Role vitamínů u neurodegenerativních onemocnění: Aktualizovaná část 1

Abstraktní:

Získání doporučené denní dávky vitamínů je klíčové pro udržení homeostatické rovnováhy u lidí a jiných zvířat. Nedostatek nebo dysregulace vitamínů nepříznivě ovlivňuje metabolismus neuronů, což může vést k neurodegenerativním onemocněním. V tomto článku diskutujeme o tom, jak nové přístupy založené na vitamínech pomáhají při zmírňování abnormálních neuronálních funkčních onemocnění mozku na základě neurodegenerace, jako je Alzheimerova choroba, Parkinsonova choroba, Huntingtonova choroba, amyotrofická laterální skleróza a prionová choroba.

Huntingtonova choroba je degenerativní onemocnění nervového systému, při kterém jsou pacienti náchylní k intelektuálním, emočním a motorickým problémům. Ačkoli nemoc může ovlivnit paměť člověka, nemělo by to být vnímáno negativně.

Existují důkazy, že lidé s Huntingtonovou chorobou mohou vykazovat pokles paměti v časných a středních stádiích onemocnění, ale že tento pokles nebo dokonce zmizí v pozdějších stádiích. Pacienti totiž postupně ztrácejí schopnost potlačovat nepotřebné informace, což způsobuje, že paměť mozku na základní znalosti a zážitky se stává silnější a hlubší.

Kromě toho mohou být vzpomínky lidí s Huntingtonovou chorobou ovlivněny emocemi, zejména pozitivními. Výzkum ukazuje, že pozitivní emocionální a duševní zdraví může do určité míry zlepšit paměť. Proto si lidé s Huntingtonovou chorobou potřebují zachovat pozitivní emoce a mentalitu. Podpora a povzbuzení od rodiny a přátel jim také může pomoci udržet si pozitivní přístup a zlepšit paměť a kognitivní schopnosti.

Stručně řečeno, ačkoli Huntingtonova choroba může mít určitý dopad na vzpomínky pacientů, neznamená to, že jejich životy a budoucnost jsou nutně negativní. Naopak pozitivní emocionální a sociální podpora může pacientům pomoci překonat problémy spojené s jejich nemocí a podpořit jejich zdraví a pohodu. Je vidět, že potřebujeme zlepšit paměť a Cistanche deserticola může výrazně zlepšit paměť, protože Cistanche deserticola je tradiční čínský léčivý materiál, který má mnoho jedinečných účinků, jedním z nich je zlepšení paměti. Účinnost Cistanche deserticola pochází z mnoha aktivních složek, které obsahuje, včetně kyseliny tříslové, polysacharidů, flavonoidních glykosidů atd. Tyto složky mohou podporovat zdraví mozku různými cestami.

Klikněte na 10 způsobů, jak zlepšit paměť

Vitamíny vykazují svou terapeutickou aktivitu u Parkinsonovy choroby antioxidační a protizánětlivou aktivitou. Kromě toho různé vitamíny rozpustné ve vodě a v tucích také zabránily patologii amyloidu beta a tau. Na druhou stranu některé výsledky také neukazují žádnou korelaci mezi působením vitamínů a prevencí neurodegenerativních onemocnění. Některé vitamíny také vykazují toxickou aktivitu.

Tento přehled pojednává o prospěšných i negativních účincích suplementace vitamínů na neurologické poruchy. Podrobný mechanismus účinku vitamínů rozpustných ve vodě i v tucích je popsán v rukopise. Hormesis je také základním faktorem, který je velmi užitečný při stanovení efektivní dávky vitamínů. PubMed, Google Scholar, Web of Science a Scopus byly používá k provádění literární rešerše původních článků, přehledových článků a metaanalýz.

Klíčová slova: vitamíny; neurodegenerativní onemocnění; Parkinsonova choroba; Alzheimerova choroba; Huntingtonova choroba; Prionová nemoc.

1. Úvod

U kojenců a starších lidí je nedostatek vitamínů častý [1]. Dlouhodobý nedostatek vitamínů vede k podvýživě a vážným zdravotním problémům [2,3]. Je zajímavé, že typická vyvážená strava zdravé populace má bohaté množství vitamínů, které předcházejí řadě onemocnění [4,5]. To přimělo vědce k prozkoumání role různých vitamínů při vývoji a progresi nemocí.

V tomto přehledu se zaměřujeme na vitamíny ve vztahu k neurodegenerativním onemocněním. Obecně jsou vitamíny považovány za organické sloučeniny, které jsou nezbytné pro vývoj a normální fungování těla. Tělo si vitamíny neumí syntetizovat vůbec, nebo v nedostatečném množství. Jako takové musí být získávány prostřednictvím stravy. Důležité je, že vitamíny běžně fungují jako antioxidanty nebo enzymatické kofaktory [6,7].

Existují dvě hlavní kategorie vitamínů: vitamíny rozpustné v tucích, které jsou v těle uloženy, dokud je vaše tělo nepotřebuje, a vitamíny rozpustné ve vodě, které se v těle neukládají, takže je vyžadován nepřetržitý exogenní denní přísun [8,9 Vitaminy obecně nabízejí významnou výhodu u neurodegenerativních onemocnění. Vitaminy rozpustné ve vodě i v tucích podstatně zabraňují Parkinsonově a Alzheimerově chorobě.

Toxicitu -synukleinu bylo zabráněno suplementací vitamínů. Kromě toho vitamíny také uplatňují své ochranné účinky na přenašeč dopaminu. Patologiím amyloidu a tau se také postupně předchází vyššími dávkami vitamínů. Vitamíny také vykazují své terapeutické vlastnosti u Huntingtonovy choroby, Prionových chorob a roztroušené sklerózy.

Některé studie však prokazují kontrastní aktivitu vitamínů i pro výše uvedená onemocnění. Některé vitamíny také vykazují toxicitu. Proto existuje silná potřeba, aby byla úloha vitamínů u neurodegenerativních onemocnění jasně popsána. Úloha různých vitamínů a jejich podrobné mechanismy účinku jsou zahrnuty v jejich příslušných částech.

2. Vitamíny rozpustné ve vodě

Vitaminy rozpustné ve vodě (WSV) jsou strukturně a funkčně odlišné sloučeniny životně důležité pro normální buněčné funkce, růst a vývoj. WSV je obecně považován za mikronutrient, jehož nedostatek způsobuje závažná onemocnění, jako jsou neurologická onemocnění, zpomalení růstu nebo střevní onemocnění [10,11]. Základní WSV jsou vitamín B1 (thiamin), vitamín B2 (riboflavin), vitamín B3 (niacin, kyselina nikotinová), vitamín B5 (kyselina pantotenová), vitamín B6 (pyridoxin a deriváty), vitamín B7 (biotin, vitamín H), vitamín B9 ( Folát, Folacin), vitamín B12 (kobalamin) a vitamín C (askorbát, dehydroaskorbát).

Thiamin je také známý jako anti-beriberi faktor a aneurin. Molekulová hmotnost thiaminu je 265,36 g/mol. Reakcí mezi ATP a thiaminem vzniká aktivní koenzym thiaminpyrofosfát. Thiaminpyrofosfát hraje velmi důležitou roli v metabolismu sacharidů.

Thiamin je bezbarvá sloučenina s chemickým vzorcem C12H17N4OS. Je nerozpustný v organických rozpouštědlech, zatímco rozpustný v inpolárních rozpouštědlech, jako je voda. Pro správnou údržbu srdce, nervového systému a trávicího systému hraje thiamin klíčovou roli [12]. Molekulární vzorec riboflavinu (vitamín B2) je C17H20N4O6 a molekulová hmotnost je 376,4 g/mol.

Riboflavin je prekurzorem dvou životně důležitých koenzymů, flavinmononukleotidu (FMN) a flavinadenindinukleotidu (FAD). FAD a FMN se účastní oxidačně-redukční reakce. Tyto koenzymy se také účastní metabolismu bílkovin, sacharidů a lipidů. Pro zdravé vlasy, kůži a nehty je riboflavin velmi důležitý, protože může také modulovat antioxidační enzym glutathionreduktázu [13].

Chemický vzorec kyseliny nikotinové (vitamín B3) je C6H5NO2 nebo C5H4NCOOH a její molekulová hmotnost je 123,11 g/mol. Nazývá se také niacin, kyselina pyridin-3-karboxylová a kyselina 3-pyridinkarboxylová. Je nezbytný pro snížení špatného cholesterolu (LDL) a zvýšení dobrého cholesterolu (HDL) v našem těle. Proto se používá k léčbě dyslipidémie. Hladina sérových aminotransferáz se může zvýšit, protože niacin a jeho vysoká dávka mohou být zodpovědné za akutní poškození jater. Chuť vitamínu B3 je slabě kyselá a jde o krystalický prášek bez zápachu.

Niacinis se používá jako vazodilatační činidlo, antilipemikum a také antidotum [14]. Chemický vzorec a molekulová hmotnost kyseliny pantotenové (vitamín B5) jsou C9H17NO5, respektive 219,23 g/mol. Kyselina pantotenová vykazuje silné antioxidační vlastnosti a je široce obsažena v živočišných i rostlinných tkáních. Tento vitamín je hlavní součástí komplexu vitamínu B2 a koenzymu A.

Podílí se na metabolismu lipidů, sacharidů a bílkovin. Tento vitamín se také podílí na syntéze hormonů, různých neurotransmiterů, hemoglobinu a lipidů [15]. Molekulová hmotnost a chemický vzorec pyridoxinu (vitamín B6) jsou 169,18 g/mol a C18H11NO3. Také se nazývá Pyridoxol a Gravidox. Pyridoxin se přeměňuje na pyridoxalfosfát (PLP), který se významně podílí na transaminační reakci. PLP také pomáhá při syntéze esenciálních neurotransmiterů, jako je serotonin a norepinefrin.

Pyridoxin se podílí na metabolismu glykogenu a aminokyselin [16]. Biotin (vitamín B7) se také nazývá vitamín H a C10H16N2O3S a 244,31 g/mol jsou chemický vzorec a molekulová hmotnost tohoto enzymu. To se účastní karboxylační reakce. Tento enzym je nezbytný pro správný růst a metabolismus [17]. Folát (vitamín B9) je také považován za kyselinu listovou a vitamín M.

Chemický vzorec a molekulová hmotnost tohoto enzymu jsou C19H19N7O6, respektive 441,4 g/mol. Tento enzym hraje roli v metabolismu aminokyselin a reakcích přenosu uhlíku. Kromě toho se folát využívá při tvorbě červených krvinek a krvetvorbě [18]. Kobalamin (vitamín B12) se také nazývá kyanokobalamin. Jeho molekulová hmotnost a chemický vzorec jsou 1355,4 g/mol, respektive C63H88CoN14O14P. Je to koordinační sloučenina obsahující kobalt syntetizovaná střevními mikroby a vyžaduje vnitřní faktory pro absorpci střevem.

Jeho nedostatek způsobil megaloblastickou anémii a perniciózní anémii. Kromě toho bylo v důsledku nedostatku tohoto enzymu pozorováno několik neurologických lézí [19]. Vitamin C neboli kyselina askorbová je jedním z důležitých antioxidantů přijímaných ve stravě. Molekulová hmotnost a chemický vzorec tohoto enzymu jsou 176,12 g/mol a C6H8O6 nebo HC6H7O6. Nachází se v citronech, pomerančích a dalších citrusových plodech.

Tento enzym je nezbytný ve stravě a člověk si ho nemůže vyrobit. Podílí se na syntéze kolagenu. Jeho nedostatek způsobuje několik komplikací, jako je kurděje. Jeho předávkování má na svědomí i žloutenku a akutní liWSV fungují hlavně jako kofaktory pro asociovaný enzym a nakonec modulují biologickou aktivitu specifických enzymů [21,22].

3. Vitamíny rozpustné v tucích

Jak název napovídá, vitamíny rozpustné v tucích (FSV) se rozpouštějí v tucích a olejích. FSV, jmenovitě A, D, E a K, jsou absorbovány ve střevě [8,23]. Vitamin A se také nazývá retinol nebo all-trans-retinol. Molekulová hmotnost a chemický vzorec tohoto vitaminu jsou 286,5 g/mol a C20H30O, v daném pořadí. Tento vitamín je nezbytný pro normální fungování očí a také se podílí na modulaci imunitních funkcí.

Funkce reprodukčních orgánů je také zprostředkována tímto enzymem. Celkově se ve stravě doporučuje 300 až 700 µg pro děti a 700 až 900 µg pro dospělé. Vyšší dávka může způsobit řadu komplikací, jako je cirhóza portální hypertenze atd. [24]. Vitamin D3 (cholekalciferol) je aktivní forma vitaminu D. Chemický vzorec a molekulová hmotnost vitaminu D3 jsou C27H44O a 384,6 g/mol, v daném pořadí.

Vyrábí se v kůži ultrafialovým světlem a také se získává ve stravě a patří do kategorie steroidních hormonů. Tento vitamín reguluje hladinu vápníku a fosforu v kostní mineralizaci a demineralizaci těla. Ovlivňuje také genovou expresi vazbou na receptor vitaminu D [25]. Vitamin E je také považován za alfa-tokofero a 5,7,8-trimethyltokol.

Molekulová hmotnost a chemický vzorec tohoto enzymu jsou 430,7 g/mol a C29H50O2, v daném pořadí. Vykazuje silné cytoprotektivní a vitální antioxidační vlastnosti. Tento vitamín chrání naše tělo před škodlivým oxidačním poškozením. Udržuje propustnost buněčné membrány neutralizací reaktivních druhů kyslíku. Podílí se také na regulaci reprodukčních funkcí [26].

Vitamin Kis je také považován za Kinadion, Konakion, Mephyton a Monodion. Chemický vzorec a molekulové hmotnosti jsou C31H46O2 a 450,7 g/mol. Tento enzym je nezbytný pro normální reakci srážení krve. Více forem tohoto vitamínu je známo jako vitamín K2 (menachinon), vitamín K1 (fytomenadion) a vitamín K3 (menadion). Dobrými zdroji tohoto vitaminu jsou máslo, vaječný žloutek, zelená listová zelenina, sýr a játra [27].

Klinicky se nedostatek FSV popisuje jako šeroslepost (vitamin A), osteomalacie (vitamin D), zvýšený oxidační buněčný stres (vitamin E) a krvácení (vitamin K). V posledních několika desetiletích byly navrženy další potenciální účinky na FSV, jako je nedostatek vitamínů A a D nepřímo spojený s rakovinou, diabetes mellitus a několika imunitními poruchami [28–32]. FSV, vitamin A a vitamin D, působí hlavně prostřednictvím jaderných receptorů k řízení exprese různých genů [21,33]. Vitamin E je silný antioxidant a vitamin K hraje klíčovou roli při srážení krve.

V průběhu výzkumu budou dále popsány další role a mechanismy působení FSV. V tomto přehledu budeme diskutovat o roli WSV a FSV v progresi neurodegenerativních onemocnění.

Obecně platí, že vitamíny hrají neuroprotektivní roli; několik derivátů vitamínů bylo testováno k léčbě různých neurologických onemocnění a přineslo významné nálezy [34–39]. Proto v následujících částech odhalíme roli různých vitamínů jeden po druhém v kontextu specifických neurodegenerativních onemocnění.

4. Vitamíny u Parkinsonovy choroby

Parkinsonova nemoc (PD), charakterizovaná několika motorickými i nemotorickými symptomy, vzniká v důsledku degenerace dopaminergních neuronů v oblasti středního mozku [40–44]. Toto onemocnění má vysoký výskyt ve stárnoucí populaci [45].

Účinná léčba, která může zastavit iniciaci nebo zabránit progresi PD, není v současné době dostupná. K dispozici jsou pouze terapie ke zmírnění příznaků. Příznaky se však po delší léčbě zhoršují [46]. Nyní se výzkum zaměřuje na identifikaci různých sloučenin, které mohou zabránit progresi a iniciaci PD [47].

Proto byla v posledních letech navržena role několika vitaminů v léčbě PD [48,49]. Tyto vitaminové léčby mohou nabídnout méně, pokud vůbec nějaké, vedlejší účinky a mohou zlepšit v současnosti dostupné terapie PD. Jeden z hlavních příčinných faktorů odpovědných pro progresi PD je oxidační stres a vitamin A (VitA) spolu s jeho deriváty, jako je kyselina retinová (RA), vykazuje silnou antioxidační aktivitu [30,50].

Vita se získává ze živočišných i rostlinných zdrojů [51]. Ryby, maso a mléčné výrobky jsou živočišnými zdroji preformovaného VitA (retinoland retinyl ester) (obrázek 1) [51]. Na druhé straně rostlinné zdroje poskytují prekurzory VitA ve formě karotenoidů ( -karoten, -karoten a -kryptoxantin) [51,52]. Vitais se účastní více signálních drah, které regulují genovou expresi [30,53].

Konkrétně v centrálním nervovém systému (CNS) VitA reguluje několik životně důležitých procesů, jako je řízení diferenciace nervových buněk a vzorování při tvorbě neurální trubice [54,55].

4.1. Klinické studie Parkinsonovy choroby založené na vitamínech

Jedna studie prokázala vysoké koncentrace VitA a jeho derivátů v lidské posmrtné kůře frontálního laloku [56]. Toto je klinická studie založená na biomarkerech, která hodnotila terapeutický dopad VitA v kortexu frontálního laloku. Kůra čelního laloku vykazovala pokles retinolu a jeho derivátů související s anagem ve srovnání s okcipitálním kortexem. K prozkoumání a porovnání jiných mozkových oblastí pro podobný typ aktivity budou zapotřebí další studie.

Kromě toho singapurská čínská kohortová studie také nenaznačovala žádnou korelaci mezi dietními antioxidanty, jako jsou karotenoidy a vitamíny (vitamíny A, C a E), a rizikem rozvoje PD [57]. Srovnávací studie naznačila vztah mezi rizikem PD a příjmem karotenoidů, VitE a VitC. Jedná se o navazující studii na pacientech s PD mužů i žen.

Celkem bylo sledováno 47 331 mužů a 76 890 žen do 12 a 14 let. V této studii byly také zaznamenány dotazníky týkající se frekvence jídla u těchto pacientů s PD. Žádný z těchto vitamínů a dokonce ani multivitaminy nebyly vědecky spojeny s rizikem PD u těchto pacientů. Na druhé straně vysoký příjem VitE pocházejícího z potravy vede ke snížení rizika PD u mužů i žen.

Riziko PD se také snižuje po konzumaci ořechů. Multivitaminová studie ukázala, že riziko PD není významně sníženo po příjmu vitaminů E a C a karotenoidů. Amultivitaminový přístup bohatý na vitamín E prokázal lepší terapeutický účinek než karotenoidy a vitamín C. Proto tato studie naznačila, že dietní strava bohatá na VitE snižuje riziko PD ve srovnání s karotenoidy nebo VitC. Suplementace VitE tedy chrání před PD [58]. Proto je zapotřebí širší úrovně studie týkající se terapeutického potenciálu VitA, VitC, VitE a jejich derivátů u PD.

U mnoha neurodegenerativních onemocnění včetně PD bylo zjištěno, že zvýšené hladiny homocysteinu, metabolitu biosyntézy methioninu obsahujícího síru, mají četné neurotoxické účinky [59]. U pacientů s PD se zvýšenou hladinou homocysteinu jako taková existovala silná korelace mezi hladinou homocysteinu a patogenezí PD [60–62]. Zvýšené hladiny homocysteinu byly zodpovědné za smrt nigrostriatálních dopaminergních neuronů u pacientů s PD. Regulace hladiny homocysteinu tedy může zabránit progresi PD [63,64].

Vitamin B (VitB) působí jako kofaktor při syntéze methioninu z homocysteinu a výzkumníci navrhli, že hladina homocysteinu silně koreluje s hladinami VitB [22,65]. Bylo prokázáno, že doplňkový VitB snižuje hladinu homocysteinu v krevní plazmě [66,67]. Bez ohledu na to byly provedeny omezené studie týkající se rolí různých typů VitB v patologiích PD.

Zajímavé je, že hladiny vitaminu B12 (VitB12) byly sníženy u pacientů s PD ve srovnání s normálními zdravými kontrolami. Kromě toho bylo zjištěno snížené riziko PD u těch, kteří konzumovali dostatečné množství vitaminu B6 (VitB6) [68,69]. Nebyla pozorována žádná významná změna týkající se koncentrace folátu (VitB9) u pacientů s PD oproti normálním zdravým kontrolám [69,70].

Je zajímavé, že většina výzkumů VitB a homocysteinu ve funkci mozku se soustředila hlavně na tři z osmi vitamínů B (VitB9, VitB12, VitB6) a výsledky byly zatím nejednoznačné [22,66]. Bylo však navrženo, že léčba využívající kombinaci všech by mohla přinést lepší výsledky kvůli vzájemně souvisejícím buněčným funkcím osmi typů VitB [71]. Nedostatek thiaminu způsobuje smrt dopaminergních neuronů při PD. Suplementace thiaminu byla zodpovědná za zpoždění progrese a smrti dopaminergních neuronů u PD [72].

Otevřená studie naznačila, že příznaky Parkinsonovy choroby se významně zvrátily intramuskulárním podáním vysoké dávky thiaminu pacientům s PD bez jakýchkoli vedlejších účinků [73]. Další zajímavostí je, že pacienti s PD s čichovou dysfunkcí pozorováni 2–8 let předtím, než se projevily příznaky nízká hustota thiaminu (VitB1) a folátu (VitB9) v potravě [74,75]. V časné fázi PD tedy hladiny thiaminu a folátu účinně regulují čichový systém a mohou sloužit jako důležitý screeningový nástroj pro detekci rizika PD.

Akazuistika ukazuje, že bradykineze a rigidita byly významně zlepšeny léčbou niacinem u pacientů s kožními vyrážkami a nepřijatelnými nočními můrami [76]. Závěrem lze říci, že kvůli omezenému počtu studií o různých typech léčby VitB a/nebo diagnóze PD Je třeba provést další výzkum, než se doporučí jejich použití v terapiích PD. Lidé vykazují reakci na dávku VitC, protože vysoké hladiny mohou být toxické [77,78]. Přesto, když je VitC udržován na homeostatických koncentracích, existuje pozitivní účinek snížení oxidačního stresu, jedné z hlavních příčin neurodegenerativních onemocnění (obrázek 2) [79].

For more information:1950477648nn@gmail.com