Il ruolo delle vitamine nelle malattie neurodegenerative: un aggiornamento, parte 1

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Acquisire la dose giornaliera raccomandata di vitamine è fondamentale per mantenere l’equilibrio omeostatico negli esseri umani e negli altri animali. Una carenza o una disregolazione delle vitamine influisce negativamente sul metabolismo neuronale, che può portare a malattie neurodegenerative. In questo articolo, discuteremo di come nuovi approcci basati sulle vitamine aiutino ad attenuare il funzionamento neuronale anomalo nelle malattie cerebrali basate sulla neurodegenerazione come il morbo di Alzheimer, il morbo di Parkinson, la malattia di Huntington, la sclerosi laterale amiotrofica e la malattia da prioni.

La malattia di Huntington è una malattia degenerativa del sistema nervoso in cui i pazienti sono soggetti a problemi intellettuali, emotivi e motori. Sebbene la malattia possa influenzare la memoria di una persona, non dovrebbe essere vista come una cosa negativa.

Esistono prove che le persone affette dalla malattia di Huntington possono mostrare un declino della memoria nelle fasi iniziali e intermedie della malattia, ma che questo diminuisce o addirittura scompare nelle fasi successive. Questo perché i pazienti perdono gradualmente la capacità di sopprimere le informazioni non necessarie, facendo sì che la memoria del cervello delle conoscenze e delle esperienze di base diventi più forte e profonda.

Inoltre, i ricordi delle persone con la malattia di Huntington possono essere influenzati dalle emozioni, soprattutto dalle emozioni positive. La ricerca mostra che una salute emotiva e mentale positiva può migliorare in una certa misura la memoria. Pertanto, le persone con la malattia di Huntington devono mantenere emozioni e mentalità positive. Il sostegno e l’incoraggiamento da parte di familiari e amici possono anche aiutarli a mantenere un atteggiamento positivo e a migliorare la memoria e le capacità cognitive.

In sintesi, sebbene la malattia di Huntington possa avere un certo impatto sulla memoria dei pazienti, ciò non significa che la loro vita e il loro futuro siano necessariamente negativi. Al contrario, un supporto emotivo e sociale positivo può aiutare i pazienti a superare le sfide della loro malattia e promuovere la loro salute e il loro benessere. Si può vedere che abbiamo bisogno di migliorare la memoria, e la Cistanche deserticola può migliorare significativamente la memoria perché la Cistanche deserticola è un materiale medicinale tradizionale cinese che ha molti effetti unici, uno dei quali è quello di migliorare la memoria. L'efficacia di Cistanche deserticola deriva dai molteplici principi attivi che contiene, tra cui acido tannico, polisaccaridi, glicosidi flavonoidi, ecc. Questi ingredienti possono promuovere la salute del cervello attraverso una varietà di percorsi.

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Le vitamine mostrano la loro attività terapeutica nella malattia di Parkinson mediante attività antiossidante e antinfiammatoria. Inoltre, diverse vitamine idrosolubili e liposolubili hanno anche prevenuto la patologia beta-amiloide e tau. D'altra parte, alcuni risultati non mostrano alcuna correlazione tra l'azione delle vitamine e la prevenzione delle malattie neurodegenerative. Alcune vitamine mostrano anche attività tossica.

Questa recensione discute sia gli effetti benefici che quelli negativi dell'integrazione vitaminica per i disturbi neurologici. Nel manoscritto viene affrontato in dettaglio il meccanismo d'azione delle vitamine idrosolubili e liposolubili. Anche l'ormesi è un fattore essenziale che è molto utile nel determinare la dose efficace di vitamine. PubMed, Google Scholar, Web of Science e Scopus sono stati impiegato per condurre la ricerca bibliografica di articoli originali, articoli di revisione e meta-analisi.

Parole chiave: vitamine; malattia neurodegenerativa; Morbo di Parkinson; Il morbo di Alzheimer; Malattia di Huntington; Malattia da prioni.

1. Introduzione

Nei neonati e negli anziani la carenza vitaminica è comune [1]. Le carenze prolungate di vitamine portano alla malnutrizione e a gravi problemi di salute [2,3]. È interessante notare che la tipica dieta equilibrata di una popolazione sana contiene un ricco numero di vitamine, che prevengono diverse malattie [4,5]. Ciò ha spinto i ricercatori a esplorare il ruolo delle diverse vitamine nello sviluppo e nella progressione delle malattie.

Per questa recensione, ci concentreremo sulle vitamine relative alle malattie neurodegenerative. In generale, le vitamine sono considerate composti organici necessari per lo sviluppo e il normale funzionamento del corpo. Il corpo non è in grado di sintetizzare le vitamine, né del tutto né in quantità sufficienti. In quanto tali, devono essere assunti attraverso la dieta. È importante sottolineare che le vitamine comunemente funzionano come antiossidanti o cofattori enzimatici [6,7].

Esistono due categorie principali di vitamine: le vitamine liposolubili, che vengono immagazzinate nell'organismo finché il corpo non ne ha bisogno, e le vitamine idrosolubili, che non vengono immagazzinate nell'organismo, quindi è necessario un apporto giornaliero esogeno continuo [8,9 ].In generale, le vitamine offrono un vantaggio significativo per le malattie neurodegenerative. Sia le vitamine idrosolubili che quelle liposolubili prevengono sostanzialmente il morbo di Parkinson e il morbo di Alzheimer.

La tossicità dell'α-sinucleina è stata prevenuta mediante l'integrazione vitaminica. Inoltre, le vitamine esercitano i loro effetti protettivi anche sul trasportatore della dopamina. Anche le patologie legate all'amiloide e alla tau vengono progressivamente prevenute da una dose maggiore di vitamine. Le vitamine mostrano le loro proprietà terapeutiche anche contro la malattia di Huntington, i prioni e la sclerosi multipla.

Tuttavia alcuni studi evidenziano l'attività contrastante delle vitamine anche nei confronti delle patologie sopra citate. Alcune vitamine mostrano anche tossicità. Pertanto, esiste una forte necessità di descrivere chiaramente il ruolo delle vitamine nelle malattie neurodegenerative. Il ruolo delle diverse vitamine e i loro meccanismi d'azione dettagliati sono inclusi nelle rispettive sezioni.

2. Vitamine idrosolubili

Le vitamine idrosolubili (WSV) sono composti strutturalmente e funzionalmente distinti, vitali per le normali funzioni cellulari, la crescita e lo sviluppo. Il WSV è generalmente considerato un micronutriente e la sua carenza provoca malattie gravi come malattie neurologiche, ritardo della crescita o malattie intestinali [10,11]. I WSV essenziali sono vitamina B1 (tiamina), vitamina B2 (riboflavina), vitamina B3 (niacina, acido nicotinico), vitamina B5 (acido pantotenico), vitamina B6 (piridossina e derivati), vitamina B7 (biotina, vitamina H), vitamina B9 ( Folato, Folacina), vitamina B12 (cobalamina) e vitamina C (ascorbato, deidroascorbato).

La tiamina è anche conosciuta come fattore anti-beriberi e aneurin. Il peso molecolare della tiamina è 265,36 g/mol. La reazione tra ATP e tiamina forma il coenzima attivo tiamina pirofosfato. Il pirofosfato di tiamina svolge un ruolo molto importante nel metabolismo dei carboidrati.

La tiamina è un composto incolore con formula chimica C12H17N4OS. È insolubile nei solventi organici mentre è solubile nei solventi inpolari come l'acqua. Per il corretto mantenimento del cuore, del sistema nervoso e del sistema digestivo, la tiamina svolge un ruolo cruciale [12]. La formula molecolare della riboflavina (vitamina B2) è C17H20N4O6 e il peso molecolare è 376,4 g/mol.

La riboflavina è il precursore di due coenzimi vitali, il flavina mononucleotide (FMN) e la flavina adeninadinucleotide (FAD). FAD e FMN sono coinvolti nella reazione di ossidazione/riduzione. Questi coenzimi partecipano anche al metabolismo delle proteine, dei carboidrati e dei lipidi. Per capelli, pelle e unghie sani, la riboflavina è molto importante perché può anche modulare l’enzima antiossidante glutatione reduttasi [13].

La formula chimica dell'acido nicotinico (vitamina B3) è C6H5NO2 o C5H4NCOOH e il suo peso molecolare è 123,11 g/mol. È anche chiamato niacina, acido piridinico-3-carbossilico e acido 3-piridina-carbossilico. È essenziale per ridurre il colesterolo cattivo (LDL) e aumentare il colesterolo buono (HDL) nel nostro corpo. Ecco perché viene utilizzato per gestire la dislipidemia. Il livello delle aminotransferasi sieriche potrebbe aumentare perché la niacina e la sua dose elevata potrebbero essere responsabili di danni epatici acuti. Il sapore della vitamina B3 è debolmente acido ed è una polvere cristallina inodore.

La niacina viene utilizzata come agente vasodilatatore, farmaco antilipemico e anche come antidoto [14]. La formula chimica e il peso molecolare dell'acido pantotenico (vitamina B5) sono rispettivamente C9H17NO5 e 219,23 g/mol. L'acido pantotenico presenta forti proprietà antiossidanti ed è ampiamente presente nei tessuti sia animali che vegetali. Questa vitamina è la parte principale del complesso Vitamina B2 e del coenzima A.

È coinvolto nel metabolismo dei lipidi, dei carboidrati e delle proteine. Questa vitamina partecipa anche alla sintesi di ormoni, vari neurotrasmettitori, emoglobina e lipidi [15]. Il peso molecolare e la formula chimica della piridossina (vitamina B6) sono 169,18 g/mol e C18H11NO3. È anche chiamato piridossilo e Gravidox. La piridossina viene convertita in piridossal fosfato (PLP) che svolge un contributo significativo nella reazione di transaminazione. Il PLP aiuta anche nella sintesi di neurotrasmettitori essenziali come la serotonina e la norepinefrina.

La piridossina è coinvolta nel metabolismo del glicogeno e degli amminoacidi [16]. La biotina (vitamina B7) è anche chiamata vitamina H e C10H16N2O3S e 244,31 g/mol sono la formula chimica e il peso molecolare di questo enzima. Questo è coinvolto nella reazione di carbossilazione. Questo enzima è necessario per una crescita e un metabolismo adeguati [17]. Anche il folato (vitamina B9) è considerato acido folico e vitamina M.

La formula chimica e il peso molecolare di questo enzima sono rispettivamente C19H19N7O6 e 441,4 g/mol. Questo enzima svolge un ruolo nel metabolismo degli aminoacidi e nelle reazioni di trasferimento del carbonio. Inoltre, il folato viene utilizzato nella produzione di globuli rossi e nell’ematopoiesi [18]. La cobalamina (vitamina B12) è anche chiamata cianocobalamina. Il suo peso molecolare e la formula chimica sono rispettivamente 1355,4 g/mol e C63H88CoN14O14P. È un composto di coordinazione contenente cobalto sintetizzato dai microbi intestinali e richiede fattori intrinseci per l'assorbimento attraverso l'intestino.

La sua carenza causava anemia megaloblastica e anemia perniciosa. Inoltre, sono state osservate diverse lesioni neurologiche dovute alla mancanza di questo enzima [19]. La vitamina C o acido ascorbico è uno degli antiossidanti più importanti assunti con la dieta. Il peso molecolare e la formula chimica di questo enzima sono 176,12 g/mol e C6H8O6 o HC6H7O6. Si trova nei limoni, nelle arance e in altri agrumi.

Questo enzima è essenziale nella dieta e non può essere prodotto dagli esseri umani. È coinvolto nella sintesi del collagene. La sua carenza provoca diverse complicazioni come lo scorbuto. Il suo sovradosaggio è anche responsabile di ittero e liti acutever [20]. I WSV funzionano principalmente come cofattori per un enzima associato e, in definitiva, modulano l'attività biologica di enzimi specifici [21,22].

3. Vitamine liposolubili

Come suggerisce il nome, le vitamine liposolubili (FSV) si dissolvono nei grassi e negli oli. I FSV, vale a dire A, D, E e K, vengono assorbiti nell'intestino [8,23]. La vitamina A è anche chiamata retinolo o tutto trans-retinolo. Il peso molecolare e la formula chimica di questa vitamina sono rispettivamente 286,5 g/mol e C20H30O. Questa vitamina è necessaria per il normale funzionamento degli occhi ed è coinvolta anche nella modulazione della funzione immunitaria.

Anche il funzionamento degli organi riproduttivi è mediato da questo enzima. Si raccomandano nella dieta quantità totali da 300 a 700 µg per i bambini e da 700 a 900 µg per gli adulti. Una dose più elevata potrebbe causare diverse complicazioni come cirrosi portale, ipertensione, ecc. [24]. La vitamina D3 (colecalciferolo) è la forma attiva della vitamina D. La formula chimica e il peso molecolare della vitamina D3 sono rispettivamente C27H44O e 384,6 g/mol.

Viene prodotto nella pelle dalla luce ultravioletta, si ottiene anche attraverso la dieta e appartiene alla categoria degli ormoni steroidei. Questa vitamina regola il livello di calcio e fosforo nel corpo attraverso la mineralizzazione e demineralizzazione delle ossa. Influisce anche sull'espressione genetica legandosi al recettore della vitamina D [25]. La vitamina E è anche considerata alfa-tocofero e 5,7,8-trimetiltocolo.

Il peso molecolare e la formula chimica di questo enzima sono rispettivamente 430,7 g/mol e C29H50O2. Mostra potenti proprietà citoprotettive e vitali antiossidanti. Questa vitamina protegge il nostro corpo dai dannosi danni ossidativi. Mantiene la permeabilità della membrana cellulare neutralizzando le specie reattive dell'ossigeno. È anche coinvolto nella regolazione delle funzioni riproduttive [26].

La vitamina Ki è anche considerata Kinadion, Konakion, Mephyton e Monodion. La formula chimica e i pesi molecolari sono C31H46O2 e 450,7 g/mol. Questo enzima è necessario per la normale reazione di coagulazione del sangue. Molteplici forme di questa vitamina sono note come vitamina K2 (menachinone), vitamina K1 (fitomenadione) e vitamina K3 (menadione). Burro, tuorlo d'uovo, verdure a foglia verde, formaggio e fegato sono buone fonti di questa vitamina [27].

Clinicamente, la carenza di FSV è descritta come cecità notturna (vitamina A), osteomalacia (vitamina D), aumento dello stress ossidativo cellulare (vitamina E) ed emorragia (vitamina K). Negli ultimi decenni sono state suggerite ulteriori potenziali azioni per i FSV, come le carenze di vitamina A e D indirettamente collegate al cancro, al diabete mellito e a diversi disturbi immunitari [28-32]. I FSV, vitamina A e vitamina D, agiscono principalmente attraverso i recettori nucleari per controllare l'espressione di diversi geni [21,33]. La vitamina E è un potente antiossidante e la vitamina K svolge un ruolo chiave nella coagulazione del sangue.

Con il progredire della ricerca, verranno descritti ulteriormente ulteriori ruoli e meccanismi d'azione dei FSV. In questa recensione discuteremo il ruolo dei WSV e degli FSV nella progressione delle malattie neurodegenerative.

In generale le vitamine svolgono un ruolo neuroprotettivo; diversi derivati ​​delle vitamine sono stati testati per il trattamento di varie malattie neurologiche e hanno prodotto risultati significativi [34-39]. Pertanto, nelle sezioni seguenti, riveleremo uno per uno il ruolo delle diverse vitamine nel contesto di specifiche malattie neurodegenerative.

4. Vitamine nella malattia di Parkinson

La malattia di Parkinson (PD), caratterizzata da numerosi sintomi motori e non motori, insorge a causa della degenerazione dei neuroni dopaminergici nella regione del mesencefalo [40–44]. Questa malattia ha un'alta incidenza nella popolazione che invecchia [45].

Attualmente non sono disponibili trattamenti efficaci in grado di arrestare l’esordio o prevenire la progressione della malattia di Parkinson. Sono disponibili solo terapie per alleviare i sintomi. Tuttavia, i sintomi peggiorano dopo un trattamento prolungato [46]. Ora, la ricerca si concentra sull’identificazione di diversi composti che possono prevenire la progressione e l’inizio della malattia di Parkinson [47].

Di conseguenza, negli ultimi anni, è stato suggerito un ruolo di diverse vitamine nel trattamento della malattia di Parkinson [48,49]. Questi trattamenti vitaminici possono offrire meno effetti collaterali o addirittura nessun effetto collaterale e possono migliorare le terapie attualmente disponibili per la malattia di Parkinson. Uno dei principali fattori causali responsabili responsabile della progressione della malattia di Parkinson è lo stress ossidativo e la vitamina A (VitA), insieme ai suoi derivati ​​come l’acido retinoico (RA), mostra una forte attività antiossidante [30,50].

La vita è ottenuta sia da fonti animali che vegetali [51]. Pesce, carne e latticini sono fonti animali di VitA preformata (retinoland retinil estere) (Figura 1) [51]. D'altra parte, le fonti vegetali forniscono i precursori della VitaA sotto forma di carotenoidi (-carotene, -carotene e -criptoxantina) [51,52]. La vita è coinvolta in molteplici vie di segnalazione che regolano l'espressione genica [30,53].

Nello specifico, nel sistema nervoso centrale (SNC), la VitA regola diversi processi vitali come il controllo della differenziazione delle cellule neurali e il modello nella formazione del tubo neurale [54,55].

4.1. Studi clinici basati sulle vitamine nella malattia di Parkinson

Uno studio ha dimostrato alte concentrazioni di VitA e dei suoi derivati ​​nella corteccia del lobo frontale umano post-mortem [56]. Questo è uno studio clinico basato su biomarcatori che ha valutato l'impatto terapeutico della VitA nella corteccia del lobo frontale. La corteccia del lobo frontale ha mostrato un declino correlato all’età del retinolo e dei suoi derivati ​​rispetto alla corteccia occipitale. Saranno necessari ulteriori studi per esplorare e confrontare altre aree del cervello per un tipo simile di attività.

Inoltre, uno studio di coorte cinese condotto a Singapore non ha suggerito alcuna correlazione tra gli antiossidanti alimentari, come i carotenoidi e le vitamine (vitamine A, C ed E), e il rischio di sviluppare la malattia di Parkinson [57]. Uno studio comparativo ha suggerito la relazione tra il rischio di PD e l’assunzione di carotenoidi, VitE e VitC. Questo è uno studio di follow-up su pazienti affetti da PD sia maschi che femmine.

Un totale di 47.331 uomini e 76.890 donne sono stati seguiti rispettivamente fino a 12 e 14 anni. In questo studio sono stati annotati anche questionari sulla frequenza alimentare su questi pazienti con malattia di Parkinson. Nessuna di queste vitamine e nemmeno i multivitaminici sono stati scientificamente associati al rischio di malattia di Parkinson in questi pazienti. D’altra parte, un elevato apporto di VitE di origine alimentare porta a un ridotto rischio di malattia di Parkinson sia nei pazienti maschi che in quelli femminili.

Anche il rischio di malattia di Parkinson si riduce dopo il consumo di noci. Uno studio multivitaminico ha dimostrato che il rischio di malattia di Parkinson non è significativamente ridotto dopo l’assunzione di vitamine E e C e carotenoidi. Un approccio multivitaminico ricco di vitamina E ha mostrato un effetto terapeutico migliore rispetto ai carotenoidi e alla vitamina C. Pertanto, questo studio ha suggerito che gli alimenti dietetici ricchi di VitE riducono il rischio di PD rispetto ai carotenoidi o alla VitC. Pertanto, la supplementazione di VitE è protettiva per la PD [58]. Pertanto, è necessario un livello di studio più ampio riguardo al potenziale terapeutico di VitA, VitC, VitE e dei suoi derivati ​​nel PD.

In molte malattie neurodegenerative, incluso il Parkinson, è stato scoperto che l’aumento dei livelli di omocisteina, un metabolita contenente zolfo della biosintesi della metionina, ha molteplici effetti neurotossici [59]. Pertanto, nei pazienti con malattia di Parkinson con livelli di omocisteina aumentati, c'era una forte correlazione tra il livello di omocisteina e la patogenesi della malattia di Parkinson [60-62]. Livelli aumentati di omocisteina erano responsabili della morte dei neuroni dopaminergici nigrostriatali nei pazienti con malattia di Parkinson. Pertanto, la regolazione del livello di omocisteina può prevenire la progressione della PD [63,64].

La vitamina B (VitB) agisce come cofattore nella sintesi della metionina dall'omocisteina e i ricercatori hanno suggerito che il livello di omocisteina fosse fortemente correlato ai livelli di VitB [22,65]. È stato dimostrato che la vitamina B supplementare riduce il livello di omocisteina nel plasma sanguigno [66,67]. Indipendentemente da ciò, sono stati condotti studi limitati riguardanti i ruoli dei diversi tipi di VitB nelle patologie del Parkinson.

È interessante notare che i livelli di vitamina B12 (VitB12) erano diminuiti nei pazienti con malattia di Parkinson rispetto ai normali controlli sani. Inoltre, è stato riscontrato un rischio ridotto di malattia di Parkinson in coloro che consumavano quantità sufficienti di vitamina B6 (VitB6) nella dieta [68,69]. Non è stato osservato alcun cambiamento significativo per quanto riguarda la concentrazione di folato (VitB9) nei pazienti con malattia di Parkinson rispetto ai controlli sani normali [69,70].

È interessante notare che la maggior parte delle ricerche sulla VitB e sull'omocisteina nelle funzioni cerebrali si è concentrata principalmente su tre delle otto vitamine del gruppo B (VitB9, VitB12, VitB6) e, finora, i risultati sono stati equivoci [22,66]. Tuttavia, è stato suggerito che i trattamenti che utilizzano una combinazione di tutti potrebbero produrre risultati migliori a causa delle funzioni cellulari interrelate degli otto tipi VitB [71]. La carenza di tiamina provoca la morte dei neuroni dopaminergici nella malattia di Parkinson. La supplementazione di tiamina è stata responsabile del ritardo nella progressione e della morte dei neuroni dopaminergici nella malattia di Parkinson [72].

Uno studio a livello aperto ha suggerito che i sintomi parkinsoniani vengono invertiti in modo significativo dalla somministrazione intramuscolare di una dose elevata di tiamina a pazienti con malattia di Parkinson senza alcun effetto collaterale [73]. Di ulteriore interesse, i pazienti con malattia di Parkinson con disfunzione olfattiva hanno osservato 2-8 anni prima della comparsa dei sintomi dimostrati bassa densità alimentare di tiamina (VitB1) e folato (VitB9) [74,75]. Pertanto, nella fase iniziale della malattia di Parkinson, i livelli di tiamina e folato regolano efficacemente il sistema olfattivo e potrebbero fungere da importante strumento di screening per rilevare il rischio di malattia di Parkinson.

Ail case report mostra che la bradicinesia e la rigidità sono state significativamente migliorate dal trattamento con niacina per i soggetti con eruzioni cutanee e incubi inaccettabili [76]. In conclusione, a causa del numero limitato di studi sui vari tipi di VitB per i trattamenti e/o la diagnosi di PD , sono necessarie ulteriori ricerche prima di sostenerne l'uso nelle terapie per la malattia di Parkinson. Gli esseri umani mostrano una risposta alla dose nei confronti della VitC poiché livelli elevati possono essere tossici [77,78]. Tuttavia, quando la VitC viene mantenuta a concentrazioni omeostatiche, si ha l’effetto positivo di ridurre lo stress ossidativo, una delle principali cause di malattie neurodegenerative (Figura 2) [79].

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