Microglia är specialiserade celler som arbetar för att rensa bort skräp i hjärnan och utföra andra viktiga uppgifter. Dessa celler blir vanligtvis dysreglerade vid Alzheimers sjukdom (AD), vilket leder till inflammation och neuronal död. Spännande nog minskar de fördelaktiga effekterna av livslångt kolintillskott aktiveringen av mikroglia hos möss som föds upp för att utveckla AD-liknande symtom. Den kolinrika kosten har visat sig förbättra den kognitiva funktionen. Kredit:Arizona State University
I en ny studie avslöjar biodesignforskare att en livslång kostregim med kolin har potentialen att förebygga Alzheimers sjukdom (AD).
Kolin är ett säkert och lättadministrerat näringsämne som finns naturligt i vissa livsmedel och som kan användas som kosttillskott. Huvudförfattaren Ramon Velazquez och hans kollegor vid ASU-Banner Neurodegenerative Disease Research Center (NDRC) undersökte om detta näringsämne kunde lindra effekterna av Alzheimers.
Tidigare i år fann Velazquez och kollegor transgenerationella fördelar med AD-liknande symtom hos möss vars mödrar kompletterades med kolin. Det senaste arbetet utökar denna forskningslinje genom att utforska effekterna av kolin som administreras i vuxen ålder snarare än hos fostermöss.
Studien fokuserar på honmöss som fötts upp för att utveckla AD-liknande symtom. Med tanke på den högre förekomsten av AD hos mänskliga honor, försökte studien fastställa resultaten hos honmöss. Resultaten visade att när dessa möss får hög kolin i sin diet under hela livet, uppvisar de förbättringar i det rumsliga minnet, jämfört med de som får en normal kolinregim.
I synnerhet upptäckte resultat som publicerades i juli 2019 från en grupp i Kina fördelar med livslångt kolintillskott hos möss av hankön med AD-liknande symtom. "Våra resultat replikerar fint resultat av denna grupp hos kvinnor," säger Velazquez.
Spännande nog minskar de gynnsamma effekterna av livslångt kolintillskott aktiveringen av mikroglia. Microglia är specialiserade celler som tar bort hjärnan från skadligt skräp. Även om de naturligt förekommer för att hålla hjärnan frisk, kommer hjärninflammation och neuronal död, vanliga symtom på AD, att inträffa om de är överaktiverade.
De observerade minskningarna av sjukdomsassocierade mikroglia, som finns i olika neurodegenerativa sjukdomar, erbjuder spännande nya forskningsvägar och föreslår sätt att behandla ett brett spektrum av sjukdomar, inklusive traumatiska hjärnskador, multipel skleros och Parkinsons sjukdom.
Resultaten visas i det aktuella numret av tidskriften Aging Cell .
Resultaten visade att när dessa möss som föds upp för att visa symtom på Alzheimers sjukdom får hög kolin i sin diet under hela livet, uppvisar de förbättringar i det rumsliga minnet, jämfört med de som får en normal kolinregim. Kredit:Shireen Dooling:Biodesign Institute vid Arizona State University
Supplera hjärnan med ytterligare kolin
Kolin verkar för att skydda hjärnan från Alzheimers sjukdom på minst två sätt, som båda utforskas i den nya studien. För det första blockerar kolin produktionen av amyloid-beta-plack. Amyloid-beta-plack är den kännetecknande patologin som observeras vid Alzheimers sjukdom.
För det andra minskar kolintillskott aktiveringen av mikroglia. Överaktivering av mikroglia orsakar hjärninflammation och kan så småningom leda till neuronal död och därigenom äventyra den kognitiva funktionen. Kolintillskott minskar aktiveringen av mikroglia, vilket ger ytterligare skydd mot AD härjningar.
Mekanistiskt drivs minskningarna av mikrogliaaktivering av förändringar av två nyckelreceptorer, alfa7-nikotinacetylkolin- och Sigma-1-receptorn. En ny rapport i år fann att kolin kan fungera som en agonist för Sigma-1-receptorer. Dessa resultat bekräftar att livslångt kolintillskott kan förändra uttrycket av Sigma-1-receptorn, vilket därigenom dämpar mikrogliaaktivering. (En agonist är ett ämne som aktiverar en given receptor.)
Ramon Velasquez, huvudförfattare till den nya studien, är forskare vid ASU-Banner Neurodegenerative Disease Research Center. Kredit:Biodesign Institute vid Arizona State University
Den förödande nedgången
I det vetenskapliga samfundet är det väl förstått att Alzheimers sjukdom orsakar skada på hjärnan långt innan kliniska symtom blir uppenbara. Och när dessa symtom väl har identifierats är det för sent – sjukdomen har blivit irreversibel. Förutom att orsaka desorientering och minnesförlust, orsakar sjukdomen förlust av motorisk kontroll hos dem som är drabbade.
Cirka 6 miljoner individer lever med AD i USA för närvarande, och sjukdomen förväntas drabba 14 miljoner amerikaner under de kommande fyra decennierna. Ekonomiskt förväntas kostnaderna för att hantera Alzheimers sjukdom överstiga 20 biljoner dollar under samma tidsperiod.
För att utveckla mer effektiva behandlingar måste vi först förstå själva sjukdomen, som är en av de högsta beställningar som modern medicin står inför idag.
Kvinnor löper en särskilt ökad risk att utveckla Alzheimers sjukdom. Denna studie visar att den enkla tillsatsen av kolin i kosten under hela livet kan minska AD-patologin hos dem som drabbas hårdast av sjukdomen. Dessutom har dessa resultat konsekvenser för andra neurodegenerativa åkommor där aktiverade mikroglia frodas, säger Velazquez.
Riktlinjer för kostkolin
Tidigare forskning om Alzheimers har visat att det inte finns någon faktor som spelar in. Snarare en mängd faktorer som tros bidra till utvecklingen av sjukdomen, inklusive genetik, ålder och livsstil. Dessutom tyder studier på att diet kan ha en betydande effekt för att öka eller sänka risken för kognitiv försämring.
En färsk rapport föreslog att växtbaserad kost kan vara avgörande på grund av bristen på viktiga näringsämnen, inklusive kolin. En annan färsk rapport fann att ökningen av fall av demens i Storbritannien kan vara förknippad med brist på rekommendationer för kolin i kosten under hela livet. Faktum är att från och med augusti 2019 är AD och andra former av demens nu den vanligaste dödsorsaken i England och Wales.
Den nuvarande etablerade adekvata intaget av kolin för vuxna kvinnor (>19 år) är 425 mg/dag och 550 mg/dag för vuxna män. En konvergerande linje av bevis indikerar att även det nuvarande rekommenderade dagliga intaget (RDI) kanske inte är optimalt för en korrekt åldrandeprocess, särskilt hos kvinnor. Detta är relevant med tanke på den högre förekomsten av AD som ses hos kvinnor. Detta tyder på att ytterligare kolin i kosten kan vara fördelaktigt för att förhindra neuropatologiska förändringar i samband med den åldrande hjärnan.
Den tolerabla övre gränsen (TUL) för kolin som sannolikt inte kommer att orsaka biverkningar för vuxna kvinnor och män (>19 år gamla) är 3500 mg/dag, vilket är 8,24 gånger högre än rekommendationen 425 mg/dag för kvinnor och 6,36 gånger högre än 550 mg. rekommendation per dag för män. "Vår kost med kolintillskott var bara 4,5 gånger RDI, vilket är långt under TUL och gör detta till en säker strategi", säger Velazquez.
Kolin finns i olika livsmedel. Enligt United States Department of Agriculture (USDA) finns höga nivåer av kolin i kycklinglever (3 oz; 247 mg), ägg (1 stort ägg med äggula; 147 mg), nötbiff med gräsmatad biff (3 oz; 55 mg), vete groddar (1 oz rostat bröd; 51 mg), mjölk (8 oz; 38 mg) och brysselkål (1/2 kopp; 32 mg). Dessutom är vitamintillskott som innehåller kolin, till exempel kolinbitartrat och kolinklorid, allmänt tillgängliga till överkomliga kostnader. Vitamintillskotten som innehåller kolin är särskilt relevanta för dem som äter växtbaserad kost.
Effekter av kolin
Alla växt- och djurceller kräver kolin för att behålla sin strukturella integritet. Det har länge varit känt att kolin är särskilt viktigt för hjärnans funktion.
Människokroppen använder kolin för att producera acetylkolin, en signalsubstans som ansvarar för fungerande minne, muskelkontroll och humör. Kolin används också för att bygga cellmembran och spelar en viktig roll för att reglera genuttryck. Dessutom fann en ny rapport i januari 2019 att kolin fungerar som en agonist för Sigma-1-receptorer, som är inblandade i AD-patogenes.
I den här studien använde forskare en vattenlabyrint för att avgöra om mössen med AD-liknande symtom som fick livslång tillskott av kolin uppvisade förbättringar i det rumsliga minnet. Det visade sig att detta verkligen var fallet, och efterföljande undersökning av musvävnad extraherad från hippocampus, en hjärnregion som är känd för att spela en central roll i minnesbildning, bekräftade förändringar i giftig amyloid-beta och minskning av mikrogliaaktivering, vilket minskar hjärnan inflammation.
På grund av förändringar av viktiga mikroglia-receptorer inducerade av kolin, kan förbättringarna i beteende tillskrivas minskad mikroglia-aktivering. "Vi fann att livslångt kolintillskott förändrade alfa7 nikotinacetylkolin- och Sigma-1-receptorn, vilket kan ha resulterat i minskningen av sjuka associerade aktiverade mikroglia," sa Velazquez. Dessa receptorer reglerar CNS-immunsvaret och deras dysreglering bidrar till AD-patogenes.
Studiens betydelse fastställer fördelaktiga effekter av näringstillskott hos kvinnor under hela livet. "Vårt arbete kompletterar på ett bra sätt det senaste arbetet som visar fördelar hos manliga AD-möss med en livslång kost för kolintillskott." "Ingen har visat livslånga fördelar med kolintillskott i kvinnliga AD-möss." "Det är det nya med vårt arbete."
Kolin är en attraktiv kandidat för att förebygga AD eftersom det anses vara ett mycket säkert alternativ, jämfört med många läkemedel. "Vid 4,5 gånger RDI (rekommenderat dagligt intag) ligger vi väl under den tolererbara övre gränsen, vilket gör detta till en säker förebyggande terapeutisk strategi."
Även om resultaten förbättrar förståelsen av sjukdomen, föreslår författarna att kliniska prövningar kommer att bli nödvändiga för att bekräfta om kolin kan användas som en hållbar behandling i framtiden.
Referens:"Livslångt kolintillskott förbättrar Alzheimers sjukdomspatologi och associerade kognitiva brister genom attenuering av mikrogliaaktivering" av Ramon Velazquez, Eric Ferreira, Sara Knowles, Chaya Fux, Alexis Rodin, Wendy Winslow och Salvatore Oddo, 27 september 2019, Aging .
DOI:10.1111/acel.13037
