Влияние питания и эпигенетики на развитие нейродегенеративных заболеваний у людей пожилого и старческого возраста

В связи с ростом числа лиц пожилого и старческого возраста в мировой популяции отмечается увеличение распространенности нейродегенеративных заболеваний. Болезни Альцгеймера и Паркинсона, рассеянный склероз, боковой амиотрофический склероз - наиболее часто встречающиеся нозологии этой группы, в основе которых лежит поражение нейронов с последующей гибелью соответствующих отделов головного и спинного мозга. Для этих пациентов характерны нарастающий дефицит повседневной активности, снижение продуктивности когнитивных функций с развитием нуждаемости в постоянном и долгосрочном уходе, что связано с огромными экономическими и социальными издержками общества. В то же время, не существует эффективных программ профилактики и лечения данных заболеваний. В обзоре литературы авторы провели анализ работ, посвященных нейродегенеративным заболеваниям, роли питания, эпигенетики, как факторов профилактики и замедления прогрессирования процессов нейродегенерации.

нейродегенеративные заболевания, болезнь Альцгеймера, старческая астения, метаболизм, эпигенетика, генетика, кишечная микробиота, питание, старение

1. World Health Organization. Available online at: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/ageing-and-health (Accessed: 05.05.2024)

2. Bulgakova S. V., Treneva E. V., Zaharova N. O., Nikolaeva A. V. Biological and chronological aging (literature review). Clinical gerontology. 2020;9-10:9-16. (In Russ.) doi: 10.26347/1607-2499202009-10009-016.@@ Булгакова С. В., Тренева Е. В., Захарова Н. О., Николаева А. В. Биологическое и хронологическое старение (обзор литературы). Клиническая геронтология. 2020;9-10:9-16. doi: 10.26347/1607-2499202009-10009-016. []

3. Milošević M., Arsić A., Cvetković Z. et al. Memorable Food: Fighting Age-Related Neurodegeneration by Precision Nutrition. Front Nutr. 2021;8:688086. doi: 10.3389/fnut.2021.688086.

4. Shirolapov I. V., Zakharov A. V., Smirnova D. A. et al. The Role of the Glymphatic Clearance System in the Mechanisms of the Interactions of the Sleep-Waking Cycle and the Development of Neurodegenerative Processes. Neuroscience and Behavioral Physiology. 2024;54(2):199-204. doi: 10.1007/s11055-024-01585-y.

5. Weyrich A., Jeschek M., Schrapers K. T. et al. Diet changes alter paternally inherited epigenetic pattern in male Wild guinea pigs. Environ Epigen. 2018;4: dvy011. doi: 10.1093/eep/dvy011.

6. Baylin S. B., Jones P. A. Epigenetic determinants of cancer. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2016;8: ea019505. doi: 10.1101/cshperspect.a019505.

7. Zhong J., Karlsson O., Wang G. et al. B vitamins attenuate the epigenetic effects of ambient fine particles in a pilot human intervention trial. Proc Natl Acad Sci USA. 2017;114:3503-3508. doi: 10.1073/pnas.1618545114.

8. Bae S., Kamynina E., Farinola A. F. et al. Provision of folic acid for reducing arsenic toxicity in arsenic-exposed children and adults. Cochrane Database Syst Rev. 2017;2017: CD012649. doi: 10.1002/14651858.CD012649.

9. Silva L. B.A.R., Pinheiro-Castro N., Novaes G. M. et al. Bioactive food compounds, epigenetics and chronic disease prevention: Focus on early-life interventions with polyphenols. Food Res Int. 2019;125:108646. doi: 10.1016/j.foodres.2019.108646.

10. Lee W. J., Zhu B. T. Inhibition of DNA methylation by caffeic acid and chlorogenic acid, two common catechol-containing coffee polyphenols. Carcinogenesis. 2006;27:269-77. doi: 10.1093/carcin/bgi206.

11. Rodríguez-Miguel C., Moral R., Escrich R. et al. The role of dietary extra virgin olive oil and corn oil on the alteration of epigenetic patterns in the rat DMBA-induced breast cancer model. PLoS ONE. 2015;10: e0138980. doi: 10.1371/journal.pone.0138980.

12. Chen J., Ying Y., Zhu H. et al. Curcumin-induced promoter hypermethylation of the mammalian target of rapamycin gene in multiple myeloma cells. Oncol Lett. 2019;17:1108-1114. doi: 10.3892/ol.2018.9662.

13. Burdge G. C., Lillycrop K. A. Fatty acids and epigenetics. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2014;17:156-161. doi: 10.1097/MCO.0000000000000023.

14. Huang Q., Mo M., Zhong Y. et al. The anticancer role of omega-3 polyunsaturated fatty acids was closely associated with the increase in genomic DNA hydroxymethylation. Anticancer Agents Med Chem. 2019;19:330-336. doi: 10.2174/1871520618666181018143026.

15. Ceccarelli V., Valentini V., Ronchetti S. et al. Eicosapentaenoic acid induces DNA demethylation in carcinoma cells through a TET1-dependent mechanism. FASEB J. Published online May 14, 2018. doi: 10.1096/fj.201800245R.

16. Bulgakova S. V., Romanchuk N. P., Pomazanova O. S. Psychoneuroimmunoendocrinology and Immune Homeostasis: Gut-brain Axis, Obesity and Cognitive Function. Bulletin of Science and Practice. 2020;6(12):124-1546. (in Russ.) doi: 10.33619/2414-2948/61/15.@@ Булгакова С. В., Романчук Н. П., Помазанова О. С. Психонейроиммуноэндокринология и иммунный гомеостаз: ось кишечник-головной мозг, ожирение и когнитивные функции. Бюллетень науки и практики. 2020;6(12):124-154. doi: 10.33619/2414-2948/61/15. []

17. Wilkins L. J., Monga M., Miller A. W. Defining dysbiosis for a cluster of chronic diseases. Sci Rep. 2019;9:12918. doi: 10.1038/s41598-019-49452-y.

18. Zinöcker M. K., Lindseth I. A. The Western diet-microbiome-host interaction and its role in metabolic disease. Nutrients. 2018;10:365. doi: 10.3390/nu10030365.

19. Gillette-Guyonnet S., Secher M., Vellas B. Nutrition and neurodegeneration: epidemiological evidence and challenges for future research. Br J Clin Pharmacol. 2013;75:738-755. doi: 10.1111/bcp.12058.

20. Bulgakova S. V., Romanchuk N. P. Immune Homeostasis: New Role of Micro- and Macroelements, Healthy Microbiota. Bulletin of Science and Practice. 2020;6(10):206-2336 (in Russ.) doi: 10.33619/2414-2948/59/22.@@ Булгакова С. В., Романчук Н. П. Иммунный гомеостаз: новая роль микро- и макроэлементов, здоровой микробиоты. Бюллетень науки и практики. 2020;6(10):206-233. doi: 10.33619/2414-2948/59/22. []

21. Fu X., Liu Z., Zhu C. et al. Nondigestible carbohydrates, butyrate, and butyrate-producing bacteria. Crit Rev Food Sci Nutr. 2019;59: S130-152. doi: 10.1080/10408398.2018.1542587.

22. Dalile B., Van Oudenhove L., Vervliet B. et al. The role of short-chain fatty acids in microbiota-gut-brain communication. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2019;16:461-78. doi: 10.1038/s41575-019-0157-3.

23. Bourassa M. W., Alim I., Bultman S. J. et al. Butyrate, neuroepigenetics and the gut microbiome: can a high fiber diet improve brain health? Neurosci Lett. 2016;625:56-63. doi: 10.1016/j.neulet.2016.02.009.

24. Killingsworth J., Sawmiller D., Shytle R. D. Propionate and Alzheimer’s disease. Front Aging Neurosci. 2020;12:580001. doi: 10.3389/fnagi.2020.580001.

25. Ceppa F. A., Izzo L., Sardelli L. et al. Human gut-microbiota interaction in neurodegenerative disorders and current engineered tools for its modeling. Front Cell Infect Microbiol. 2020;10:297. doi: 10.3389/fcimb.2020.00297.

26. Fulop T., Witkowski J. M., Olivieri F., Larbi A. The integration of inflammaging in age-related diseases. Semin Immunol. 2018;40:17-35. doi: 10.1016/j.smim.2018.09.003.

27. Nagu P., Parashar A., Behl T., Mehta V. Gut microbiota composition and epigenetic molecular changes connected to the pathogenesis of Alzheimer’s disease. J Mol Neurosci. 2021;71:1436-1455. doi: 10.1007/s12031-021-01829-3.

28. Kaur H., Singh Y., Singh S., Singh R. B. Gut microbiome-mediated epigenetic regulation of brain disorder and application of machine learning for multi-omics data analysis. Genome. 2021;64:355-371. doi: 10.1139/gen-2020-0136.

29. Vogt N. M., Kerby R. L., Dill-McFarland K.A. et al. Gut microbiome alterations in Alzheimer’s disease. Sci Rep. 2017;7:13537. doi: 10.1038/s41598-017-13601-y.

30. Chang Y. P., Chiu G. F., Kuo F. C. et al. Eradication of Helicobacter pylori Is Associated with the Progression of Dementia: A Population-Based Study. Gastroenterol Res Pract. 2013;2013:175729. doi: 10.1155/2013/175729.

31. Gao Q., Wang Y., Wang X. et al. Decreased levels of circulating trimethylamine N-oxide alleviate cognitive and pathological deterioration in transgenic mice: a potential therapeutic approach for Alzheimer’s disease. Aging (Albany NY). 2019;11:8642-63. doi: 10.18632/aging.102352.

32. Killinger B. A., Madaj Z., Sikora J. W. et al. The vermiform appendix impacts the risk of developing Parkinson’s disease. Sci Transl Med. 2018;10:5280. doi: 10.1126/scitranslmed.aar5280.

33. Sampson T. The impact of indigenous microbes on Parkinson’s disease. Neurobiol Dis. 2020;135:104426. doi: 10.1016/j.nbd.2019.03.014.

34. Prohurovskaya E. V., Bulgakova S. V., Melikova A. V., Zaкharova N. O. Role of the gut microbiota in the development of parkinson’s disease in the elderly (literature review). Clinical gerontology. 2021;7-8:63-68. (In Russ.) doi: 10.26347/1607-2499202107-08063-068.@@ Прохуровская Е. В., Булгакова С. В., Меликова А. В., Захарова Н. О. Роль микробиоты кишечника в развитии болезни Паркинсона у лиц пожилого и старческого возраста (обзор литературы). Клиническая геронтология. 2021;7-8:63-68. doi: 10.26347/1607-2499202107-08063-068. []

35. van Kessel S. P., Frye A. K., El-Gendy A.O. et al. Gut bacterial tyrosine decarboxylases restrict levels of levodopa in the treatment of Parkinson’s disease. Nat Commun. 2019;10:310. doi: 10.1038/s41467-019-08294-y.

36. Ghosh T. S., Rampelli S., Jeffery I. B. et al. Mediterranean diet intervention alters the gut microbiome in older people reducing frailty and improving health status: the NU-AGE 1-year dietary intervention across five European countries. Gut. 2020;69:1218-1228. doi: 10.1136/gutjnl-2019-319654.

37. Fukutomi R., Ohishi T., Koyama Y. et al. Beneficial effects of epigallocatechin-3-O-gallate, chlorogenic acid, resveratrol, and curcumin on neurodegenerative diseases. Molecules. 2021;26:415. doi: 10.3390/molecules26020415.

38. Sun Z. Z., Li X. Y., Wang S. et al. Bidirectional interactions between curcumin and gut microbiota in transgenic mice with Alzheimer’s disease. Appl Microbiol Biotechnol. 2020;104:3507-15. doi: 10.1007/s00253-020-10461-x.

39. Atlante A., Amadoro G., Bobba A., Latina V. Functional foods: an approach to modulate molecular mechanisms of Alzheimer’s disease. Cells. 2020;9:2347. doi: 10.3390/cells9112347.