Úloha vitamínov pri neurodegeneratívnom ochorení: Aktualizovaná časť 1

Abstrakt:

Získanie odporúčanej dennej dávky vitamínov je kľúčové pre udržanie homeostatickej rovnováhy u ľudí a iných zvierat. Nedostatok alebo dysregulácia vitamínov nepriaznivo ovplyvňuje metabolizmus neurónov, čo môže viesť k neurodegeneratívnym ochoreniam. V tomto článku diskutujeme o tom, ako nové prístupy založené na vitamínoch pomáhajú pri zmierňovaní abnormálneho fungovania neurónov pri neurodegenerácii mozgových chorôb, ako je Alzheimerova choroba, Parkinsonova choroba, Huntingtonova choroba, amyotrofická laterálna skleróza a priónová choroba.

Huntingtonova choroba je degeneratívne ochorenie nervového systému, pri ktorom sú pacienti náchylní na intelektuálne, emocionálne a motorické problémy. Hoci choroba môže ovplyvniť pamäť človeka, netreba to vnímať ako negatívum.

Existujú dôkazy, že ľudia s Huntingtonovou chorobou môžu vykazovať pokles pamäti v skorých a stredných štádiách ochorenia, ale že tento pokles sa znižuje alebo dokonca zmizne v neskorších štádiách. Pacienti totiž postupne strácajú schopnosť potláčať nepotrebné informácie, čo spôsobuje, že pamäť mozgu na základné poznatky a zážitky sa stáva silnejšou a hlbšou.

Spomienky ľudí s Huntingtonovou chorobou môžu byť navyše ovplyvnené emóciami, najmä pozitívnymi. Výskum ukazuje, že pozitívne emocionálne a duševné zdravie môže do určitej miery zlepšiť pamäť. Preto si ľudia s Huntingtonovou chorobou musia zachovať pozitívne emócie a mentalitu. Podpora a povzbudenie od rodiny a priateľov im tiež môže pomôcť udržať si pozitívny prístup a zlepšiť pamäť a kognitívne schopnosti.

Stručne povedané, hoci Huntingtonova choroba môže mať určitý vplyv na spomienky pacientov, neznamená to, že ich životy a budúcnosť sú nevyhnutne negatívne. Naopak, pozitívna emocionálna a sociálna podpora môže pomôcť pacientom prekonať problémy spojené s ich chorobou a podporiť ich zdravie a pohodu. Je vidieť, že potrebujeme zlepšiť pamäť a Cistanche deserticola môže výrazne zlepšiť pamäť, pretože Cistanche deserticola je tradičný čínsky liečivý materiál, ktorý má mnoho jedinečných účinkov, jedným z nich je zlepšenie pamäte. Účinnosť Cistanche deserticola pochádza z viacerých aktívnych zložiek, ktoré obsahuje, vrátane kyseliny trieslovej, polysacharidov, flavonoidových glykozidov atď. Tieto zložky môžu podporovať zdravie mozgu rôznymi spôsobmi.

Kliknite na spoznajte 10 spôsobov, ako zlepšiť pamäť

Vitamíny prejavujú svoju terapeutickú aktivitu pri Parkinsonovej chorobe antioxidačnou a protizápalovou aktivitou. Okrem toho rôzne vitamíny rozpustné vo vode a v lipidoch tiež zabránili patológii amyloidu beta a tau. Na druhej strane, niektoré výsledky tiež neukazujú žiadnu koreláciu medzi účinkom vitamínov a prevenciou neurodegeneratívnych ochorení. Niektoré vitamíny tiež vykazujú toxickú aktivitu.

Tento prehľad pojednáva o priaznivých aj negatívnych účinkoch suplementácie vitamínov pri neurologických poruchách. Podrobný mechanizmus účinku vitamínov rozpustných vo vode aj v tukoch je riešený v rukopise. Horméza je tiež základným faktorom, ktorý je veľmi nápomocný pri určovaní efektívnej dávky vitamínov. PubMed, Google Scholar, Web of Science a Scopus boli používa na vykonávanie literárneho vyhľadávania pôvodných článkov, prehľadových článkov a metaanalýz.

Kľúčové slová: vitamíny; neurodegeneratívne ochorenie; Parkinsonova choroba; Alzheimerova choroba; Huntingtonova choroba; Priónová choroba.

1. Úvod

U dojčiat a starších ľudí je nedostatok vitamínov bežný [1]. Dlhodobý nedostatok vitamínov vedie k podvýžive a vážnym zdravotným problémom [2,3]. Je zaujímavé, že typická vyvážená strava zdravej populácie má bohaté množstvo vitamínov, ktoré zabraňujú viacerým ochoreniam [4,5]. To podnietilo výskumníkov, aby preskúmali úlohu rôznych vitamínov pri vývoji a progresii chorôb.

V tomto prehľade sa zameriavame na vitamíny súvisiace s neurodegeneratívnymi ochoreniami. Vo všeobecnosti sa vitamíny považujú za organické zlúčeniny, ktoré sú potrebné pre vývoj a normálne fungovanie tela. Telo si vitamíny nevie syntetizovať, buď vôbec alebo nie v dostatočnom množstve. Ako také sa musia získavať prostredníctvom stravy. Dôležité je, že vitamíny bežne fungujú ako antioxidanty alebo enzymatické kofaktory [6,7].

Existujú dve hlavné kategórie vitamínov: vitamíny rozpustné v tukoch, ktoré sú uložené v tele, kým ich telo nepotrebuje, a vitamíny rozpustné vo vode, ktoré sa v tele neukladajú, takže je potrebný nepretržitý exogénny denný prísun [8,9 ]. Vo všeobecnosti vitamíny ponúkajú významnú výhodu pri neurodegeneratívnych ochoreniach. Vitamíny rozpustné vo vode aj v lipidoch podstatne zabraňujú Parkinsonovej a Alzheimerovej chorobe.

Toxicitu -synukleínu sa predchádzalo doplnením vitamínov. Okrem toho vitamíny tiež uplatňujú svoje ochranné účinky na transportér dopamínu. Amyloidným a tau patológiám sa tiež postupne predchádza vyššími dávkami vitamínov. Vitamíny tiež vykazujú svoje terapeutické vlastnosti pri Huntingtonovej, Prionovej a roztrúsenej skleróze.

Niektoré štúdie však ukazujú kontrastnú aktivitu vitamínov aj pre vyššie uvedené choroby. Niektoré vitamíny tiež vykazujú toxicitu. Preto existuje silná potreba jasne opísať úlohu vitamínov pri neurodegeneratívnych ochoreniach. Úloha rôznych vitamínov a ich podrobné mechanizmy účinku sú zahrnuté v príslušných častiach.

2. Vitamíny rozpustné vo vode

Vitamíny rozpustné vo vode (WSV) sú štrukturálne a funkčne odlišné zlúčeniny životne dôležité pre normálne bunkové funkcie, rast a vývoj. WSV sa vo všeobecnosti považuje za mikronutrient, ktorého nedostatok spôsobuje závažné ochorenia, ako sú neurologické ochorenia, spomalenie rastu alebo črevné ochorenia [10,11]. Základné WSV sú vitamín B1 (tiamín), vitamín B2 (riboflavín), vitamín B3 (niacín, kyselina nikotínová), vitamín B5 (kyselina pantoténová), vitamín B6 (pyridoxín a deriváty), vitamín B7 (biotín, vitamín H), vitamín B9 ( Folát, Folacin), vitamín B12 (kobalamín) a vitamín C (askorbát, dehydroaskorbát).

Tiamín je tiež známy ako anti-beriberi faktor a aneurín. Molekulová hmotnosť tiamínu je 265,36 g/mol. Reakciou medzi ATP a tiamínom vzniká aktívny koenzým tiamín pyrofosfát. Tiamín pyrofosfát hrá veľmi dôležitú úlohu v metabolizme sacharidov.

Tiamín je bezfarebná zlúčenina s chemickým vzorcom C12H17N4OS. Je nerozpustný v organických rozpúšťadlách, zatiaľ čo rozpustný v nepolárnych rozpúšťadlách, ako je voda. Pre správnu údržbu srdca, nervového systému a tráviaceho systému zohráva tiamín kľúčovú úlohu [12]. Molekulový vzorec riboflavínu (vitamín B2) je C17H20N4O6 a molekulová hmotnosť je 376,4 g/mol.

Riboflavín je prekurzorom dvoch životne dôležitých koenzýmov, flavínmononukleotidu (FMN) a flavínadeníndinukleotidu (FAD). FAD a FMN sa podieľajú na oxidačno-redukčnej reakcii. Tieto koenzýmy sa tiež podieľajú na metabolizme bielkovín, sacharidov a lipidov. Pre zdravé vlasy, pokožku a nechty je riboflavín veľmi dôležitý, pretože dokáže modulovať aj antioxidačný enzým glutatiónreduktázu [13].

Chemický vzorec kyseliny nikotínovej (vitamín B3) je C6H5NO2 alebo C5H4NCOOH a jej molekulová hmotnosť je 123,11 g/mol. Nazýva sa tiež niacín, kyselina pyridín-3-karboxylová a kyselina 3-pyridínkarboxylová. Je nevyhnutný na zníženie zlého cholesterolu (LDL) a zvýšenie dobrého cholesterolu (HDL) v našom tele. Preto sa používa na zvládnutie dyslipidémie. Hladina aminotransferáz v sére sa môže zvýšiť, pretože niacín a jeho vysoká dávka môžu byť zodpovedné za akútne poškodenie pečene. Chuť vitamínu B3 je slabo kyslá a je to kryštalický prášok bez zápachu.

Niacinis sa používa ako vazodilatátor, antilipemický liek a tiež antidotum [14]. Chemický vzorec a molekulová hmotnosť kyseliny pantoténovej (vitamín B5) sú C9H17NO5 a 219,23 g/mol. Kyselina pantoténová vykazuje silné antioxidačné vlastnosti a je široko obsiahnutá v živočíšnych aj rastlinných tkanivách. Tento vitamín je hlavnou súčasťou komplexu vitamínu B2 a koenzýmu A.

Podieľa sa na metabolizme lipidov, sacharidov a bielkovín. Tento vitamín sa tiež podieľa na syntéze hormónov, rôznych neurotransmiterov, hemoglobínu a lipidov [15]. Molekulová hmotnosť a chemický vzorec pyridoxínu (vitamín B6) sú 169,18 g/mol a C18H11NO3. Nazýva sa tiež Pyridoxol a Gravidox. Pyridoxín sa premieňa na pyridoxalfosfát (PLP), ktorý sa významne podieľa na transaminačnej reakcii. PLP tiež pomáha pri syntéze esenciálnych neurotransmiterov, ako je serotonín a norepinefrín.

Pyridoxín sa podieľa na metabolizme glykogénu a aminokyselín [16]. Biotín (vitamín B7) sa tiež nazýva vitamín H a C10H16N2O3S a 244,31 g/mol sú chemický vzorec a molekulová hmotnosť tohto enzýmu. To sa podieľa na karboxylačnej reakcii. Tento enzým je potrebný pre správny rast a metabolizmus [17]. Folát (vitamín B9) sa tiež považuje za kyselinu listovú a vitamín M.

Chemický vzorec a molekulová hmotnosť tohto enzýmu sú C19H19N7O6 a 441,4 g/mol. Tento enzým hrá úlohu v metabolizme aminokyselín a reakciách prenosu uhlíka. Okrem toho sa folát využíva pri tvorbe červených krviniek a hematopoéze [18]. Kobalamín (vitamín B12) sa nazýva aj kyanokobalamín. Jeho molekulová hmotnosť je 1355,4 g/mol a chemický vzorec je C63H88CoN14O14P. Je to koordinačná zlúčenina obsahujúca kobalt syntetizovaná črevnými mikróbmi a vyžaduje vnútorné faktory na absorpciu cez črevo.

Jeho nedostatok spôsobil megaloblastickú anémiu a pernicióznu anémiu. Okrem toho bolo pozorovaných niekoľko neurologických lézií v dôsledku nedostatku tohto enzýmu [19]. Vitamín C alebo kyselina askorbová je jedným z dôležitých antioxidantov prijímaných v strave. Molekulová hmotnosť a chemický vzorec tohto enzýmu sú 176,12 g/mol a C6H8O6 alebo HC6H7O6. Nachádza sa v citrónoch, pomarančoch a iných citrusových plodoch.

Tento enzým je nevyhnutný v strave a človek si ho nedokáže vyrobiť. Podieľa sa na syntéze kolagénu. Jeho nedostatok spôsobuje viaceré komplikácie ako skorbut. Jeho predávkovanie je zodpovedné aj za žltačku a akútnu liWSV fungujú hlavne ako kofaktory pre asociovaný enzým a v konečnom dôsledku modulujú biologickú aktivitu špecifických enzýmov [21,22].

3. Vitamíny rozpustné v tukoch

Ako už názov napovedá, vitamíny rozpustné v tukoch (FSV) sa rozpúšťajú v tukoch a olejoch. FSV, menovite A, D, E a K, sa absorbujú v čreve [8,23]. Vitamín A sa tiež nazýva retinol alebo all-trans-retinol. Molekulová hmotnosť a chemický vzorec tohto vitamínu sú 286,5 g/mol a C20H30O. Tento vitamín je potrebný pre normálne fungovanie očí a podieľa sa aj na modulácii imunitnej funkcie.

Fungovanie reprodukčných orgánov je tiež sprostredkované týmto enzýmom. V strave sa odporúča celkovo 300 až 700 µg pre deti a 700 až 900 µg pre dospelých. Vyššia dávka môže spôsobiť viaceré komplikácie, ako je cirhóza portálnej hypertenzie atď. [24]. Vitamín D3 (cholekalciferol) je aktívna forma vitamínu D. Chemický vzorec a molekulová hmotnosť vitamínu D3 sú C27H44O a 384,6 g/mol.

Produkuje sa v koži ultrafialovým svetlom a tiež sa získava v strave a patrí do kategórie steroidných hormónov. Tento vitamín reguluje hladinu vápnika a fosforu v tele, mineralizáciu a demineralizáciu kostí. Ovplyvňuje aj génovú expresiu väzbou na receptor vitamínu D [25]. Vitamín E sa tiež považuje za alfa-tokoferol a 5,7,8-trimetyltokol.

Molekulová hmotnosť a chemický vzorec tohto enzýmu sú 430,7 g/mol a C29H50O2, v tomto poradí. Vykazuje silné cytoprotektívne a vitálne antioxidačné vlastnosti. Tento vitamín chráni naše telo pred škodlivým oxidačným poškodením. Udržiava priepustnosť bunkovej membrány neutralizáciou reaktívnych druhov kyslíka. Podieľa sa aj na regulácii reprodukčných funkcií [26].

Vitamín Kis sa tiež považuje za Kinadion, Konakion, Mephyton a Monodion. Chemický vzorec a molekulové hmotnosti sú C31H46O2 a 450,7 g/mol. Tento enzým je potrebný pre normálnu reakciu zrážania krvi. Viaceré formy tohto vitamínu sú známe ako vitamín K2 (menachinón), vitamín K1 (fytomenadión) a vitamín K3 (menadión). Maslo, vaječný žĺtok, zelená listová zelenina, syr a pečeň sú dobrými zdrojmi tohto vitamínu [27].

Klinicky sa nedostatok FSV opisuje ako nočná slepota (vitamín A), osteomalácia (vitamín D), zvýšený oxidačný bunkový stres (vitamín E) a krvácanie (vitamín K). V posledných desaťročiach boli navrhnuté ďalšie potenciálne účinky FSV, ako napríklad nedostatok vitamínov A a D nepriamo spojený s rakovinou, diabetes mellitus a niekoľkými imunitnými poruchami [28–32]. FSV, vitamín A a vitamín D, pôsobia hlavne prostredníctvom jadrových receptorov na kontrolu expresie rôznych génov [21,33]. Vitamín E je silný antioxidant a vitamín K hrá kľúčovú úlohu pri zrážaní krvi.

Ako bude výskum pokračovať, ďalšie úlohy a mechanizmy účinku FSV budú ďalej opísané. V tomto prehľade budeme diskutovať o úlohe WSV a FSV v progresii neurodegeneratívnych ochorení.

Vo všeobecnosti vitamíny zohrávajú neuroprotektívnu úlohu; niekoľko derivátov vitamínov bolo testovaných na liečbu rôznych neurologických ochorení a priniesli významné zistenia [34–39]. Preto v nasledujúcich častiach odhalíme úlohu rôznych vitamínov jeden po druhom v kontexte špecifických neurodegeneratívnych ochorení.

4. Vitamíny pri Parkinsonovej chorobe

Parkinsonova choroba (PD), charakterizovaná niekoľkými motorickými a nemotorickými symptómami, vzniká v dôsledku degenerácie dopaminergných neurónov v oblasti stredného mozgu [40–44]. Toto ochorenie má vysoký výskyt v starnúcej populácii [45].

Účinné liečby, ktoré môžu zastaviť iniciáciu alebo zabrániť progresii PD, nie sú v súčasnosti dostupné. Dostupné sú len terapie na zmiernenie symptómov. Symptómy sa však po predĺženej liečbe zhoršujú [46]. Teraz sa výskum zameriava na identifikáciu rôznych zlúčenín, ktoré môžu zabrániť progresii a iniciácii PD [47].

Preto sa v posledných rokoch navrhla úloha niekoľkých vitamínov pri liečbe PD [48,49]. Tieto vitamínové liečby môžu ponúkať menej, ak vôbec nejaké vedľajšie účinky a môžu zlepšiť v súčasnosti dostupné terapie PD. Jeden z hlavných príčinných faktorov zodpovedných za progresiu PD je oxidačný stres a vitamín A (VitA) spolu s jeho derivátmi, ako je kyselina retinová (RA), vykazuje silnú antioxidačnú aktivitu [30,50].

Vita sa získava zo živočíšnych aj rastlinných zdrojov [51]. Ryby, mäso a mliečne výrobky sú živočíšne zdroje preformovaného VitA (retinoland retinyl ester) (obrázok 1) [51]. Na druhej strane rastlinné zdroje poskytujú prekurzory VitA vo forme karotenoidov ( -karotén, -karotén a -kryptoxantín) [51,52]. Vitais sa podieľa na viacerých signálnych dráhach, ktoré regulujú génovú expresiu [30,53].

Konkrétne v centrálnom nervovom systéme (CNS) VitA reguluje niekoľko životne dôležitých procesov, ako je riadenie diferenciácie nervových buniek a vzorovanie pri tvorbe neurálnej trubice [54,55].

4.1. Klinické štúdie Parkinsonovej choroby založené na vitamínoch

Jedna štúdia preukázala vysoké koncentrácie VitA a jeho derivátov v ľudskej posmrtnej kôre frontálneho laloku [56]. Toto je klinická štúdia založená na biomarkeroch, ktorá hodnotila terapeutický vplyv VitA v kôre predného laloku. Kôra predného laloka vykazovala pokles retinolu a jeho derivátov súvisiaci s anagemou v porovnaní s okcipitálnym kortexom. Na preskúmanie a porovnanie iných oblastí mozgu pre podobný typ aktivity budú potrebné ďalšie štúdie.

Okrem toho singapurská čínska kohortová štúdia tiež nenaznačila žiadnu koreláciu medzi antioxidantmi v strave, ako sú karotenoidy a vitamíny (vitamíny A, C a E), a rizikom rozvoja PD [57]. Porovnávacia štúdia naznačila vzťah medzi rizikom PD a príjmom karotenoidov, VitE a VitC. Toto je následná štúdia na mužských aj ženských pacientoch s PD.

Celkovo bolo sledovaných 47 331 mužov a 76 890 žien do 12 a 14 rokov. V tejto štúdii boli zaznamenané aj dotazníky o frekvencii jedla u týchto pacientov s PD. Žiadny z týchto vitamínov a dokonca ani multivitamíny neboli vedecky spojené s rizikom PD u týchto pacientov. Na druhej strane, vysoký príjem VitE získaný z potravy vedie k zníženému riziku PD u mužov aj žien.

Riziko PD sa tiež znižuje po konzumácii orechov. Multivitamínová štúdia ukázala, že riziko PD nie je významne znížené po príjme vitamínov E a C a karotenoidov. Amultivitamínový prístup bohatý na vitamín E ukázal lepší terapeutický účinok ako karotenoidy a vitamín C. Preto táto štúdia naznačila, že diétne potraviny bohaté na VitE znižujú riziko PD v porovnaní s karotenoidmi alebo VitC. Suplementácia VitE teda chráni pred PD [58]. Preto je potrebná širšia úroveň štúdie, pokiaľ ide o terapeutický potenciál VitA, VitC, VitE a ich derivátov pri PD.

Pri mnohých neurodegeneratívnych ochoreniach vrátane PD sa zistilo, že zvýšené hladiny homocysteínu, metabolitu biosyntézy metionínu obsahujúceho síru, majú viaceré neurotoxické účinky [59]. Preto u pacientov s PD so zvýšenými hladinami homocysteínu existovala silná korelácia medzi hladinou homocysteínu a patogenézou PD [60–62]. Zvýšené hladiny homocysteínu boli zodpovedné za smrť nigrostriatálnych dopaminergných neurónov u pacientov s PD. Regulácia hladiny homocysteínu teda môže zabrániť progresii PD [63,64].

Vitamín B (VitB) pôsobí ako kofaktor pri syntéze metionínu z homocysteínu a vedci predpokladajú, že hladina homocysteínu silne koreluje s hladinami VitB [22,65]. Ukázalo sa, že doplnkový VitB znižuje hladinu homocysteínu v krvnej plazme [66,67]. Bez ohľadu na to sa uskutočnili obmedzené štúdie týkajúce sa úloh rôznych typov VitB v patológiách PD.

Zaujímavé je, že hladiny vitamínu B12 (VitB12) boli znížené u pacientov s PD v porovnaní s normálnymi zdravými kontrolami. Okrem toho sa zistilo znížené riziko PD u tých, ktorí konzumovali dostatočné množstvo vitamínu B6 (VitB6) [68,69]. Neboli pozorované žiadne významné zmeny týkajúce sa koncentrácie folátu (VitB9) u pacientov s PD oproti normálnym zdravým kontrolám [69,70].

Je zaujímavé, že väčšina výskumov VitB a homocysteínu vo funkcii mozgu sa zamerala hlavne na tri z ôsmich vitamínov B (VitB9, VitB12, VitB6) a doteraz boli výsledky nejednoznačné [22,66]. Bolo však navrhnuté, že liečba využívajúca kombináciu všetkých by mohla priniesť lepšie výsledky kvôli vzájomne prepojeným bunkovým funkciám ôsmich typov VitB [71]. Nedostatok tiamínu spôsobuje smrť dopamínergných neurónov pri PD. Suplementácia tiamínu bola zodpovedná za oneskorenie progresie a smrti dopaminergných neurónov pri PD [72].

Štúdia na otvorenej úrovni naznačila, že symptómy Parkinsonovej choroby sa významne zvrátia intramuskulárnym podaním vysokej dávky tiamínu pacientom s PD bez akýchkoľvek vedľajších účinkov [73]. Ďalšie zaujímavé je, že pacienti s PD s čuchovou dysfunkciou pozorovaní 2–8 rokov predtým, ako sa prejavili symptómy nízka denzita tiamínu (VitB1) a folátu (VitB9) v potrave [74,75]. V počiatočnom štádiu PD hladiny tiamínu a folátu teda účinne regulujú čuchový systém a môžu slúžiť ako dôležitý skríningový nástroj na detekciu rizika PD.

Akazuistika ukazuje, že bradykinéza a rigidita sa významne zlepšili liečbou niacínom u pacientov s kožnými vyrážkami a neprijateľnými nočnými morami [76]. , je potrebný ďalší výskum, kým sa podporí ich použitie v terapiách PD. Ľudia vykazujú reakciu na dávku VitC, pretože vysoké hladiny môžu byť toxické [77,78]. Napriek tomu, keď sa VitC udržiava na homeostatických koncentráciách, existuje pozitívny účinok zníženia oxidačného stresu, jednej z hlavných príčin neurodegeneratívnych ochorení (obrázok 2) [79].

For more information:1950477648nn@gmail.com