Verwendung von Meeresquellen zur Extraktion von DHA zur Behandlung von Alzheimer

Ein kürzlich Meeresdrogen Zeitschriftenstudie diskutiert die anti-neurodegenerativen Wirkungen von Docosahexaensäure (DHA) und DHA-reichen Phospholipiden (DH-PL), die aus Fischerei- und Aquakulturnebenprodukten gewonnen werden, mit besonderem Fokus darauf, wie diese Komponenten bei der Behandlung der Alzheimer-Krankheit (AD) helfen können .

Lernen: Marine Quellen von DHA-reichen Phospholipiden mit Anti-Alzheimer-Effekt. Bildnachweis: Mironov Vladimir / Shutterstock.com

Was ist DHA?

DHA ist eine langkettige mehrfach ungesättigte Omega-3-Fettsäure (PUFA), die ein grundlegender struktureller Bestandteil des menschlichen Gehirns, der Netzhaut, der Großhirnrinde und der Haut ist. DHA ist die am häufigsten vorkommende Omega-3-Fettsäure in der grauen Substanz des Gehirns und der Netzhaut und macht etwa 30 % bzw. 90 % aller n-3-PUFAs im Gehirn bzw. der Netzhaut aus.

Die n-3-PUFAs sind Lipidkomponenten, die als Triacylglycerine, Phospholipide, freie Fettsäuren (FFAs) und Cholesterinester (CEs) vorliegen können. Diese PUFAs werden nach ihrer Anzahl an Kohlenstoffatomen und der Anzahl und Position ungesättigter Bindungen kategorisiert. Diese Verbindungen haben eine entscheidende Funktion in der Architektur von Zellmembranen, dem Transport von Cholesterin und der Energiespeicherung.

DHA spielt eine wichtige Rolle bei der Unterstützung der Entwicklung des Gehirns und der Augen bei Neugeborenen sowie bei der Verhinderung von Frühgeburten, Tumoren, einigen bösartigen Erkrankungen, Entzündungsprozessen und Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Die kardioprotektiven Eigenschaften von DHA werden seiner Fähigkeit zugeschrieben, den Fettstoffwechsel, die Gefäßfunktion und die Membrandynamik sowie seine entzündungshemmenden und antioxidativen Wirkungen zu verändern.

Es gibt zwei Möglichkeiten, DHA zu synthetisieren, endogen aus Alpha-Linolensäure (ALA) oder exogen aus Meeresquellen, einschließlich Fischölen, Krillölen, Mollusken oder Algen.

Wie synthetisiert der menschliche Körper DHA?

Die endogene DHA-Synthese findet hauptsächlich in der Leber statt, die die Enzyme Elongase und Desaturase produziert. Innerhalb des endoplasmatischen Retikulums (ER) wandelt Δ6-Desaturase ALA in Stearidonsäure um, die durch 5-Desaturase desaturiert wird, um Eicosapentaensäure (EPA) zu produzieren.

Ein niedriger DHA-Spiegel im Gehirn wurde mit verschiedenen neurologischen Störungen in Verbindung gebracht, darunter AD und Parkinson-Krankheit. Daher ist es unbedingt erforderlich, dass n3-PUFAs in die menschliche Ernährung aufgenommen werden, da die endogene Synthese ineffizient ist und mit zunehmendem Alter abnimmt. Darüber hinaus haben frühere Studien darauf hingewiesen, dass eine Erhöhung des DHA-Konsums das Risiko von AD verringert und das Einsetzen der Symptome verzögert.

Was ist AD?

AD ist eine fortschreitende, irreversible und komplizierte Krankheit. Weltweit leiden etwa 50 Millionen Menschen an Demenz, wobei AD 50-75 % dieser Fälle ausmacht.

Bis 2050 wird sich die Prävalenz von Demenz und AD in Europa wahrscheinlich verdoppeln und weltweit verdreifachen und bis zu 113 Millionen Menschen erreichen. Es wird allgemein angenommen, dass der Beginn der AD im Alter von 20 Jahren beginnt, also lange bevor Symptome auftreten.

Eine breite Palette von Symptomen ist mit AD verbunden, einschließlich allmählichem Gedächtnisverlust, Sprachschwierigkeiten, Orientierungsproblemen, Problemen mit visuell-räumlichen Fähigkeiten, Verhaltensproblemen, cholinergen Funktionsänderungen, Unfähigkeit, Routineaufgaben zu erledigen, und als Demenz im Endstadium.

Pathogenese von AD

AD entsteht aufgrund der Bildung von extrazellulären Peptiden, die β-Amyloid-Plaques und Tau-Neurofibrillenbündel (NFTs) produzieren, die beide zur Hirnatrophie beitragen.

β-Amyloid-Plaques können beispielsweise die interneuronale Kommunikation an Synapsen stören und dadurch zur Neurodegeneration beitragen, die zu neuronalen Schäden oder zum Tod führen kann.

Umgekehrt führen anormale chemische Veränderungen dazu, dass sich Tau von Mikrotubuli löst und Fäden bildet, die schließlich verwickelt werden, um NFTs in Neuronen zu bilden. Diese Verwicklungen blockieren das Transportsystem eines Neurons und beeinträchtigen so die synaptische Kommunikation. Darüber hinaus führt das Vorhandensein von toxischem Amyloid und Tau-phosphorylierten Proteinen zu Hirnatrophie.

Ursachen von AD

AD wird hauptsächlich durch Alterung und Genetik verursacht, wobei Frauen häufiger an der Krankheit erkranken als Männer. Genetisch erhöht das Vorhandensein des ApoE-4-Allels die Wahrscheinlichkeit, AD zu entwickeln, da diese Allele zur Akkumulation des β-Amyloid-Peptids beitragen.

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Die Entwicklung von AD kann auch durch familiäre Faktoren, Alter und Genetik beeinflusst werden. Beispielsweise steigt das Risiko, AD zu entwickeln, bei Personen mit einem Verwandten ersten Grades, der an der Krankheit leidet. AD-Symptome können auch durch Rauchen, Fettleibigkeit und Diabetes verschlimmert werden.

Angemessene High-Density-Lipoprotein-Cholesterin (HDL)-Spiegel optimieren die neurologische Funktion und sind für die Aufrechterhaltung der Synapsen unerlässlich. Unterdessen können hohe Cholesterinwerte das Risiko für AD erhöhen.

Behandlungen für AD

Es gibt eine Abnahme der Acetylcholinspiegel im Gehirn von AD-Patienten, was einer erhöhten Konzentration von Cholinesterasen zugeschrieben werden kann, die Acetylcholin im Gehirn abbauen.

Eine Blockade dieser Enzyme führt dazu, dass mehr Acetylcholin für die Übertragung zwischen den Gehirnzellen verfügbar ist. Daher ist ein Cholinesterasehemmer die Erstlinienbehandlung für AD und scheint leichte bis mittelschwere kognitive und funktionelle Symptome effektiv zu verbessern.

Donepezil, Rivastigmin und Galantamin hemmen alle Acetylcholinesterase; Diese Medikamente sind jedoch mit verschiedenen Nebenwirkungen wie Schwindel, Kopfschmerzen und Verwirrtheit verbunden. Darüber hinaus sorgen diese Mittel nur für vorübergehende Symptome und Schmerzlinderung. Infolgedessen können diese Medikamente nicht als Krankheitsmodifikatoren bezeichnet werden und können das Fortschreiten der AD nicht umkehren oder verzögern.

Der N-Methyl-D-Aspartat (NMDA)-Rezeptorantagonist schützt vor Neurotoxizität, indem er die Folgen hoher Glutamatspiegel verhindert. Memantin, ein partieller NMDA-Rezeptorantagonist, und seine Kombination mit Donepezil, wurde von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) für die Behandlung von mittelschwerer bis schwerer AD zugelassen.

Aducanumab, ein neuartiges Medikament mit krankheitsmodifizierendem Potenzial, ist ein monoklonaler Antikörper, der an β-Amyloid-Aminosäuren bindet und dadurch die Produktion von β-Amyloid-Plaques im AD-Gehirn reduziert.

Natürliches, aus dem Meer stammendes DHA und AD

Biologisch aktive Meereschemikalien weisen chemische Eigenschaften auf, die in terrestrischen Produkten nicht zu finden sind. Im Allgemeinen werden aus Meeresspezies gewonnene Phospholipide aufgrund ihrer amphiphilen Natur zur Verwendung in der Lebensmittel-, Pharma- und Kosmetikindustrie empfohlen.

Die strukturelle Vielfalt neuroprotektiver Meereschemikalien umfasst Polysaccharide, Glykosaminoglykane, Glykoproteine, Lipide und Glykolipide sowie Pigmente. Darüber hinaus sind Korallen, Schwämme, Algen, Manteltiere und Meeresbakterien einige Meeresorganismen, die Sekundärmetaboliten produzieren.

Der Verzehr von Fisch ist auch mit einer verringerten Inzidenz von AD verbunden. Verschiedene Fischarten, einschließlich Makrele, Thunfisch und Sardinen, sind reich an n-3 PUFAs, insbesondere (DHA)

Mechanismus von DHA bei der Behandlung von AD

DHA-PL-reiche Diäten stimulieren die Freisetzung von Acetylcholin, stellen die cholinerge Aktivität wieder her, halten gesunde PUFA-Spiegel aufrecht und verhindern altersbedingte Degeneration des Hippocampus. Darüber hinaus kann DHA-PL helfen, die Tau-Phosphorylierung zu hemmen und so die Neuroinflammation zu reduzieren.

Die neuroprotektiven Wirkungen von DHA-angereichertem Phosphatidylcholin (DHA-PC) und DHA-angereichertem Phosphatidylserin (DHA-PS) wurden bei alten Ratten mit Demenz beobachtet. Der Hippocampus kann vor oxidativem Stress und mitochondrialen Schäden geschützt werden. Zusätzlich trägt DHA-PS zur Entwicklung von unlöslichem β-Amyloid bei AD bei.

Meeresquellen von DHA

Lachs, Döbelmakrele, Atlantischer Hering, Eberfisch und Sardinen beherbergen überschüssige DHA-PLs. Wichtig ist, dass die Zusammensetzung und Konzentration von DHA-PL je nach Wachstumsumgebung, Ernährung und Belastung des Organismus variieren. Eine reiche Quelle bioaktiver Chemikalien findet sich auch in den nicht essbaren Teilen von Krebstieren.

Köpfe, Blut, Eingeweide, Haut und Schwänze gehören zu den bedeutendsten Meeresnebenprodukten und enthalten hohe Mengen an Lipiden, Proteinen, Mineralien und Vitaminen. In letzter Zeit sind marine Nebenprodukte zu einer der begehrtesten Quellen für DHA-PLs geworden, da ihre Verwendung potenzielle Bedenken hinsichtlich der Abfallerzeugung und der Umweltversorgung verringert.

Für die Extraktion von PLs stehen verschiedene Methoden zur Verfügung, darunter organische Lösungsmittel, Luftsauerstoff, hohe Temperaturen und überkritisches Kohlendioxid (SC-CO2). Die SC-CO2-Extraktion ist die effizienteste Methode, da sie ein Produkt von höherer Qualität erzeugt, ökologisch unbedenklich ist, eine größere Reinheit und Ausbeute aufweist und eine kürzere Extraktionszeit als andere Methoden hat.

Referenz:

• Ferreira, I., Rauter, AP, & Bandarra, NM (2022). Marine Quellen von DHA-reichen Phospholipiden mit Anti-Alzheimer-Effekt. Meeresdrogen. doi:10.3390/md20110662.

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