Kurkuman vaikutukset Alzheimer-potilaisiin

1. Johdanto

1.1 Kurkuma

Kurkuma on yleisin ja samalla vanhin mauste, joka tunnetaan sen roolista monien aasialaisten reseptien elintarvikkeissa. Tätä kasviperäistä maustetta ei käytetä ainoastaan aasialaisissa elintarvikkeissa, vaan myös lääkkeinä. Kurkuma on peräisin Curcuma longan juurakosta, joka sisältää hyödyllisiä ominaisuuksia, kuten anti-inflammatorisia ja antioksidantteja. Auttaako kurkumassa oleva Curcuma longa ehkäisemään Alzheimerin tautia? Tutkimalla, mikä tämä yrttimauste on, sen historiaa, roolia homeopaattisessa lääketieteessä ja sen mahdollista käyttöä Alzheimerin taudin torjunnassa, tämän katsausartikkelin tarkoituksena on löytää curcuma longan ratkaiseva rooli Alzheimerin taudin ehkäisyssä. Kurkuma, jota kutsutaan myös Curcuma longaksi, on kasvi, joka kuuluu Zingiberaceae-heimoon tai tunnetaan myös nimellä inkivääriperhe . Se on saatavana myös jauheena, joka on peräisin Curcuma longa -yrtin juuresta . Kurkuma tunnetaan paremmin sen arvosta kyvystä säilyttää tuoreus aasialaisissa elintarvikkeissa . Kurkumaa käytetään yleisesti elintarvikkeiden väriaineena sekä curryjauheena . Tärkeintä on, että kurkuma tunnetaan sen ratkaisevasta roolista muinaisessa intialaisessa ayurveda-lääketieteessä, joka tunnetaan länsimaissa myös homeopaattisena lääkkeenä . Kurkumauutteet koostuvat kurkumiinista, demetoksikurkumiinista ja bisdemetoksikurkumiinista, jotka tunnetaan myös kurkuminoideina . Curcumin varret uutetaan Curcuma longs -kasvin kuivatusta juurakosta, joka on hyödyllinen kiinalaisessa ja intialaisessa lääketieteessä . Se on kurkuman aktiivisin komponentti, ja sen osuus mausteesta on kahdesta viiteen prosenttia . Huolimatta mausteen eri variaatioista niillä kaikilla on tärkeä rooli lääketieteessä. Yleisesti käytetyn mausteen takana on tutkittu monia hyötyjä ihmisten terveyden kannalta. Kurkumalla tiedetään olevan antioksidanttisia, anti-inflammatorisia ja kolesterolia alentavia ominaisuuksia, joilla on merkitystä Alzheimerin taudin patogeneesin kannalta .

Kurkumiinin kemiallisessa rakenteessa on esitetty kemikaalin Enol- ja Ketomuodot. Tämä näyttää näiden kahden muodon välisen tautomeerisuhteen, joka osoittaa molekyylit, joilla on sama molekyylikaava, mutta eri isomeerit, jotka voivat muuntua keskenään tasapainossa.

1.2 Alzheimerin tauti

Alzheimerin tauti (Alzheimerin tauti, Alzheimerin tauti, Alzheimerin tauti, Alzheimerin tauti, AD) on eräänlainen dementiatyyppi, joka aiheuttaa potilailla muistiongelmia muistinsa ja käyttäytymisensä kanssa. Siihen liittyy krooninen keskushermoston tulehdusreaktio, joka liittyy beeta-amyloidipatologiaan. Alzheimerin tautia sairastavat potilaat eivät pysty suorittamaan yksinkertaisia päivittäisiä toimintoja, mikä vaikeuttaa heidän jokapäiväistä elämäänsä. Alzheimerin tauti vaikuttaa vakavasti vanhuksiin. Alzheimer-potilaista tavallisimmat ja yksinkertaisimmat tehtävät voivat tuntua vaikeilta ja turhauttavilta. Alzheimerin taudin patofysiologia johtaa amyloidipeptidien sekä Tau-proteiinien asteittaiseen aggregaatioon aivoissa, jotka muodostavat neurofibrillaarisia solukkoja ja ovat erittäin myrkyllisiä aivojen hermoradoille. Tämä johtaa lopulta kolinergisten ja asetyylikoliinijärjestelmien puutteisiin. Maailman terveysjärjestön mukaan sekä miehet että yli kuusikymppiset naiset voivat joutua tämän tappavan sairauden uhriksi . Tilastot osoittavat, että yli kuusikymmenvuotiaat naiset sairastuvat tautiin kuuden prosentin todennäköisyydellä verrattuna viiden prosentin todennäköisyyteen miehillä . Pelkästään Yhdysvalloissa Alzheimerin tautiin sairastuu noin 4,5 miljoonaa ihmistä, ja sen ennustetaan nousevan nelinkertaiseksi vuoteen 2050 mennessä .

2. Menetelmät

Tässä esitetyt tiedot kerättiin Research Gaten, National Center for Biotechnology Informationin, PubMedin ja Google Scholarin kautta vertaisarvioitujen artikkeleiden löytämiseksi koskien kurkumaa ja sen vaikutuksia Alzheimerin tautiin .

3. Keskustelu Kurkuman vaikutusmekanismi

3.1 Anti-inflammatoriset ominaisuudet

Neurologisesti Alzheimerin tautia sairastavilla potilailla tiedetään olevan tulehdusta tietyillä aivoalueilla johtuen erittäin liukenemattomien amyloidi-beta-esiintymien sekä neurofibrillaaristen kietoutumien esiintymisestä . Tutkimukset ovat osoittaneet, että peroksisomaalisen proliferaattorin aktivoidulla gammareseptorilla (PPAR-γ) on yhdistetty kurkumassa esiintyviä tulehdusta ehkäiseviä vaikutuksia . Erityisesti on osoitettu, että kurkumiini estää amyloidi-beetan indusoimaa Egr-1:n DNA-sitoutumisaktiivisuuden ilmentymistä THP-1-soluissa. Egr-1 on keskeinen tulehdusta aiheuttava transkriptiotekijä, joka estettynä estäisi Alzheimerin tautia sairastavilla potilailla havaitun tyypillisen tulehduksen . Lisäksi tutkijat ovat havainneet, että kurkumiini estää myös syklooksygenaasia ja transkriptiotekijöitä, jotka osallistuvat fosfolipidien metaboloitumiseen prostaglandiineiksi . Prostaglandiinit ovat lipidiyhdisteitä, joilla on monenlaisia tehtäviä, kuten tulehdusreaktion säätely. Siten prostaglandiinien esto vähentää neutrofiilien toimintaa, mikä puolestaan estää reaktiivisten happilajien vapautumisen ja proinflammatoristen sytokiinien aktivoitumisen . Lisäksi kurkumiinin on osoitettu vaikuttavan tulehdusprosessin pääsäätäjän inaktivointiin. Tämä pääsäätelijä, NF-kappa B -transkriptiotekijä, aktivoi TNF-alfa-, IL-1-beeta- ja IL-6-entsyymien ilmentymistä, jotka edellä käsiteltyjen proteiinien tavoin aiheuttavat tulehdusreaktion. On tärkeää huomata, että TNF-alfa osallistuu positiiviseen takaisinkytkentään NF-kappa B:n kanssa, mikä selittää ainakin osittain Alzheimerin tautia sairastavien potilaiden tietyillä aivoalueilla havaitun kroonisen tulehdustilan.

3.2 Voimakas immunomodulatorinen aine

Kurkuma voi moduloida T-solujen, B-solujen, makrofagien, neutrofiilien, luonnollisten tappajasolujen sekä dendriittisolujen aktivaatiota. Dendriittisolut ovat antigeenia esitteleviä soluja, jotka osallistuvat adaptiivisen immuunijärjestelmän käynnistämiseen. Tutkimukset ovat osoittaneet, että kurkumiinilla käsitellyt dendriittiset solut indusoivat regulatoristen T-solujen kehittymistä sekä tulehdusta estävän IL-10:n tuotantoa. Samoin neutrofiilien on havaittu vähentävän happiradikaalien muodostumista huomattavasti, kun niitä on käsitelty kurkumiinilla . Luonnollisten tappajasolujen, lymfosyyttien, jotka eliminoivat kasvaimia ja infektoituneita soluja, on osoitettu lisäävän vasta-ainereaktioita kurkumiiniruokavaliota saaneilla rotilla. Lisäksi kurkumiinin havaittiin myös lisäävän luonnollisten tappajasolujen aktivoitumista kasvaimen läsnä ollessa. Näin ollen kurkumiini pystyy muokkaamaan luonnollisia tappajasoluja sen mukaan, millainen patologia tietyllä henkilöllä on meneillään. Makrofagien osalta kurkumiinin havaittiin estävän tuumorinekroositekijä alfaa, mikä puolestaan johti solujen välisen adheesiomolekyylin 1, verisuonisolujen adheesiomolekyylin 1 ja endoteelisolujen leukosyyttien adheesiomolekyylin 1 estämiseen. Näiden proteiinien tukahduttamisen on arveltu olevan merkittävä tekijä kurkumiinin NF-kappa B:tä estävässä vaikutuksessa. Kurkumiinin vaikutuksesta B-soluihin havaittiin, että IgM:n eritys, CpG ja B-solujen proliferaatio vähenivät kurkumiinin läsnä ollessa. Erityisesti TLR-ligandi, ERK:n, I-kappa B:n ja p38-kinaasin fosforylaatio, jotka kaikki suorittavat erilaisia rooleja immuunivasteessa, tukahdutetaan, mikä johtaa vähentyneeseen tai anti-inflammatoriseen vaikutukseen . Kurkumiinin on osoitettu inaktivoivan NF-kappa B -transkriptiotekijän, joka on proteiinikompleksi, joka ohjaa DNA:n transkriptiota, sytokiinien tuotantoa ja solujen selviytymistä. Tutkimukset ovat osoittaneet vain positiivisia vaikutuksia kurkumiinilla, mikä tekee siitä ihanteellisen voimakkaan immunomoduloivan aineen.

3.3 Antioksidantti

Kurkumalla on antioksidanttien ominaisuuksia. Tämä tarkoittaa sitä, että kurkuman pääkomponentti, kurkumiini, suojaa soluja solunsisäisessä ympäristössä olevien vapaiden radikaalien aiheuttamilta vaurioilta. Tämä vahinko tapahtuu kertymällä reaktiivisia happilajeja, joilla on haitallinen vaikutus monityydyttymättömiin rasvahappoihin . Tämä reaktio, josta käytetään yleisesti nimitystä lipidiperoksidaatio, on itsestään etenevä ketjureaktio siten, että vähäisen määrän lipidimolekyylejä hapettuminen voi johtaa laajaan ja pitkäkestoiseen vaurioon. Useat tutkimukset ovat osoittaneet, että kurkumiini on erityisen voimakas vapaiden radikaalien poistaja . Lisäksi kurkumiini ei ainoastaan suojaa solua lipidiperoksidaation kautta syntyviltä reaktiivisilta happilajeilta, vaan sen on myös osoitettu poistavan NO-pohjaisia radikaaleja . Erityisesti havaittiin, että kun ihmisen Alzheimerin tautigeeniä sisältäville siirtogeenisille hiirimalleille annettiin kurkumiinia, niiden alun perin kohonnut karbonyyliproteiinin muodostuminen väheni huomattavasti. Karbonyyliproteiinin muodostumisen vähenemisen todettiin olevan verrannollinen kurkumiiniannokseen. Toisin sanoen pieni kurkumiiniannos vähensi karbonyyliproteiinitasoja 46 prosenttia, kun taas suuri annos vähensi karbonyyliproteiineja noin 61,5 prosenttia. Näin ollen pääteltiin, että kurkumiinin antioksidanttiset ominaisuudet estivät lipidiperoksidaatiotuotteiden, joihin kuuluvat karbonyyliyhdisteet, kuten hydroksinonenaali, aiheuttamia hapettumisvaurioita. Tämä tutkimus tukee vahvasti käsitystä siitä, että kurkuman pääkomponentilla, kurkumiinilla, ei ole ainoastaan antioksidanttisia ominaisuuksia, vaan että näillä ominaisuuksilla on merkittävä rooli reaktiivisten happilajien määrän rajoittamisessa ja siten Alzheimerin taudin patogeneesin estämisessä.

3.4 Kolesterolia alentavat vaikutukset

Kuten aiemmin on kuvattu, solujen oksidatiiviset vauriot on liitetty vahvasti Alzheimerin taudin patogeneesiin. Tämä vaurio syntyy amyloidiprekursoriproteiinin beeta-amyloidifragmentin kertymisen seurauksena . Toisin sanoen beeta-amyloidiproteiinien kokoontuminen klustereiksi aiheuttaa plakkien muodostumisen. Nämä plakit laukaisevat immuunivasteen, joka lopulta aiheuttaa Alzheimerin tautia sairastavien potilaiden aivoissa havaitun tyypillisen tulehduksen . Tutkimukset ovat osoittaneet, että beeta-amyloidimolekyylit voivat kiinnittyä kolesterolia sisältäviin soluihin, mikä nopeuttaa plakkien muodostumista 16 . Kurkuman on kuitenkin osoitettu estävän näitä proteiineja kerääntymästä ja muodostamasta plakkeja lisäämällä matalan tiheyden lipoproteiinien hapettumiskestävyyttä . Tutkijat havaitsivat erityisesti, että kurkumiinin läsnä ollessa kupari(II)sulfaatin hapettuminen matalan tiheyden lipoproteiineihin estyi merkittävästi. On kuitenkin tärkeää huomata, että kurkumiinin teho matalan tiheyden lipoproteiineihin näytti vaihtelevan annoksen mukaan. Tutkijat ovatkin päätelleet, että kurkumiini vaikuttaa annosriippuvaisesti siten, että kohtuullinen annos on hyödyllinen plakkien muodostumisen ja hapettumisvaurioiden estämisessä, mutta suuri annos on tehoton ja saattaa jopa aiheuttaa lipidiperoksidaatiota . Lisätutkimukset ovat johtaneet samankaltaisiin johtopäätöksiin, joissa on todettu yhteys kurkumiinin aiheuttaman kolesterolitason alenemisen ja hermoston rappeutumissairauksien esiintyvyyden välillä. On oletettu, että kurkumiini aiheuttaa PPAR-γ-LXR-ABCA1-reitin kautta kolesterolin poistumista soluista, erityisesti rasvasoluista. Tällä reitillä LXR toimii PPAR-γ:n kohteena, ja nämä reseptorit säätelevät yhteistyössä ABCA1-ekspressiota . ABCA1 on merkittävä kolesterolin säätelijä, jonka tärkein tehtävä on sekä kolesterolin että fosfolipidien homeostaasi . Näin ollen on selvää, että kurkuman kolesterolia alentavilla vaikutuksilla on tärkeä ennaltaehkäisevä vaikutus Alzheimerin taudin kehittymiseen ja etenemiseen.

3.5 Tau-hyperfosforylaation vähentäminen

Kurkuman neuroprotektiivisiin vaikutuksiin kuuluu sen kyky estää tau-hyperfosforylaatiota. Tau-proteiinit osallistuvat mikrotubulusten dynamiikan ja aksonikuljetuksen säätelyyn . Sinänsä tiettyjen fosforylaatiotapahtumien häirintä johtaa taun toimintahäiriöön, joka edistää Alzheimerin taudin patogeneesiä . Erityisesti epäasianmukainen tau-fosforylaatio voi johtaa vähentyneeseen mikrotubulusten sitoutumiseen sekä lisääntyneisiin tau-tau-vuorovaikutuksiin. Tällaisten vuorovaikutusten lisääntyminen yhdessä tau-proteiinin epänormaalin hyperfosforylaation kanssa johtaa solunsisäisiin aggregaatteihin, jotka muodostavat Alzheimerin tautipatologiassa havaittavia neurofibrillaarisia tangleja. Kun tau-proteiinit alkavat irrottautua mikrotubuluksista affiniteetin vähenemisen vuoksi, synaptisten vesikkelien aksonikuljetus häiriintyy, minkä seurauksena synapsien toiminta heikkenee. Lisäksi on osoitettu, että tau-hyperfosforylaatio on merkittävä tekijä beeta-amyloidin neurotoksisuudessa . Beeta-amyloidin läsnäolo saa tau-kinaasit, mukaan lukien cdk-5, GSK-3-beta, p38/MAPK, JNK-½ ja ERK, fosforyloimaan tau-proteiinia . Tutkijat ovat osoittaneet, että rotilla, joihin on infusoitu beeta-amyloidia, GSK-3-beeta-aktiivisuus kasvaa mitattavasti. Näiden rottien aivoissa havaittiin selvä lisääntynyt tau-fosforylaatio aivojen hippokampuksen alueella. Tämä ohimolohkon alue tunnetaan yleisesti aivojen tärkeimpänä muistikeskuksena. Kun edellä mainituille rotille syötettiin kurkumiinia, GSK-3-beta-kinaasi kuitenkin inaktivoitui, mikä esti taun fosforylaation. Tämä puolestaan esti Alzheimerin tautia sairastavilla potilailla yleisesti havaittavien neurofibrillaaristen tanglien muodostumista. Siten kurkumiinin kyky toimia neuroprotektiivisena aineena tau-hyperfosforylaation estämisen kautta on esimerkki toisesta mekanismista, jolla tämä aine voi osoittautua arvokkaaksi Alzheimerin tautia sairastavien potilaiden hoidossa.

4. Johtopäätökset

Kurkuman sisällyttäminen ruokavalioon on osoittanut monia edellä mainittuja terveyshyötyjä. Sen anti-inflammatorisista ominaisuuksista sen potentiaaliin Alzheimerin taudin torjunnassa kurkumalla on kyky muuttaa ihmisen terveyden näkymiä kokonaisvaltaisen lähestymistavan osalta. Pienillä varotoimenpiteillä, kuten lisäämällä kurkuman kaltaisia mausteita ihmisen ruokavalioon, voidaan ehkäistä monia tartuntatauteja. Yhdistyneiden Kansakuntien ja Maailman terveysjärjestön yhteinen elintarvikelisäaineita käsittelevä asiantuntijakomitea suosittelee kurkumiinin päivittäiseksi saantimääräksi 0-3 mg/kg ruumiinpainoa . Tämän katsauksen perusteella yksilöiden pitäisi olla tietoisia kurkuman tarjoamista lukuisista terveyshyödyistä erityisesti Alzheimerin taudin osalta. Tutkimukset viittaavat siihen, että kurkuma voi auttaa vähentämään tau-hyperfosforylaatiota, alentamaan kolesterolitasoja, antioksidatiivisia vaikutuksia, voimakkaita immunomodulatorisia sekä anti-inflammatorisia ominaisuuksia. Vähäisimmänkin kurkumamäärän nauttiminen ihmisen ruokavaliossa voi tarjota terveyshyötyjä niille henkilöille, joita pidetään terveinä.

1. Majeed M, Badmaev V, Murrray F. Turmeric and the Healing Curcuminoids. New Canaan, CT: Keats Publishing, Inc. (1996).
2. Ammon HP, Wahl MA. Curcuma longan farmakologia. Planta Med 57 (1991): 1-7.
3. Mishra S, Palanivelu K. Kurkumiinin (kurkuma) vaikutus Alzheimerin tautiin: Yleiskatsaus. Annals of Indian Academy of Neurology 11 (2008): 13-19.
4. Youssef KM, El-Sherbeny MA. Joidenkin kurkumiinianalogien synteesi ja kasvainvastainen aktiivisuus. Arch Pharm (Weinheim) 338 (2005): 181-189.
5. Lee WH, Loo CY, Bebawy M, et al. Curcumin and its Derivatives: Niiden käyttö neurofarmakologiassa ja neurotieteessä 2000-luvulla. Curr Neuropharmacol 11 (2013): 338-378.
6. Baptista FI, Henriques AG, Silva AMS, et al. Flavonoids as therapeutic compounds targeting key proteins involved in Alzheimer’s Disease. ACS Chem Neurosci 5 (2014): 83-92.
7. Ringman JM, Frautschy SA, Cole GM, et al. Currymausteen kurkumiinin mahdollinen rooli Alzheimerin taudissa. Curr Alzheimer Res 2 (2005): 131.
8. Kocaadam B, ?anlier N. Kurkumiinin (Curcuma longa) aktiivinen komponentti kurkumiini ja sen terveysvaikutukset. Crit Rev Food Sci Nutr 57 (2017): 2889-2895.
9. Schmidt J, Stoffels B, Moore BA, et al. Leukosyyttiperäisen Egr-1:n proinflammatorinen rooli hiiren postoperatiivisen ileuksen kehittymisessä. Gastroenterology 135 (2008): 926-936.
10. Srivastava RM, Singh S, Dubey SK, et al. International Immunopharmacology Immunomodulatory and therapeutic activity of curcumin. Int Immunopharmacol 11 (2011): 331-341.
11. Ak T. Antioxidant and radical scavenging properties of curcumin. Chemico-Biological Interactions 174 (2008): 27-37.
12. Lim GP, Chu T, Yang F, et al. Cole GM Currymauste kurkumiini vähentää oksidatiivisia vaurioita ja amyloidipatogeneesiä Alzheimerin transgeenisellä hiirellä. J Neurosci 21 (2001): 8370-8377.
13. Habchi J, Chia S, Galvagnion C, et al. Cholesterol catalyses Aβ42 aggregation through a heterogeneous nucleation pathway in the presence of lipid membranes. Nature Chem 10 (2018): 673-683.
14. Sven Schippling CB, Anatol Kontush, Sönke Arlt, et al. Increased lipoprotein oxidation in Alzheimer’s disease. Free Radic Biol Med 28 (2000): 351-360.
15. Rami MC, Gil A, Aguilera MC ym. kurkumauutteen oraalinen anto estää LDL:n hapettumista ja sillä on hypokolesterolemisia vaikutuksia kokeellista ateroskleroosia sairastavilla kaneilla. Atherosclerosis 147 (1999): 371-378.
16. Chawla A, Boisvert WA, Lee CH, et al. A PPAR-LXR-ABCA1 Pathway in Macrophages Is Involved in Cholesterol Efflux and Atherogenesis. Mol Cell 7 (2001): 161-171.
17. Tian M, Wang L, Yu G, et al. Curcumin promotes cholesterol efflux from brain through LXR/RXR-ABCA1-apoA1 pathway in chronic cerebral hypoperfusion aging-rats. Mol Neurodegener 7 (2012): 1-2.
18. Johnson GVW ja Stoothoff WH. Tau-fosforylaatio hermosolujen toiminnassa ja toimintahäiriöissä. Journal of Cell Science 117 (2004): 5721-5729.
19. Hoppe B, Coradini K, Frozza RL, et al. Vapaa ja nanokapseloitu kurkumiini tukahduttavat beeta-amyloidin aiheuttamia kognitiivisia haittoja rotilla: BDNF:n ja Akt/GSK-3beta-signalointireitin osallistuminen. Neurobiol Learning Memory 106 (2013): 134-144.
20. Mythri RB, Jagatha B, Pradhan N, et al. Mitokondriokompleksi I:n esto Parkinsonin taudissa: Miten kurkumiini voi suojata mitokondrioita? Antioxid Redox Signal 9 (2007): 399-408.
21. Park SY, Kim DS. Curcuma longasta saatavien luonnontuotteiden löytäminen, jotka suojaavat soluja beeta-amyloidi-insultilta: Alzheimerin tautia vastaan suunnattu lääkeainetutkimus. J Nat Prod 65 (2002): 1227-1231.
22. Payton F, Sandusky P, Alworth WL. NMR-tutkimus kurkumiinin liuosrakenteesta. J Nat Prod 70 (2007): 143-146.
23. Zhang L, Fiala M, Cashman J, et al. Curcuminoids enhance amyloid -beta uptake by macrophages of Alzheimer’s disease patients. J Alzheimers Dis 10 (2006): 1-7.