Abstract
A tanulási és emlékezeti képesség elvesztése a demencia egyik kiemelkedő jellemzője, amely világszerte több millió embert érint, akár neurodegeneratív betegségek, akár agysérülés következtében. Bár sok információ ismert az érintett patológiáról, a kezelés a legjobb esetben is megfoghatatlan. A Nigella sativa fekete magját történelmileg és vallásilag már évezredek óta használják sokféle betegség megelőzésére és kezelésére. Ez az áttekintő cikk a Nigella sativát és annak a tanulás és a memória elősegítésében játszott lehetséges szerepét vizsgálja. Szóba kerül e mag kivonatának vagy a belőle izolált vegyületeknek, például a timokinonnak a sérült agyi idegszövet kezelésére való lehetséges felhasználása. Az ebben a tanulmányban bemutatott bizonyítékok alátámasztani látszanak azt a hipotézist, hogy ez a növény és/vagy bioaktív összetevői javíthatják a tanulást és a memóriát egészségben és betegségben állatoknál és embereknél.
1. Nigella sativa története és jelentősége
A Ranunculaceae családba tartozó Nigella sativa (NS) széleskörű egészségügyi problémákra bevett történelmi és vallási alapú gyógymódként az egyik olyan növényi gyógyszer, amelyet széleskörűen vizsgáltak és világszerte elismerést nyert . Az NS Dél-Európában, Észak-Afrikában és Kis-Ázsiában őshonos kétszikű növény, amelyet Pakisztánban és Indiában széles körben termesztenek, így a térségben a hagyományos gyógynövények közé tartozik. Az évek során a bevándorlás elősegítette a növény termesztésének széles körű elterjedését Kelet-Európában és Észak-Amerikában. Fekete magnak is nevezik, mert amikor a magok levegőnek vannak kitéve, feketére színeződnek . A muszlim közösség körében ezt a növényt a magok színére utalva Habbatus Sauda, Alhabahat Alsawda és Alkamoun Alaswad néven emlegetik . A világ más részein Shuniz, Khodhira, Fekete kömény vagy Fekete kömény néven is ismert .
AzNS népi felhasználásának hosszú története van a különböző civilizációkban, és “csodaszerként” ismerték el, mivel képes különböző betegségek kezelésére és segíti a szervezetet a saját természetes gyógyulási folyamatában . Az ősi szövegekben és történelmi dokumentumokban az NS-t számos betegség figyelemre méltó gyógyítójaként említik. Az NS legkorábbi termesztésére vonatkozó régészeti bizonyítékok szűkösek, de vannak olyan tanulmányok, amelyek arról számoltak be, hogy NS magvakat találtak számos ókori egyiptomi lelőhelyen, többek között Tutanhamon sírjában. Az ókor óta szépségtitokként is ismert, mivel Nofertiti királynő, akit kiváló arcbőréért dicsértek, az NS-olaj elkötelezett használója volt. A legkorábbi írásos utalás a Biblia Ézsaiás könyvében található, ahol héberül “Ketzah” néven említik, ami a kenyér és a sütemények fűszere .
A muszlim közösség számára a használatának hagyományos gyakorlata elsősorban annak a hiteles prófétai kijelentésnek köszönhető, hogy az NS mindenre gyógyír, kivéve a halált; ezt egy neves muszlim tudós, Al-Bukhari idézte . Így az NS dicsőséges státusza a muszlim közösségben a Habbat Albarakah, az “Albarakah” kifejezés pedig az “áldott” státuszt jelenti. Emellett különböző muszlim tudósok is bőségesen elismerik az NS gyógyító tulajdonságait, és ezért a “prófétai gyógyászat” hagyományában betöltött jelentőségét. A perzsa orvos és filozófus, Ibn Szína, akit Nyugaton Avicenna néven ismernek, híres orvosi értekezésében, az “Orvosi kánonban” említette az NS-t. A művet az emberi orvostudomány történetében kiemelkedő jelentőségűnek tartják, és a 17. századig Európában a legfontosabb orvosi szövegként használták. Írásaiban kijelentette, hogy az NS preventív és helyreállító tulajdonságokkal rendelkezik, mivel serkenti a szervezet energiáját, és segít a fáradtságból vagy bátortalanságból való felépülésben. Ibn Szína az NS-t láz, megfázás, fejfájás, fogfájás, bőrbetegségek, sebek, gombák, paraziták és férgek ellen, valamint mérgező állatok harapása és csípése ellen is ajánlotta.
Az NS-nek számos terápiás tulajdonságáról számoltak be, például immunerősítő, hörgőtágító, tumorellenes, antihisztaminikus, antidiabetikus, antihipertenzív, gyulladáscsökkentő, antimikrobiális, hepatoprotektív és gasztroprotektív tulajdonságairól, amelyeket a magokban lévő kinon alkotórészeinek tulajdonítanak . Az NS terápiás tulajdonságainak azonosítása az 1970-es évek elejétől kezdődően különböző területeken végzett kutatásokból származik. Ennek ellenére viszonylag kevés olyan tanulmány van, amely tudományosan alátámasztja pozitív szerepét a központi idegrendszerrel (CNS) kapcsolatos betegségek kezelésében. Tekintettel azonban jelentős antioxidáns, gyulladáscsökkentő és immunmoduláló tulajdonságaira, az NS fogyasztása az egyik ígéretes egészségügyi stratégia lehet a sejtek oxidatív károsodásának megelőzésére, különösen a memóriafunkciókkal kapcsolatos agyi régiókban. Így ez az áttekintő cikk az NS-t és annak a tanulás és a memória elősegítésében játszott lehetséges szerepét vizsgálja. Megvitatjuk e mag kivonatának vagy a belőle izolált vegyületeknek, például a timokinonnak (TQ) a neurodegeneratív betegségek kezelésére való lehetséges felhasználását. Az ebben a tanulmányban bemutatott bizonyítékok alátámasztani látszanak azt a hipotézist, hogy ez a növény és/vagy annak bioaktív összetevői javíthatják a tanulást és a memóriát egészségben és betegségben állatokban és emberekben.
2. A Nigella sativa bioaktív összetevői
A szakirodalomból kiderült, hogy már ősidők óta ismert, hogy az NS növény gyógyászatilag jelentős összetevője a Nigella sativa olaj (NS olaj) (1. ábra). Az NS-olaj hatékonyságát leginkább az NS rögzített és illóolajban lévő kinon alkotóelemeinek tulajdonítják, amelyek különösen a timokinonnal (TQ), az összes vegyület 30-48%-át kitevő jelentős bioaktív alkotóelemmel rendelkeznek . Az NS-olaj egyéb funkcionális összetevői közé tartozik a p-cümén, a karvacrol, a timohidrokinon (THQ), a dihidrotimokinon (DHTQ), az α-tujen, a timol, a t-anetol, a β-pinen, az α-pinen és a γ-terpinén.
(a)
(b)
(c)
(a)
(b)
(c)
Ezek közül a TQ kapta a legtöbb figyelmet, és leginkább az NS tanulást és memóriát javító hatását tulajdonítják neki. Kimutatták, hogy az oxidatív stressz megelőzésével javítja a cukorbetegség okozta kognitív hanyatlást . A TQ-ról azt is jelentették, hogy helyreállítja az oxidatív egyensúlyt, a mitokondriális diszfunkciót és a kolinészteráz aktivitást, amelyet az Aβ beadása okozott a PC 12 sejteknek . Neuroprotektív hatást mutatott Aβ-val kezelt hippokampusz szeletekben és tenyésztett patkány primer neuronokban . Továbbá kimutatták, hogy gátolja az Aβ által kiváltott apoptózist a primer tenyésztett kisagyi szemcsés neuronokban . Ezenkívül a TQ és a THQ általában glikozidikusan kötött aglikonok formájában van jelen, amelyek könnyen átjutnak a vér-agy gáton, ezért valószínűleg összefüggésben vannak neuroprotektív hatásaival . Azt is kimutatták, hogy a TQ gátolja a nem enzimatikus peroxidációt az ox agyi foszfolipid liposzómákban, 10-szer nagyobb hatékonysággal, mint az NS olaj . Összességében úgy tűnik, hogy a TQ a NS-olajban jelen lévő fő neuroprotektív összetevő.
A többi bioaktív vegyület, azaz a timol és a karvacrol szintén mérsékelte az Aβ és a szkopolamin által kiváltott kognitív károsodást patkányokban . Mindkét fent említett bioaktív vegyület a γ-terpinennel és a p-ciménnel együtt gátolja az acetilkolin-észteráz aktivitást, míg a γ-terpinen önmagában a lipidperoxidáció jó gátlójának bizonyult . Figyelemre méltó, hogy egy timolt és p-cimént tartalmazó táplálékkiegészítőt a kognitív képességeket javító tulajdonságai miatt szabadalmaztattak . Ezért úgy tűnik, hogy az NS kolinerg moduláló tulajdonságait a TQ-n kívül más összetevők is közvetíthetik.
A NS magvaiban jelen vannak a flavonoidok, amelyeket széles körben tanulmányoztak . Újabb bizonyítékok utalnak arra, hogy a flavonoidok képesek javítani a memóriát, a tanulást és a megismerést. A flavonoidokról kimutatták, hogy modulálják a memória folyamataiban részt vevő kritikus neuronális jelátviteli útvonalakat, és ezért valószínűleg befolyásolják a szinaptikus plaszticitást és a hosszú távú potenciálás (LTP) mechanizmusait, amelyet széles körben a memória mechanizmusának tartanak . Röviden, a flavonoidok által kiváltott viselkedésjavulást a hippokampusz fehérjeexpressziójának specifikus változásaival hozták összefüggésbe. A hippokampusz NR2B-tartalmú N-metil-D-aszpartát (NMDA) receptorának szinaptikus helyeken történő hippokampális emelkedése korrelál a neurális adhéziós molekula poliszialilált formájának (PSA-NCAM) adhéziós molekulájának szintjével a hippokampusz dentate gyrusában, és mindkét fehérje a hatékony és tartós LTP-hez és a térbeli tanuláshoz kapcsolódik .
3. A Nigella sativa hatása a tanulásra és a memóriára
A tanulás és a memória az emberi agy által végzett legfontosabb végrehajtó funkciók, amelyek elvesztése a demencia egyik kiemelkedő jellemzője. A demenciát okozhatja az öregedés, fizikai és/vagy kémiai sérülések vagy neurodegeneratív betegségek, amelyek a legtöbb esetben befolyásolnák az érintett személyek tanulási és memória minőségét. Ez utóbbiak közé tartoznak az olyan egészségügyi problémák, mint az Alzheimer-kór (AD) vagy a Parkinson-kór (PD), amelyeket fehérjeaggregátumok felhalmozódása jellemez a neuronok felszínén vagy belsejében. Az oxidatív stresszt és emelkedett kortizolszintet okozó zavarok neurodegenerációhoz vezethetnek, ami később a kognitív képességek csökkenését idézheti elő. Minden olyan kémiai, természetes vagy szintetikus anyag, amely fokozza az agy végrehajtó funkcióit, óriási klinikai jelentőséggel bír.
A más növényi anyagokkal végzett vizsgálatokhoz képest kevés a megalapozott jelentés a NS magvak és/vagy összetevőinek a CNS-re és a viselkedési hatásokra gyakorolt hatásáról, amelyek többsége a térbeli memóriára összpontosított . A térbeli emlékezet magában foglalja a térbeli információk emlékezetét, amely révén az agy a tárgyakra vagy útvonalakra vonatkozó információk felismerésében, kódolásában, tárolásában és visszanyerésében működik. A térbeli memória munkamemória és referencia memória komponensekkel rendelkezik, és általában a felfedező viselkedéshez és a kíváncsisághoz kapcsolódik, ami az információszerzés szükségességét jelenti, amikor új környezettel szembesülünk .
Tudott, hogy a kolinerg neuronok degenerálódnak az Alzheimer-kórban, és különösen az acetilkolin (ACh) mint neurotranszmitter szerepet játszik a tanulás és a memória elősegítésében, és ezért csökkent felszabadulása memóriazavarhoz vezet. Ezért az ACh emelkedése az acetilkolin-észteráz (AChE) általi lebontásának gátlásán keresztül az egyik jelenleg alkalmazott stratégia a betegség kezelésére. Farmakológiai vizsgálatok kimutatták, hogy az NS részt vesz az AChE gátló aktivitásában, amely az Ach hidrolízisében részt vevő fő enzim, így megtartja az új emlékek kódolásában kifejtett hatását.
3.1. Gyógyszerészeti vizsgálatok. Állatokon végzett vizsgálatok
A központi kolinerg fokozás (AChE gátláson keresztül) részvételét tükrözi az NS hidroalkoholos kivonatának enyhítő hatása a szkopolamin által kiváltott amnézia ellen . A mnemonikus hatást, a kolinerg modulációt és az oxidatív stressz mérséklését az NS-ben lévő olajnak tulajdonították . Egy tanulmány arról is beszámolt, hogy az NS kivonata patkányoknál megakadályozhatja a szkopolamin okozta memóriadeficitet, mivel az állatok jobb teljesítményt mutattak a passzív elkerülés tesztben, és csökkent az AChE aktivitás az agy hippokampuszában és kéregszövetében . A szkopolamin beadását követően az NS kezelt csoport csökkentette az AChE aktivitást és az agykéreg szöveteinek oxidatív stresszét patkányoknál, amit a teljes szulfhidril (SH) és a malondialdehid (MDA) és a tiol koncentrációjának jelentős csökkenése és növekedése bizonyított . Figyelemre méltó az a tény, hogy az NS-olaj hajlamos volt utánozni a donepezil, egy AChE-gátló hatását, amelyről ismert, hogy az MDA és az agyi tumor nekrózis faktor-alfa (TNF-α) tartalom csökkentése, valamint a glutation agyi tartalmának növelése révén pozitív hatással bír. Az NS-olaj szájon át történő előkezelése jelentősen megfordíthatta a T-labirintus váltakozási feladatban és a tárgyfelismerési tesztben a szkopolamin okozta térbeli és nem térbeli munkamemória-zavar amnéziás hatását .
Az Aβ-peptid által kiváltott neurotoxicitást, amely egy olyan fehérjetípus, amely gyakran felhalmozódik az Alzheimer-kórban, az NS-olaj és annak vizes frakciója antioxidáns hatáson keresztül védi a patkány primer kisagyi neuronokban . Olaja továbbá jótékony hatást mutatott a memóriára a krónikus hipoperfúzió állatmodelljében anélkül, hogy megváltoztatta volna a hippokampusz plaszticitását és megőrizte volna az ultrastrukturális összetevőket .
A cukorbetegséggel kapcsolatban végzett munkákból is levonható néhány következtetés, amelyet a hiperglikémia jellemez, és a jelentések szerint összefügg a kognitív hanyatlással. A Khan és munkatársai által végzett tanulmány kimutatta, hogy a TQ, az NS aktív elve neuroprotektív tulajdonságokkal rendelkezik a kognitív károsodásra és a kapcsolódó demenciákra . A sztreptozotocin (STZ) által kiváltott kognitív károsodást követően 15 napig 3 mg/kg testtömegű TQ-val előkezelt patkányok esetében megállapították, hogy a Morris Water Maze (MWM) viselkedési tesztben jelentősen csökkent a látencia és az út hossza, és helyreállították az antioxidáns enzimek, azaz a glutation-reduktáz, a glutation-peroxidáz, a szuperoxid-dizmutáz és a kataláz működését. Az NS kivonat javítja a cukorbetegséggel összefüggő térbeli memóriazavarokat is rágcsálókban, amint azt a passzív elkerülés és az Y-labirintus tesztek segítségével kimutatták, amit a kezdeti késleltetés, az átlépési késleltetés és a váltakozó viselkedés javulása jelzett. Fontos, hogy diabéteszes patkányokban az NS vizes kivonata adaptogén hatásúnak bizonyult a hipotalamusz-hipofízis-mellékvese (HPA) tengely és az oxidatív stressz normalizálásán keresztül. Ezek a hatások valószínűleg az NS fent említett védőhatásának hátterében állnak a diabéteszes patkányok esetében.
Kutatócsoportunk beszámolt az NS olaj beadásának lehetséges kedvező hatásairól a hím felnőtt patkányok térbeli emlékezeti teljesítményére (SMP) a radiális karos labirintus (RAM) készülék segítségével, amely a viselkedésalapú kutatásokban a térbeli emlékezet értékelésére használt egyik standard készülék . A megállapításból arra lehet következtetni, hogy az NS-olajjal történő kezelés javíthatja a patkányok tanulási képességét és memóriáját, különösen a munkamemóriát.
Eysenck és Calvo azt javasolta, hogy a szorongás bizonyos körülményektől függően részben ronthatja a memóriateljesítményt is . Például a szorongó egyéneknek kevesebb figyelemkapacitásuk van a feladatok elvégzéséhez, és így nem teljesítenek olyan jól, mint a nem szorongó egyének olyan feladatokban, amelyek jelentős követelményeket támasztanak a munkamemóriával szemben. Az NS-ről azt is kimutatták, hogy szorongásellenes hatást fejt ki különböző tesztekben, amelyek a felfedezés okozta szorongás viselkedéses modelljeit használták. Az egyik vizsgálat megerősítette ezt a hipotézist; a négy héten át tartó napi NS-kezelés növelte a nyitott mező aktivitását, és szorongásellenes viselkedést mutatott az emelt plusz labirintusban végzett tesztek során. Az NS-kezelés emellett növelte a szerotonin/5-hidroxitriptamin (5-HT) szintjét és csökkentette a hidroxi-indolecetsav (5HIAA) szintjét az agyban, mindkettő a viselkedés koordinációját indukálta, beleértve a szorongás csökkentését a szerotonin termelésén keresztül.
Az epilepszia, egy idegrendszeri betegség, amelyet rohamok jellemeznek, szintén rossz kognitív funkciókhoz vezethet. A pentylenetetrazol- (PTZ-) indukált epilepsziás modellben az NS hidroalkoholos kivonatról azt jelentették, hogy jótékonyan hat a tanulás és a memória hanyatlásának megelőzésével . Ezenkívül a glikáció, a cukor és a fehérje közötti nem enzimatikus reakció az a jelenség, amelyről régóta ismert, hogy számos, az öregedéssel összefüggő élettani elváltozás hátterében áll. Azt feltételezik, hogy az NS befolyásolhatja a glikációs folyamatot, bár a jelenség továbbra is megfoghatatlan, ezért érdemes megvizsgálni.
A tiroxin fontos szerepet játszik az agy növekedésében, fejlődésében és működésében. Újszülött állatokban a tanulás és a memória károsodásával járó pajzsmirigy alulműködést az NS hidroalkoholos kivonatával vissza lehetett fordítani, ami antioxidáns hatásának tulajdonítható. A C-vitaminhoz hasonlóan az NS-kezelés csökkentette a látenciaidőt, növelte a célkvadránsban eltöltött időt az MWM tesztben, és szignifikánsan növelte a sötét rekeszbe való belépés látenciaidejét a passzív elkerülés tesztben . Ez az adat az NS neuronális növekedést elősegítő hatását tükrözi, és értékelni kell a CNS retardációs vizsgálatokban.
3.2. Embereken végzett vizsgálatok
A szakirodalomból kiderül, hogy az NS mnemonikus/nootróp tulajdonságokkal rendelkezik. Idős embereken a kereskedelmi forgalomban kapható kapszulája (500 mg 9 héten keresztül) a végrehajtó funkciókat is javította különböző memóriával kapcsolatos tesztekben, mint például a logikai memória, a digit span, a betűk törlése, a Rey-Osterrieth komplex figura, a nyomvonal készítés és a stroop tesztek . Az NS hangulatra, szorongásra és kognícióra gyakorolt hatását emberi alanyokon is vizsgálták . Az önkénteseket a kogníciót a módosított California verbal learning test-II (CVLT-II), a hangulatot a Bond-Lader-skála, a szorongást pedig a State-Trait Anxiety Inventory (STAI) segítségével vizsgálták. Négy hétig napi egy 500 mg NS-kapszula táplálékkiegészítőként történő fogyasztása stabilizálta a hangulatot, csökkentette a szorongást és javította a memóriát.
4. Következtetések
A neuroprotekció és a kolinerg moduláció az NS által jó példája a komplex betegségek, például az Alzheimer-kór kezelésének kialakulóban lévő többcélú megközelítésének. Bár a szakirodalomban számos olyan jelentés látott napvilágot, amely az NS és bioaktív összetevőinek a tanulásra és a memóriára gyakorolt hatásával foglalkozik, a hatásmechanizmusa még mindig megfoghatatlan. A hosszú távú potenciálás (LTP), az amiloid prekurzor fehérjét hasító enzimek, a glutamatergikus rendszer, a GABAerg neurotranszmisszió, a mitokondriális membrán és az enzimek a tanulás és a memória egyéb fontos modulátorai, amelyeket az NS fent említett mnemonikus/notróp hatásainak összefüggésében kell vizsgálni.
Ezek az áttekintésben említett jelentések együttesen erősen utalnak az NS és/vagy bioaktív összetevőinek neuroprotektív potenciáljára állatokban és emberekben. Úgy tűnik, hogy elegendő adat gyűlt össze ahhoz, hogy az NS-t a neurodegenerációval kapcsolatos betegségek, valamint a tanulást és a memóriát befolyásoló agykárosodások elleni gyógyszerkutatási program potenciális jelöltjeként támogassák.
Érdekellentét
Minden szerzőnek nincs kereskedelmi vagy pénzügyi érdekeltsége a jelen kutatásban leírt termékekben.
Köszönet
Ez a kutatás az FRGS FP039-2015A, az UMRG RG202/11AFR, az UMRG RG315/14AFR és a PPP PG025-2013A támogatásával készült.