Abstract
Pierderea capacității de învățare și a memoriei este o caracteristică proeminentă a demenței, care afectează milioane de indivizi din întreaga lume, fie din cauza bolilor neurodegenerative, fie din cauza leziunilor cerebrale. Deși se cunosc multe informații despre patologia implicată, tratamentul rămâne, în cel mai bun caz, evaziv. Sămânța neagră de Nigella sativa a fost folosită din punct de vedere istoric și religios de mii de ani pentru prevenirea și tratarea multor tipuri de boli. Acest articol de sinteză analizează Nigella sativa și rolul său potențial în facilitarea învățării și a memoriei. Se discută despre posibila utilizare a extractului din această sămânță sau a compușilor izolați din ea, cum ar fi thymoquinona, pentru tratarea țesutului neuronal cerebral deteriorat. Dovezile prezentate în acest articol par să susțină ipoteza conform căreia această plantă și/sau constituenții săi bioactivi pot îmbunătăți învățarea și memoria în condiții de sănătate și boală la animale și oameni.
1. Istoria Nigella sativa și importanța sa
Fiind un remediu istoric și religios consacrat pentru o gamă largă de probleme de sănătate, Nigella sativa (NS), care aparține familiei Ranunculaceae, este unul dintre medicamentele pe bază de plante care a fost investigat pe scară largă și care a câștigat recunoaștere la nivel mondial . NS este o plantă dicotiledonată originară din sudul Europei, Africa de Nord și Asia Mică, fiind cultivată pe scară largă în Pakistan și India, devenind astfel o plantă medicinală tradițională de uz casnic în această regiune . De-a lungul anilor, imigrația a ajutat cultivarea plantei să se răspândească pe scară largă în Europa de Est și în America de Nord. Este, de asemenea, cunoscută sub numele de semințe negre, deoarece atunci când semințele sunt expuse la aer, acestea au devenit negre . În rândul comunității musulmane, această plantă este denumită Habbatus Sauda, Alhabahat Alsawda și Alkamoun Alaswad, cu referire la culoarea semințelor sale . În alte părți ale lumii, este cunoscută și sub numele de Shuniz, Khodhira, Chimen negru sau Chimen negru .
NS are o lungă istorie de utilizare folclorică în diferite civilizații și a fost recunoscută ca un “leac miraculos” pentru capacitatea sa de a trata diferite boli și de a ajuta organismul în propriul proces natural de vindecare . În textele antice și documentele istorice, NS a fost menționat ca un vindecător notabil pentru o serie de afecțiuni. Dovezile arheologice privind cultivarea timpurie a NS sunt puține, dar există studii care au raportat că semințele de NS au fost găsite în mai multe situri din Egiptul antic, inclusiv în mormântul lui Tutankhamon. De asemenea, este cunoscut ca un secret de frumusețe încă din cele mai vechi timpuri, deoarece regina Nefertiti, care a fost lăudată pentru tenul ei rafinat, a fost o utilizatoare devotată a uleiului NS . Cea mai veche referință scrisă este în cartea Isaia din Biblie, în care este menționat ca “Ketzah” în ebraică, un condiment pentru pâine și prăjituri .
Pentru comunitatea musulmană, practica tradițională a utilizării sale se datorează în primul rând declarației profetice autentice că NS este un leac pentru toate, cu excepția morții; care a fost citată de un renumit savant musulman, Al-Bukhari . Astfel, statutul glorificat al NS în rândul comunității musulmane este de Habbat Albarakah, termenul “Albarakah” semnificând statutul său “binecuvântat” . În afară de aceasta, diverși savanți musulmani au acordat, de asemenea, un credit amplu proprietăților vindecătoare ale NS și, prin urmare, importanței sale în tradiția “medicinei profetice”. Medicul și filozoful persan Ibn Sina, cunoscut în Occident sub numele de Avicenna, a menționat NS în celebrul său tratat medical “Canonul de medicină”, care este considerat un punct de reper în istoria medicinei umane și a fost folosit ca principal text medical până în secolul al XVII-lea în Europa. În scrierile sale, el a afirmat că NS are caracteristici preventive și reparatoare, deoarece stimulează energia organismului și ajută la recuperarea în caz de oboseală sau descurajare. Ibn Sina recomanda, de asemenea, NS ca remediu pentru febră, răceli comune, dureri de cap, dureri de dinți, boli de piele, răni, ciuperci, paraziți și viermi, precum și împotriva mușcăturilor și înțepăturilor de animale veninoase .
SNS a fost raportat că are multe proprietăți terapeutice, cum ar fi imunopotențializarea, bronhodilatația și că este antitumoral, antihistaminic, antidiabetic, antihipertensiv, antiinflamator, antimicrobian, hepatoprotector și gastroprotector, care sunt atribuite constituenților săi chinonici din semințe . Identificarea caracteristicilor terapeutice ale NS a provenit din cercetări în diverse domenii începând cu începutul anilor 1970 . Cu toate acestea, există, comparativ, doar câteva studii care susțin științific rolul său pozitiv în tratarea afecțiunilor legate de sistemul nervos central (SNC). Cu toate acestea, având în vedere proprietățile sale antioxidante, antiinflamatorii și imunomodulatoare semnificative, consumul de NS ar putea fi una dintre strategiile de sănătate promițătoare pentru a ajuta la prevenirea deteriorării oxidative a celulelor, în special în regiunile cerebrale legate de funcțiile de memorie . Astfel, acest articol de analiză analizează NS și rolul său potențial în facilitarea învățării și memoriei. Este discutată posibila utilizare a extractului din această sămânță sau a compușilor izolați din aceasta, cum ar fi tirochinona (TQ), pentru tratarea bolilor neurodegenerative. Dovezile prezentate în această lucrare par să susțină ipoteza că această plantă și/sau constituenții săi bioactivi pot favoriza învățarea și memoria în condiții de sănătate și boală la animale și oameni.
2. Constituenți bioactivi ai Nigella sativa
Literatura a relevat că din cele mai vechi timpuri se știe că componenta semnificativă din punct de vedere medicinal a plantei NS este uleiul de Nigella sativa (uleiul NS) (Figura 1). Eficacitatea uleiului NS este atribuită în cea mai mare parte constituenților săi chinonici din NS fixați și din uleiul esențial, care este înzestrat în special cu timochinonă (TQ), un constituent bioactiv semnificativ care reprezintă 30-48% din totalul compușilor . Alte componente funcționale ale uleiului NS includ p-cimena, carvacrolul, timohidrochinona (THQ), dihidrotimochinona (DHTQ), α-thujena, timolul, t-anetolul, β-pinena, α-pinena și γ-terpinena.
(a)
(b)
(c)
(a)
(b)
(c)
Printre acestea, TQ a primit cea mai mare atenție și este atribuit în principal efectelor de îmbunătățire a învățării și memoriei ale NS. S-a demonstrat că ameliorează declinul cognitiv indus de diabet prin prevenirea stresului oxidativ . S-a raportat, de asemenea, că TQ restabilește echilibrul oxidativ, disfuncția mitocondrială și activitatea colinesterazei cauzată de administrarea de Aβ la celulele PC 12 . Acesta a prezentat un efect neuroprotector în felii de hipocamp și neuroni primari de șobolan în cultură tratați cu Aβ . S-a demonstrat, de asemenea, că inhibă apoptoza indusă de Aβ în neuronii granule cerebeloase primare cultivate . În plus, TQ și THQ sunt de obicei prezente sub formă de aglicone legate glicozidic, care traversează cu ușurință bariera hemato-encefalică și, prin urmare, este posibil să aibă legătură cu efectele sale neuroprotectoare . S-a demonstrat, de asemenea, că TQ inhibă peroxidarea neenzimatică în lipozomii fosfolipidici din creierul de bou cu o potență de 10 ori mai mare decât cea a uleiului NS . Împreună, TQ pare a fi principalul constituent neuroprotector prezent în uleiul NS.
Ceilalți compuși bioactivi, adică timolul și carvacrolul, au atenuat, de asemenea, tulburările cognitive induse de Aβ și scopolamină la șobolani . Ambii compuși bioactivi menționați mai sus, împreună cu γ-terpinenul și p-cimena, s-au dovedit a inhiba activitatea acetilcolinesterazei, în timp ce γ-terpinenul singur s-a dovedit a fi un bun inhibitor al peroxidării lipidelor . În special, un produs nutraceutic care conține timol și p-cimene a fost brevetat pentru proprietățile de îmbunătățire cognitivă . Prin urmare, se pare că proprietățile de modulare colinergică ale NS pot fi mediate de alți constituenți decât TQ.
Flavonoidele sunt prezente în semințele de NS și au fost studiate pe scară largă . Dovezile emergente sugerează că flavonoidele sunt capabile să inducă îmbunătățiri în memorie, învățare și cogniție. S-a demonstrat că flavonoidele modulează căile critice de semnalizare neuronală implicate în procesele de memorie și, prin urmare, este probabil să afecteze plasticitatea sinaptică și mecanismele de potențare pe termen lung (LTP), care este considerat pe scară largă ca fiind un mecanism de memorie . Pe scurt, îmbunătățirile comportamentale induse de flavonoide au fost asociate cu modificări specifice ale expresiei proteinelor în hipocampus. Ridicarea hipocampală a receptorului N-metil-D-aspartat (NMDA) care conține NR2B la situsurile sinaptice este corelată cu nivelurile moleculei de adeziune a formei polisialilate a moleculei de adeziune neuronală (PSA-NCAM) în girusul dentat al hipocampusului, ambele proteine fiind legate de LTP eficientă și persistentă și de învățarea spațială .
3. Efectele Nigella sativa asupra învățării și memoriei
Învățarea și memoria sunt cele mai importante funcții executive îndeplinite de creierul uman, a căror pierdere este o caracteristică proeminentă în demență. Demența poate fi cauzată de îmbătrânire, de leziuni fizice și/sau chimice sau de boli neurodegenerative, care, în majoritatea cazurilor, ar afecta calitatea învățării și a memoriei persoanelor în cauză. Acestea din urmă includ probleme de sănătate precum boala Alzheimer (AD) sau boala Parkinson (PD), care se caracterizează prin acumularea de agregate proteice pe suprafața sau în interiorul neuronilor. Tulburările, care provoacă stres oxidativ și niveluri ridicate de cortizol, pot duce la neurodegenerare care poate induce ulterior o scădere a capacității cognitive. Orice substanță chimică, naturală sau de sinteză, care îmbunătățește funcțiile executive ale creierului are o importanță clinică imensă.
În comparație cu studiile care implică alte materiale vegetale, rapoartele stabilite privind efectele semințelor de SN și/sau ale constituenților săi asupra SNC și asupra acțiunilor comportamentale sunt puține, cele mai multe dintre ele fiind axate pe memoria spațială . Memoria spațială implică memoria pentru informații spațiale prin care creierul funcționează în recunoașterea, codificarea, stocarea și recuperarea informațiilor despre obiecte sau rute. Ea are componente de memorie de lucru și memorie de referință și, în mod normal, este asociată cu comportamentul explorator și curiozitatea, care reprezintă nevoia de a dobândi informații atunci când se confruntă cu medii noi .
Este bine cunoscut faptul că neuronii colinergici sunt degerați în DA și, în special, acetilcolina (ACh), ca neurotransmițător, joacă un rol în facilitarea învățării și memoriei și, prin urmare, scăderea eliberării sale va duce la afectarea memoriei. Prin urmare, creșterea cantității de ACh prin inhibarea degradării sale de către acetilcolinesterază (AChE) este o strategie utilizată în prezent pentru gestionarea acestei afecțiuni. Studiile farmacologice au demonstrat că NS este implicat în activitatea de inhibare a AChE, principala enzimă implicată în hidroliza Ach, păstrând astfel efectele acesteia în codificarea de noi amintiri.
3.1. Studii pe animale
implicarea potențării colinergice centrale (prin inhibarea AChE) este reflectată de efectul de ameliorare de către extractul hidroalcoolic de NS împotriva amneziei induse de scopolamină . Efectul mnemonic, modularea colinergică și atenuarea stresului oxidativ au fost atribuite uleiului prezent în NS . Un studiu a raportat, de asemenea, că extractul de NS ar putea preveni deficitul de memorie indus de scopolamină la șobolani, deoarece animalele au prezentat o performanță mai bună la testul de evitare pasivă și o scădere a activității AChE în țesutul hipocampusului și al cortexului din creier . În urma administrării de scopolamină, grupul tratat cu NS a scăzut activitatea AChE și stresul oxidativ al țesuturilor cortexului cerebral la șobolani, după cum reiese din scăderea semnificativă a sulfhidrilului total (SH) și creșterea concentrațiilor de malondialdehidă (MDA) și tiol . Demn de remarcat este faptul că uleiul NS a avut tendința de a imita efectele donepezilului, un inhibitor AChE, despre care se știe că are efecte pozitive prin scăderea conținutului de MDA și a factorului de necroză tumorală-alfa (TNF-α) din creier, precum și prin creșterea conținutului de glutation din creier. Pretratarea orală a uleiului NS ar putea inversa în mod semnificativ efectul amnezic al deficitului indus de scopolamină în ceea ce privește afectarea memoriei de lucru spațiale și nonspațiale în sarcina de alternanță T-maze și, respectiv, testul de recunoaștere a obiectelor .
Neurotoxicitatea indusă de Aβ-peptida, un tip de proteină care se acumulează în mod obișnuit în AD, ar putea fi protejată de uleiul NS și de fracțiunea sa apoasă prin efectul antioxidant în neuronii cerebeloși primari de șobolan . Uleiul său a arătat, de asemenea, un efect benefic asupra memoriei în modelul animal de hipoperfuzie cronică, fără a altera plasticitatea hipocampului și păstrând constituenții ultrastructurali .
Câteva inferențe sunt, de asemenea, trase din lucrările efectuate asupra diabetului, care se caracterizează prin hiperglicemie și despre care s-a raportat că este asociat cu declinul cognitiv. Un studiu realizat de Khan și colegii săi a arătat că TQ, principiul activ al NS, are proprietăți neuroprotectoare asupra tulburărilor cognitive și a demențelor asociate . S-a constatat că șobolanii pretratați cu 3 mg/kg greutate corporală de TQ timp de 15 zile după afectarea cognitivă indusă de streptozotocină (STZ) au scăzut semnificativ latența și lungimea traseului în testul de comportament Morris Water Maze (MWM) și au restabilit enzimele antioxidante, și anume glutation reductaza, glutation peroxidaza, superoxid dismutaza și catalază. S-a demonstrat, de asemenea, că extractul NS ameliorează tulburările de memorie spațială legate de diabet la rozătoare, așa cum s-a demonstrat prin utilizarea testelor de evitare pasivă și Y-maze, indicate prin îmbunătățirea latenței inițiale, a latenței de trecere și a comportamentului de alternanță. În mod important, la șobolanii diabetici, s-a demonstrat că extractul apos de NS are un efect adaptogen prin normalizarea axei hipotalamus-hipofizo-suprarenale (HPA) și a stresului oxidativ . Aceste acțiuni stau probabil la baza efectului protector menționat anterior al NS la șobolanii diabetici.
Echipa noastră de cercetare a raportat, de asemenea, posibilele efecte benefice ale administrării uleiului de NS asupra performanței memoriei spațiale (SMP) a șobolanilor adulți masculi folosind aparatul RAM (radial arm maze), unul dintre aparatele standard utilizate în cercetarea bazată pe comportament pentru a evalua memoria spațială . Din această constatare, este rezonabil să se sugereze că tratamentul cu ulei NS ar putea îmbunătăți capacitatea de învățare și memoria șobolanilor, în special memoria de lucru.
Eysenck și Calvo au sugerat că anxietatea ar putea, de asemenea, afecta parțial performanțele de memorie, în funcție de anumite circumstanțe . De exemplu, indivizii anxioși au o capacitate de atenție mai mică pentru îndeplinirea sarcinilor și, prin urmare, nu performează la fel de bine ca indivizii non-anxioși în sarcini care solicită în mod substanțial memoria de lucru. S-a demonstrat, de asemenea, că NS produce un efect anti-anxietate în diferite teste care au utilizat modele comportamentale pentru anxietatea indusă de explorare. Un studiu a confirmat această ipoteză; tratamentul zilnic cu NS timp de patru săptămâni a prezentat o creștere a activității în câmp deschis și a produs un comportament anti-anxietate atunci când a fost testat în labirintul elevat plus. Tratamentul cu NS a crescut, de asemenea, nivelurile de serotonină/5-hidroxitriptamină (5-HT) și a scăzut nivelurile de acid hidroxiindolacetic (5HIAA) în creier, ambele inducând coordonarea comportamentului, inclusiv reducerea anxietății prin intermediul producției de serotonină.
Epilepsia, o boală neurorelaționată caracterizată prin crize, poate duce, de asemenea, la funcții cognitive deficitare. În modelul epileptic indus de pentilentetrazol- (PTZ-), s-a raportat că extractul hidroalcoolic de NS a fost benefic prin prevenirea declinului învățării și al memoriei . În plus, glicarea, reacția neenzimatică dintre zahăr și proteine, este fenomenul despre care se știe de mult timp că stă la baza mai multor alterări fiziologice legate de îmbătrânire. Se sugerează că NS poate afecta procesul de glicare, deși fenomenul rămâne evaziv și, prin urmare, merită investigat.
Tiroxina joacă un rol important în creșterea, dezvoltarea și funcționarea creierului. La animalele neonatale, hipotiroidismul legat de tulburări de învățare și memorie a putut fi inversat de extractul hidroalcoolic de NS, ceea ce este atribuit efectelor sale antioxidante. Comparabil cu vitamina C, tratamentul cu NS a redus timpul de latență, a crescut timpul petrecut în cadranul țintă în testul MWM și a crescut semnificativ timpul de latență pentru intrarea în compartimentul întunecat în testul de evitare pasivă . Aceste date reflectă efectul de promovare a creșterii neuronale al NS și ar trebui să fie evaluate în studiile de retardare a SNC.
3.2. Studii asupra oamenilor
Literatura relevă faptul că NS posedă proprietăți mnemotehnice/nootropice. La oamenii în vârstă, s-a demonstrat, de asemenea, că capsula sa disponibilă în comerț (500 mg timp de 9 săptămâni) îmbunătățește funcțiile executive în diferite teste legate de memorie, cum ar fi memoria logică, intervalul dintre cifre, anularea literelor, figura complexă Rey-Osterrieth, realizarea de trasee și testele stroop . Efectele NS asupra dispoziției, anxietății și cogniției au fost, de asemenea, investigate la subiecții umani . Voluntarii au fost evaluați din punct de vedere cognitiv cu testul modificat de învățare verbală California-II (CVLT-II), starea de spirit cu scala Bond-Lader și anxietatea cu State-Trait Anxiety Inventory (STAI). Consumul zilnic, timp de patru săptămâni, a unei capsule de 500 mg de NS ca supliment nutrițional a stabilizat starea de spirit, a scăzut anxietatea și a îmbunătățit memoria.
4. Concluzii
Neuroprotecția plus modularea colinergică de către NS oferă un bun exemplu al abordării multițintă emergente în vederea tratării afecțiunilor complexe, cum ar fi AD. Deși literatura de specialitate a dezvăluit mai multe rapoarte care abordează efectele NS și ale constituenților săi bioactivi asupra învățării și memoriei, mecanismul său de acțiune rămâne încă evaziv. Potențializarea pe termen lung (LTP), enzimele de scindare a proteinei precursoare amiloide, sistemul glutamatergic, neurotransmisia GABAergică, membrana mitocondrială și enzimele sunt alți modulatori importanți ai învățării și memoriei, care trebuie să fie investigați în contextul efectelor mnemotehnice/nootropice ale NS menționate mai sus.
După ce sunt luate împreună, aceste rapoarte menționate în această trecere în revistă sugerează puternic potențialul neuroprotector al NS și/sau al constituenților săi bioactivi la animale și la oameni. Se pare că s-au acumulat suficiente date pentru a susține NS ca potențial candidat pentru un program de descoperire de medicamente împotriva bolilor legate de neurodegenerare și a leziunilor cerebrale care afectează învățarea și memoria.
Conflict de interese
Toți autorii nu au niciun interes comercial sau financiar în produsele descrise în această lucrare de cercetare.
Recunoștințe
Această cercetare a fost susținută de FRGS FP039-2015A, UMRG RG202/11AFR, UMRG RG315/14AFR și PPP PG025-2013A pentru finanțare.
.