Táplálkozás és korosztály: Összpontosítás az Alzheimer-kórra

1 Molekuláris és Transzlációs Orvostudományi Tanszék, Bresciai Egyetem, Brescia, Olaszország

2 Diadem Ltd., a Brescia Egyetem leválasztása, Viale Europa 11, 25123 Brescia, Olaszország

Absztrakt

1. Bemutatkozás

Az öregedés a krónikus betegségek egyik fő kockázati tényezője. A biológiai funkciók fokozatos csökkenése a szervezet fogékonyabbá válhat az endogén vagy exogén kiváltókra, súlyosbítva a kóros állapotokat. Az életkorral összefüggő betegségek közül a kognitív törékenység és a demencia továbbra is gyengébb, és a hosszú távú gondozás irányításának szükségességéből fakadó jelentős hatással van a közegészségügyi költségekre.

A demencia hatékony kezelését lehetővé tevő politikák magukban foglalják az egészségügyi és a tartós gondozási szolgáltatások közötti jobb koordinációt. A fő célnak azonban megfelelő stratégiák elfogadását kell kitűznie a kognitív állapot megőrzésére és/vagy a kognitív állapot romlásának késleltetésére.

A fogyatékosság mértéke, beleértve a kognitív törékenységet, nemcsak a genetikai fogékonyságtól, hanem az életstílustól, a környezettől és a kiváltó tényezőktől is függ, amelyeknek ki van téve [1, 2]. A megfelelő életmódbeli magatartás, ideértve a helyes táplálkozást és az egész életen át tartó fizikai aktivitást, az első lépések a krónikus betegségek és fogyatékosságok időskori megelőzésében [2, 3]. Ma már jól felismert tény, hogy az étrendből származó egyes tápanyagok, beleértve a többszörösen telítetlen zsírsavakat és a gyümölcsökben és zöldségekben található polifenol-vegyületeket, drámai módon befolyásolhatják az öregedő agyat, esetleg jobb megismeréshez és motoros képességekhez vezethetnek. Mindezek a vegyületek erős antioxidáns és gyulladáscsökkentő hatást fejtenek ki. A megismerés javításában rejlő lehetőségeik azonban nem korlátozódnak antioxidáns tulajdonságaikra, mivel specifikus molekuláris és sejtes folyamatokat is magukban foglalnak, amelyek támogatják az agy plaszticitását [4]. Például kiderült, hogy az omega-3 bevitel révén bekövetkező neuronális plaszticitás javulását az agyból származó neurotróf faktor (BDNF) upregulációja közvetíti [4, 5].

Bár az egészséges táplálkozás figyelembe veszi a különféle ételtípusokat, mint bioaktív tápanyagok forrásait, amelyek képesek megőrizni a biológiai funkciókat és megakadályozni a betegségek kialakulását, a különféle élelmiszer-feldolgozási és főzési módszerek hozzájárulását gyakran nem veszik figyelembe. A nyersanyagok technikai manipulálása, az ipari feldolgozás, valamint a tárolási és főzési módszerek valóban módosíthatják az élelmiszer eredeti tartalmát. Ez nemcsak az egészséges tápanyagok elvesztéséhez, hanem a méreganyagok képződéséhez is hozzájárul - beleértve a fejlett glikációs végtermékeket (AGE) [6].

Így ez a munka áttekintette a táplálkozásnak az Alzheimer-kórra, a demencia leggyakoribb típusára gyakorolt hatását, és beszámolt a bioaktív tápanyagok aktív és egészséges kognitív állapotának megőrzésében játszott szerepéről, valamint az étrendi glikotoxin ( az élelmiszer-feldolgozási és főzési módszerektől Ezenkívül a jó oktatás fontosságára összpontosítunk az élelmiszerek feldolgozásában annak érdekében, hogy kihasználhassuk az optimális étrend táplálkozási tulajdonságait.

2. Alzheimer-kór

Ma világszerte csaknem 46,8 millió embernél alakult ki demencia, és az elkövetkezendő években várhatóan növekszik az incidencia, 2030-ban 74,7 millió, 2050-ben 131,5 millió eset fordul elő. 65 éves kor után a demencia kialakulásának kockázata öt év, és az Alzheimer-kór (AD) minden negyedik 85 éves és idősebb embert érint [7]. Az Alzheimer-kór egy neurodegeneratív rendellenesség, amelyet az értelem progresszív globális romlása jellemez, és amely befolyásolja a memóriát, a gondolkodást, a tanulást, a tájékozódást, a nyelvet, a megértést és az ítélőképességet, valamint a viselkedést és a mindennapi tevékenységek végzésének képességét. Ennek a betegségnek a fő kóros jellemzői közé tartozik a fehérje lerakódások felhalmozódása az agyban, mint béta-amiloid (Aβ) plakkok és neurofibrilláris gubancok [8, 9]. Ezenkívül egy AD agy állandó bizonyítékot mutat az oxidatív stressz által közvetített sérülésre és a széles körű gyulladásra [10].

Az Alzheimer-kór a késői élet rendellenessége; vannak olyan családok, amelyekben az AD öröklődik, mint a középkorú élet autoszomális domináns rendellenessége. Az esetek kevesebb mint 1% -át három gén specifikus mutációi okozzák, amelyek kódolják az amiloid-prekurzor fehérjét (APP), a Presenilin 1-t és a Presenilin 2-t, amelyek mind kapcsolódnak az amiloid-béta metabolizmushoz [9].

3. Az étrendi tápanyagok pozitív hatása a kognitív állapotromlás megelőzésére

Az AD progressziójának megakadályozására, késleltetésére vagy megállítására vonatkozó táplálkozási megközelítést ígéretes stratégiának tekintik, ezért széles körben feltárták [14, 15].

3.1. Többszörösen telítetlen zsírsavak

Számos tanulmány vizsgálta a többszörösen telítetlen zsírsavak (PUFA) hatásait az AD megelőzésében és/vagy lassításában. A neuronális veszteség és a kognitív hanyatlás megelőzésére irányuló lehetséges PUFA diétás beavatkozás annak bizonyítékából fakad, hogy a PUFA-k a neuronális sejtmembránok kritikus elemei, fenntartva a membrán folyékonyságát, ami elengedhetetlen a szinaptikus vezikulák fúziójához és az ideghálózatokon belüli neurotranszmitter kommunikációhoz. Az n-3 hosszú láncú PUFA-k (n-3 LCPUFA-k), amelyek főként omega-3-ot, dokozahexánsavat (DHA) és eikozapentaénsavat (EPA) tartalmaznak, szabályozzák az idegsejtek membránjának ingerelhetőségét és javítják az idegsejtek transzmissziós képességét egészséges egyénekben, így a tanulás és a memória fokozása [16]. Ezenkívül a DHA, amelynek magas agyi szintje jelzi alapvető szerepét ebben a szervben, szintén részt vesz a hangulatban és az érzelmi állapotban, a mozgásszervi és a feltáró tevékenységekben, valamint a kognitív funkciókban [17].

Ezenkívül az n-3 LCPUFA-k az immunrendszer szintjén sokféle módon működve modulálják a gyulladásos folyamatokat (i) a citokinek és kemokinek expressziójának szabályozásán, (ii) a prosztaglandinok és eikozanoidok csökkenésén és (iii) az indukción keresztül. a gyulladás megszűnésében szerepet játszó proresolutív tényezők, rezvinek és protekinek közül [5, 17, 18]. Az EPA, DHA és bioaktív közvetítőik gyulladáscsökkentő hatásukat nemcsak a periférián [19], hanem az agy szintjén is kifejtik [20]. Érdekes módon Freund Levi et al. [21] kimutatta, hogy az n-3 LCPUFA-ban gazdag étrend jelentősen megnövelte az agy DHA-szintjét, ami arra utal, hogy a DHA és az EPA étrend-kiegészítés közvetlenül befolyásolhatja a neuroinflammatorikus utakat [20].

3.2. Vitaminok

A D-vitamin is társulhat az AD-vel. Megfigyelési tanulmányok jó bizonyítékot szolgáltatnak arra vonatkozóan, hogy az alacsony D-vitamin-koncentráció kockázati tényező az AD kialakulásában, mivel a koncentrációit fordítottan korrelálják a kockázatával [36]. Ezért az AD kockázatának csökkentése érdekében figyelembe kell venni az Endokrin Társaság ajánlásait, amelyek szerint a D3-vitamin koncentrációja 75 nmol/L felett marad [36, 37].

Ezenkívül a D-vitamin-receptor (VDR) polimorfizmusa és a megváltozott D-vitamin-jelátvitelről kiderült, hogy hajlamosak az AD-fejlődésre vagy az AD-szerű neurodegenerációra [38]. Érdekes módon a transzgénikus 5xFAD (Tg) egerekben, az AD állatmodelljében, öt hónapos D3-vitamin pótlás javította a tanulást és a memóriát [39]. Kimutatták, hogy ez a kezelés az immun- és gyulladásos válaszban, a neurotranszmitter aktivitásában, valamint az endotheliális és vaszkuláris folyamatokban szerepet játszó fehérjék expresszióját indukálja, amiloid plakkok és asztrogliózis jelentős csökkenésével. Nemrégiben Gangwar et al. [40] azt sugallta, hogy a D-vitamin-kiegészítés a kognitív teljesítmény jelentős javulását idézte elő szenilis demenciában szenvedő betegeknél is.

Más vitaminokat, köztük az A-vitamint és a B-vitamin komplexet alacsonyabbnak találtak kognitív károsodott idős betegek plazmájában/szérumában [41, 42]. A három B-vitamin (B6, B12 és folsav) a homocisztein metabolizmusában betöltött szerepük miatt összefüggésben áll az életkorral összefüggő kognitív törékenységgel [43]. A B-vitaminnal és a kognitív státussal kapcsolatos korábbi epidemiológiai vizsgálatok azt találták, hogy az emelkedett homociszteinszinttel (hyperhomocysteinaemia) szenvedő idős emberek általában alacsonyabb B-vitamin-szinttel, valamint alacsonyabb kognitív teszt-pontszámokkal rendelkeznek [44]. In vitro vizsgálatokban az A-vitamin és az Alzheimer-kór lehetséges összefüggéseiről számoltak be, bizonyítva az A-vitamin és a béta-karotin anti-béta-amiloid oligomerizációs hatását [45]. További klinikai munkára van szükség az A-vitamin és/vagy a komplex B-kiegészítés potenciális előnyeinek azonosításához AD-s betegeknél.

3.3. Polifenolok

Az étrendi polifenolok jótékony szerepét javasolták potenciális funkcionális táplálékjelöltként az emlékezet hanyatlásának megakadályozására [46]. A polifenolok természetes anyagok, amelyek jelen vannak a növényekben, gyümölcsökben és zöldségekben. Néhány polifenolt, például a zöld teában található epigallokatechin-3-gallátot (EGCG), a Magnolia officinalis-ban található 4-O-metil-honokiolt, a szőlőben található resveratrolt és a ginkgo bilobában található A-ginkgolidot javasolják az AD elleni védelem biztosítására. . Hatásuk oka lehet antioxidáns és gyulladáscsökkentő tulajdonságuk, de az enzimaktivitás modulációja, valamint az intracelluláris jelátviteli utak és a génexpresszió szabályozása is [46, 47].

Valójában a polifenolok, különösen a flavonoidok, az öregedéssel megváltozott neuronális jelátviteli kaszkádokat is képesek modulálni azáltal, hogy hatnak a szinaptikus plaszticitásban és a hosszú távú potencírozásban részt vevő ERK/CREB útra, javítva a tanulást és az emlékezetet mind állatokban, mind emberekben [48–51]. A flavonoid kiegészítések modulálhatják az olyan specifikus jelátviteli kinázokat, mint a CaMKII és az ERK, szabályozva a CREB aktivációját, valamint a BDNF és NGF fokozott expresszióját az agy szintjén [50–52]. Valójában ezek a vegyületek a középkorú egerek hippocampusában is védő funkciót töltenek be, megőrizve és elősegítve a térbeli tanulási stratégiákat. Nemrégiben Bensalem et al. [53] kimutatta, hogy a szőlőből és az áfonyából származó polifenolban gazdag kivonat (PEGB), magas flavonoidtartalommal, megkönnyítheti a térbeli stratégiák alkalmazását mind felnőtt, mind középkorú egerekben. Ezekben az állatokban a PEGB-kiegészítés javítani tudta a tanulási teljesítményt a CaMKII mRNS szintjének helyreállításával és az NGF expressziójának fokozásával pontosan a hippocampusban. Figyelemre méltó, hogy ez az első táplálkozási beavatkozás, amely, még ha különböző polifenolok keverékét is alkalmazzák alacsony dózisokban, mentő hatást mutatnak ezekre a speciális memóriahiányokra [53].

Továbbá Ono és mtsai. [54] tovább erősítették a polifenol-kiegészítés jelentőségét az AD megelőzésében. Kimutatta, hogy a borral kapcsolatos polifenolok, beleértve a miricetint, a kvercetint és a kaempferolt, gátolják az Aβ oligomer képződés dózisfüggő módon friss A monomerbőlβ, valamint destabilizált előformázott Aβ oligomerek in vitro kísérletekben. A resveratrol, egy másik borral kapcsolatos, bogyókban is bőséges polifenol, védi az idegsejteket az A ellenβ-indukált toxicitást és csillapítja a viselkedés romlását patkányokban [55]. A zöld tea polifenoljai, az EGCG és az epikatechin (EC) ismét megmutatták neuroprotektív hatásukat a szabad gyökök megsemmisítőiben az in vitro oxidatív stressz és a neurotoxicitás sejtmodelljeiben [56, 57].

4. Étrendi-fejlett glikációs végtermékek (d-AGE) és kognitív hanyatlás

A legtöbbet vizsgált AGE receptor a RAGE, egyetlen transzmembrán multiligand receptor, amely az immunglobulin szupercsaládhoz tartozik [69]. A RAGE receptorok főleg vaszkuláris, endoteliális és simaizomsejteken, monocita/makrofág membránokon expresszálódnak [69], de mikroglia és asztrocitákban, valamint neuronokban is [70, 71]. A RAGE ligandumai az AGE-k kivételével tartalmazzák az S100 fehérjecsalád tagjait, a nagy mozgékonyságú box-1 csoport fehérjéit (HMGB1), a prionokat és az amiloidot-β peptidek. A RAGE számos krónikus betegség, például szív- és érrendszeri betegségek, magas vérnyomás és cukorbetegség patogenezisében vesz részt, amelyek az AD kockázati tényezői, ami arra utal, hogy a molekuláris kapcsolat lehet az, amely krónikus pozitív visszacsatolási ciklust indít el, ami végül AD etiológiához vezet [69 ].

A RAGE receptorok és az AGE kölcsönhatása különböző intracelluláris kaszkádok aktiválódását indukálja, amelyek magukban foglalják a kB nukleáris faktort (NF-κB) útvonal és gyulladásos mediátorok, mint a tumor nekrózis faktor-α (TNF-α), az interleukin-6 és a C-reaktív fehérje (CRP) [72]. Mindezek az utak fokozott oxidatív stresszhez és gyulladás előtti állapothoz vezetnek.

Nemrégiben Perrone és mtsai. [81] bizonyítékot mutatott be egy új RAGE által közvetített jelátvitelre is AD-ben, amely a tioredoxinnal kölcsönhatásban lévő fehérje (TXNIP) expressziójához vezet különböző sejttípusokban, elősegítve a gyulladást [81, 82]. A TXNIP kötődik a tioredoxinhoz (TRX) és gátolja antioxidáns aktivitását, ami oxidatív stresszhez vezet [83]. A TRX redoxszabályozása alatt álló sok fehérje közül a pleiotróp p53-at az AD vérsejtek tirozin-maradékainál különlegesen nitrálták [84], ami arra utal, hogy a RAGE-TXNIP tengely megváltoztatása különböző downstream hatásokkal járhat, hozzájárulva a betegség. Nevezetesen, mind a TXNIP, mind a RAGE súlyosbíthatja a sérüléseket és a gyulladásokat, ha krónikusan aktiválódnak, míg átmenetileg expresszálódva közvetítik az idegsejtek javulását [81–83]. Ezért a RAGE-TXNIP tengely részt vesz az AD progressziójában azáltal, hogy aktiválja az oxidatív stressz, a gyulladás, az érrendszeri diszfunkció és a neurodegeneráció összehangolt hatását. Így a RAGE és a TXNIP krónikus aktivációjának gátlása hatékonyan biztosíthatja a neuroprotektív hatást AD-ban [82].

A RAGE-től eltérően a szekretált izoformának, az sRAGE-nak védő szerepet tulajdonítanak. Az sRAGE nem rendelkezik a transzmembrán doménnel, és jelen van az emberi plazmában, „csaliként” funkcionálva A-ként funkcionálβ plazmában és megelőzve a RAGE – A neurotoxikus vagy proinflammatorikus válaszaitβ kölcsönhatás mikroglia és neuronokban [77, 85].

Ezenkívül néhány szerző javasolta az AGE-kiürülés egyensúlyhiányának bevonását az AD patológiában. Az AGE-k szérumszintje endogén termelésüknek, exogén étrendi bevitelüknek és vese clearance-nek az eredménye. Számos enzim (glioxaláz I és II és karbonil-reduktáz) és egy specifikus receptor (AGER1) is részt vesz a méregtelenítő rendszerben a glikáció prooxidáns hatásaival szemben [67, 68]. Érdekes, hogy az AD korai stádiumában a glioxaláz I-t a fenntartás érdekében felülszabályozzák α-oxoaldehid termékek fiziológiai szinten, míg a késői szakaszban az enzim csökken. Az AGE lerakódások és a glioxaláz I expresszió közötti összefüggést tovább igazolták mind az életkor, mind az AD által érintett agyak [86].

Az élelmiszer, mint a bioaktív tápanyagok forrása és a potenciális toxikus vegyületek tárolója, kettős szerepet játszhat az AD patológiájában (1. ábra). Mindezek a megállapítások azt jelzik, hogy az AGE-k még nem ismert étrendi kockázati tényezőknek és az AD-ben részt vevő fontos patogén mediátoroknak tekinthetők. A természetes vagy farmakológiai AGE-gátlók felfedezése és az AGE-korlátozott étrend elfogadása további új kihívásokat jelenthet az egészséges öregedési állapot elősegítése és a kognitív hanyatlás súlyosbodásának megelőzése érdekében.