綜述:飲食植物化學物抗阿爾茨海默病的最新進展:提取及其多靶點效應評價

《Current Opinion in Food Science》:Recent advances in dietary phytochemicals against Alzheimer’s disease: extraction and multitarget evaluation of their effects

【字體: 時間:2025年05月21日 來源:Current Opinion in Food Science 8.9

編輯推薦:

  本綜述聚焦阿爾茨海默。ˋD),探討植物、食品和藻類中植物化學物的神經保護潛力。介紹新興綠色提取技術(如微波輔助提取 MAE、超臨界流體萃取 SFE 等)及天然低共熔溶劑(NADES)的應用,綜述體外(如抗氧化、抗膽堿酯酶活性)和體內模型研究,展望其作為神經保護劑的前景。

  

引言


神經退行性疾病是影響老年人群的重要非傳染性疾病,阿爾茨海默。ˋD)是最常見的神經退行性疾病和癡呆原因,主要癥狀為記憶喪失和認知功能惡化。AD 的病理特征包括腦內細胞外 β- 淀粉樣蛋白(Aβ)肽斑塊積累和 tau 蛋白構成的神經原纖維纏結,還伴隨氧化應激、神經炎癥及腦內乙酰膽堿水平降低等。目前 AD 治療缺乏完全有效的藥物,而飲食等可控因素可能對其預防和延緩進展有重要影響,因此聚焦飲食中天然生物活性化合物(如萜類、類胡蘿卜素、多酚等)的神經保護作用研究具有重要意義。本綜述旨在概述神經保護性天然化合物提取和表征的最新進展,包括研究其主要作用機制的先進工具。

天然神經保護性化合物的提取


植物材料、食品和農業副產品、真菌、海藻等多種天然來源富含神經保護性化合物。提取這些化合物需要合適、高效且可持續的技術,微波輔助提。∕AE)、超聲輔助提。║AE)、脈沖電場(PEF)、超臨界流體萃。⊿FE)和加壓液體萃。≒LE)等新興綠色提取技術具有潛力,且需結合綠色溶劑使用。

天然低共熔溶劑(NADES)是一類較新的溶劑,由至少兩種天然成分組成,具有低毒性和增強的生物降解性,可與高強度 UAE 結合提取神經保護性化合物如京尼平。研究表明,使用特定比例的 NADES 作為提取溶劑可獲得較高的京尼平回收率,且提取物中 NADES 的存在不影響其交聯和抗膽堿能活性。此外,超臨界流體萃取條件下提高壓力可有效提高類胡蘿卜素的提取率并增強提取物的膽堿酯酶活性抑制作用,但提取方法的選擇需根據目標生物活性化合物的極性和特性。

除溶劑基技術外,還有多種提取和純化方法,如吸附、色譜、分餾、膜技術等。表 1 總結了本綜述范圍內應用于天然化合物的最常用綠色提取和純化技術的主要特點。

天然化合物神經保護活性研究


AD 發展的最重要標志包括氧化應激、神經炎癥和膽堿酯酶活性,相關機制相互關聯。氧化應激會促進自噬變化,導致活性氧(ROS)和活性氮(RNS)積累,引發一系列損傷,最終導致神經細胞死亡。中樞神經系統中的乙酰膽堿酯酶(AChE)和丁酰膽堿酯酶(BuChE)抑制不僅能提高乙酰膽堿水平,還能減少和減緩 Aβ 沉積的形成,保護細胞免受神經退行性變。因此,針對這些標志的不同方法被用于評估和確認植物化學物的神經保護活性。

體外方法


體外方法中,抗氧化活性測定(如針對 ABTS 或 DPPH 等不同自由基的清除)以及針對 ROS 和 RNS 的測定非常重要,結合酶活性測定(如脂氧合酶(LOX)、AChE 和 BuChE 酶抑制活性)可更全面地評估化合物的神經保護潛力。許多化合物已通過體外抗氧化、抗炎和抗膽堿能活性顯示出作為良好神經保護劑的潛力,其化學結構的細微差異可能與其與 AChE 的結合能力及活性有關。

單胺氧化酶 A(MAO-A)酶的抑制評估也與神經保護作用相關,黑桑椹提取物被證明是該酶的中度抑制劑。研究神經保護化合物通過血腦屏障(BBB)的滲透性至關重要,平行人工膜通透性測定(PAMPA-BBB)是一種高通量非細胞滲透測試,可模擬 BBB 的跨細胞被動擴散速率,已證明多種酚酸、黃酮類、姜辣素和萜類可通過 BBB。

細胞培養模型


細胞培養模型在評估神經保護潛力方面更進一步,已使用多種細胞模型系統進行 AD 評估。神經元 SH-SY5Y 細胞是研究最多的細胞之一,巖藻黃質(一種僅存在于褐藻中的類胡蘿卜素)已被證明在該細胞系中對 Aβ 肽產生的神經毒性具有神經保護作用,且能穿過細胞膜到達細胞質,結合代謝組學研究可確定處理后細胞中多種脂質顯著增加。

藏紅花柱頭中的類胡蘿卜素藏紅花酸通過激活 STK11/LKB1(絲氨酸 / 蘇氨酸激酶 11)介導的 AMP 激活蛋白激酶(AMPK)通路,誘導 N9 小膠質細胞自噬,增加細胞中 Aβ 的清除。小鼠神經母細胞瘤 Neuro-2a(N2a)細胞可分化為類似神經元的細胞,黑桑椹提取物通過微波水擴散和重力提取獲得,能夠減少用過氧化氫處理的細胞中的 ROS 產生。共培養多種細胞系可更好地模擬體內環境,如小膠質 BV2 和 N2a 細胞共培養系統已被用于研究石榴中的重要酚類化合物 punicalin 的神經保護潛力。此外,其他體外細胞培養模型可提供有關生物活性化合物穿越 BBB 潛力的有價值見解,研究表明多種植物化學物(如酚酸、黃酮醇和低分子量萜類)可穿越 BBB 模型,而杜氏鹽藻微藻中的類胡蘿卜素則不能,其 BBB 通透性與分子量、拓撲極性表面積、辛醇 - 水分配系數及氫鍵供體和受體的存在等性質有關。

體內模型


體內模型在研究植物化學物抗 AD 的神經保護潛力時非常有趣,可在更現實的環境中進一步確認,并深入了解涉及的可能作用機制,還可評估體外方法通常忽略的與消化、生物利用度甚至通過 BBB 相關的重要因素。秀麗隱桿線蟲是最簡單的模型之一,許多植物化學物(如咖啡酸、羥基酪醇、橄欖苦苷等)已在秀麗隱桿線蟲 AD 模型中顯示出潛力,能夠減少 Aβ 誘導的毒性、延長壽命、減少身體癱瘓和改善生殖缺陷。

更復雜的模型涉及使用嚙齒類動物,可評估特定標志及研究記憶和學習能力等行為方面。例如,用 D - 半乳糖誘導腦老化的 C57BL/6J 小鼠被用于研究 punicalagin 的潛在益處,該酚類化合物改善了學習和記憶缺陷,預防了神經炎癥,減少了丙二醛(MDA)和 ROS 水平,并抑制了 NLRP3 炎癥小體激活。通過注射鏈脲佐菌素誘導小鼠認知缺陷的模型被用于評估 β- 胡蘿卜素的體內生物活性,結果表明 β- 胡蘿卜素通過其抗氧化活性、抑制乙酰膽堿酯酶和減少淀粉樣 β- 蛋白片段來減輕認知缺陷。

積累足夠的科學證據證明植物化學物對 AD 的積極影響的最后一步是進行臨床試驗,但由于 AD 的特殊性,很難得出普遍有效的結論,目前有不同的正在進行的研究試圖闡明其中的一些方面。

結論


大量科學數據表明,植物化學物和天然生物活性化合物在不同水平上對 AD 有多種積極作用,近年來應用了不同的體外方法、細胞培養模型和動物研究,并結合強大的分析工具來揭示生化變化和深入了解可能的作用機制。然而,仍有一些方面相對被忽視,例如大多數研究集中在天然植物化學物上,但由于胃腸消化、吸收、生物利用度和通過 BBB 的過程,這些結果可能無法轉化為對患者的有效性,因此需要更多地關注可有效轉運至大腦發揮直接生物活性的生理相關代謝物和分解代謝物的測定,還應考慮間接作用的可能性。

此外,隨著預期壽命的增加,癡呆相關疾病的患病率上升,同時氣候變化帶來的環境問題顯著影響生活質量,因此,整合旨在提供統一解決方案的新策略,在減少神經退行性變影響的同時對環境產生積極影響,已成為一個高優先級的研究領域。在這方面,利用食品工業副產品作為高附加值潛力生物活性化合物的來源,通過本綜述所述的綠色提取技術進行提取,值得特別提及,副產品通常被視為對環境有高負面影響的廢物,其利用可促進對人類健康有高積極影響的綠色生物經濟。

從實際角度來看,上述方法將提供有趣的信息,有助于開發獲取生物活性植物化學物的有效方法,但由于某些植物化學物的生物利用度低和穿越 BBB 的能力有限,開發智能遞送系統(如納米封裝)可能非常有用,以增加所研究化合物的生物可及性和生物利用度,為進一步增強生物活性打開大門,使用可保護天然化合物免受胃腸消化并促進其通過 BBB 運輸的納米載體是一種有前途的應用,可應用于體內測定和臨床試驗。

由于 AD 是一種多因素疾病,很難得出普遍結論,且由于所使用的特定模型或體內研究中缺乏同質條件,經常會發現矛盾的結果,盡管需要更深入地研究這種疾病,但未來的研究將受益于多靶點研究,這些研究可以在不同層面提供數據,以擴大現有知識,在這方面,使用先進的分析工具和組學方法至關重要,因為這些工具具有揭示代謝和基因組水平變化的潛力,這些變化可以解釋行為和病理變化。

相關新聞
生物通微信公眾號
微信
新浪微博
  • 急聘職位
  • 高薪職位

知名企業招聘

熱點排行

    今日動態 | 人才市場 | 新技術專欄 | 中國科學人 | 云展臺 | BioHot | 云講堂直播 | 會展中心 | 特價專欄 | 技術快訊 | 免費試用

    版權所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    聯系信箱:

    粵ICP備09063491號

    亚洲欧美自拍偷拍,亚洲人成77777,亚洲男女自偷自拍,亚洲成年在线