Choroba Alzheimera – wpływ składników żywności na rozwój choroby

Wiele badań wykazuje wpływ składników żywności na rozwój i przebieg choroby Alzheimera (ang. Alzheimer’s disease – AD). Należą do nich między innymi witaminy z grupy B, takie jak B₁, B₆, B₉ oraz B₁₂, witaminy antyoksydacyjne (A, E, C), selen, resweratrol oraz cholesterol.

Tiamina

Badania wykazują, że u osób dotkniętych chorobami neurodegeneracyjnymi, w tym chorobą Alzheimera (AD), obserwuje się obniżony poziom enzymów tiaminozależnych. Stąd przypuszczenie, iż może ona wpływać na proces neurodegeneracji. Tiamina pełni w układnie nerwowym funkcję jako składnik enzymatyczny oraz na drodze nieenzymatycznej. Enzymatyczna funkcja tiaminy związana jest z dwoma enzymami: dehydrogenazą pirogronianową (PHD) oraz dehydrogenazą α-ketoglutaranową (KGDH). Enzymy te biorą udział w  powstawaniu związków  acetylo- CoA. Tak więc niedobór tiaminy powodować będzie nagromadzenie się substratów reakcji, a w konsekwencji niedobór produktów, takich jak acetylo-CoA, który bierze udział w syntezie acetylocholiny (Ach), czyli neuroprzekaźnika, którego obniżony poziom obserwuje się u osób z AD. Dehydrogenaza pirogronianowa katalizuje oksydacyjną dekarboksylację pirogronianu do acetylo-CoA. Natomiast dehydrogenaza α- ketoglutaranowa katalizuje reakcję powstawania sukcynylo-CoA, który po szeregu przemian przekształca się do szczawiooctanu, czyli wyjściowej cząsteczki cyklu Krebsa. Tiamina poza komórką występuje w formie kationu (T⁺) oraz TMP, czyli monofosforanu. Wpływa ona w ten sposób na przewodnictwo błon, np. mitochondrialnych, aksonalnych lub synaptycznych, poprzez swój dodatni ładunek. Jest to tzw. „cząsteczka wahadłowa”, która przekazuje swój dodatni ładunek innym cząsteczkom.  T⁺ ponad to bierze udział w pobudzaniu funkcji móżdżku oraz rdzenia kręgowego. Rola TMP nie jest dokładnie znana. Wiadomo jednak, iż szybko przekształca się do wolnej tiaminy przy udziale fosfataz. Warto również wspomnieć, iż objawy niedoboru tiaminy mogą pojawiać się kiedy w organizmie występuje niedobór magnezu. Witamina B₁ po absorpcji w dwunastnicy przekształca się w aktywną formę, czyli difosforan tiaminy (TDP), przy udziale magnezu jako kofaktora reakcji. Tak więc niedobór magnezu powodować będzie upośledzanie przekształcania tiaminy do aktywnej postaci, a tym samym objawy jej niedoboru.

Witamina B6, B9, B12

Witaminy B₆, B₉ oraz B₁₂ mają wpływ na przekształcanie metioniny do cysteiny. Niedobór którejkolwiek z tych witamin zaburza ten proces, co w konsekwencji powoduje powstanie szkodliwej dla zdrowia homocysteiny. Podwyższone stężenie tego aminokwasu jest czynnikiem ryzyka chorób sercowo-naczyniowych, np. miażdżycy, która może mieć wpływ na rozwój otępienia. Ponadto jej neurotoksyczne działanie polega na degeneracji neuronów na drodze apoptozy lub nekrozy, co wpływa na zmniejszenie objętości hipokampa.

Witaminy A, E, C, selen i resweratrol

Witaminy A, E , C, selen oraz resweratrol wykazują działanie antyoksydacyjne.  Powodują więc one utrzymanie odpowiedniego stężenia reaktywnych form tlenu i azotu. Selen wchodzi w skład aminokwasów budujących enzymy, które pełnią w organizmie funkcje antyoksydacyjną (peroksydaza glutationowa, reduktaza tioredoksynowa), selenoproteiny utrzymują stężenie jonów wapnia w komórkach neuronów, a także wpływają na geny odpowiedzialne za syntezę glutationu. Ponadto niedobór selenu w układzie nerwowym zaburza neurotransmisję, powoduje to zmniejszenie funkcji poznawczych, obniżenie nastroju (np. depresja). Wg niektórych badań jego niedobór powoduje postępujący zanik móżdżku. Resweratrol jest polifenolem naturalnie występującym w winogronach –  szczególnie czarnych. Ponadto znaleźć można je także, np. w żurawinie, jagodach, porzeczkach, jabłkach, czy orzechach, kakao lub czekoladzie. Wykazuje on działanie antyoksydacyjne, powodując osłabienie toksycznego działania β- amyloidu w hipokampie. Poza tym resweratrol zwiększa aktywność sirtulin (SIRT), czyli tzw. genów długowieczności. Neuroprotekcyjne działanie SIRT1 związane jest z jej stymulującym wpływem na α- sekretazę, czyli enzymu odpowiedzialnego za nieamyloidogenną obróbkę prekursora białka β- amyloidu (ang. amyloid precursor protein – APP). Natomiast SIRT3 zwiększa zużycie tlenu w  mitochondrium, co powoduje mniejsze wytwarzanie RFT.

Cholesterol

Najbardziej kontrowersyjnym związkiem w tym zestawieniu jest cholesterol. Jego podwyższony poziom uznawany jest za czynnik ryzyka choroby Alzheimera. Uznano, że zwiększone stężenie cholesterolu powoduje przekierowanie obróbki APP na amyloidogenną, ze względu na podejrzenie, iż β-sekretaza efektywniej działa w środowisku bogatym w ten związek. Ponadto badania wykazały, iż stosowanie statyn zmniejszało ryzyko zachorowania na AD. Jednakże późniejsze analizy wskazały, iż statyny mające zdolność przenikania bariery krew-mózg (ang. blood-brain barier – BBB), takie jak lowastatyna czy simwastatyna, hamują powstawanie dendrytów, rozgałęzień aksonów oraz pęcherzyków synaptycznych transportujących neuroprzekaźniki. Poza tym zmniejszają stężenie cholesterolu w mózgu, mi.in. w błonach komórkowych czy osłonkach mielinowych, co wzmaga ich wrażliwość, np. na urazy lub neurotoksyczność β-amyloidu. Jak widać wpływ statyn nie jest obecnie jednoznaczny, szczególnie po odkryciu białka seladin-1. Wykazuje ono działanie neuroprotekcyjne przez funkcje enzymatyczne oraz antyoksydacyjne, a także antyapoptotyczne. Działa najefektywniej w  tkance mózgu, natomiast u osób chorych na AD obserwuje się jej obniżony poziom. Seladyna – 1 uczestniczy w przekształcaniu desmosterolu do cholesterolu, tak więc reguluje ona jego stężenie. Badania wskazują, iż zmniejszenie jej poziomu powoduje przekierowanie obróbki APP na szlak amyloidogenny. Natomiast wzrost jej stężenia oprócz zmniejszenia działania β-sekretazy, powoduje także wzrost stężenia plazminogenu, który katabolizuje β- amyloid. Jak wynika z powyższych wpływ cholesterolu na chorobę Alzheimera wciąż wymaga badań. Jego działanie na patomechanizm AD jest możliwy, zwłaszcza biorąc pod uwagę, iż jego stężenie w mózgu to ok. 25% całego cholesterolu ustrojowego.

Bibliografia:

1. Tylicki A., Siemieniuk M., Tiamina i jej pochodne w regulacji metabolizmu komórek, Postępy Higieny Medycyny Doświadczalnej, (65), 2011
2. Bubko I., Gruber B. M., Anuszewska E. L., Rola tiaminy w chorobach neurodegeneracyjnych, Postępy Higieny Medycyny Doświadczalnej, (69), 2015
3. Gąsiorowska D., Korzeniowska K., Jabłecka A., Homocysteina, Akademia Medycyny: Farmacja Współczesna, (1), 2008
4. Birkner E., Zalejska-Fiolka J., Antoszewski Z., Aktywność enzymów antyoksydacyjnych i rola witamin o charakterze antyoksydacyjnym w chorobie Alzheimera, Postępy Higieny Medycyny Doświadczalnej, (58), 2004
5. Klecha B., Bukowska B., Selen w organizmie człowieka – charakterystyka pierwiastka i potencjalne zastosowanie terapeutyczne, Bromatologia i Chemia Toksykologiczna, (4), 2016
6. Kopeć A., Piątkowska E., Leszczyńska T., Bieżanowska-Kopeć R., Prozdrowotne właściwości resweratrolu w regulacji metabolizmu komórkowego, Postępy Higieny Medycyny Doświadczalnej, (70), 2016
7. Przysławski J., Dzięcioł M., Resweratrol – aktualny stan wiedzy, Bromatologia, (45), 2012
8. Drzewińska J., Pułaski Ł., Soszyński M., Bartosz G., Seladyna 1/DHCR24: główne białko homeostazy komórkowej i biosyntezy cholesterolu, Postępy Higieny Medycyny Doświadczalnej, (63), 2009
9. Bogusławski W., Foerster J., Siedlecka K., Cholesterol – przyjaciel czy wróg mózgu?, Gerontologia Polska, (16), 2008
10. Wojtera M., Sobów T., Cholesterol, metabolizm – amyloidu i choroba Alzheimera: od neurobiologii do potencjalnej terapii, Psychogeratria Polska, (1), 2004