Świeża bazylia.
Zespół kierowany przez University of South Florida Health odkrywa, że związek fenchol ma taki sam korzystny wpływ jak metabolity pochodzące z jelit w zmniejszaniu neurotoksycznego beta-amyloidu w mózgu.
Fenchol, naturalny związek występujący w niektórych roślinach, w tym w bazylii, może pomóc chronić mózg przed patologią choroby Alzheimera, jak sugerują badania przedkliniczne przeprowadzone przez naukowców z University of South Florida Health (USF Health).
Nowe badanie opublikowane 5 października 2021 r. w Frontiers in Aging Neuroscience , odkryli mechanizm wykrywania związany z mikrobiomem jelitowym, który wyjaśnia, w jaki sposób fenchol zmniejsza neurotoksyczność w mózgu osoby z chorobą Alzheimera.
Pojawiające się dowody wskazują, że krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA) – metabolity wytwarzane przez pożyteczne bakterie jelitowe i główne źródło pożywienia dla komórek w okrężnicy – przyczyniają się do zdrowia mózgu. Obfitość SCFA jest często zmniejszona u starszych pacjentów z łagodnymi zaburzeniami funkcji poznawczych i chorobą Alzheimera, najczęstszą postacią demencji. Jednak, w jaki sposób ten spadek SCFA przyczynia się do progresji choroby Alzheimera, pozostaje w dużej mierze nieznany.
Główny badacz, dr Hariom Yadav, kieruje Centrum Badań Mikrobiomu Uniwersytetu Południowej Florydy, mieszczącym się w USF Health Morsani College of Medicine. Bada, w jaki sposób interakcje między mikrobiomem jelitowym a mózgiem mogą wpływać na zdrowie mózgu i związany z wiekiem spadek funkcji poznawczych. Źródło:Zdrowie USF/Uniwersytet Południowej Florydy
Pochodzące z jelita SCFA, które przemieszczają się przez krew do mózgu, mogą wiązać się i aktywować receptor wolnych kwasów tłuszczowych 2 (FFAR2), komórkową cząsteczkę sygnalizacyjną eksprymowaną na komórkach mózgowych zwanych neuronami.
„Nasze badanie jest pierwszym, w którym odkryto, że stymulacja mechanizmu wykrywania FFAR2 przez te metabolity drobnoustrojów (SCFA) może być korzystna w ochronie komórek mózgowych przed toksycznym nagromadzeniem białka amyloidu beta (Aβ) związanego z chorobą Alzheimera” – powiedział główny badacz Dr Hariom Yadav, profesor neurochirurgii i naprawy mózgu w USF Health Morsani College of Medicine, gdzie kieruje USF Center for Microbiome Research.
Jedną z dwóch charakterystycznych patologii choroby Alzheimera są stwardniałe złogi Aβ, które zlepiają się między komórkami nerwowymi, tworząc płytki białka amyloidu w mózgu. Drugi to neurofibrylarne sploty białka tau wewnątrz komórek mózgowych. Te patologie przyczyniają się do utraty i śmierci neuronów, które ostatecznie powodują początek choroby Alzheimera, choroby neurodegeneracyjnej charakteryzującej się utratą pamięci, umiejętności myślenia i innych zdolności poznawczych.
Dr Yadav i jego współpracownicy zagłębiają się w mechanizmy molekularne, aby wyjaśnić, w jaki sposób interakcje między mikrobiomem jelitowym a mózgiem mogą wpływać na zdrowie mózgu i związany z wiekiem spadek funkcji poznawczych. W tym badaniu, jak powiedział dr Yadav, zespół badawczy postanowił odkryć „wcześniej nieznaną” funkcję FFAR2 w mózgu.
Naukowcy najpierw wykazali, że hamowanie receptora FFAR2 (a tym samym blokowanie jego zdolności do „wyczuwania” SCFA w środowisku poza komórką neuronalną i przekazywania sygnałów wewnątrz komórki) przyczynia się do nieprawidłowego gromadzenia się białka Aβ, powodując neurotoksyczność związaną z chorobą Alzheimera.
Następnie przeprowadzili na dużą skalę wirtualne badania przesiewowe ponad 144 000 naturalnych związków, aby znaleźć potencjalnych kandydatów, którzy mogą naśladować ten sam korzystny wpływ mikrobioty wytwarzanych przez SCFA w aktywacji sygnalizacji FFAR2. Zidentyfikowanie naturalnego związku alternatywnego dla SCFA w celu optymalnego ukierunkowania receptora FFAR2 na neurony jest ważne, ponieważ komórki w jelitach i innych narządach zużywają większość tych metabolitów drobnoustrojów, zanim dotrą do mózgu przez krążenie krwi, zauważył dr Yadav.
Zespół dr Yadava zawęził 15 wiodących kandydatów na związki chemiczne do jednego najsilniejszego. Fenchol, związek pochodzenia roślinnego, który nadaje bazylii jej aromatyczny zapach, najlepiej wiązał się z miejscem aktywnym FFAR, aby stymulować jego sygnalizację.
Dalsze eksperymenty na kulturach ludzkich komórek nerwowych, a także Caenorhabditis (C.) elegans (robak) i mysie modele choroby Alzheimera wykazały, że fenchol znacznie zmniejszył akumulację nadmiaru Aβ i śmierć neuronów poprzez stymulację sygnalizacji FFAR2, mechanizmu wykrywania mikrobiomu. Kiedy naukowcy dokładniej zbadali, w jaki sposób fenchol moduluje neurotoksyczność wywołaną przez Aβ, odkryli, że związek ten zmniejsza starzejące się komórki neuronalne, znane również jako komórki „zombie”, powszechnie występujące w mózgach z patologią Alzheimera.
Komórki zombie przestają się replikować i umierają powolną śmiercią. Tymczasem dr Yadav powiedział, że gromadzą się one w chorych i starzejących się narządach, tworzą szkodliwe środowisko zapalne i wysyłają sygnały stresu lub śmierci do sąsiednich zdrowych komórek, które ostatecznie również zamieniają się w szkodliwe komórki zombie lub umierają.
„Fenchol faktycznie wpływa na dwa powiązane mechanizmy starzenia i proteolizy” – powiedział dr Yadav o intrygującym odkryciu badań przedklinicznych. „Ogranicza powstawanie na wpół martwych komórek nerwowych zombie, a także zwiększa degradację (niedziałającego) Aβ, dzięki czemu białko amyloidu jest znacznie szybciej usuwane z mózgu”.
Zanim zaczniesz wrzucać dużo dodatkowej bazylii do sosu do spaghetti lub czegokolwiek innego, co jesz, aby zapobiec demencji, potrzebne są dalsze badania — w tym na ludziach.
Badając fenchol jako możliwe podejście do leczenia lub zapobiegania patologii Alzheimera, zespół USF Health będzie szukał odpowiedzi na kilka pytań. Kluczowym jest to, czy fenchol spożywany w samej bazylii byłby mniej lub bardziej bioaktywny (skuteczny) niż izolowanie i podawanie związku w pigułce, powiedział dr Yadav. „Chcemy również wiedzieć, czy silna dawka bazylii lub fencholu, gdyby mogła być dostarczana przez aerozol do nosa, byłaby szybszym sposobem na wprowadzenie związku do mózgu”.
Odniesienie:„Aktywacja wykrywania mikrobioty – sygnalizacja receptora wolnych kwasów tłuszczowych 2 łagodzi neurotoksyczność indukowaną amyloidem-β poprzez modulowanie osi starzenia proteolizy” autorstwa Atefeh Razazan, Prashantha Karunakar, Sidharth P. Mishra, Shailesh Sharma, Brandi Miller, Shalini Yadain i Harm , 5 października 2021, Frontiers in Aging Neuroscience .
DOI:10.3389/fnagi.2021.735933
Badania prowadzone przez USF Health były częściowo wspierane przez granty z National Institutes of Health, Departamentu Obrony Stanów Zjednoczonych oraz finansowanego przez NIH Wake Forest Clinical and Translational Science Institute.
