Роль вітамінів у нейродегенеративних захворюваннях: оновлення, частина 1

Анотація:

Придбання рекомендованої добової норми вітамінів має вирішальне значення для підтримки гомеостатичної рівноваги у людей та інших тварин. Дефіцит або порушення регуляції вітамінів негативно впливає на метаболізм нейронів, що може призвести до нейродегенеративних захворювань. У цій статті ми обговорюємо, як нові підходи на основі вітамінів допомагають послабити аномальне функціонування нейронів у захворюваннях мозку, спричинених нейродегенерацією, такими як хвороба Альцгеймера, хвороба Паркінсона, хвороба Хантінгтона, бічний аміотрофічний склероз і пріонна хвороба.

Хвороба Гентінгтона - це дегенеративне захворювання нервової системи, при якому пацієнти схильні до інтелектуальних, емоційних і рухових проблем. Хоча хвороба може вплинути на пам’ять людини, не слід сприймати це як негатив.

Є докази того, що у людей із хворобою Гентінгтона може спостерігатися погіршення пам’яті на ранніх і середніх стадіях хвороби, але воно зменшується або навіть зникає на пізніх стадіях. Це пов’язано з тим, що пацієнти поступово втрачають здатність приховувати непотрібну інформацію, внаслідок чого пам’ять мозку про основні знання та досвід стає сильнішою та глибшою.

Крім того, на спогади людей із хворобою Гентінгтона можуть впливати емоції, особливо позитивні. Дослідження показують, що позитивне емоційне та психічне здоров’я може певною мірою покращити пам’ять. Тому людям з хворобою Гентінгтона необхідно підтримувати позитивні емоції та менталітет. Підтримка та заохочення з боку родини та друзів також можуть допомогти їм зберегти позитивний настрій і покращити пам’ять і когнітивні навички.

Підводячи підсумок, хоча хвороба Гентінгтона може мати певний вплив на пам’ять пацієнтів, це не означає, що їхнє життя та майбутнє обов’язково негативні. І навпаки, позитивна емоційна та соціальна підтримка може допомогти пацієнтам подолати труднощі, пов’язані з їхньою хворобою, і сприяти їх здоров’ю та благополуччю. Можна побачити, що нам потрібно покращити пам’ять, і Cistanche deserticola може значно покращити пам’ять, оскільки Cistanche deserticola є традиційним китайським лікарським матеріалом, який має багато унікальних ефектів, одним із яких є покращення пам’яті. Ефективність Cistanche deserticola пояснюється багатьма активними інгредієнтами, які він містить, включаючи дубильну кислоту, полісахариди, флавоноїдні глікозиди тощо. Ці інгредієнти можуть сприяти здоров’ю мозку різними шляхами.

Натисніть «Знай 10 способів покращити пам’ять».

Вітаміни виявляють свою терапевтичну активність при хворобі Паркінсона завдяки антиоксидантній та протизапальній активності. Крім того, різні водо- та жиророзчинні вітаміни також запобігають патології амілоїду бета та тау. З іншого боку, деякі результати також показують відсутність кореляції між дією вітаміну та профілактикою нейродегенеративних захворювань. Деякі вітаміни також виявляють токсичну дію.

У цьому огляді розглядаються як корисні, так і негативні ефекти вітамінних добавок при неврологічних розладах. Детальний механізм дії як водорозчинних, так і жиророзчинних вітамінів розглядається в рукописі. Гормезис також є важливим фактором, який дуже допомагає визначити ефективну дозу вітамінів. PubMed, Google Scholar, Web of Science і Scopus були досліджені. використовується для проведення літературного пошуку оригінальних статей, оглядових статей і мета-аналізів.

Ключові слова: вітаміни; нейродегенеративні захворювання; Хвороба Паркінсона; Хвороба Альцгеймера; хвороба Гентінгтона; Пріонна хвороба.

1. Введення

У немовлят і літніх людей дефіцит вітамінів є поширеним явищем [1]. Тривалий дефіцит вітамінів призводить до недоїдання та серйозних проблем зі здоров’ям [2,3]. Цікаво, що типове збалансоване харчування здорового населення має багату кількість вітамінів, які запобігають ряду захворювань [4,5]. Це спонукало дослідників вивчити роль різних вітамінів у розвитку та прогресуванні захворювань.

У цьому огляді ми зосереджуємося на вітамінах відносно нейродегенеративних захворювань. Загалом вітаміни вважаються органічними сполуками, які необхідні для розвитку та нормального функціонування організму. Організм не може синтезувати вітаміни або зовсім, або в недостатній кількості. Таким чином, вони повинні бути отримані з їжею. Важливо, що вітаміни зазвичай функціонують як антиоксиданти або ферментативні кофактори [6,7].

Є дві основні категорії вітамінів: жиророзчинні вітаміни, які зберігаються в організмі, поки ваше тіло не потребує їх, і водорозчинні вітаміни, які не зберігаються в організмі, тому потрібне безперервне екзогенне щоденне надходження [8,9]. ]. Як правило, вітаміни мають значну перевагу при нейродегенеративних захворюваннях. Як водорозчинні, так і жиророзчинні вітаміни значною мірою запобігають хворобам Паркінсона та Альцгеймера.

Токсичність β-синуклеїну була попереджена вітамінними добавками. Крім того, вітаміни також мають захисну дію на транспортер дофаміну. Високі дози вітамінів також прогресивно запобігають патології амілоїду та тау. Вітаміни також виявляють свої терапевтичні властивості при хворобах Гентінгтона, пріонах і розсіяному склерозі.

Однак деякі дослідження показують протилежну дію вітамінів і на захворювання, згадані вище. Деякі вітаміни також виявляють токсичність. Тому існує серйозна потреба в чіткому описі ролі вітамінів у нейродегенеративних захворюваннях. Роль різних вітамінів та їх докладні механізми дії включені у відповідні розділи.

2. Водорозчинні вітаміни

Водорозчинні вітаміни (WSV) є структурно та функціонально відмінними сполуками, життєво необхідними для нормального функціонування клітин, росту та розвитку. WSV зазвичай вважається мікроелементом, дефіцит якого викликає важкі захворювання, такі як неврологічні захворювання, затримка росту або кишкові захворювання [10,11]. Основними WSV є вітамін B1 (тіамін), вітамін B2 (рибофлавін), вітамін B3 (ніацин, нікотинова кислота), вітамін B5 (пантотенова кислота), вітамін B6 (піридоксин і похідні), вітамін B7 (біотин, вітамін H), вітамін B9 ( Фолієва кислота, фолацин), вітамін В12 (кобаламін) і вітамін С (аскорбат, дегідроаскорбат).

Тіамін також відомий як фактор проти бері-бері та аневрин. Молекулярна маса тіаміну становить 265,36 г/моль. Реакція між АТФ і тіаміном утворює активний кофермент тіамінпірофосфат. Тіамінпірофосфат відіграє дуже важливу роль у вуглеводному обміні.

Тіамін — безбарвна сполука з хімічною формулою C12H17N4OS. Він нерозчинний в органічних розчинниках, тоді як розчинний у полярних розчинниках, таких як вода. Для належної підтримки серця, нервової системи та системи травлення тіамін відіграє вирішальну роль [12]. Молекулярна формула рибофлавіну (вітамін B2) - C17H20N4O6, а молекулярна маса - 376,4 г / моль.

Рибофлавін є попередником двох життєво важливих коферментів, флавінмононуклеотиду (FMN) і флавінаденіндинуклеотиду (FAD). FAD і FMN беруть участь у реакції окислення/відновлення. Ці коферменти також беруть участь в обміні білків, вуглеводів і ліпідів. Для здорового волосся, шкіри та нігтів рибофлавін дуже важливий, оскільки він також може модулювати антиоксидантний фермент глутатіонредуктазу [13].

Хімічна формула нікотинової кислоти (вітамін B3) - C6H5NO2 або C5H4NCOOH, а її молекулярна маса - 123,11 г/моль. Її також називають ніацином, піридин-3-карбоновою кислотою та 3-піридинкарбоновою кислотою. Він необхідний для зниження рівня поганого холестерину (ЛПНЩ) і підвищення рівня хорошого холестерину (ЛПВЩ) у нашому організмі. Тому його використовують для лікування дисліпідемії. Рівень сироваткових амінотрансфераз може підвищуватися, тому що ніацин і його висока доза можуть бути причиною гострого ураження печінки. Смак вітаміну B3 слабко кислий, і це кристалічний порошок без запаху.

Ніацин використовують як судинорозширювальний засіб, протиліпемічний засіб, а також як антидот [14]. Хімічна формула та молекулярна маса пантотенової кислоти (вітамін В5) C9H17NO5 та 219,23 г/моль відповідно. Пантотенова кислота виявляє сильні антиоксидантні властивості і широко міститься в тканинах тварин і рослин. Цей вітамін є основною частиною комплексу Вітамін В2 і коензиму А.

Він бере участь в обміні ліпідів, вуглеводів і білків. Цей вітамін також бере участь у синтезі гормонів, різноманітних нейромедіаторів, гемоглобіну та ліпідів [15]. Молекулярна маса та хімічна формула піридоксину (вітамін B6) становлять 169,18 г/моль і C18H11NO3. Його ще називають Піридоксол і Гравідокс. Піридоксин перетворюється на піридоксальфосфат (PLP), який відіграє значний внесок у реакцію трансамінування. PLP також допомагає в синтезі основних нейромедіаторів, таких як серотонін і норадреналін.

Піридоксин бере участь у метаболізмі глікогену та амінокислот [16]. Біотин (вітамін B7) також називають вітаміном H, а C10H16N2O3S і 244,31 г/моль є хімічною формулою та молекулярною масою цього ферменту. Це бере участь у реакції карбоксилування. Цей фермент необхідний для правильного росту та метаболізму [17]. Фолієва кислота (вітамін В9) також вважається фолієвою кислотою та вітаміном М.

Хімічна формула і молекулярна маса цього ферменту C19H19N7O6 і 441,4 г/моль відповідно. Цей фермент відіграє роль у метаболізмі амінокислот і реакціях перенесення вуглецю. Крім того, фолат використовується у виробництві еритроцитів і кровотворенні [18]. Кобаламін (вітамін В12) також називають ціанокобаламіном. Його молекулярна маса та хімічна формула 1355,4 г/моль і C63H88CoN14O14P відповідно. Це координаційна сполука, що містить кобальт, синтезується кишковими мікробами, і потребує внутрішніх факторів для всмоктування через кишечник.

Його дефіцит викликає мегалобластну та перніціозну анемію. Крім того, спостерігалося декілька неврологічних уражень через відсутність цього ферменту [19]. Вітамін С або аскорбінова кислота є одним із важливих антиоксидантів, які вживаються з їжею. Молекулярна маса та хімічна формула цього ферменту становлять 176,12 г/моль і C6H8O6 або HC6H7O6. Він міститься в лимонах, апельсинах та інших цитрусових.

Цей фермент необхідний для харчування і не може бути вироблений людиною. Він бере участь у синтезі колагену. Його дефіцит викликає кілька ускладнень, таких як цинга. Його передозування також спричиняє жовтяницю та гострий лейкоцитver injury [20]. WSV головним чином функціонують як кофактори для асоційованого ферменту та, зрештою, модулюють біологічну активність конкретних ферментів [21,22].

3. Жиророзчинні вітаміни

Як випливає з назви, жиророзчинні вітаміни (FSV) розчиняються в жирах і оліях. FSV, а саме A, D, E і K, всмоктуються в кишечнику [8, 23]. Вітамін А також називають ретинолом або повністю транс-ретинолом. Молекулярна маса і хімічна формула цього вітаміну 286,5 г/моль і C20H30O відповідно. Цей вітамін необхідний для нормального функціонування очей, а також бере участь у модуляції імунної функції.

Функціонування репродуктивних органів також опосередковується цим ферментом. Рекомендується в раціоні від 300 до 700 мкг для дітей і від 700 до 900 мкг для дорослих. Вища доза може спричинити кілька ускладнень, таких як цироз печінки, портальна гіпертензія тощо [24]. Вітамін D3 (холекальциферол) є активною формою вітаміну D. Хімічна формула та молекулярна маса вітаміну D3 становлять C27H44O та 384,6 г/моль відповідно.

Він виробляється шкірою під дією ультрафіолетового світла, а також надходить з їжею і відноситься до категорії стероїдних гормонів. Цей вітамін регулює рівень кальцію і фосфору в організмі шляхом мінералізації та демінералізації кісткової тканини. Він також впливає на експресію генів шляхом зв'язування з рецептором вітаміну D [25]. Вітамін Е також вважається альфа-токоферолом і 5,7,8-триметилтоколом.

Молекулярна маса та хімічна формула цього ферменту становлять 430,7 г/моль і C29H50O2 відповідно. Він демонструє потужні цитопротекторні та життєво важливі антиоксидантні властивості. Цей вітамін захищає наше тіло від шкідливого окисного пошкодження. Він підтримує проникність клітинної мембрани, нейтралізуючи активні види кисню. Він також бере участь у регуляції репродуктивних функцій [26].

Вітамін Кіс також вважається Кінадіоном, Конакіоном, Мефітоном і Монодіоном. Хімічна формула та молекулярна маса C31H46O2 і 450,7 г/моль. Цей фермент необхідний для нормальної реакції згортання крові. Кілька форм цього вітаміну відомі як вітамін K2 (менахінон), вітамін K1 (фітоменадіон) і вітамін K3 (менадіон). Вершкове масло, яєчний жовток, зелені листові овочі, сир і печінка є хорошими джерелами цього вітаміну [27].

Клінічно дефіцит FSV описується як куряча сліпота (вітамін A), остеомаляція (вітамін D), підвищений окислювальний клітинний стрес (вітамін E) і крововилив (вітамін K). В останні кілька десятиліть були запропоновані додаткові потенційні дії для FSV, наприклад, дефіцит вітамінів A і D опосередковано пов’язаний з раком, цукровим діабетом і декількома імунними розладами [28–32]. FSVs, вітамін A і вітамін D, головним чином діють через ядерні рецептори, контролюючи експресію різних генів [21,33]. Вітамін Е є потужним антиоксидантом, а вітамін К відіграє ключову роль у згортанні крові.

У міру розвитку досліджень додаткові ролі та механізми дії FSV будуть описані далі. У цьому огляді ми обговоримо роль WSV та FSV у прогресуванні нейродегенеративних захворювань.

Загалом, вітаміни відіграють нейропротекторну роль; кілька похідних вітамінів були протестовані для лікування різних неврологічних захворювань і дали значні результати [34–39]. Тому в наступних розділах ми почергово розкриємо роль різних вітамінів у контексті конкретних нейродегенеративних захворювань.

4. Вітаміни при хворобі Паркінсона

Хвороба Паркінсона (ХП), яка характеризується декількома моторними та немоторними симптомами, виникає внаслідок дегенерації дофамінергічних нейронів у ділянці середнього мозку [40–44]. Це захворювання має високу частоту серед літнього населення [45].

Ефективні методи лікування, які могли б зупинити початок або запобігти прогресуванню БП, наразі недоступні. Доступні лише методи лікування для полегшення симптомів. Однак симптоми погіршуються після тривалого лікування [46]. Зараз дослідження зосереджені на виявленні різних сполук, які можуть запобігти прогресуванню та ініціації БП [47].

Відповідно, в останні роки було запропоновано роль кількох вітамінів у лікуванні хвороби Паркінсона [48, 49]. Ці вітамінні препарати можуть мати менше побічних ефектів, якщо вони взагалі є, і можуть покращити наявні на даний момент методи лікування хвороби Паркинсона. Одним із основних причинних факторів є для прогресування БП є окислювальний стрес, а вітамін А (VitA), разом із його похідними, такими як ретиноєва кислота (РА), виявляє сильну антиоксидантну активність [30,50].

Vita отримують як з тваринного, так і з рослинного походження [51]. Риба, м’ясо та молочні продукти є тваринними джерелами попередньо сформованого ВітА (ретино- та ретинілового ефіру) (рис. 1) [51]. З іншого боку, рослинні джерела містять попередники вітаміну А у формі каротиноїдів (-каротин, -каротин і -криптоксантин) [51,52]. Вітай бере участь у багатьох сигнальних шляхах, які регулюють експресію генів [30,53].

Зокрема, у центральній нервовій системі (ЦНС) VitA регулює декілька життєво важливих процесів, таких як контроль диференціації нервових клітин і формування патернів у формуванні нервової трубки [54,55].

4.1. Клінічні дослідження хвороби Паркінсона на основі вітамінів

Одне дослідження продемонструвало високі концентрації вітаміну А та його похідних у посмертній корі лобової частки [56]. Це клінічне дослідження на основі біомаркерів, яке оцінювало терапевтичний вплив VitA на кору лобової частки. У корі лобової частки спостерігалося пов’язане зі старінням зниження ретинолу та його похідних порівняно з потиличною корою. Будуть потрібні подальші дослідження, щоб дослідити та порівняти інші області мозку для подібного типу діяльності.

Крім того, сінгапурське китайське когортне дослідження також показало відсутність кореляції між харчовими антиоксидантами, такими як каротиноїди та вітаміни (вітаміни A, C та E), і ризиком розвитку хвороби Паркінсона [57]. Порівняльне дослідження показало зв’язок між ризиком розвитку хвороби Паркінсона та споживанням каротиноїдів, ВітЕ та ВітК. Це подальше дослідження за участю пацієнтів із ХП як чоловіків, так і жінок.

Загалом 47 331 чоловіків і 76 890 жінок спостерігали до 12 і 14 років відповідно. У цьому дослідженні також були враховані анкети щодо частоти прийому їжі для цих пацієнтів із ХП. Жоден із цих вітамінів і навіть полівітаміни не були науково пов’язані з ризиком розвитку хвороби Паркінсона у цих пацієнтів. З іншого боку, високе споживання ВітЕ з їжею призводить до зниження ризику розвитку хвороби Паркінсона як у чоловіків, так і у жінок.

Ризик хвороби Паркінсона також знижується після вживання горіхів. Дослідження полівітамінів показало, що ризик хвороби Паркінсона істотно не знижується після прийому вітамінів Е і С, а також каротиноїдів. Мультивітамінний підхід, багатий вітаміном Е, показав кращий терапевтичний ефект, ніж каротиноїди та вітамін С. Таким чином, це дослідження припустило, що дієтична їжа, багата вітаміном Е, знижує ризик розвитку хвороби Паркінсона порівняно з каротиноїдами або вітаміном С. Таким чином, добавки VitE захищають від БП [58]. Тому потрібен ширший рівень дослідження щодо терапевтичного потенціалу вітаміну А, вітаміну С, вітаміну Е та його похідних при ХП.

Було виявлено, що при багатьох нейродегенеративних захворюваннях, включаючи БП, підвищення рівня гомоцистеїну, сірковмісного метаболіту біосинтезу метіоніну, має численні нейротоксичні ефекти [59]. Таким чином, у пацієнтів із ХП із підвищеним рівнем гомоцистеїну спостерігався сильний кореляційний зв’язок між рівнем гомоцистеїну та патогенезом БП [60–62]. Підвищені рівні гомоцистеїну були відповідальними за загибель нігростріарних дофамінергічних нейронів у пацієнтів з ХП. Таким чином, регуляція рівня гомоцистеїну може запобігти прогресуванню БП [63,64].

Вітамін B (VitB) діє як кофактор у синтезі метіоніну з гомоцистеїну, і дослідники припустили, що рівень гомоцистеїну сильно корелює з рівнями VitB [22,65]. Було показано, що додатковий вітамін B знижує рівень гомоцистеїну в плазмі крові [66,67]. Незважаючи на це, було проведено обмежені дослідження щодо ролі різних типів VitB у патологіях БП.

Цікаво, що рівні вітаміну B12 (VitB12) були знижені у пацієнтів із ХП порівняно з нормальною здоровою групою контролю. Крім того, у тих, хто споживав достатню кількість вітаміну B6 (VitB6) [68,69], був виявлений знижений ризик розвитку хвороби Паркінсона. Не спостерігалося суттєвих змін щодо концентрації фолієвої кислоти (VitB9) у пацієнтів із ХП порівняно зі здоровими контрольними особами [69,70].

Цікаво, що більшість досліджень щодо вітаміну B і гомоцистеїну в роботі мозку в основному зосереджені на трьох із восьми вітамінів групи B (VitB9, VitB12, VitB6), і досі результати були неоднозначними [22,66]. Проте було припущено, що лікування з використанням комбінації всіх може дати кращі результати через взаємопов’язані клітинні функції восьми типів VitB [71]. Дефіцит тіаміну викликає загибель дофамінергічних нейронів при БП. Добавка тіаміну була відповідальною за затримку прогресування та загибель дофамінергічних нейронів при БП [72].

Відкрите дослідження показало, що симптоми хвороби Паркінсона значно зменшуються після внутрішньом’язового введення високої дози тіаміну пацієнтам з ХП без будь-яких побічних ефектів [73]. Додатковий інтерес становить те, що пацієнти з ХП з нюховою дисфункцією спостерігалися за 2–8 років до появи симптомів. низька щільність дієтичного тіаміну (VitB1) і фолієвої кислоти (VitB9) [74,75]. Таким чином, на ранній стадії хвороби БП рівні тіаміну та фолієвої кислоти ефективно регулюють нюхову систему і можуть служити важливим інструментом скринінгу для виявлення ризику хвороби БП.

AЗвіт про випадок показує, що брадикінезія та ригідність були значно покращені лікуванням ніацином у тих, хто мав висипання на шкірі та неприпустимі кошмари [76]. На завершення, через обмежену кількість досліджень щодо різних типів лікування VitB та/або діагностики ХП , необхідні додаткові дослідження, перш ніж пропагувати їх використання в терапії ПД. Люди демонструють реакцію на дозу VitC, оскільки високі рівні можуть бути токсичними [77,78]. Тим не менш, коли VitC підтримується в гомеостатичних концентраціях, спостерігається позитивний ефект зменшення окислювального стресу, однієї з основних причин нейродегенеративних захворювань (рис. 2) [79].

For more information:1950477648nn@gmail.com