一项针对西洋参根部特定提取物的研究表明，该提取物能够保护老年大鼠的大脑连接并改善其记忆力。研究人员发现，这种植物补充剂能够增强大脑自然的细胞废物清除系统，帮助神经元抵御衰老带来的生理压力。该研究发表在《阿尔茨海默病与痴呆症》期刊上。
随着生物体的衰老，细胞逐渐失去清理受损或错误折叠蛋白质的能力。这种生物学衰退在大脑中尤为突出，因为脑细胞需要维持整个生命周期的功能。神经元高度依赖一个微观的废物管理系统来保持其结构完整性并实现不间断的信息处理。持续清除旧蛋白质可以防止细胞阻塞，让大脑用功能完好的部件替换磨损的组件。
细胞清理工作的核心是称为溶酶体的细胞器。这些微小的膜结合结构充当着活体回收中心的角色。它们吞噬多余的细胞碎片，并利用混合的酸性酶将旧蛋白质分解成基本构件。
当溶酶体因动物衰老而功能失常时，废物材料会在细胞内积累。这种内部积累最终会损害脑细胞之间的微妙连接——即突触。突触丧失是正常生物学衰老的常见特征，也是阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病中记忆衰退的主要驱动力。
流行病学研究经常将植物性饮食和特定的营养补充剂与更好的认知衰老相关联。基于这些关联，北卡罗来纳大学彭布罗克分校和北卡罗来纳大学威尔明顿分校的研究人员希望测试某些植物提取物是否直接改变大脑内部的废物管理机制。
由生物学家Michael F. Almeida和神经科学家Ben A. Bahr领导的研究团队聚焦于一种特定的溶酶体酶——组织蛋白酶B。这种酶像一个分子碎纸机，在有害蛋白质聚集并造成突触损伤之前将其切割。从理论上讲，增强这种酶的活性可以使脑细胞在晚年仍保持最佳功能。
为了研究膳食植物提取物如何影响这种特定酶，研究团队创建了哺乳动物大脑的活体模型。他们收集了幼年大鼠的大脑组织，特别关注海马体。海马体是负责空间导航、学习和记忆的大脑区域。研究人员将组织切片悬浮在实验室培养皿中，让神经回路成熟并形成与完整大脑中相似且稳定的连接。
随后，科学家们连续三天每天将这些脑组织培养物暴露于不同的植物提取物中。测试的物质包括西洋参、亚洲参、一种名为婆罗米的印度草药、蓝莓提取物以及一种天然存在于菠萝中的化合物。
处理后，团队测量了脑组织中活性组织蛋白酶B的化学水平。菠萝化合物对溶酶体酶水平完全没有影响，而亚洲参和蓝莓提取物仅适度增加了这种蛋白质切割酶的水平。西洋参和婆罗米则极大地提高了活性组织蛋白酶B的含量，增幅超过百分之二百。研究人员随后检查了突触健康的分子标志物。他们发现，废物清除酶水平的升高与构成神经元突触发送端和接收端的结构蛋白的增加直接相关。
在这些实验室实验中，西洋参是最有效的单一植物补充剂。生物学数据显示，西洋参样品之间存在强烈的线性关系。分析表明，随着组织蛋白酶B水平的升高，突触标志物也同步改善。
接下来，团队测试了西洋参是否能够积极保护脑细胞免受急性化学损伤和年龄相关损伤。他们使用一种名为氯喹的化学物质故意给实验室脑切片施加压力。这种化合物进入细胞并抑制溶酶体功能，直接模拟了衰老晚期出现的细胞废物积累和突触退化。未经处理的脑切片在接触氯喹后，在测试期间丢失了约一半的突触蛋白。相反，在接触化学压力之前用西洋参预处理过的脑组织保持了整体结构完整性。这种植物提取物完全阻止了突触标志物的丢失，展示出对大脑结构衰退的保护作用。
研究人员推测，衰老限制了大脑维持化学平衡状态的能力，使得错误折叠的蛋白质聚集到一起。由此产生的团块会物理阻塞神经细胞的内部运输通道，最终导致突触缺乏所需材料。通过在严重损害细胞之前增强溶酶体消化，植物化合物可以在脑细胞开始死亡之前阻止衰退。
研究人员希望观察这些可测量的细胞变化是否转化为学习和记忆的实际改善。为此，他们组织了一项涉及活体行为动物的小型研究。他们将雌性Fischer大鼠分为三个不同的年龄组：三个月大的幼年组、十二个月大的中年组和二十个月大的老年组。二十个月大对于该物种来说代表了相当高的年龄，大致相当于人类的高龄老人。
每个年龄组中的一半大鼠连续六周食用含有西洋参提取物的特制饲料。另一半则食用标准饲料。之后，大鼠完成了一项被动回避任务，这是一种标准的行为测试，旨在测量基于恐惧的学习和记忆保持能力。在这个测试中，啮齿动物探索一个带有明亮房间和黑暗房间的围栏。当它们进入黑暗房间时，会受到轻微的足底电击。第二天，研究人员测量大鼠再次进入黑暗房间所需的时间。记忆力健康的大鼠很容易记住电击，并选择留在明亮的房间里，尽管它们天生偏好黑暗。而有严重认知缺陷的大鼠则会忘记先前的负面经历，或者无法正确地将位置与威胁联系起来，从而相对较快地返回黑暗房间。
年幼的大鼠轻松记住了电击，完全避开了黑暗房间。而食用标准饮食的老年大鼠表现出明显的记忆缺陷，比年幼大鼠更快返回黑暗房间。食用西洋参提取物的老年大鼠在记忆测试中的表现是老年对照组的两倍。由于年轻组基线表现很高，其结果在统计学上不显著，但最年长的动物经历了显著的认知益处。
研究人员分析了这些动物的大脑组织以了解潜在的分子变化。他们绘制了动物海马体中存在的蛋白质图谱，并识别出特定生物学途径的变化。食用西洋参饮食的老年大鼠在与自噬-溶酶体系统和细胞应激反应相关的蛋白质谱方面显示出改善。
尽管这些结果揭示了植物营养素帮助大脑健康的生物学机制，但实验时间线和样本量存在局限性。活体动物实验是一项小型研究，每个实验组只有三只大鼠。这种有限的样本量意味着行为结果仅代表初步的概念验证，而非最终的治疗模型。此外，这些结果完全局限于动物模型和实验室组织培养物。啮齿动物中的提取物和生理反应并不直接代表人体如何代谢和利用相同的化合物。
未来的化学研究将有必要确定西洋参根中负责增强溶酶体酶的确切活性分子。精确定位这些生物活性成分最终可能帮助科学家开发靶向疗法或完善膳食建议，以帮助人类患者在衰老过程中维持认知健康。
这项研究题为“人参提取物改善突触韧性：健康认知衰老的关键因素”，作者为Michael F. Almeida, Morgan C. Pait, Katherine M. Rentschler, Christopher J. Norton, Karen L. G. Farizatto, 和 Ben A. Bahr。
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