Adejoke Yetunde Onaolapo

Adebimpe Yemisi Obelawo

Олакунле Джеймс Онаолапо

Резюме

Заден план:

Заключение:

Въпреки че е известно, че човешкият мозък понася различни обиди в процеса на стареене, ноотропите, базирани на храна, вероятно ще изминат дълъг път за смекчаване на въздействието на тези обиди. Необходими са по-нататъшни изследвания, преди да достигнем точка, в която рутинно се предписват хранителни ноотропи.

1. ВЪВЕДЕНИЕ

Понастоящем се оценяват въздействията на хранителни ноотропни агенти с оглед подобряване на тяхното качество/доставка (напр. Нанокапсулация и наносуспензии) [20] или разработване на лекарство, което е хибрид от синтетични и естествени ноотропни агенти, с евентуално по-малко странични ефекти, по-ниска цена и по-висока ефикасност [20, 21]. Също така, разработването и клиничното приемане на режим, състоящ се само от хранителни агенти, които смекчават или евентуално обръщат когнитивния спад, заслужава внимание, тъй като предлага повече възможности за пациенти, които може да са с лош социално-икономически произход или са жители на по-бедни нации.

В този преглед ние изследваме съществуващата литература, занимаваща се с темата за хранителни агенти с експериментални или клинично съобщени възможни ноотропни ефекти. Това е с цел подобряване на нашето разбиране за различните механизми, чрез които те могат да подобрят функцията на паметта, и да предложи начини, по които те могат да бъдат по-добре използвани в клиничното управление на свързания с възрастта когнитивен спад.

1.1. Остаряващият мозък

Стареенето е описано като физиологичен процес, включващ всички телесни тъкани. През годините постоянен въпрос, който продължава да се повдига от невролозите, беше на каква възраст мозъкът започва да старее? Докато нашите перспективи за това, което може да се счита за нормално стареене, продължават да се развиват с течение на времето, интервенциите обикновено са насочени към възрастни на възраст 60 и повече години [22]. Данните от последните проучвания обаче показват, че противно на досегашните вярвания, че стареенето на мозъка започва едва след средна възраст (45 години и повече), постепенно влошаване на когнитивните и интелектуални способности (за първи път се наблюдава като когнитивно-двигателен спад в сложни задачи) започва на около 24-годишна възраст [23].

В човешкия мозък ефектите от стареенето са проучени подробно, с предложения, че стареенето променя клетъчните, съдовите и структурните характеристики на мозъка [24, 25], което води до спад в когнитивните функции, вниманието и паметта; и забавяне в обработката на когнитивна информация. Структурно е доказано, че обемът на мозъка и/или мозъчното тегло намаляват със скорост от около 5% на десетилетие, започвайки от 40-годишна възраст [26]. Изследванията също така предполагат ускоряване на действителната скорост на атрофия на мозъка с увеличаване на възрастта, особено на възраст над 70 години и повече [27]. Освен намаляването на обема на мозъка, има и намаляване на обема на невроните и метаболитната активност на невроните [24, 25].

Стареенето също се счита за важен рисков фактор за развитието на болестта на Алцхаймер (AD), а проучвания, изследващи разликите между мозъчните промени във физиологичното и патологичното (пациенти с AD) стареене, се използват за разбиране на ефектите от патологичното стареене върху мозъка електрофизиология, морфология и неврохимия. Патологичното стареене на мозъка се илюстрира от състояния като AD и съдова деменция, чиято електрофизиологична платформа е свързана съответно с морфологични промени като прогресивна невронална загуба и исхемично нарушение. Въпреки прогресията на заболяването, придружаващата кортикална/субкортикална невропластична промяна може да позволи запазването на двигателното програмиране и изпълнение [28]. Нарушаването и загубата на синаптична свързаност водят до прогресивен когнитивен спад поради аномалии на бялото вещество и анатомични/функционални дефицити [29]. Също така свързано с патологичното стареене е увеличаването на разпределението и големината на извънклетъчното отлагане на амилоидни бета (Ар) пептиди и вътреклетъчната агрегация на тау протеинови нишки [30].

При здрави хора също е проучено влиянието на повишения оксидативен стрес върху развитието на свързано с възрастта намаляване на паметта. Резултатите от надлъжно кохортно проучване при здрава популация от университетски персонал разкриват, че повишеният оксидативен стрес е свързан със спад в изпълнителната функция [35]. И накрая, когато бяха използвани имунохистохимични методи и двуизмерни пръстови отпечатъци на оксидативно модифицирани протеини за изследване на въздействието на оксидативен стрес върху мозъка при патологично стареене на мозъка (болест на Алцхаймер); резултатите разкриват повишено окисление на протеини в хипокампуса, с превъзходен и среден темпорален вир, но не и в малкия мозък [34].

1.2. Познание и стареене

Има доклади, които предполагат, че когнитивното увреждане бързо се превръща в проблем на общественото здраве в световен мащаб [36, 37], като прогнозите предполагат, че разпространението ще се удвоява на всеки 20 години. Това би съответствало на около 65,7 милиона лица, диагностицирани и живеещи с деменция през 2030 г., и над 115,4 милиона души по света до 2050 година [38]. Данните на Световната здравна организация за 2017 г. показват, че в момента над 50 милиона души живеят с деменция в световен мащаб, като годишно се падат около 10 милиона нови случаи [39]. Освен нарастващото разпространение на лица, живеещи с деменция, има и голям брой възрастни хора, които имат други варианти на когнитивно увреждане. Условия като когнитивно увреждане без деменция (CIND) и леко когнитивно увреждане (MCI) съставляват сивата зона между загубата на паметта, която настъпва при нормално стареене и деменция [40, 41].

стареене

Класификация на паметта.

Има доклади, които предполагат, че различните подтипове памет са засегнати от стареенето. Показано е, че епизодичните показатели на паметта намаляват линейно с нормалното стареене [46-48]. Въпреки че заключенията, произтичащи от резултатите от надлъжните проучвания, също предполагат относително стабилно представяне на епизодичната памет до средната възраст, последвано от рязък спад след това [48]. Предполага се, че някои аспекти на краткосрочните, семантични и процедурни спомени имат доста постоянно ниво на изпълнение през целия живот на възрастните. Има съобщения, че процедурната памет е относително стабилна при стареене [49] с малък или никакъв спад, наблюдаван при стареене; въпреки че са докладвани някои случаи на специфични за дадена задача честоти на свързано с възрастта намаляване на краткосрочната памет [46]. Проучванията съобщават за намаляване на изпълнителното функциониране [50, 51] и умствената скорост [52], докато се смята, че подтиповете на семантичната памет като категория именуване и словесни способности се подобряват с възрастта [53, 54], въпреки че се наблюдава спад сред много старите [55]. При патологично стареене (напр. Деменция на Алцхаймер) увреждането на паметта първоначално засяга краткосрочната памет; обаче, с прогресирането на заболяването, загубата на декларативна памет настъпва както при епизодични, така и при семантични дефицити на паметта, наблюдавани при тежки случаи [56].

Въпреки че има няколко доклада, които предполагат възрастово зависими разлики в когнитивното функциониране, все още съществуват значителни противоречия [22]. Въпреки че специфичните промени, свързани с увеличаване на възрастта, все още се разглеждат, все още съществуват спорове относно надеждността на надлъжните промени при възрастните хора като истинско отражение на континуум от промени с настъпване в млада възраст или в средна възраст [44]. Диагнозата на деменция се налага поради наличието на намаляване на паметта, загуба на внимание и невъзможност за извършване на ежедневни дейности [57]. MCI, който е преходен етап преди развитието на деменция на Алцхаймер (съобщава се, че засяга предимно лица на възраст 65 години и повече), се характеризира с наличие на лека до умерена загуба на памет и е свързан с риск от развитие на деменция на Алцхаймер [57].

2. ЗДРАВЕ НА ХРАНИТЕ И МОЗЪКА

Понастоящем се смята, че нарасналото в световен мащаб разпространение на деменция се дължи главно на застаряването на населението, което естествено би увеличило броя на възрастните хора, изложени на риск от деменция [58-60]. Напоследък има предположения, че намаляването на специфичната за възрастта честота на деменция може да бъде предизвикано от модификациите на експозицията на предполагаеми рискови фактори за развитие, начин на живот и сърдечно-съдови заболявания за развитие на деменция [61]. В тези промени в начина на живот е включена модификация на диетата. Значението на диетата за неврологичното развитие е добре документирано.

Документирано е също така, че хранителни компоненти като глутен могат да предизвикат имунен отговор, който може да бъде свързан с невроповеденческа или невропсихиатрична проява; също така, непоносимостта към глутен е свързана с промени в някои транскраниални мерки за магнитна стимулация на възбуждане и инхибиране [62]. Потенциалната роля на ограничаването на глутена в управлението или предотвратяването на субклинични неврологични аномалии, включително „мозъчна мъгла“, която може да бъде свързана с деменция, изисква повече проучване.

Редица проучвания също демонстрират полезните ефекти на хранителните съединения върху мозъчната функция. Някои проучвания показват, че модифицирането на фактори на начина на живот като диетата може не само да предотврати когнитивния спад, който е свързан с деменция, но също така може да намали скоростта на спад в когницията, който настъпва с физиологичното стареене [63]. Има и предположения, че редица хранителни вещества (които се срещат естествено в храната или се предлагат като хранителни добавки) подобряват здравето на мозъка и умствената функция чрез въздействието им върху синаптичната пластичност на мозъка, невроналната функция и познанието [64, 65]. Редица проучвания са изследвали ефектите на различните диетични модели върху свързания с възрастта когнитивен спад [14, 15]. Резултатите обикновено сочат към факта, че увеличаването на приема на плодове, зеленчуци, риба, ядки и бобови растения (както се наблюдава при средиземноморската диета и намаляване на приема на месо и млечни продукти с високо съдържание на мазнини (присъстващи в Западна диети) привидно е свързано с по-добра когнитивна функция и/или намален риск от развитие на деменция в по-късен живот [12, 66-69].

Някои наблюдателни и интервенционни проучвания също показват, че диетите, които предотвратяват или смекчават когнитивния спад, свързан с възрастта, съдържат големи количества витамини [70-74], омега-3 мастни киселини [75, 76] и антиоксиданти [77]. Тези съставки могат да помогнат за подобряване на паметта чрез намаляване на възпалителните процеси, отлагане на амилоиди и оксидативен стрес в мозъка, в допълнение към намаляване на въздействието на сърдечно-съдовата заболеваемост. Има съобщения, че някои от тези храни могат също да съдържат естествени ноотропни фактори като гинко билоба, който директно подобрява познанието чрез въздействието си върху специфични мозъчни региони, включително теменни, темпорални, челни, тилни лобове и хипокампус [78-81]. При плъхове е доказано, че гинко билоба повишава нивата на ацетилхолин в мозъка, както и плътността на мускариновите холинергични рецептори в хипокампуса [79, 80].

2.1. Антиоксиданти на хранителна основа и диети с ноотропни ефекти

В последно време редица проучвания демонстрират значението на антиоксидантите и витаминните добавки за забавяне на процеса на стареене и спиране на прогреса на невродегенеративни разстройства, включително болестта на Паркинсон и болестта на Алцхаймер [82]. Има и предложения, че подходящият избор на пълноценни храни или включването на антиоксиданти в диетата може да бъде от полза за увеличаване на продължителността на живота и смекчаване на свързания с възрастта спад на паметта. Механизмите, свързани с намаляването на паметта, свързано с възрастта, продължават да се изучават. Въпреки това, въпреки че специфичните фактори, отговорни за структурната и функционална невронална загуба, наблюдавани при нормално стареене, и ускорената загуба, свързана с патологичното стареене, все още не са определени, оксидативният стрес се оказва важен при стареенето и свързания с възрастта спад на паметта. Докато редица предклинични и клинични проучвания съобщават за полезните ефекти на различни антиоксиданти и диети с хранителни продукти с ноотропни ефекти [82-85], доказателства от големи проучвания при хора често не успяват да подкрепят доказателствата, получени от предклиничните проучвания. Например има съобщения, че антиоксидантният потенциал на витамин Е (както е показано от предклинични проучвания) не е бил възпроизведен в клинични изпитвания [86].

2.1.1. Предклинични изследвания

Редица предклинични проучвания също показват, че намаляването на оксидативния стрес чрез прилагането на антиоксиданти може да смекчи свързания с възрастта спад на паметта [82, 83]. Богатите на полифенол екстракти от ягода, боровинка и касис са свързани с антиоксидантни и противовъзпалителни свойства, за които е доказано, че смекчават свързаните с възрастта двигателни и когнитивни нарушения при плъхове [82, 87]. Джоузеф и др. [82] и Shukitt-Hale et al. [87] при използване на възрастни плъхове Fischer 344 в отделни проучвания се съобщава, че дългосрочната добавка с екстракт от ягоди, екстракт от спанак и витамин Е (в допълнение към подобряване на антиоксидантния капацитет) е свързана с намаляване на свързания с възрастта спад на паметта и невроналната функция [ 82, 87]. Съобщава се и за ноотропните ефекти на два антиоксиданта, алфа-липоева киселина и N-ацетилцистеин, при бързо застаряващи мишки с ускорено стареене 8 (SAMP8), което е миши модел на спорадични болести на Алцхаймер (AD) и деменция [83] . Farr et al. [83] съобщават, че в допълнение към обръщането на измерените индекси на оксидативен стрес, хроничното приложение на алфа-липоева киселина и N-ацетилцистеин подобрява познанието при 12-месечни мишки SAMP8 без промяна на двигателната активност, мотивацията за избягване на шок или телесно тегло.

Проучванията, оценяващи възможните невропротективни и подобряващи познанието ефекти на растителни или диетични флавоноиди, са показали тяхната ефективност при повишаване на когнитивната функция чрез защита на уязвимите неврони, засилване на съществуващата невронална функция и/или стимулиране на неврогенезата [88-91] . Изследвания върху животни, при които диетата е допълнена с богати на флавоноиди храни като сок от нар [91] или флавоноиди от растителен произход като кверцетин, рутин [92] и физетин [88, 90], са предоставили научни доказателства за ползите от флавоноидите при обръщане на въздействие на стареенето върху структурата и функциите на мозъка. Currais et al. [90] оценява ефектите от добавянето на физетин в миши модел на спорадична AD и съобщава за намаляване на когнитивните дефицити при стари SAMP8 мишки, с възстановяване на няколко маркера на нарушена синаптична функция, стрес и възпаление [90]. Тези благоприятни ефекти се дължат на директната антиоксидантна активност на физетин, повишаване на вътреклетъчните нива на глутатион, активиране на ключови сигнални пътища на невротрофичен фактор, както и противовъзпалителна активност срещу глията [88].

2.1.2. Клинични изследвания

2.1.3. Ноотропни агенти

Ноотропите, иначе известни като „интелигентни лекарства“, са съединения, за които се знае или се смята, че имат способността да подобряват когнитивните параметри като памет, креативност, мотивация или внимание. Редица от тях правят това, като модулират дейностите на специфични мозъчни пътища, включващи невротрансмитери и невромодулатори, които имат различни роли в когнитивните процеси [95, 96]. Ноотропите могат да бъдат класифицирани в две широки групи, включително синтетични съединения и естествени или билкови ноотропни агенти [21]. Синтетичните ноотропни агенти могат по-нататък да се класифицират на: а) агенти, които действат на допаминовите рецептори (директни агонисти и индиректни агонисти на допаминовия (D1) рецептор), б) агенти, които действат на адренергичните рецептори като директния и индиректния агонист на алфа (α2 ) адренорецептор. Клиничната ефикасност на повечето синтетични ноотропи, които активират допамин D1- и норепинефрин α2 рецептори при ниски дози, включително амфетамини, метилфенидат, кофеин, армодафинил и модафинил, е способността им да повишават нивата на катехоламин в префронталната кора [97-100], Други синтетични ноотропните агенти включват; в) агент като рацетами, които действат на рецептори на ацетилхолин (мускаринов (M1) агонист) и глутамат (AMPA (α-амино-3-хидрокси-5-метил-4-изоксазолпропионова киселина) [101-103].

Докато изследванията са довели до синтеза на няколко лекарства с ноотропни ефекти, сега вниманието се насочва към откриването, характеризирането и използването на ноотропи от естествени източници за профилактика и управление на когнитивния спад, свързан с възрастта. При възрастни хора проучванията показват, че някои билкови или естествени ноотропни агенти като гинко билоба подобряват познанието чрез способността им да предизвикват вазодилатация в малките артерии и вени на мозъка [95]. Застъпниците за използването на естествени ноотропни агенти също са на мнение, че естествените ноотропни агенти (напр. Bacopa monnieri и panax ginseng) действат чрез засилване на активността на хипокампалната протеин киназа [104], подобряват антиоксидантната активност на мозъка и предотвратяват невроналната апоптоза [105, 106] Там са докладвани също така невропротективни и адаптогенни свойства на някои билкови когнитивни подобрители като Rhodiola rosea [107].

2.1.4. Естествени ноотропи

Механизми на действие на билкови и природни ноотропни агенти.