulására is tanulmányozták. Az egyetemi munkatársak egészséges populációjában végzett longitudinális kohorszvizsgálat eredményei azt mutatták, hogy a megnövekedett oxidatív stressz a végrehajtó funkció csökkenésével járt [35]. Végül, amikor immunhisztokémiai módszereket és oxidatívan módosított fehérjék kétdimenziós ujjlenyomatát használták az oxidatív stressz agyra gyakorolt hatásának vizsgálatára az agy kóros öregedésében (Alzheimer-kór); Az eredmények megnövekedett fehérje oxidációt mutattak ki a hippocampusban, felső és középső temporális gyirekkel, de nem a kisagyban [34].

1.2. Megismerés és öregedés

Vannak jelentések, amelyek szerint a kognitív károsodások világszerte gyorsan népegészségügyi problémává válnak [36, 37], az előrejelzések szerint a prevalencia 20 évente megduplázódik. Ez körülbelül 65,7 millió, 2030-ban diagnosztizált és demenciában szenvedő, 2050-re pedig világszerte több mint 115,4 millió embernek felel meg [38]. Az Egészségügyi Világszervezet 2017. évi adatai azt mutatják, hogy jelenleg világszerte több mint 50 millió ember él demenciában, évente körülbelül 10 millió új eset fordul elő [39]. A demenciában szenvedők növekvő prevalenciája mellett nagy számban vannak olyan idős emberek is, akiknek más változatai vannak a kognitív károsodásoknak. Az olyan állapotok, mint a kognitív fogyatékosság dementiával (CIND) és az enyhe kognitív károsodással (MCI) alkotják a szürke zónát a normális öregedéskor bekövetkező memóriavesztés és a demencia között [40, 41].

A memória osztályozása.

Vannak jelentések, amelyek azt sugallják, hogy a memória különböző altípusait érinti az öregedés. Kimutatták, hogy az epizodikus memória teljesítménye a normális öregedéssel lineárisan csökken [46-48]. Bár a longitudinális vizsgálatok eredményeiből levont következtetések szintén viszonylag stabil epizodikus memóriateljesítményt sugallnak a középkorig, majd ezt követően éles visszaeséssel [48]. A rövid távú, szemantikai és eljárási memóriák bizonyos szempontjairól azt javasolják, hogy a felnőttek élettartama alatt meglehetősen állandó teljesítményszint legyen. Vannak jelentések, amelyek szerint az eljárási memória az öregedéssel viszonylag stabil [49], az öregedéssel alig vagy egyáltalán nem csökken. bár beszámoltak a rövid távú memória életkorral összefüggő csökkenésének feladat-specifikus előfordulási eseteiről [46]. Tanulmányok beszámoltak a végrehajtó működés [50, 51] és a mentális sebesség [52] csökkenéséről, míg a szemantikus memória altípusok, például a kategória megnevezése és a verbális képességek az életkor előrehaladtával javulnak [53, 54], bár a nagyon idősek körében csökkenés figyelhető meg [55]. Kóros öregedésben (pl. Alzheimer-féle demencia) a memóriazavar kezdetben a rövid távú memóriát érinti; a betegség előrehaladtával azonban a deklaratív memória elvesztése súlyos esetekben megfigyelhető epizodikus és szemantikus memóriahiánnyal is jár [56].

Noha számos jelentés szerint a kognitív működés életkorfüggő különbségekre utal, jelentős viták még mindig léteznek [22]. Bár az életkor növekedésével járó specifikus változásokat még vizsgálják, még mindig vannak viták az idősebb felnőttek longitudinális változásainak megbízhatóságával kapcsolatban, amelyek valódi tükröződést jelentenek a fiatal felnőttkorban vagy középkorban bekövetkező változások folytonosságáról [44]. A demencia diagnosztizálását szükségessé teszi a memória csökkenése, a figyelem elvesztése és a mindennapi tevékenységek végrehajtásának képtelensége [57]. Az MCI-t, amely az Alzheimer-kór demenciájának kialakulását megelőző átmeneti szakasz (a jelentések szerint elsősorban a 65 éves és idősebb személyeket érinti), enyhe vagy közepesen súlyos memóriaveszteség jellemzi, és az Alzheimer-demencia kialakulásának kockázatával jár [57].

2. ÉLELMISZER- ÉS AZ EGÉSZSÉGÜGY

Jelenleg úgy gondolják, hogy a demencia globálisan növekvő prevalenciáját elsősorban a népesség elöregedése okozza, ami természetesen megnövelné a demencia kockázatának kitett idős emberek számát [58-60]. Az utóbbi időben felmerültek olyan javaslatok, amelyek szerint a demencia életkor-specifikus előfordulásának csökkenését a demencia kialakulásának feltételezett fejlődési, életmódbeli és kardiovaszkuláris kockázati tényezőknek való kitettség módosítása vezérelheti [61]. Ezekben az életmódbeli változásokban szerepel az étrend módosítása. Az étrend neurológiai fejlődésben betöltött szerepét jól dokumentálták.

Azt is dokumentálták, hogy az étrendi összetevők, mint például a glutén, immunválaszt válthatnak ki, amely összefüggésbe hozható ideg-viselkedési vagy neuropszichiátriai megnyilvánulással; a glutén intolerancia összefüggésbe hozható néhány gerjesztés és gátlás transzkranialis mágneses stimulációs intézkedésének változásával is [62]. A gluténkorlátozás potenciális szerepe azonban a szubklinikai neurológiai rendellenességek kezelésében vagy megelőzésében, ideértve az agyi ködöt is, amely társulhat a demenciához, több vizsgálatot igényel.

Számos tanulmány bebizonyította a tápláló vegyületek agyi működésre gyakorolt jótékony hatását is. Egyes tanulmányok kimutatták, hogy az életmódbeli tényezők, például az étrend módosítása nemcsak megakadályozhatja a demenciával járó kognitív hanyatlást, hanem csökkentheti a fiziológiai öregedéskor bekövetkező kognitív hanyatlás mértékét is [63]. Arra is felmerültek javaslatok, hogy számos tápanyag (amely vagy természetes módon fordul elő az ételben, vagy étrend-kiegészítőként válik elérhetővé) javítja az agy egészségét és a mentális funkciókat az agyi szinaptikus plaszticitásra, az idegsejtek működésére és a megismerésre gyakorolt hatásuk révén [64, 65]. Számos tanulmány vizsgálta a különböző táplálkozási szokások hatását az életkorral összefüggő kognitív hanyatlásra [14, 15]. Az eredmények általában rámutatnak arra, hogy a gyümölcsök, zöldségek, halak, diófélék és hüvelyesek bevitelének növekedése (amint azt a mediterrán étrend során megfigyelték), valamint a hús és a magas zsírtartalmú tejtermékek (a nyugati diéták) látszólag jobb kognitív funkcióval és/vagy a későbbi életben a demencia kialakulásának csökkent kockázatával jár [12, 66-69].

Néhány megfigyelési és intervenciós tanulmány azt is kimutatta, hogy az étrend, amely megakadályozza vagy enyhíti az életkorral összefüggő kognitív hanyatlást, nagy mennyiségű vitamint [70-74], omega-3 zsírsavat [75, 76] és antioxidánst [77] tartalmaz. Ezek az alkotóelemek hozzájárulhatnak a memória működésének javításához azáltal, hogy csökkentik a gyulladásos folyamatokat, az amiloid lerakódást és az oxidatív stresszt az agyban, valamint csökkentik a kardiovaszkuláris morbiditás hatását. Beszámoltak arról, hogy ezen élelmiszerek egy része természetes nootropikus tényezőket is tartalmazhat, mint például a gingko biloba, amely közvetlenül javítja a megismerést azáltal, hogy hatással van bizonyos agyi régiókra, beleértve a parietális, temporális, frontális, occipitális lebenyeket és a hippocampust [78-81]. Patkányokban kimutatták, hogy a gingko biloba növeli az agy acetilkolin szintjét, valamint a muszkarin kolinerg receptorok sűrűségét a hippocampusban [79, 80].

2.1. Élelmiszer alapú antioxidánsok és Nootropic hatású diéták

Az utóbbi időben számos tanulmány bebizonyította az antioxidánsok és a vitamin-kiegészítők fontosságát az öregedési folyamat lelassításában és a neurodegeneratív rendellenességek, köztük a Parkinson-kór és az Alzheimer-kór előrehaladásának gátlásában [82]. Olyan javaslatok is felmerültek, hogy a teljes ételek megfelelő kiválasztása vagy az antioxidánsok étrendbe való felvétele előnyös lehet az élettartam növelésében és az életkorral összefüggő memóriaromlás enyhítésében. Az életkorral összefüggő memóriaromlás mechanizmusait továbbra is tanulmányozzák. Míg azonban a normális öregedésben megfigyelt strukturális és funkcionális idegsejt-veszteségért, valamint a kóros öregedéssel járó gyorsított veszteségért felelős sajátos tényezőket még meg kell határozni, az oxidatív stressz fontosnak bizonyult az öregedésben és az életkorral összefüggő memóriaromlásban. Míg számos preklinikai és klinikai tanulmány beszámolt a különféle élelmiszer-alapú antioxidánsok és nootropikus hatású diéták jótékony hatásairól [82-85], a nagy humán vizsgálatokból származó bizonyítékok gyakran nem támasztják alá a preklinikai vizsgálatokból nyert bizonyítékokat. Például vannak beszámolók arról, hogy az E-vitamin antioxidáns potenciálját (amint azt a preklinikai vizsgálatok is bizonyították) a klinikai vizsgálatok nem replikálták [86].

2.1.1. Preklinikai vizsgálatok

Számos preklinikai vizsgálat azt is kimutatta, hogy az oxidatív stressz csökkentése antioxidánsok alkalmazásával enyhítheti az életkorral összefüggő memóriaromlást [82, 83]. Az eper, az áfonya és a fekete ribizli polifenolban gazdag kivonatait olyan antioxidáns és gyulladásgátló tulajdonságokkal társították, amelyekről kimutatták, hogy enyhítik az életkorral összefüggő motoros és kognitív rendellenességeket patkányokban [82, 87]. Joseph és mtsai. [82] és Shukitt-Hale és mtsai. [87] különálló vizsgálatokban idős Fischer 344 patkányokat használva arról számoltak be, hogy az eper kivonattal, a spenót kivonattal és az E vitaminnal való hosszú távú kiegészítés (az antioxidáns kapacitás javításán túl) az életkorral összefüggő memória és idegműködés csökkenésének csökkenésével járt [ 82, 87]. Két antioxidáns, az alfa-liponsav és az N-acetil-cisztein nootrop hatását a gyorsan öregedő, öregedéssel gyorsított, hajlamos 8 (SAMP8) egerekben, amelyek a sporadikus Alzheimer-kór (AD) és a demencia egérmodelljei is jelentettek [83] . Farr és mtsai. [83] beszámolt arról, hogy az oxidatív stressz mért indexeinek megfordítása mellett az alfa-liponsav és az N-acetil-cisztein krónikus beadása javította a 12 hónapos SAMP8 egerek megismerését anélkül, hogy megváltoztatta volna a motoros aktivitást, a sokk elkerülésére irányuló motivációt vagy a testsúlyt.

A növényi vagy étrendalapú flavonoidok lehetséges neuroprotektív és megismerést fokozó hatásait értékelő tanulmányok bebizonyították hatékonyságukat a kognitív funkció javításában a sérülékeny neuronok védelme, a meglévő neuronfunkciók fokozása és/vagy a neurogenezis stimulálása révén [88-91] . Állatkísérletek, amelyekben az étrendet olyan flavonoidokban gazdag ételekkel egészítették ki, mint a gránátalma leve [91] vagy a növényi eredetű flavonoidok, mint a kvercetin, rutin [92] és a fisetin [88, 90], tudományos bizonyítékokat szolgáltattak a flavonoidok előnyeiről a az öregedés hatása az agy szerkezetére és működésére. Currais és mtsai. [90] kiértékelte a fisetin-kiegészítés hatásait a sporadikus AD egérmodelljében, és beszámolt a kognitív hiány csökkenéséről a régi SAMP8 egerekben, a szinaptikus funkció károsodásának, a stressznek és a gyulladásnak számos markerének helyreállításával [90]. Ezeket a jótékony hatásokat a fisetin közvetlen antioxidáns aktivitásának, a glutation intracelluláris szintjének növekedésének, a neurotróf faktor kulcsfontosságú jelátviteli útvonalainak aktiválódásának, valamint a glia elleni gyulladáscsökkentő tevékenységnek tulajdonítják [88].

2.1.2. Klinikai vizsgálatok

2.1.3. Nootropikus szerek

A nootropikumok, más néven „okos drogok” olyan vegyületek, amelyekről ismert, vagy úgy gondolják, hogy képesek fokozni a kognitív paramétereket, mint például a memória, a kreativitás, a motiváció vagy a figyelem. Közülük sokan úgy tesznek, hogy modulálják a kognitív folyamatokban különálló szerepet játszó neurotranszmittereket és neuromodulátorokat magában foglaló specifikus agyi utak aktivitását [95, 96]. A nootropikumok két nagy csoportba sorolhatók, ideértve a szintetikus vegyületeket és a természetes vagy növényi nootrop szereket [21]. A szintetikus nootrop szerek további kategóriákba sorolhatók: a) a dopaminreceptorokra ható szerek (közvetlen agonisták és a dopamin (D1) receptor közvetett agonistái), b) az adrenerg receptorokhoz ható szerek, például az alfa (α2 közvetlen és közvetett agonistái). ) adrenoreceptor. A dopamin D1- és norepinefrin α2 receptorokat alacsony dózisban aktiváló szintetikus nootropikumok, köztük amfetaminok, metilfenidát, koffein, armodafinil és modafinil, klinikai hatékonysága az, hogy képesek növelni a katekolamin szintet a prefrontális kéregben [97-100], Egyéb szintetikus a nootrop szerek közé tartoznak; c) olyan szerek, mint az acetilkolin (muszkarin (M1) agonista) és a glutamát (AMPA (α-amino-3-hidroxi-5-metil-4-izoxazol-propionsav) receptoroknál ható racetámok [101-103].

Míg a kutatások több nootropikus hatású gyógyszer szintéziséhez vezettek, most a természetes forrásokból származó nootropikumok felfedezésére, jellemzésére és felhasználására irányul a figyelem az életkorral összefüggő kognitív hanyatlás megelőzésére és kezelésére. Időseknél a vizsgálatok kimutatták, hogy egyes növényi vagy természetes nootropikus szerek, például a gingko biloba javítják a megismerést azon képességük révén, hogy vazodilatációt indukálnak az agy kis artériáiban és vénáiban [95]. A természetes nootrop szerek szószólói szintén azon a véleményen vannak, hogy a természetes nootrop szerek (pl. Bacopa monnieri és panax ginseng) fokozzák a hippokampus protein kináz aktivitását [104], javítják az agy antioxidáns aktivitását és megakadályozzák az idegsejtek apoptózisát [105, 106]. beszámoltak néhány gyógynövényes kognitív fokozó, például a Rhodiola rosea neuroprotektív és adaptogén tulajdonságairól is [107].

2.1.4. Természetes nootropikumok

A növényi és természetes nootrop szerek hatásmechanizmusai.