Ätherische Öle als potenzielles neuroprotektives Mittel für altersbedingte neurodegenerative Erkrankungen Teil 1

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Abstrakt:Trotz der Verbesserungen der Lebenserwartung sind neurodegenerative Erkrankungen wohl zu den am meisten gefürchteten Krankheiten älterer Menschen geworden. Die neuroprotektiven und Anti-Aging-Potenziale ätherischer Öle (EOs) werden weltweit umfassend bewertet. Ziel dieses Reviews ist es, die Wirksamkeit von EOs als neuroprotektive Mittel unter den vier häufigsten altersbedingten neurodegenerativen Erkrankungen zu analysieren. Die Literatur wurde zwischen den Jahren 2010 bis 2020 aus drei Datenbanken (PubMed, Web of Science und Google Scholar) unter Verwendung der medizinischen Fachüberschrift (MeSH) Begriffe "ätherisches Öl", gekreuzt mit "Alzheimer-Krankheit (AD)", "Huntington-Krankheit (HD)", "Parkinson-Krankheit (PD)" oder "amyotrophe Lateralsklerose (ALS)" extrahiert. Dreiundachtzig Prozent (83%) der Studien konzentrierten sich auf AD, während weitere 12% sich auf PD konzentrierten. Es wurde keine klassifizierbare Studie über HD oder ALS aufgezeichnet. EO aus Salvia officinalis wurde als einer der wirksamsten Acetylcholinesterase- und Butyrylcholinesterase-Inhibitoren registriert. Es wurde jedoch nur Cinnamomum sp. auf seine Wirksamkeit sowohl bei AD als auch bei PD untersucht. Unsere Überprüfung lieferte nützliche Beweise für EOs als potenzielle neuroprotektive Heilmittel für altersbedingte neurodegenerative Erkrankungen.

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Schlüsselwörter:ätherische Öle; neurodegenerativ;Alzheimer-Krankheit; Huntington-Krankheit;Parkinson-Krankheit; Amyotrophe Lateralsklerose;in vitro;im lebenden Organismus

1. Einleitung

Aromatische Pflanzen bestehen aus einer breiten und vielfältigen Palette von organischen Verbindungen mit signifikanten ökologischen und physiologischen Funktionen. Eine der wichtigsten Komponenten, die von aromatischen Pflanzen synthetisiert werden, sind ätherische Öle (EOs) zusammen mit ihren sekundären Metaboliten und phenolischen Verbindungen]l. EOs können aus verschiedenen Pflanzenteilen wie Blüte, Rinde, Blatt, Wurzel oder Schale extrahiert und gewonnen werden [2-4]. Im Allgemeinen sind Monoterpene und Sesquiterpene die Hauptbestandteile von EOs. Phenolische Verbindungen entstehen durch biochemische Synthese und bestehen aus einer chemisch heterogenen Gruppe. Phenolsäuren, einfache Phenole, Cumarine, Flavonoide, Stilbene, Lignane, Lignine sowie hydrolysierbare und kondensierte Tannine gehören zu den etablierten phenolischen Verbindungen [5,6]. EOs sind volatil und können eine Rolle bei der kognitiven Verbesserung durch olfaktorische Wege spielen [7]. EOs sind bekannt für verschiedene Vorteile, darunter ihre antiviralen, antibakteriellen, antimykotischen, Gedächtnisverbesserungen, medizinischen Mittel, Lebensmittelkonservierungsmittel, kosmetischen Konservierungsmittel, Aromatherapie und viele andere Anwendungen. Zum Beispiel wurde EOsourced von Salvia sp., einer der häufigsten Heilpflanzenarten, für sein bemerkenswertes Mittel bei Husten, Bronchitis, Herpes, Soorwunden sowie bei Konzentrationsstörungen berichtet. Die EO dieser Art wird auch in der Lebensmittelindustrie und der Kosmetikindustrie für eine Reihe von Parfümprodukten angewendet [8].

Das zentrale Nervensystem (ZNS) des Gehirns besteht aus verschiedenen Neuronen, die für die Organisation neuronaler und nicht-neuronaler Zellen sowie für die Handhabung verschiedener motorischer, sensorischer, regulatorischer, verhaltensbezogener und kognitiver Funktionen verantwortlich sind. Die neuronalen Zellen sind in ihrer Morphologie und Funktion vielfältig, was darauf hindeutet, dass jeder neuronale Typ sein eigenes genomisches Profil anzeigen kann, obwohl er identische genetische Codes hat.cistanche benefíciosInnerhalb des ZNS wurde festgestellt, dass bestimmte Regionen unterschiedliche Anfälligkeiten für das Altern und verschiedene altersbedingte neurodegenerative Erkrankungen aufweisen [9].

Neurodegenerative Erkrankungen sind oft durch starke Hinweise auf oxidativen Stress in ihrer Pathogenese als Folge der unregulierten Synthese von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) gekennzeichnet [10]. Disparitäten, die in prooxidativen und antioxidativen zellulären Mechanismen beobachtet wurden, die mit mitochondrialer Dysfunktion, Lipidperoxidation, neuroinflammatorischen Prozessen und endogenem Dopaminstoffwechsel zusammenhängen, gehören zu den Faktoren, die zur Deregulation beitragen [10,11]. Viele Forscher haben nach Molekülen gesucht, die blockierende Wege aktivieren oder die Auswirkungen von ROS minimieren [12,]13]. In dem Bemühen, die Einschränkungen der derzeitigen Therapeutika für neurodegenerative Erkrankungen zu überwinden, wird umfangreiche Forschung betrieben, um die Verfügbarkeit anderer möglicher natürlicher Medikamente zu erforschen und zu identifizieren, die ebenso wirksam und ohne Nebenwirkungen sind. Daher haben natürliche Komponenten, die aus verschiedenen polyphenolischen Phytochemikalien bestehen, zu diesem Zweck bemerkenswerte Erkenntnisse gewonnen [14].

Cistanche kann Anti-Aging

Neurodegenerative Erkrankungen sind derzeit unheilbar, und die verfügbaren Therapien kontrollieren nur die Symptome oder verlängern das Wachstum der Krankheit. EOs wurden als zugrunde liegende Präventions- und Behandlungsstrategie für Anti-Aging- und neurodegenerative Erkrankungen vorgeschlagen [15]. Viele Studien haben über das Potenzial verschiedener EOs und ihrer Komponenten berichtet, neuroprotektive Wirkungen zu zeigen[16,17]. Cinnamomum sp.[18,19],Salvia sp. [20,21]Polygonum sp. [22], Lavandula sp. [23,24], Citrus sp.[25], Artemisia sp.[26,27] und Zin-giber sp. [28] gehören zu den am häufigsten erforschten Spezies zur Bewertung der Wirksamkeit von EOs und ihren jeweiligen Komponenten bei altersbedingten neurodegenerativen Erkrankungen. Die vier am häufigsten untersuchten altersbedingten neurodegenerativen Erkrankungen sind die Alzheimer-Krankheit (AD), die Parkinson-Krankheit (PD), die Huntington-Krankheit (HD) und die Amyotrophe Lateralsklerose (ALS).

AD ist die häufigste Ursache für Demenz bei älteren Menschen und wird als langsame, aber fortschreitende neurodegenerative Erkrankung eingestuft. Die höchsten Prävalenzraten werden in Nordamerika und Westeuropa gemeldet, gefolgt von Lateinamerika, China und dem Westpazifik. Im Allgemeinen wird hervorgehoben, dass eine große Anzahl von AD-Fällen bei älteren Menschen über 75 Jahren beobachtet wird, aber ein früher Beginn der AD kann sich auch bereits im Alter von 30 bis 60 Jahren entwickeln[29,30]. Die direkten Kosten, die mit der AD-Diagnose verbunden sind, umfassen medizinische Behandlungen oder soziale Dienste, bei denen eine Pflegekraft benötigt wird, während der Einkommensverlust eines Patienten oder Familienmitglieds als indirekte Kosten bezeichnet wird [31].

Es gibt mehrere AD-Profile, die Defizite im episodischen Gedächtnis, in der Sprache, in semantischen Kenntnissen, in visuell-räumlichen Fähigkeiten, exekutiven Funktionen in Bezug auf Planung und Organisation sowie Apraxie beinhalten [32]. Abgesehen vom neuronalen Verlust sind Amyloid-Plaques und neurofibrilläre Verwicklungen mit dem Vorhandensein von reaktiven Astrozyten und aktivierten Mikrogliazellen verbunden[33-35]. Aβ ist die am häufigsten untersuchte Komponente der AD-Pathogenese, wo es neuronale Toxizität induzieren und Mikroglia aktivieren kann, was zur indirekten Schädigung von Neuronen führt [36]. Es war bekannt, dass die proteolytische Spaltung des Typ-I-Zelloberflächenproteins Amyloid Precursor Protein (APP) mehrere Formen von Aβ ergab [37,38]. Die pathogenen Hypothesen für die synaptische und neuronale Toxizität bei der Alzheimer-Krankheit sind in Abbildung 1 dargestellt.

Eine signifikante Veränderung, die mit dem altersbedingten Verlust von Substantia nigra (SN) dopaminergen Zellen korreliert, ist der Verlust der dopaminergen Innervation von Neostriatum. Überzeugende Studien haben gezeigt, dass die Beteiligung von Monoaminoxidase (MAO) bei AD und neurodegenerativen Erkrankungen ein wichtiger Faktor in vielen wichtigen pathophysiologischen Signalwegen ist [40,41]. MAO-B wurde als Biomarker vorgeschlagen, und seine aktivierte Form führt zu kognitiven Dysfunktionen, tötet cholinerge Neuronen, induziert cholinerge Störungen und trägt zur Entwicklung von Amyloid-Plaques bei. Studien in der Molekularbiologie haben die entscheidende Rolle der Aβ-Erzeugung durch die Modulation der Verarbeitung von APP durch MAO gezeigt[42-45]. Der Mechanismus der Aβ-Generierung durch Modulation der APP-Verarbeitung durch aktiviertes MAO ist in Abbildung 2 dargestellt.

PD ist die zweithäufigste Erkrankung nach AD und entwickelt sich auch langsam im Laufe der Zeit [47]. kann über motorische Beeinträchtigungen, zu denen Bradykinesie, Steifheit, Ruhetremor und posturale Instabilität gehören, identifiziert und klinisch charakterisiert werden[48]. PD-Fälle können in sporadische (SPD) und familiäre (FPD) unterteilt werden, von denen letztere etwa 20-25% aller PD-Fälle ausmacht. Ein gemeinsames Kennzeichen von SPD und FPD ist das Vorhandensein von intrazellulären Einschlüssen, die als Lewy-Körper bezeichnet werden [49,50].

α-Synuclein (α-Syn) wurde als Hauptbestandteil von Lewy-Körpern in sporadischen und familiären Fällen identifiziert und gilt als zentraler Akteur in der PD-Ätiologie [51]. Es ist erwähnenswert, dass sich die Forschung zu Parkinson hauptsächlich auf Proteinaggregation, Neurotoxizität, erhöhten oxidativen Stress und mitochondriale Dysfunktion sowie Defekte in der Proteinabbaumaschinerie konzentriert hat [52].

Abgesehen von der Rolle, die durch α-Syn verursacht wird, ist das Vorhandensein von Neurotoxinen, insbesondere 6-Hydroxydopamin (6-OHDA) und 1-Methyl-4-phenylpyridinium (MPP+), weithin akzeptiert, um Neurotoxizität bei PD-Patienten zu induzieren. Es wird angenommen, dass beide Neurotoxine dopaminerge Toxizität durch intra- und extrazelluläre Oxidation, Wasserstoffperoxidbildung und direkte Hemmung der mitochondrialen Atmungskette induzieren [53].

Die nächste häufige neurodegenerative Erkrankung ist die Huntington-Krankheit; verursacht durch die wiederkehrende Entwicklung von Cytosin-Adenin-Guanin (CAG) im Huntingtin (HTT) -Gen und beinhaltet ein Netzwerk komplexer pathogener Mechanismen. Die Huntington-Krankheit ist eine zutiefst durchdringende, autosomal-dominante, progressive neurodegenerative Bewegungs- und Neuroverhaltensstörung, die mit einer Vielzahl von motorischen Anzeichen, psychologischen Symptomen und kognitiven Dysfunktionen verbunden ist, die mit Demenz fortschreiten. Das Wissen um die kausale Mutation der Huntington-Krankheit ermöglicht den Nachweis einer ständig wachsenden Anzahl von Huntington-Phänotypen und Phänokopien. Das mittlere Anfangsalter liegt bei etwa 40 Jahren, mit einer aufgezeichneten Spanne von 2 bis 79+ Jahren [54-57].

Progressive körperliche Beeinträchtigung der Huntington-Krankheit könnte durch verschiedene Bewegungsaspekte wie hyperkinetische Bewegungen (Dystonie, Myoklonus, Tics) und andere motorische Manifestationen (Bradykinesie, Koordinationsstörungen, okulomotorische Funktionsveränderungen, Gangstörungen) zusammen mit Chorea als die deutlichste unwillkürliche Bewegung beigetragen werden. Wenn die Krankheit im Laufe der Zeit fortschreitet, wird Dystonie häufiger und ersetzt Chorea.

Auf der anderen Seite wird klinisch, genetisch und pathologisch als heterogene neurodegenerative Erkrankung kategorisiert [58-60]. Die Degeneration von kortikalen Motoneuronen und Vorderhornzellen des Rückenmarks ist durch ALS gekennzeichnet, auch bekannt als Charcot- oder Lou-Gehrig-Krankheit. Dies trägt in der Regel innerhalb von 3-5 Jahren nach der Diagnose zu Muskelschwund, Verlust der Muskelfunktion und Tod infolge von Atemversagen bei. Es wird angenommen, dass die vielfältige klinische Variabilität auf Unterschiede in der Beteiligung des oberen Motoneurons (UMN) und des unteren Motoneurons (LMN), der extramotorischen Symptome, des Beginnalters, des Überlebens und der Progressionsraten zurückzuführen ist. Die Heterogenität der Krankheit verhindert die Produktion von Biomarkern, was die genaue Bewertung von Arzneimittelkandidaten in klinischen Studien behindert [59-61]. Verschiedene Studien haben gezeigt, dass oxidativer Stress eine wichtige Rolle bei der Pathogenese dieser Krankheit spielt, die als ungewöhnlicher Familientyp identifiziert wurde, der häufig Superoxiddismutase 1 (SOD1) -Genmutationen aufweist [62,63].

EOs werden heute häufig eingesetzt und ihre Vorteile in allen Facetten des Lebens untersucht. Die Attraktivität des EO-Potenzials und möglicher Wirkmechanismen wird kontinuierlich rund um den Globus gewagt. In diesem Review konzentrieren und analysieren wir die Wirksamkeit von EOs als neuroprotektive Heilmittel unter den vier oben genannten ausgewählten altersbedingten neurodegenerativen Erkrankungen. Wir sind fest davon überzeugt, dass diese Überprüfung für viele Forscher und Akademiker von Vorteil sein wird, die ein großes Interesse an EOs und ihren umfangreichen Anwendungen haben.

2. Materialien und Methoden Suchstrategie!

Originalartikel wurden in drei Datenbanken (PubMed, Web of Science und Google Scholar) vom Jahr 2010 bis 2020 unter Verwendung der medizinischen Fachüberschrift (MeSH) Begriffe "ätherische Öle", gekreuzt mit dem Begriff "Alzheimer-Krankheit", "Parkinson-Krankheit", "Huntington-Krankheit" oder "amyotrophe Lateralsklerose" durchsucht. Publikationen mit verfügbaren Abstracts wurden überprüft und auf Studien beschränkt, die in englischer und malaiischer Sprache veröffentlicht wurden. Es wurden Arbeiten über Human- und Tierstudien, klinische Studien und im Zusammenhang mit pflanzlichen neurodegenerativen Medikamenten aufgenommen. Ausgeschlossen waren jedoch Übersichtsartikel und Leserbriefe. Doppelte Artikel wurden eliminiert.

3. Ergebnisse

Alle verwandten Artikel wurden für eine weitere evidenzbasierte Bewertung ausgedruckt, um die Wirksamkeit von EOs als neuroprotektives Mittel gegen altersbedingte neurodegenerative Erkrankungen zu untersuchen. Nach einer umfassenden Literaturrecherche wurden die Artikel ausgewählt und in verschiedene Arten von neurodegenerativen Erkrankungen unterteilt (Tabelle 1). Insgesamt wurden 103 Artikel in diese Rezension aufgenommen. Sechsundachtzig Artikel über AD wurden gefunden, die aus 53 Artikeln über In-vitro-Studien, 20 Artikeln über In-vivo-Studien, 11 Artikeln über die Kombination von In-vitro- und In-vivo-Studien und 2 Artikeln über eine Kombination von In-vitro- und Ex-vivo-Studien bestanden. Dreizehn Artikel über PD wurden gefunden, die aus vier Artikeln über In-vitro-Studien, sechs Artikeln über In-vivo-Studien, einem Artikel über die Kombination von In-vitro- und In-vivo-Studien und zwei Artikeln über eine Kombination von In-vivo- und Ex-vivo-Studien bestanden. Vier Artikel wurden als Kombination von Krankheiten kategorisiert, da mehrere neurodegenerative Erkrankungen gleichzeitig in den Artikeln erwähnt wurden. Leider wurde keine klassifizierbare Studie über HD und ALS aufgezeichnet. Neben dem biochemischen Standardassay berichteten einige Studien auch über die chemische Zusammensetzung der ausgewählten EOs.

Dieser Artikel wurde aus Molecules 2021, 26, 1107 extrahiert. https://doi.org/10.3390/molecules26041107 https://www.mdpi.com/journal/molecules