Choroby neurodegeneracyjne, takie jak choroba Alzheimera i choroba Parkinsona, stają się coraz bardziej powszechne na całym świecie, jednak obecne metody leczenia mogą jedynie łagodzić objawy i nie mogą zatrzymać postępu chorób. Obydwa schorzenia obejmują stopniową utratę komórek mózgowych, zwiększone uszkodzenia powodowane przez szkodliwe cząsteczki zwane wolnymi rodnikami, które są niestabilnymi cząsteczkami mogącymi uszkadzać komórki, oraz gromadzenie się toksycznych białek w mózgu. W poszukiwaniu bezpieczniejszych i skuteczniejszych rozwiązań naukowcy coraz częściej eksplorują naturalne związki roślinne i łączą je z nowoczesnymi technologiami dostarczania, aby substancje te mogły skuteczniej docierać do mózgu. W nowym badaniu sprawdzano, czy związki wyekstrahowane z liści cynamonu można sformułować w ultradrobną mieszaninę zwaną nanoemulsją, czyli system składający się z niezwykle małych kropelek, które pomagają przenosić substancje czynne w organizmie, co może zmniejszać objawy związane zarówno z chorobą Alzheimera, jak i chorobą Parkinsona u szczurów.
Profesor Bing-Huei Chen z Katolickiego Uniwersytetu Fu Jen wraz z dr. student Chen-Te Jen i dr Min-Hsiung Pan z Narodowego Uniwersytetu Tajwanu oraz dr Chia-Chuan Wang z Katolickiego Uniwersytetu Fu Jen stworzyli nanoemulsję ekstraktu z liści cynamonu i przetestowali jej działanie na szczurach, którym podano zmiany w mózgu przypominające chorobę Alzheimera. Praca została opublikowana w recenzowanym czasopiśmie Pharmaceutics. Zespół profesora Chena jako pierwszy zidentyfikował główne związki aktywne w liściach cynamonu, stosując zaawansowane techniki laboratoryjne. Następnie zaprojektowali stabilną nanoemulsję – bardzo drobną mieszaninę oleju, wody, lecytyny, Tween 80 i ekstraktu z liści cynamonu, zawierającą niezwykle małe kropelki – aby poprawić wchłanianie ekstraktu przez organizm i potencjalne przenikanie przez naturalną barierę ochronną, która osłania mózg przed szkodliwymi substancjami, często nazywaną barierą krew-mózg – ściśle regulowaną warstwą komórek kontrolującą to, co dostaje się do mózgu.
Analiza wykazała, że aldehyd cynamonowy, związek odpowiedzialny za charakterystyczny aromat cynamonu i wiele jego skutków biologicznych, był obecny w znacznie większych ilościach niż inne składniki proszku z liści. Nanoemulsja zawierała kropelki tak małe, że tysiące ich umieszczonych obok siebie nadal byłyby cieńsze niż pojedyncze pasmo ludzkiego włosa. Ten niewielki rozmiar ma znaczenie, ponieważ mniejsze cząstki mogą łatwiej przemieszczać się po organizmie i docierać do docelowych tkanek skuteczniej niż większe cząstki. Preparat pozostawał także stabilny przez kilka miesięcy, gdy był przechowywany w lodówce i w temperaturze pokojowej, co sugeruje, że może nadawać się do praktycznego zastosowania w przyszłości.
Aby sprawdzić, czy preparat może chronić pamięć i funkcjonowanie mózgu, profesor Chen i jego zespół wytworzyli u szczurów uszkodzenia przypominające chorobę Alzheimera, wprowadzając amyloid beta – fragment białka, który może zlepiać się i tworzyć płytki w mózgu. Pamięć i zdolności uczenia się zwierząt oceniano za pomocą labiryntu wodnego Morrisa – szeroko stosowanego testu behawioralnego, w którym szczury muszą nauczyć się znajdować ukrytą platformę w kałuży wody, korzystając ze wskazówek przestrzennych z otoczenia. Według profesora Chena: „Test labiryntu wodnego Morrisa wykazał, że leczenie nanoemulsją ekstraktu z liści cynamonu było najskuteczniejsze pod względem poprawy pamięci krótkotrwałej, pamięci długotrwałej i wyników testów sondy przestrzennej u szczurów z chorobą Alzheimera, a następnie ekstrakt z liści cynamonu, proszek w hydrozolu i proszek w wodzie”. Szczury, którym podano większą ilość nanoemulsji, zachowywały się prawie tak samo dobrze jak zdrowe szczury, wykazując wyraźną poprawę w porównaniu ze zwierzętami nieleczonymi.
Profesor Chen i współpracownicy zbadali także, co dzieje się w mózgu na poziomie biologicznym. Odkryli, że leczone szczury miały mniejsze ilości beta-amyloidu i zmniejszoną aktywność beta-sekretazy, enzymu, który pomaga wytwarzać amyloid-beta z większego białka prekursorowego. Zmniejszone zostały także markery sygnalizujące uszkodzenie materiału genetycznego spowodowane stresem oksydacyjnym – stanem, w którym szkodliwe cząsteczki pokonują naturalne mechanizmy obronne organizmu. Ponadto aktywność enzymu rozkładającego acetylocholinę – przekaźnika chemicznego ważnego dla pamięci i uczenia się – została zmniejszona, co może pomóc komórkom mózgowym w skuteczniejszej komunikacji. Jednocześnie w mózgu i wątrobie wzrosła ilość naturalnych enzymów ochronnych, które pomagają neutralizować szkodliwe cząsteczki, a oznaki uszkodzeń komórek związanych z tłuszczami uległy zmniejszeniu. Łącznie zmiany te sugerują, że nanoemulsja pomogła chronić tkankę mózgową przed kilkoma formami stresu.
Co ciekawe, zwierzęta ze zmianami podobnymi do choroby Alzheimera wykazywały również cechy podobne do choroby Parkinsona, w tym obniżony poziom dopaminy – przekaźnika chemicznego odgrywającego kluczową rolę w kontrolowaniu ruchu i koordynacji. Po leczeniu nanoemulsją ekstraktu z liści cynamonu poprawił się poziom dopaminy w prążkowiu, obszarze mózgu niezbędnym do kontroli ruchu. Jak podsumowuje profesor Chen: „Wyniki te sugerują, że nanoemulsja ekstraktu z liści cynamonu ma znaczny potencjał do wykorzystania w żywności funkcjonalnej lub leku botanicznym do zapobiegania i leczenia choroby Alzheimera i/lub choroby Parkinsona w przyszłości”. To odkrycie jest ważne, ponieważ w obu schorzeniach występuje kilka wspólnych procesów, w tym ciągłe uszkodzenie komórek i problemy z wytwarzaniem energii w komórkach, zwane dysfunkcją mitochondriów, która odnosi się do upośledzonego funkcjonowania struktur komórkowych wytwarzających energię.
Poza testowaniem efektów terapeutycznych naukowcy zbadali także, czy preparaty na bazie cynamonu mogą zapewniać ochronę przed wystąpieniem zmian chorobopodobnych. Szczury, które otrzymały proszek cynamonowy zmieszany z roztworem na bazie wody przed wywołaniem uszkodzenia mózgu, wykazywały mierzalną ochronę przed pogorszeniem pamięci i biologicznymi oznakami szkód. Chociaż nanoemulsja dała najsilniejsze wyniki, odkrycia te wskazują, że różne formy preparatów z liści cynamonu mogą zapewniać korzyści wspomagające.
Chociaż eksperymenty te przeprowadzono na zwierzętach, a nie na ludziach, odkrycia profesora Chena dają szczegółowy wgląd w to, jak starannie opracowany ekstrakt z liści cynamonu może działać na wiele procesów związanych z chorobami neurodegeneracyjnymi. Redukując gromadzenie się toksycznych białek, wspierając naturalną obronę antyoksydacyjną, poprawiając sygnalizację chemiczną między komórkami mózgowymi i usprawniając dostarczanie przez niezwykle małe cząsteczki, podejście to łączy tradycyjną wiedzę o roślinach z nowoczesną nauką o formułowaniu. Konieczne będą dalsze badania na ludziach, aby potwierdzić bezpieczeństwo, określić odpowiednie dawkowanie i ocenić skuteczność w warunkach rzeczywistych, ale badania te wyznaczają obiecujący kierunek opracowania nowych strategii leczenia chorób Alzheimera i Parkinsona.
Odniesienie do czasopisma
Chen B.-H., Jen C.-T., Wang C.-C., Pan M.-H. „Poprawa choroby Alzheimera i choroby Parkinsona u szczurów za pomocą nanoemulsji i produktów ubocznych przygotowanych z liści cynamonu”. Farmaceutyka, 2025; 17:1200. DOI: https://doi.org/10.3390/pharmaceutics17091200
O autorze
Bing-Huei Chenmężczyzna, naukowiec zajmujący się żywnością, uzyskał stopień doktora. uzyskał stopień doktora nauk o żywności i technologii na Uniwersytecie Texas A & M w USA w 1988 r. Jego kariera podyplomowa obejmuje pracę na Uniwersytecie Fu Jen w Tajpej na Tajwanie jako profesor nadzwyczajny w latach 1988–1994, profesor w latach 1994–2003, wybitny profesor przewodniczącego od 2003 r. do chwili obecnej, kierownik Katedry Żywienia i Nauk o Żywności w latach 1994–2000, dyrektor Graduate Institute of Medicine na Uniwersytecie 2006–2009, a w latach 2012–2015 dziekan Kolegium Ekologii Człowieka. Specjalizuje się w chemii lipidów, chemii pigmentów, analizie instrumentalnej, toksykologii żywności, opracowywaniu żywności funkcjonalnej i leków roślinnych oraz oznaczaniu aktywności biologicznej, a także nanotechnologii. Do tej pory opublikował 238 artykułów naukowych w czasopismach o międzynarodowej renomie i jest autorem 11 rozdziałów w książkach pod redakcją wydawanych przez International Publishers z łączną liczbą cytowań 16127 i indeksem H=72. Otrzymał wiele nagród, w tym prestiżową nagrodę Złotego Medalu za Wynalazek Narodowy przyznaną przez Ministerstwo Gospodarki Tajwanu w 2018 r. oraz został uhonorowany tytułem Wybitnego Naukowca przez Ministerstwo Nauki i Technologii Tajwanu. Został także uhonorowany tytułem Międzynarodowego Wybitnego Wynalazcy Biotechnologii przez Taiwan Inventor Association/International Innovation and Invention Alliance Association w 2019 r. oraz Distinguished Professor przez Chińską Akademię Nauk Rolniczych w Chinach w 2015 r. Co najważniejsze, prof. Chen opracował nanoprodukt „Likopen chylomikronowy”, a w 2017 r. na Tajwanie i w USA zakończono badanie kliniczne III fazy, które wykazało skuteczność w leczeniu pacjentów z chorobami przerost prostaty. Oczekuje się, że produkt ten stanie się pierwszym na świecie lekiem botanicznym do leczenia pacjentów z przerostem prostaty bez skutków ubocznych. Ponadto profesor Chen opracował niedawno nanonapój z liśćmi cynamonu jako surowcem, który okazał się skuteczny w leczeniu cukrzycy typu II, choroby Parkinsona i choroby Alzheimera u szczurów. Dodatkowo opracowano zdrowy olej jadalny, który jest skuteczny w leczeniu chorób układu krążenia u chomików. Obydwa produkty są już dostępne na rynku. W 2020 roku Międzynarodowe Stowarzyszenie Zaawansowanych Materiałów (IAAM) uhonorowało go nagrodą IAAM Scientist Award za wkład w rozwój nauki i technologii. W tym samym roku został także uhonorowany tytułem Vebleo Fellow. Od 2020 r. został także uznany przez Elsevier Publishers/Stanford University za 2% najlepszych naukowców na świecie. Niedawno IAAM przyznało mu tytuł Fellow of IAAM (FIAAM) za jego wkład w dziedzinę nanomateriałów – fizyki, chemii i biologii. Obecnie prof. Chen pełni funkcję dyrektora generalnego Brilliant Nano Biotech Company na Tajwanie. Pełni także funkcję redaktora naczelnego czasopisma „Recent Advances on Food, Nutrition and Agriculture” oraz zastępcy redaktora czasopisma „Journal of Food & Drug Analysis”. Ponadto zasiada w radach redakcyjnych 150 czasopism. Obecnie jest prezesem Stowarzyszenia Profesorów na Tajwanie (ROC), a w latach 2016–2018 był byłym prezesem sekcji AOAC na Tajwanie.
