XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Введение

Одним из важнейших нейродегенеративных заболеваний сосудистой этиологии является сосудистая деменция, которая в настоящее время, в связи с увеличившейся продолжительностью жизни, стала встречаться гораздо чаще. В то же время эффективных методов лечения деменции на сегодняшний день не существует, однако профилактика связанных с деменцией сосудистых заболеваний может предотвратить, а в ряде случаев и замедлить ее прогрессирование [14].

Влияние диеты на здоровье головного мозга представляет особый интерес в связи с новыми исследованиями, предполагающими, что пищевые флавоноиды (ФЛ) могут оказывать нейропротекторное действие, путем их воздействия на сосудистую систему. Однако точные механизмы, с помощью которых достигаются данные эффекты и какие дозы необходимы для их индукции, на сегодняшний день остаются неясными [20].

Основная часть

Флавоноиды (ФЛ) - это природные соединения, встречающиеся в различных растительных продуктах и представляющие вторую по величине группу полифенолов, присутствующих в питании человека.ФЛ делят на несколько подклассов, основываясь на вариантах их химической структуры. Подклассы ФЛ включают «флавонолы», «флаваноны», «антоцианы», «флавоны», «изофавоны». Самый многочисленный подкласс ФЛ - флаванолы существуют как в мономерной форме в виде катехинов, так и в полимерной форме в виде проантоцианидинов и встречаются преимущественно в какао, яблоках и чае [11].Лишь небольшая часть попавших в организм ФЛ, абсорбируются неповрежденными, а степень их поглощения сильно зависит от ряда факторов, таких как структура молекулы, взаимодействие с другими компонентами, а также индивидуальные различия, такие как возраст, пол и микробный состав толстой кишки. Попав в организм, ФЛ проходят через желудок и тонкую кишку, где происходит I фаза их метаболизма. После поглощения в эпителиальные клетки тонкой кишки, ФЛ подвергаются метаболизму II фазы с образованием конъюгированных метаболитов, которые поступают в циркуляцию через воротную вену [15].Однако только 5–10% от общего числа потребленных полифенолов абсорбируется в тонкой кишке, оставшиеся крупные ФЛ попадают в толстую кишку, где кишечная микрофлора способна разлагать их до низкомолекулярных метаболитов, которые могут быть абсорбированы [3]. Попав в кровоток, данные метаболиты транспортируется по всему организму, в результате чего они могут воздействовать на различные ткани или транспортироваться в печень для дальнейшего метаболизма, прежде чем будут выведены из организма. Большой разброс в биодоступности различных ФЛ может затруднить изучение эффектов, которые они оказывают на организм [15].

В ряде исследований было показано, что сосудистая функция тесно связана с когнитивными и другими функциями головного мозга.Более того, многие из факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний, такие как артериальная гипертензия, гиперхолестеринемия и сахарный диабет, также являются факторами риска развития цереброваскулярных заболеваний. И сами сердечно-сосудистые заболевания определены как фактор риска сосудистой деменции, вызванной снижением притока крови к головному мозгу. Определение влияния ФЛ на сердечнососудистую систему позволит также понять эффекты, который они оказывают на головной мозг [21].

Влияние ФЛ на мозговой кровоток

Влияние ФЛ на здоровье сосудов головного мозга и мозговой кровоток является относительно новой областью исследований. Данные свидетельствуют о том, что ФЛ могут оказывать нейропротекторный эффект, потенциально замедляющий снижение когнитивных функций и старение [23]. Считается, что механизмы, лежащие в основе этих нейропротекторных эффектов, связанны с увеличением биодоступности оксида азота (NO).Повышение уровня NO в цереброваскулярной системе может улучшить кровоток по всему мозгу, таким образом, способствуя росту нервных клеток и изменениям в морфологии нейронов.Возможно, что попадая в головной мозг, ФЛ способны улучшать нейропластичность, предотвращая повреждение нейрона, и демонстрируя в конечном итоге общий нейропротекторный эффект [4,16,18]. Считается, что описанные комбинированные эффекты могут профилактировать или, даже замедлять прогрессирование нейродегенеративных заболеваний, таких как сосудистая деменция [20].

Ток крови в головной мозг и из него, называемый церебральным кровотоком (ЦК), обеспечивает головной мозг постоянным поступлением глюкозы и кислорода. Адекватный ЦК необходим для нормального функционирования мозга, недостаточное поступление энергии в конечном итоге приводит к повреждению нейронов.

Церебральная гипоперфузия является частью естественного процесса старения, однако факторы сердечнососудистого риска могут способствовать дальнейшему снижению ЦК, особенно в таких областях мозга, как гиппокамп и передняя поясная извилина, вызывая нейродегенеративные расстройства, такие как сосудистая деменция и, возможно, болезнь Альцгеймера [5,7].

В настоящее время исследования продемонстрировали положительное влияние богатых ФЛ продуктов (таких как какао) на ЦК. Было обнаружено, что улучшение когнитивных функций, возможно, путем улучшения кровотока по всему телу и увеличения притока крови к головному мозгу. В проведенных исследованиях увеличение ЦК наблюдалось после употребления какао-напитка с высоким содержанием флаванола (516 мг) по сравнению с напитком с низким содержанием флаванола (39 мг), которое достигло максимума через 2 часа и вернулось к исходному уровню примерно через 6 часов [8]. В аналогичных исследованиях также наблюдалось значительное увеличение региональной перфузии в течение 2 ч, особенно в передней части поясной извилины при употреблении богатого флаванолом (494 мг) какао напитка по сравнению с какао напитком с низким содержанием флаванола (23 мг) [10].

Дальнейшие исследования показали, что после употребления богатых флаванолом (450 мг и 900 мг) какао-напитков, ЦК увеличивался у здоровых пожилых людей в течение 1-2 недель [17]. Благоприятное влияние на ЦК также было продемонстрировано после приема добавок содержащих 900 мг какао-флаванолов в день в течение трех месяцев. Было также показано, что у здоровых пожилых людей, принимавших большое количество какао - флаванолов усиливалась функция зубчатой извилины по сравнению с теми, кто придерживается диеты с низким содержанием флаванолов [2]. Обнаружено, что употребление темного (всего 394 мг полифенолов) и молочного (всего 200 мг полифенолов) шоколада дает значительно более низкий ответ ЦК во время когнитивных задач по сравнению с белым шоколадом [12].

Однако не все данные подтверждают благотворное влияние ФЛ какао на ЦК. Исследование, изучающее быстрые эффекты употребления какао напитка, содержащего 250 мг катехиновых полифенолов, не обнаружило значительных изменений в ЦК, возможно, из-за слишком низкой применяемой дозы [13]. Был также проведен ряд исследований с другими продуктами, богатыми ФЛ, давший противоречивые результаты. Было обнаружено, что черника увеличивает региональную перфузию, причем увеличение ЦК наблюдается в прецентральной, средней лобной и угловой извилине после употребления флавоноидного (579 мг) черничного напитка [6]. В дополнение к этому, недавнее исследование на здоровых взрослых также обнаружило увеличение перфузии, особенно в теменных и затылочных долях после 12 недель приема черничного концентрата, содержащего 387 мг антоцианов [1]. Увеличение региональной перфузии в средней правой лобной извилине также наблюдалось через 2 ч после употребления цитрусового напитка, содержащего 70,5 мг флаванонов [9].

Однако наблюдалось и снижение ЦК в лобной коре у здоровых взрослых после употребления 135 мг чистого галата эпигаллокатехина (EGCG) - основного катехина содержащегося в зеленом чае. Возможно потому, что чистые соединения не всегда имеют тот же эффект, который можно увидеть при употреблении целого продукта, благодаря возможным синергетическим эффектам с другими веществами в нем [22].

Несмотря на наличие некоторых противоречий, текущие исследования демонстрируют улучшение региональной перфузии, особенно от больших доз ФЛ. Используя ФЛ возможно оптимизировать цереброваскулярную функцию в определенных регионах, со сниженным ЦК. Дальнейшие исследования этих эффектов на конкретные области мозга, необходимы для улучшения нашего понимания нейропротекторного действия ФЛ и их оптимального использования для предотвращения развития нейродегенерации.

Выводы

Современные исследования показывают, что флавоноиды способны проявлять нейропротекторные эффекты, так как после их применения продемонстрировано увеличение ЦК. Дальнейшие исследования должны сосредоточить внимание на областях мозга, в которых ФЛ демонстрируют самые большие эффекты для лучшего понимания механизмов действия и способов использования ФЛ с целью достижения оптимальной выгодыв отношении профилактики нейродегенеративных заболеваний, таких как сосудистая деменция.

Список используемой литературы

Bowtell, J.L.; Aboo-Bakkar, Z.; Conway, M.; Adlam, A.R.; Fulford, J. Enhanced task related brain activation and resting perfusion in healthy older adults after chronic blueberry supplementation. Appl. Physiol. Nutr. Metab. 2017, 42, 773–779. [CrossRef] [PubMed]

Brickman, A.M.; Khan, U.A.; Provenzano, F.A.; Yeung, L.K.; Suzuki, W.; Schroeter, H.; Wall, M.; Sloan, R.P.; Small, S.A. Enhancing dentate gyrus function with dietary flavanols improves cognition in older adults. Nat. Neurosci. 2014, 17, 1798–1803. [CrossRef] [PubMed]

Cardona, F.; Andrés-Lacueva, C.; Tulipani, S.; Tinahones, F.J.; Queipo-Ortuño, M.I. Benefits of polyphenols on gut microbiota and implications in human health. J. Nutr. Biochem. 2013, 24, 1415–1422. [CrossRef] [PubMed]

Chen, T.Y.; Kritchevsky, J.; Hargett, K.; Feller, K.; Klobusnik, R.; Song, B.J.; Cooper, B.; Jouni, Z.; Ferruzzi, M.G.; Janle, E.M. Plasma bioavailability and regional brain distribution of polyphenols from apple/grape seed and bilberry extracts in a young swine model. Mol. Nutr. Food Res. 2015, 59, 2432–2447. [CrossRef] [PubMed]

Di Marco, L.Y.; Venneri, A.; Farkas, E.; Evans, P.C.; Marzo, A.; Frangi, A.F. Vascular dysfunction in the pathogenesis of alzheimer’s disease–a review of endothelium-mediated mechanisms and ensuing vicious circles. Neurobiol. Dis. 2015, 82, 593–606. [CrossRef] [PubMed]

Dodd, G.F. The acute effects of flavonoid-rich blueberries on cognitive function in healthy younger and older adults. Ph.D. Thesis, University of Reading, Reading, UK, March 2012.

Fantini, S.; Sassaroli, A.; Tgavalekos, K.T.; Kornbluth, J. Cerebral blood flow and autoregulation: Current measurement techniques and prospects for noninvasive optical methods. Neurophotonics 2016, 3, 031411. [CrossRef] [PubMed]

Francis, S.T.; Head, K.; Morris, P.G.; Macdonald, I.A. The effect of flavanol-rich cocoa on the fmri response to a cognitive task in healthy young people. J. Cardiovasc. Pharmacol. 2006, 47 (Suppl. 2), S215–S220. [CrossRef] [PubMed]

Lamport, D.J.; Pal, D.; Macready, A.L.; Barbosa-Boucas, S.; Fletcher, J.M.; Williams, C.M.; Spencer, J.P.E.; Butler, L.T. The effects of flavanone-rich citrus juice on cognitive function and cerebral blood flow: An acute, randomised, placebo-controlled cross-over trial in healthy, young adults. Br. J. Nutr. 2016, 116, 2160–2168. [CrossRef] [PubMed]

Lamport, D.J.; Pal, D.; Moutsiana, C.; Field, D.T.; Williams, C.M.; Spencer, J.P.E.; Butler, L.T. The effect of flavanol-rich cocoa on cerebral perfusion in healthy older adults during conscious resting state: A placebo controlled, crossover, acute trial. Psychopharmacology 2015, 232, 3227–3234. [CrossRef] [PubMed]

Manach, C.; Scalbert, A.; Morand, C.; Remesy, C.; Jimenez, L. Polyphenols: Food sources and bioavailability. Am. J. Clin. Nutr. 2004, 79, 727–747. [CrossRef] [PubMed]

Marsh, C.E.; Carter, H.H.; Guelfi, K.J.; Smith, K.J.; Pike, K.E.; Naylor, L.H.; Green, D.J. Brachial and cerebrovascular functions are enhanced in postmenopausal women after ingestion of chocolate with a high concentration of cocoa. J. Nutr. 2017, 147, 1686–1692. [CrossRef] [PubMed]

Massee, L.A.; Ried, K.; Pase, M.; Travica, N.; Yoganathan, J.; Scholey, A.; Macpherson, H.; Kennedy, G.; Sali, A.; Pipingas, A. The acute and sub-chronic effects of cocoa flavanols on mood, cognitive and cardiovascular health in young healthy adults: A randomized, controlled trial. Fron. Pharmacol. 2015, 6, 93. [CrossRef] [PubMed]

O’Brien, J.; Thomas, A. Vascular dementia. Lancet 2015, 386, 1698–1706. [CrossRef]

Rodriguez-Mateos, A.; Vauzour, D.; Krueger, C.G.; Shanmuganayagam, D.; Reed, J.; Calani, L.; Mena, P.; Del Rio, D.; Crozier, A. Bioavailability, bioactivity and impact on health of dietary flavonoids and related compounds: An update. Arch. Toxicol. 2014, 88, 1803–1853. [CrossRef] [PubMed]

Sokolov, A.N.; Pavlova, M.A.; Klosterhalfen, S.; Enck, P. Chocolate and the brain: Neurobiological impact of cocoa flavanols on cognition and behavior. Neurosci. Biobehav. Rev. 2013, 37, 2445–2453. [CrossRef] [PubMed]

Sorond, F.A.; Hollenberg, N.K.; Panych, L.P.; Fisher, N.D. Brain blood flow and velocity: Correlations between magnetic resonance imaging and transcranial doppler sonography. J. Ultrasound. Med. 2010, 29, 1017–1022. [CrossRef] [PubMed]

Spencer, J.P. The impact of fruit flavonoids on memory and cognition. Br. J. Nutr. 2010, 104 (Suppl. 3), S40–S47. [CrossRef] [PubMed]

Thilakarathna, S.H.; Rupasinghe, H.P.V. Flavonoid bioavailability and attempts for bioavailability enhancement. Nutrients 2013, 5, 3367–3387. [CrossRef] [PubMed]

Vauzour, D.; Vafeiadou, K.; Rodriguez-Mateos, A.; Rendeiro, C.; Spencer, J.P.E. The neuroprotective potential of flavonoids: A multiplicity of effects. Genes Nutr. 2008, 3, 115–126. [CrossRef] [PubMed]

Vicario, A.; Cerezo, G.H. At the heart of brain disorders—Preventing cognitive decline and dementia. Eur. Cardiol. Rev. 2015, 10, 60–63. [CrossRef] [PubMed]

Wightman, E.L.; Haskell, C.F.; Forster, J.S.; Veasey, R.C.; Kennedy, D.O. Epigallocatechin gallate, cerebral blood flow parameters, cognitive performance and mood in healthy humans: A double-blind, placebo-controlled, crossover investigation. Hum. Psychopharmacol. 2012, 27, 177–186. [CrossRef] [PubMed]

Williams, R.J.; Spencer, J.P. Flavonoids, cognition, and dementia: Actions, mechanisms, and potential therapeutic utility for alzheimer disease. Free Radic. Biol. Med. 2012, 52, 35–45. [CrossRef] [PubMed]