Ефірні олії як потенційний нейропротекторний засіб від вікових нейродегенеративних захворювань: оглядⅠ

Анотація: Незважаючи на збільшення тривалості життя, нейродегенеративні стани, мабуть, стали найстрашнішою хворобою літніх людей. Нейрозахисний потенціал ефірних олій (ЕО) і антивіковий потенціал широко оцінюють у всьому світі. Метою цього огляду є аналіз ефективності ЕО як нейропротекторних засобів серед чотирьох поширених вікових нейродегенеративних захворювань. Література була витягнута з трьох баз даних (PubMed, Web of Science і Google Scholar) у період з 2010 по 2020 роки з використанням термінів медичної предметної рубрики (MeSH) «ефірна олія», схрещених із «хвороба Альцгеймера (AD)», « Хвороба Гентінгтона (ХХ)», «Хвороба Паркінсона (ХП)» або «бічний аміотрофічний склероз (БАС)». Вісімдесят три відсотки (83 відсотки) досліджень були зосереджені на БА, тоді як ще 12 відсотків зосереджені на ХП. Не було зареєстровано жодного класифікованого дослідження на HD або ALS. EO з Salvia officinalis був зареєстрований як один з найефективніших інгібіторів ацетилхолінестерази та бутирилхолінестерази. Однак тільки Cinnamomum sp. було оцінено його ефективність як при AD, так і при PD. Наш огляд надав корисні докази щодо ЕО як потенційних нейропротекторних засобів для лікування вікових нейродегенеративних захворювань.

Клацніть, щоб отримати екстракт цистанка трубчастого для лікування хвороби Альцгеймера

Ключові слова: ефірні олії; нейродегенеративний; Хвороба Альцгеймера; хвороба Гентінгтона; Хвороба Паркінсона; бічний аміотрофічний склероз; в пробірці; в природних умовах

1. Введення

Ароматичні рослини складаються з широкого та різноманітного масиву органічних сполук зі значними екологічними та фізіологічними функціями. Одним із найважливіших компонентів, синтезованих ароматичними рослинами, є ефірні олії (ЕО), а також їх вторинні метаболіти та фенольні сполуки [1]. ЕО можна екстрагувати та отримувати з різних частин рослин, таких як квітка, кора, лист, корінь або шкірка [2–4]. Як правило, монотерпени та сесквітерпени є основними складовими ЕО. Фенольні сполуки утворюються шляхом біохімічного синтезу і складаються з хімічно гетерогенної групи. Серед добре відомих фенольних сполук фенольні кислоти, прості феноли, кумарини, флавоноїди, стильбени, лігнани та лігніни, а також гідролізовані та конденсовані таніни [5,6]. ЕО непостійні, і вони можуть відігравати певну роль у покращенні когнітивних функцій через нюхові шляхи [7]. EO добре відомі різними перевагами, які включають противірусну, антибактеріальну, протигрибкову, покращення пам’яті, лікарський засіб, консервацію їжі, косметичний консервант, ароматерапію та багато інших застосувань. Наприклад, повідомлялося, що ЕО, отриманий із Salvia sp., який є одним із найпоширеніших видів лікарських рослин, є чудовим засобом проти кашлю, бронхіту, герпесу та ран від молочниці, а також при порушенні концентрації. ЕО цього виду також застосовують у харчовій та косметичній промисловості, для виробництва парфумерної продукції [8].

Центральна нервова система (ЦНС) головного мозку складається з різноманітних нейронів, відповідальних за організацію нейронних і ненейрональних клітин, а також за виконання різноманітних рухових, сенсорних, регуляторних, поведінкових і когнітивних функцій. Нейрональні клітини різноманітні за своєю морфологією та функціями, що свідчить про те, що кожен тип нейронів може вказувати на свій геномний профіль, незважаючи на наявність ідентичних генетичних кодів. У межах ЦНС було помічено, що певні ділянки демонструють різну вразливість до старіння та різноманітних вікових нейродегенеративних захворювань [9]. Нейродегенеративні розлади часто характеризуються сильними ознаками оксидативного стресу в їх патогенезі, як наслідок нерегульованого синтезу активних форм кисню (АФК) [10]. Розбіжності, що спостерігаються в прооксидантних і антиоксидантних клітинних механізмах, взаємопов’язаних з мітохондріальною дисфункцією, перекисним окисленням ліпідів, нейрозапальними процесами та метаболізмом ендогенного дофаміну, є одними з факторів, що сприяють дерегуляції [10,11].

Багато дослідників шукали молекули, які активують блокуючі шляхи або мінімізують вплив АФК [12,13]. Щоб подолати обмеження сучасних терапевтичних засобів, доступних для лікування нейродегенеративних розладів, проводяться суттєві дослідження для вивчення та визначення доступності інших можливих природних препаратів, які є настільки ж ефективними та не мають жодних побічних ефектів. Таким чином, природні компоненти, що складаються з різних поліфенольних фітохімічних речовин, отримали помітне розуміння для цієї мети [14]. Нейродегенеративні розлади наразі невиліковні, а доступні методи лікування лише контролюють симптоми або подовжують розвиток захворювання. ЕО були запропоновані в якості основної стратегії профілактики та лікування для запобігання старінню та нейродегенеративних розладів [15]. Багато досліджень повідомляють про потенціал різних ЕО та їх компонентів проявляти нейропротекторний ефект [16,17].

Cinnamomum sp. [18,19], Salvia sp. [20,21], Polygonum sp. [22], Lavandula sp. [23,24], Citrus sp. [25], Artemisia sp. [26,27] та Zingiber sp. [28] є одними з найбільш широко досліджених видів для оцінки ефективності ЕО та його відповідних компонентів при вікових нейродегенеративних розладах. Чотири вікові нейродегенеративні захворювання, які найчастіше досліджуються, це хвороба Альцгеймера (БА), хвороба Паркінсона (ХП), хвороба Хантінгтона (БХ) і бічний аміотрофічний склероз (БАС). БА є найпоширенішою причиною деменції у літніх людей і класифікується як повільний, але прогресуючий нейродегенеративний розлад. Найвищі показники поширеності зафіксовані в Північній Америці та Західній Європі, за якими йдуть Латинська Америка, Китай і Західна частина Тихого океану. Загалом наголошується, що велика кількість випадків БА спостерігається серед людей похилого віку старше 75 років, однак ранній початок БА також може розвинутися у віці від 30 до 60 років [29,30]. Прямі витрати, пов’язані з діагностикою AD, охоплюють медичне лікування або соціальні послуги, де потрібен доглядальник, тоді як втрата доходу пацієнта або члена сім’ї називається непрямою вартістю [31]. Існує кілька профілів AD, які включають дефіцит епізодичної пам’яті, мови, семантичних знань, зорово-просторових здібностей і виконавчих функцій з точки зору планування та організації, а також апраксії [32]. Окрім втрати нейронів, амілоїдні бляшки та нейрофібрилярні клубки взаємопов’язані з наявністю реактивних астроцитів та активованих мікрогліальних клітин [33–35]. А є найбільш вивченим компонентом патогенезу AD, де він може індукувати нейрональну токсичність і активувати мікроглію, що призводить до непрямого пошкодження нейронів [36]. Відомо, що протеолітичне розщеплення білка клітинної поверхні типу I білка-попередника амілоїду (АРР) дає кілька форм A [37,38]. Патогенні гіпотези синаптичної та нейронної токсичності при хворобі Альцгеймера показані на малюнку 1.

Значною зміною, яка корелює з віковою втратою дофамінергічних клітин чорної субстанції (SN), є втрата дофамінергічної іннервації неостріатуму. Переконливі дослідження показали, що участь моноаміноксидази (МАО) у AD і нейродегенеративних захворюваннях є важливим фактором у багатьох основних патофізіологічних шляхах [40,41]. MAO-B було запропоновано як біомаркер, і його активована форма призводить до когнітивної дисфункції, вбиває холінергічні нейрони, індукує холінергічні розлади та сприяє розвитку амілоїдних бляшок. Дослідження в молекулярній біології продемонстрували критичну роль генерації A через модуляцію процесингу АРР МАО [42–45]. Механізм генерації A через модуляцію обробки АРР активованою MAO показано на малюнку 2.

ХП є другим за поширеністю станом після AD і також розвивається повільно з часом [47]. ХП можна ідентифікувати та клінічно охарактеризувати за допомогою моторних порушень, які включають брадикінезію, ригідність, тремор у спокої та постуральну нестабільність [48]. Випадки ПД можна розділити на спорадичні (СПД) і сімейні (ФПД), останні з яких становлять приблизно 20–25 відсотків усіх випадків ПД. Загальною ознакою sPD і FPD є наявність внутрішньоклітинних включень, які називаються тільцями Леві [49,50]. -Синуклеїн (-Syn) був ідентифікований як головний компонент тілець Леві в спорадичних і сімейних випадках і вважається центральним гравцем в етіології БП [51].

Варто зазначити, що дослідження, проведені щодо БП, в основному зосереджені на агрегації білка, нейротоксичності, підвищеному окислювальному стресі та мітохондріальній дисфункції, а також на дефектах механізму деградації білка [52]. Окрім ролі, спричиненої -Syn, присутність нейротоксинів, зокрема 6-гідроксидопаміну (6-OHDA) і 1-метил-4-фенілпіридинію (MPP плюс ), широко визнано для індукції нейротоксичності у пацієнтів з ХП. Вважається, що обидва нейротоксини індукують дофамінергічну токсичність шляхом внутрішньо- та позаклітинного окислення, утворення перекису водню та прямого інгібування мітохондріального дихального ланцюга [53]. Наступним поширеним нейродегенеративним захворюванням є HD; викликаний рецидивуючим розвитком цитозин-аденін-гуаніну (CAG) в гені хантингтина (HTT) і включає мережу складних патогенних механізмів. HD є глибоко проникаючим, аутосомно-домінантним, прогресуючим нейродегенеративним рухом і нейроповедінковим розладом, пов’язаним із різними руховими ознаками, психологічними симптомами та когнітивною дисфункцією, які прогресують із деменцією. Знання причинної мутації HD дозволяє виявляти постійно зростаючу кількість фенотипів і фенокопій HD. Середній початковий вік становить приблизно 40 років із зареєстрованим діапазоном від 2 до 79 років [54–57].

Прогресуюча фізична недостатність HD може бути спричинена різними руховими аспектами, такими як гіперкінетичні рухи (дистонія, міоклонус, тики) та інші рухові прояви (брадикінезія, порушення координації, зміни окорухової функції, порушення ходи), а також хорея як найбільш виразний мимовільний рух. У міру прогресування захворювання з часом дистонія стає все більш поширеною і замінює хорею. З іншого боку, БАС класифікується як гетерогенний нейродегенеративний стан клінічно, генетично та патологічно [58–60]. Дегенерація рухових нейронів кори та клітин переднього рогу спинного мозку характеризується БАС, також відомою як хвороба Шарко або Лу Геріга. Це сприяє, зазвичай протягом 3–5 років після встановлення діагнозу, атрофії м’язів, втраті м’язової функції та смерті внаслідок дихальної недостатності. Вважається, що різноманітна клінічна варіабельність БАС зумовлена ​​відмінностями в ураженні верхнього мотонейрону (ВМН) і нижнього мотонейрону (НМН), екстрамоторними симптомами, віком початку, виживаністю та показниками прогресування. Гетерогенність захворювання перешкоджає виробленню біомаркерів, що перешкоджає точній оцінці препаратів-кандидатів у клінічних дослідженнях [59–61].

Різноманітні дослідження показали, що окислювальний стрес відіграє важливу роль у патогенезі цього захворювання, визначеного як незвичайний сімейний тип, який часто демонструє мутації гена супероксиддисмутази 1 (SOD1) [62,63]. EO зараз широко використовуються, і їх переваги в усіх аспектах життя досліджуються. Привабливість потенціалу EO та можливі механізми дії постійно обговорюються по всьому світу. У цьому огляді ми зосереджуємось на та аналізуємо ефективність ЕО як нейропротекторних засобів серед чотирьох вибраних вікових нейродегенеративних розладів, згаданих вище. Ми твердо віримо, що цей огляд буде корисним для багатьох дослідників і академіків, які мають великий інтерес до EO та їх широкого застосування.

2. Матеріали та методи

Стратегія пошуку

Пошук оригінальних статей проводився в трьох базах даних (PubMed, Web of Science і Google Scholar) з 2010 по 2020 рік, використовуючи терміни медичної предметної рубрики (MeSH) «ефірні олії», схрещені з терміном «хвороба Альцгеймера», « Хвороба Паркінсона",

«Хвороба Гентінгтона» або «бічний аміотрофічний склероз». Публікації з наявними рефератами були переглянуті та обмежені дослідженнями, опублікованими англійською та малайською мовами. Були включені документи про дослідження на людях і тваринах, клінічні випробування та пов’язані з рослинними нейродегенеративними ліками. Проте оглядові статті та листи до редакції були виключені. Статті-дублікати видалено.

3. Результати

Усі пов’язані статті були роздруковані для подальшої оцінки на основі доказів для вивчення ефективності ЕО як нейропротекторного засобу для лікування вікових нейродегенеративних захворювань. Після проведення комплексного огляду літератури статті були відібрані та розділені на кілька типів нейродегенеративних захворювань (табл. 1). Всього в цей огляд увійшли 103 статті. Було знайдено вісімдесят шість статей про AD, які складалися з 53 статей про дослідження in vitro, 20 статей про дослідження in vivo, 11 статей про поєднання досліджень in vitro та in vivo та 2 статті про поєднання досліджень in vitro та ex дослідження vivo. Було знайдено 13 статей про PD, які складалися з чотирьох статей про дослідження in vitro, шести статей про дослідження in vivo, однієї статті про поєднання досліджень in vitro та in vivo та двох статей про поєднання досліджень in vivo та ex vivo . Чотири статті були віднесені до категорії поєднань захворювань, оскільки в статтях згадувалось одразу кілька нейродегенеративних захворювань. На жаль, не було зареєстровано жодного класифікованого дослідження HD та ALS. Окрім стандартного біохімічного аналізу, деякі дослідження також повідомляли про хімічний склад вибраних ЕО.

Цистанхе може лікувати хворобу Альцгеймера

Вчені досліджували хінолінову кислоту, трихлорид алюмінію і -AP на мишах з хворобою Альцгеймера і виявили, що глікозид цистанхе може покращувати здатність до навчання і пам'яті пацієнтів з хворобою Альцгеймера, знижувати вміст малонового діальдегіду в мозку і активність глутатіонпероксидази. А глікозид цистанхи може знижувати активність супероксиддисмутази і знижувати активність ацетилхолінестерази. Крім того, глікозид цистанхе може зменшити швидкість апоптозу клітин мозку та зменшити накопичення кальцію в тканинах мозку, а також захистити ультраструктуру гіпокампу. Дослідження показали, що глікозид цистанхе має такі механізми: 1. Підсилює активність ферментів, що поглинають вільні радикали 2. Зменшує перекисне окислення ліпідів 3. Зменшує вміст кальцію в тканині мозку 4. Пригнічує апоптоз клітин мозку. Загалом, глікозид цистанхи досягає ефекту опору хворобі Альцгеймера за допомогою антиоксидантного механізму.

Вчені також виявили, що екстракт цистанхи може підвищити рівень експресії білка нікотинових ацетилхолінових рецепторів у клітинах людини та послабити пошкодження клітин, спричинене β-амілоїдними пептидами поза нейронами гіпокампу. Екстракт цистанчі може послабити реакцію перекисного окислення ліпідів у клітині, сприяти росту клітинних аксонів і підвищити рівень фактора росту нервів у клітині. Екстракт цистанхи може посилити ріст аксону гіпокампа, диференціацію нейронів і формування синапсів у мозку, а також стимулювати секрецію факторів росту нервів у корі головного мозку та гіпокампі. Ці механізми можуть значно поліпшити пам'ять.

Найбільший вміст загальних глікозидів фенетилового спирту цистанхи має ехінакозид, який здатний значно підвищувати вміст білка та антиоксидантну здатність тканини мозку, знижувати активність ацетилхолінестерази та вміст інтерлейкіну-2 в сироватці крові. Іншим важливим компонентом глікозидів фенетилового спирту цистанхе є актеозид. Цей інгредієнт може значно покращити виживання клітин, зменшити апоптоз клітин і виробництво активних форм кисню.

Підсумовуючи, екстракт цистанхи має хорошу профілактичну та стійку дію на хворобу Альцгеймера.