Az étrendi tényezők hatása a központi idegrendszer plaszticitására és a sérülések helyreállítására

Fernando Gomez-Pinilla

Idegsebészeti Osztály, Kaliforniai Egyetem, Los Angeles-i Agysérülési Kutatóközpont, Los Angeles, Kalifornia; Integratív Biológia és Élettan Tanszék, Kaliforniai Egyetem, Los Angeles, 621 Charles E. Young Drive, Los Angeles, CA 90095

Alexis G. Gomez

Integratív Biológiai és Élettani Tanszék, Kaliforniai Egyetem, Los Angeles, Los Angeles, Kalifornia

Absztrakt

Bár az etetés az élet elengedhetetlen eleme, csak nemrégiben vizsgálták meg az ételek agyi plaszticitásra és működésre gyakorolt hatását. Bizonyíték van arra, hogy a kiválasztott étrendi tényezők az agy plaszticitásának fontos módosítói, és hatással lehetnek a központi idegrendszer egészségére és betegségeire. Az új kutatások eredményei azt mutatják, hogy az étrendi tényezők az energia-anyagcsere és a szinaptikus plaszticitás kezelésével kapcsolatos molekuláris események befolyásolásával fejtik ki hatásukat. A legújabb tanulmányi eredmények azt mutatják, hogy a kiválasztott étrendi tényezők mechanizmusa hasonló a testmozgáshoz, és hogy egyes esetekben az étrendi tényezők kiegészíthetik a testmozgást. A központi idegrendszeri sérülések állatmodelljeiben végzett bőséges kutatási eredmények alátámasztják azt az elképzelést, hogy a tápanyagok teljes ételek és étrend-kiegészítők révén bevihetők az idegi károsodás következményeinek csökkentésére. Ezért a testmozgás és az étrend kezelése nem invazív és hatékony stratégiának tűnik a neurológiai és kognitív rendellenességek ellensúlyozásában.

BEVEZETÉS

Annak ellenére, hogy a jelenlegi terápiás megközelítések korlátozottan hatnak az agykárosodás következményeinek csökkentésére, az agy hihetetlenül képes a plaszticitásra. Számos klinikai vizsgálat tesztelte a farmakológiai vegyületek hatását a neurológiai rendellenességek, például az agy- és gerincvelői sérülések (SCI) okozta terhek minimalizálása érdekében, de ezeknek a vizsgálatoknak sok eredménye sikertelen volt. Ezen kudarcok eredménye azt is tükrözi, hogy nincs összefüggés a beteg tényleges eredménye és az előrejelzett prognózis között, így felmerül a kérdés, hogy milyen nem számolt környezeti tényezők játszhatnak fő szerepet az agy plaszticitásának és helyreállításának végső kifejeződésében [1].

Az élelmiszerek emberi neurológiai funkciókra gyakorolt hatásaival kapcsolatos publikált kutatások többsége teljes ételek felhasználásával függ össze. Egyre több bizonyíték áll rendelkezésre, amely a kiválasztott tápanyagok vagy élelmiszer-származékok hatásait mutatja be a neurológiai rendellenességek számos állatmodelljében. Ez az információ megfelel annak az elképzelésnek, miszerint az étrendi tényezők felhasználhatók biológiai alapú terápiákként. A tápanyagok azon képessége, hogy befolyásolják a központi idegrendszert, beépülhet teljes étrend vagy élelmiszer-származék étrend kezelésével.

ALAPELVEK arról, hogyan befolyásolhatja az étrend az agyat és a gerincvezetéket

ÉTKEZÉSI BEAVATKOZÁS A KOGNITÍV KÉSZSÉGEK JAVÍTÁSÁHOZ

Omega-3 zsírsavak

Diétás polifenolok

A polifenolok a növényekben található kémiai anyagok nagy csoportja, amelyet több fenolcsoport jelenléte jellemez. A polifenolok erőteljes antioxidáns tulajdonságokkal rendelkeznek, és a központi idegrendszerre kifejtett hatásuk miatt leírt néhány fő csoport a kurkuminoidok és a flavonoidok. A kurkumin az indiai növényi kurkuma elsődleges kurkuminoidja, amely hírnevet szerzett erős gyógyászati képességéről. A flavonoidok számos gyümölcsben és zöldségben vagy melléktermékükben találhatók, például bogyókban (pl. Áfonya, eper), teában és vörösborban. A flavonoidok pozitív hatással lehetnek a megismerésre az agyi betegségek és az agyi sérülések kezelésére [11]. A flavonoidok hatásai az idegi helyreállításban sokfélék, például az idegsejtek szignalizációjának elősegítésével, valamint az antioxidáns és gyulladásgátló szerek termelésének növelésével. Az omega-3 zsírsavak magasabb étrendi beviteléhez hasonlóan a bogyós gyümölcs fokozott fogyasztása is pozitív hatást mutat az idős rágcsálók kognitív bomlásának csökkentésére [12].

Kurkumin

Zöld tea

Resveratrol

A resveratrol egy nonflavonoid polifenol, amelynek 2 izomer formája van: a biológiailag inaktív cisz-resveratrol és a biológiailag aktív transz-resveratrol (transz-3,4, 5-trihidroxystilbene), amelyek leggyakrabban bogyókban, szőlőben és vörösborban találhatók meg. Állatkísérletek eredményei azt mutatták, hogy a sérülés megjelenése előtt 30 perccel végzett resveratrol-kezelésnek ischaemia-reperfúziós sérülés után a gerincvelőben védőhatása van, például csökkenti az oxidatív stresszt [24]. A rezveratrolnak számos pozitív hatása van a test fiziológiájára, például védi a szív, az agy és a vese sejtjeit; növekvő apoptózis; és a tumor növekedésének csökkentése [25]. Ezenkívül a resveratrol erős „öregedésgátló képességgel” rendelkezik, amint azt számos tanulmány megfigyelte, amelyek fordított összefüggést mutattak a borfogyasztás és az AD elleni védelem között [26]. Érdekes módon úgy tűnik, hogy a resveratrol neuroprotektív mechanizmusai abból adódnak, hogy hatékonyan képes elősegíteni a kalória homeosztázist a mitokondriumokra hatva, ami alacsony oxidatív stresszt és hatékonyabb neuronfunkciót eredményez [27].

Kalóriabevitel

Kerülendő ételtípusok

A gyakorlat kiegészítheti az étrend hatásait

A diéta és a testmozgás együttes hatása

Rossz étrendkezelés, mozgásszegény életmód és az elhízás növekedése

Agyi képalkotó vizsgálatok, amelyek tenzor-alapú morfometriát alkalmaztak a szürkeállomány és a fehérállomány térfogat-különbségeinek vizsgálatára 94 idős egyénben, szorosan összefüggenek a magas testtömeg-index, az éhomi plazma inzulinszint és a 2-es típusú cukorbetegség mellett, atrófiával a frontális, temporális és subkortikális agyi régiókban [ 48]. A cukorbetegség szempontjából az inzulin a szinaptikus plaszticitás és a kognitív funkció szabályozása szempontjából is fontos. Noha a depresszió nem kapcsolódik közvetlenül a cukorbetegséghez, egyre inkább felismerhető, hogy a cukorbetegség magas kockázatot jelent a depresszió és a mentális betegségek szempontjából. Az Egyesült Államok Betegségmegelőzési és Megelőzési Központja szerint körülbelül 21 millió amerikai cukorbeteg.

Úgy tűnik, hogy az összesített bizonyíték azt jelzi, hogy az optimális agyműködés és kognitív képesség fenntartása érdekében ellenőrizni kell a táplálékfelvételt. Mivel az élelmiszer általában kevés volt az evolúció során, az élőlények alkalmazkodtak az evéshez, amikor az élelmiszer elérhetővé vált. Ez azt jelenti, hogy a táplálékfelvételt szabályozó agyi áramkörök általában képlékenyek és sok ingermodalitás által könnyen befolyásolhatók, és gyakran biológiai funkcióik súlyosbodásához vezetnek. Valójában számos tanulmány rámutat arra a lehetőségre, hogy az étkezési rendellenességek hasonló mechanizmusokat követhetnek, mint a függőséget okozó viselkedés általános típusai. Ez azt is magában foglalja, hogy a testmozgás képessége az étrendi jelekkel való interakcióra [49] felhasználható az „ételfüggő viselkedés” ellenőrzésére.

KÖVETKEZTETÉS

Az agy képessége a neurológiai rendellenességek leküzdésére és a sérülésekből való kilábalásra nagyban függ az életmódválasztástól, mint például az étrend és a testmozgás. A kiválasztott tényezők, például az omega-3 zsírsavak és a kurkumin étrendi bevitelének növelése, valamint a rendszeres testmozgás ellenállóbbá tehetik az agyat a károsodásokkal szemben. Ezek az egészséges táplálkozási döntések megkönnyíthetik a szinaptikus transzmissziót, javíthatják a kognitív képességet, és pozitív agyi környezetet teremthetnek az általános egészség szempontjából azáltal, hogy bevonják az anyagcserére és a szinaptikus plaszticitásra ható molekulákat. A testmozgással stimulált molekuláris gépezet fontos ösztönzője a BDNF, amely az anyagcsere és a plaszticitás határán hat. A diéta és a testmozgás olyan erőteljes, nem invazív megközelítésként történő alkalmazása, amely elősegíti az agyi trauma felépülését, valamint megkönnyíti az idegsejtek és a plaszticitás regenerálódását, erős pozitív eredményeket hozhat a szokásos rehabilitációs kezelés előrehaladásához. Különösen egy új információ, amely azt mutatja, hogy a kombinált étrend- és testmozgási stratégiák további előnyöket jelentenek, döntő hatással lehetnek az agy és SCI-k vagy más neurológiai rendellenességek utáni idegi helyreállítás elősegítését célzó stratégiák kialakítására.

Köszönetnyilvánítás

Kutatási támogatás: Ezt a munkát az National Institutes of Health Awards NS50465-06, NS068473 és NS56413 támogatta.