Choline tegen de ziekte van Alzheimer?*
Extra choline in de voeding lijkt te kunnen helpen als behandeling en het tegengaan van de
ziekte van Alzheimer, zo blijkt uit een studie weliswaar nog met muizen.
Choline, een vitamine B achtige stof, bleek in de studie op twee manieren te zorgen voor bescherming van de hersenen. Het zorgde voor duidelijk lagere waarden homocysteïne, een neurotoxine voor de hersenen, en remde de activiteiten van de microglia, afweercellen in de hersenen, zodat overactivatie, zoals bij de ziekte van Alzheimer, wordt tegengegaan. Nakomelingen bleken ook zonder extra choline als gevolg van doorgegeven epigenetische veranderingen dezelfde bescherming te hebben.
De studie.
(Maart 2019)
Essential nutrient may help fight Alzheimer's across generations
In a new study, researchers at the Biodesign Institute explore a safe and simple treatment for one of the most devastating and perplexing afflictions: Alzheimer's disease (AD).
Lead authors Ramon Velazquez and Salvatore Oddo, along with their colleagues in the ASU-Banner Neurodegenerative Disease Research Center (NDRC), investigate the effects of choline, an important nutrient that may hold promise in the war against the memory-stealing disorder.
The study focuses on mice bred to display AD-like symptoms. Results showed that when these mice are given high choline in their diet, their offspring show improvements in spatial memory, compared with those receiving a normal choline regimen in the womb.
Remarkably, the beneficial effects of choline supplementation appear to be transgenerational, not only protecting mice receiving choline supplementation during gestation and lactation, but also the subsequent offspring of these mice.
While this second generation received no direct choline supplementation, they nevertheless reaped the benefits of treatment, likely due to inherited modifications in their genes.
The exploration of such epigenetic alterations may further exciting new avenues of research and suggest ways of treating a broad range of transgenerational afflictions, including fetal alcohol syndrome and obesity.
Supplementing the brain
Choline acts to protect the brain from Alzheimer's disease in at least two ways, both of which are explored in the new study. First, choline reduces levels of homocysteine, an amino acid that can act as a potent neurotoxin, contributing to the hallmarks of AD: neurodegeneration and the formation of amyloid plaques.
Homocysteine is known to double the risk of developing Alzheimer's disease and is found in elevated levels in patients with AD. Choline performs a chemical transformation, converting the harmful homocysteine into the helpful chemical methionine.
Secondly, choline supplementation reduces the activation of microglia—cells responsible for clearing away debris in the brain. While their housekeeping functions are essential to brain health, activated microglia can get out of control, as they typically do during AD. Over-activation of microglia causes brain inflammation and can eventually lead to neuronal death. Choline supplementation reduces the activation of microglia, offering further protection from the ravages of AD.
The findings appear in the current issue of the Nature journal Molecular Psychiatry. The NDRC researchers were joined by co-authors from the Translational Genomics Research Institute in Phoenix. (Oddo is also a researcher with ASU's School of Life Sciences.)
Unremitting devastation
Alzheimer's disease is now believed to begin its path of destruction in the brain decades before the onset of clinical symptoms. Once diagnosed, the disease is invariably fatal, shutting down one vital system after another. Mental decline is relentless, with patients experiencing a range of symptoms that may include confusion, disorientation, delusions, forgetfulness, aggression, agitation, and progressive loss of motor control.
The disease is poised to afflict 13.5 million people in the U.S. alone by mid-century if nothing is done to address the disease. The staggering costs of Alzheimer's are projected to exceed $20 trillion in the next 40 years. Developing effective treatments rooted in a more thorough understanding of this complex disease is one of the most daunting challenges facing modern medicine and the global healthcare infrastructure.
Altered states
Research into the origins of Alzheimer's disease strongly suggests that a great variety of factors are at play. While advancing age remains the greatest risk factor, other hazards that have been implicated in the disease include genetic predisposition and lifestyle.
To this end, studies suggest that diet can have a significant effect in increasing or lowering the risk of cognitive decline, and the risks may be transmitted across generations. A classic case is known as the Dutch Hunger Winter—a severe famine in 1944-45 that affected pregnant women and their offspring.
When a recent study examined the adult health records of those born in the Netherlands during this period, results suggested that the severe dietary deprivation endured by the mothers of these children heightened the occurrence of obesity, above-average LDL cholesterol and, intriguingly, schizophrenia in their offspring. Mortality after 68 years of age increased by 10 percent in this population. It is believed that these adverse health effects occur as a result of the silencing of genes in unborn children. These health-related genes remain silenced throughout life, leading to poor health outcomes.
On a more hopeful note, a healthy diet has been shown to offer protection from diseases, including cancer and Alzheimer's disease. Patients following a Mediterranean diet for 4.5 years lowered their risk of AD by 54 percent. Another study pointed to the effects of a Mediterranean diet rich in fruits and vegetables, whole grains, legumes and nuts, as well as fish and poultry in reducing the accumulation of Aβ-amyloid, the protein responsible for plaque formation.
Effects of choline
Choline is a vitamin-like essential nutrient that is naturally present in some foods and also available as a dietary supplement. It is a source of methyl groups needed for many steps in metabolism. All plant and animal cells require choline to maintain their structural integrity.
Choline is used by the body to produce acetylcholine, an important neurotransmitter essential for brain and nervous system functions including memory, muscle control and mood. Choline also plays a vital role in regulating gene expression.
It has long been recognized that choline is particularly important in early brain development. Pregnant women are advised to maintain choline levels of 550 mg per day for the health of their developing fetus. "There's a twofold problem with this," lead author Velazquez says. "Studies have shown that about 90 percent of women don't even meet that requirement. Choline deficits are associated with failure in developing fetuses to fully meet expected milestones like walking and babbling. But we show that even if you have the recommended amount, supplementing with more in a mouse model gives even greater benefit."
Indeed, when the AD study mice received supplemental choline in their diet, their offspring showed significant improvements in spatial memory, which was tested in a water maze. Subsequent examination of mouse tissue extracted from the hippocampus, a brain region known to play a central role in memory formation, confirmed the epigenetic alterations induced by choline supplementation. Modified genes associated with microglial activation and brain inflammation, and reduced levels of homocysteine resulted in the observed performance improvements in spatial memory tasks.
Due to the epigenetic modifications induced by choline, the improvements carried over to the offspring of mice receiving supplemental choline in the womb. "We found that early choline supplementation decreased homocysteine while increasing methionine, suggesting that high choline levels convert homocysteine to methionine," Velazquez said. "This conversion happens thanks to an enzyme known as betaine-homocysteine methyltransferase (BMHT). We found that choline supplementation increased the production of BMHT in 2 generations of mice"
The study's significance is two-fold, establishing beneficial effects from nutrient supplementation in successive generations and proposing epigenetic mechanisms to account for the reduction of AD memory deficit in mice. "No one has ever shown transgenerational benefits of choline supplementation," Velazquez said. "That's what is novelabout our work."
Choline is an attractive candidate for treatment of AD as it is considered a very safe alternative, compared with many pharmaceuticals. The authors note that it takes about 9 times the recommended daily dose of choline to produce harmful side effects.
Future work will explore the effects on AD of choline administered in adult rather than fetal mice. The authors stress however that while results in mice are promising, a controlled clinical trial in humans will ultimately determine the effectiveness of choline as a new weapon in the fight against Alzheimer's disease.
De door de computer vertaalde Engelse tekst (let op: gelet op de vaak technische inhoud van een artikel kunnen bij het vertalen wellicht vreemde en soms niet helemaal juiste woorden en/of zinnen gevormd worden)
Essentiële voedingsstof kan de ziekte van Alzheimer over generaties helpen bestrijden
In een nieuwe studie onderzoeken onderzoekers van het Biodesign Institute een veilige en eenvoudige behandeling van een van de meest verwoestende en verbijsterende aandoeningen: de ziekte van Alzheimer (AD).
Hoofdauteur Ramon Velazquez en Salvatore Oddo onderzoeken, samen met hun collega's in het ASU-Banner Neurodegenerative Disease Research Centre (NDRC), de effecten van choline, een belangrijke voedingsstof die veelbelovend kan zijn in de oorlog tegen de geheugenstelende stoornis.
De studie richt zich op muizen die zijn gefokt om AD-achtige symptomen te vertonen. De resultaten toonden aan dat wanneer deze muizen hoge choline in hun dieet krijgen, hun nakomelingen verbeteringen in het ruimtelijk geheugen vertonen, vergeleken met degenen die een normaal cholineregime in de baarmoeder krijgen.
Opmerkelijk is dat de gunstige effecten van choline-suppletie transgeneratie lijken te zijn, niet alleen de bescherming van muizen die choline-suppletie tijdens de dracht en lactatie ontvangen, maar ook de daaropvolgende nakomelingen van deze muizen.
Hoewel deze tweede generatie geen directe choline-suppletie ontving, plukten ze niettemin de voordelen van behandeling, waarschijnlijk als gevolg van erfelijke modificaties in hun genen.
De exploratie van dergelijke epigenetische veranderingen kan nieuwe nieuwe mogelijkheden van onderzoek verder stimuleren en wijzen op manieren om een breed scala van transgenerationele aandoeningen, waaronder foetaal alcoholsyndroom en obesitas, te behandelen.
Aanvulling op de hersenen
Choline werkt op minstens twee manieren om de hersenen tegen de ziekte van Alzheimer te beschermen, die beide in de nieuwe studie worden onderzocht. Ten eerste vermindert choline de niveaus van homocysteïne, een aminozuur dat kan werken als een krachtig neurotoxine, en bijdraagt aan de kenmerken van AD: neurodegeneratie en de vorming van amyloïde plaques.
Van homocysteïne is bekend dat het het risico op het ontwikkelen van de ziekte van Alzheimer verdubbelt en wordt gevonden in verhoogde niveaus bij patiënten met AD. Choline voert een chemische transformatie uit, waarbij het schadelijke homocysteïne wordt omgezet in de nuttige chemische methionine.
Ten tweede vermindert choline-suppletie de activering van microglia-cellen die verantwoordelijk zijn voor het opruimen van puin in de hersenen. Hoewel hun huishoudfuncties essentieel zijn voor de gezondheid van de hersenen, kunnen geactiveerde microglia uit de hand lopen, zoals gewoonlijk tijdens AD. Overmatige activering van microglia veroorzaakt hersenontsteking en kan uiteindelijk leiden tot neuronale dood. Chinesuppletie vermindert de activering van microglia en biedt verdere bescherming tegen de verwoestingen van AD.
De bevindingen verschijnen in de huidige uitgave van het Nature-tijdschrift Molecular Psychiatry. De NDRC-onderzoekers werden vergezeld door co-auteurs van het Translational Genomics Research Institute in Phoenix. (Oddo is ook een onderzoeker bij ASU's School of Life Sciences.)
Niet aflatende verwoestingen
De ziekte van Alzheimer wordt nu verondersteld zijn vernietigingspad in de hersenen te beginnen, tientallen jaren vóór het begin van de klinische symptomen. Eenmaal gediagnosticeerd, is de ziekte onveranderlijk dodelijk, waardoor het ene vitale systeem na het andere wordt afgesloten. Psychisch verval is meedogenloos, waarbij patiënten een scala aan symptomen ervaren die verwarring, desoriëntatie, wanen, vergeetachtigheid, agressie, agitatie en progressief verlies van motorische controle kunnen omvatten.
De ziekte is klaar om in het midden van de eeuw alleen al in de Verenigde Staten 13,5 miljoen mensen te krijgen als er niets wordt gedaan om de ziekte aan te pakken. De duizelingwekkende kosten van de ziekte van Alzheimer zullen naar verwachting de komende 40 jaar meer dan $ 20 biljoen bedragen. Het ontwikkelen van effectieve behandelingen die zijn geworteld in een grondiger begrip van deze complexe ziekte is een van de meest angstaanjagende uitdagingen voor de moderne geneeskunde en de wereldwijde gezondheidszorginfrastructuur.
Veranderde staten
Onderzoek naar de oorsprong van de ziekte van Alzheimer suggereert sterk dat er een grote verscheidenheid aan factoren speelt. Hoewel het voortzetten van de leeftijd de grootste risicofactor blijft, zijn andere gevaren die bij de ziekte zijn betrokken genetische aanleg en levensstijl.
Te dien einde suggereren studies dat voeding een significant effect kan hebben bij het verhogen of verlagen van het risico op cognitieve achteruitgang, en de risico's kunnen over generaties worden overgedragen. Een klassiek geval staat bekend als de Nederlandse hongerwinter - een ernstige hongersnood in 1944-45 die zwangere vrouwen en hun nakomelingen aantastte.
Toen in een recent onderzoek de medische gegevens van volwassenen werden onderzocht die in deze periode in Nederland waren geboren, suggereerden de resultaten dat de ernstige voedende deprivatie die de moeders van deze kinderen doormaakten, het optreden van zwaarlijvigheid, bovengemiddeld LDL-cholesterol en, intrigerend, verhoogde schizofrenie verhoogde. hun nakomelingen. Sterfte na 68 jaar steeg met 10 procent in deze populatie. Er wordt aangenomen dat deze nadelige gezondheidseffecten optreden als gevolg van het uitschakelen van genen bij ongeboren kinderen. Deze gezondheidsgerelateerde genen blijven het hele leven tot zwijgen worden gebracht, wat leidt tot slechte gezondheidsresultaten.
Op een meer hoopvolle noot is aangetoond dat een gezond dieet bescherming biedt tegen ziekten, waaronder kanker en de ziekte van Alzheimer. Patiënten die gedurende 4,5 jaar een mediterraan dieet volgden, verminderden hun risico op AD met 54 procent. Een andere studie wees op de effecten van een mediterraan dieet rijk aan fruit en groenten, volle granen, peulvruchten en noten, evenals vis en gevogelte in het verminderen van de accumulatie van Aβ-amyloïde, het eiwit dat verantwoordelijk is voor de vorming van tandplak.
Effecten van choline
Choline is een vitamine-achtige essentiële voedingsstof die van nature aanwezig is in sommige voedingsmiddelen en ook verkrijgbaar is als voedingssupplement. Het is een bron van methylgroepen die nodig zijn voor vele stappen in het metabolisme. Alle planten- en dierencellen hebben choline nodig om hun structurele integriteit te behouden.
Choline wordt door het lichaam gebruikt voor de productie van acetylcholine, een belangrijke neurotransmitter die essentieel is voor de functies van de hersenen en het zenuwstelsel, waaronder geheugen, spiercontrole en humeur. Choline speelt ook een vitale rol bij het reguleren van genexpressie.
Het is al lang bekend dat choline vooral belangrijk is in de vroege hersenontwikkeling. Zwangere vrouwen worden geadviseerd om choline waarden van 550 mg per dag te handhaven voor de gezondheid van hun ontwikkelende foetus. "Er is een tweeledig probleem met dit," zegt hoofdauteur Velazquez. "Studies hebben aangetoond dat ongeveer 90 procent van de vrouwen niet eens aan die vereiste voldoet." Choline-tekorten worden geassocieerd met het falen van het ontwikkelen van foetussen om volledig te voldoen aan verwachte mijlpalen zoals wandelen en brabbelen. "Maar we laten zien dat, zelfs als je de aanbevolen hoeveelheid hebt, het aanvullen met meer in een muismodel geeft het nog meer voordeel. "
Inderdaad, toen de AD-studie-muizen supplementaire choline in hun dieet kregen, vertoonden hun nakomelingen significante verbeteringen in ruimtelijk geheugen, dat werd getest in een waterlabyrint. Daaropvolgend onderzoek van muisweefsel geëxtraheerd uit de hippocampus, een hersengebied waarvan bekend is dat het een centrale rol speelt in de geheugenvorming, bevestigde de epigenetische veranderingen geïnduceerd door chinesuppletie. Gemodificeerde genen geassocieerd met microgliale activering en hersenontsteking en verlaagde niveaus van homocysteïne resulteerden in de waargenomen prestatieverbeteringen in taken van ruimtelijk geheugen.
Vanwege de epigenetische modificaties geïnduceerd door choline, worden de verbeteringen overgedragen naar het nageslacht van muizen die aanvullende choline in de baarmoeder krijgen. "We ontdekten dat vroege choline-suppletie homocysteïne verlaagde terwijl methionine werd verhoogd, wat suggereert dat hoge choline-niveaus homocysteïne naar methionine omzetten", zei Velazquez. "Deze conversie gebeurt dankzij een enzym dat bekend staat als betaïne-homocysteïne methyltransferase (BMHT) .We vonden dat choline-suppletie de productie van BMHT in 2 generaties muizen verhoogde"
De significantie van het onderzoek is tweeledig: er worden gunstige effecten vastgesteld van voedingssupplementen in opeenvolgende generaties en er worden epigenetische mechanismen voorgesteld om rekening te houden met de vermindering van AD-geheugengebrek bij muizen. "Niemand heeft ooit transgenerationele voordelen van chinesuppletie aangetoond," zei Velazquez. "Dat is wat nieuw is over ons werk."
Choline is een aantrekkelijke kandidaat voor de behandeling van AD omdat het als een zeer veilig alternatief wordt beschouwd, vergeleken met veel geneesmiddelen. De auteurs merken op dat het ongeveer 9 keer de aanbevolen dagelijkse dosis choline kost om schadelijke bijwerkingen te produceren.
Toekomstig werk zal de effecten op AD onderzoeken van choline toegediend in volwassen in plaats van foetale muizen. De auteurs benadrukken echter dat hoewel resultaten in muizen veelbelovend zijn, een gecontroleerde klinische proef bij mensen uiteindelijk de effectiviteit van choline als nieuw wapen in de strijd tegen de ziekte van Alzheimer zal bepalen.