L-treonian magnezu - nowatorski związek magnezu w walce z neurodegeneracją

Największymi ofiarami rosnącej epidemii Alzheimera są osoby starsze¹. Obecnie, choroba ta w Stanach Zjednoczonych stanowi szóstą główną przyczynę śmierci². Szacuje się, że cierpi na nią około 24-30 milionów ludzi na całym świecie³. Amerykanie stanowią około jedną piątą przypadków zachorowań, które jak się oczekuje, do 2050 roku potroją się⁴. Chociaż nie ma lekarstwa na chorobę Alzheimera, dzięki pracy zespołu naukowców z Massachusetts Institute of Technology (MIT.) pojawiła się nowa nadzieja⁵. Naukowcy zidentyfikowali kilka czynników związanych z rozwojem Alzheimera, na które skutecznie mogą wpływać pewne nowatorskie związki. Z tego artykułu dowiesz się o istotnej roli, jaką magnez odgrywa w ochronie struktury i funkcji starzejącego się mózgu i dlaczego konwencjonalne suplementy nie dostarczają wystarczającej ilości magnezu do mózgu.

Naukowcy odkryli, że nowa wysoce przyswajalna forma magnezu zwana L-treonianem magnezu w sposób bardziej wydajny koncentruje się w mózgu, odbudowuje zerwane synapsy oraz przywraca zdegradowane połączenia neuronalne, jakie obserwuje się wśród chorych na Alzheimera i inne formy utraty pamięci.

Jak wykazano na modelach doświadczalnych, L-treonian magnezu wywołał poprawę na poziomie 18% w odniesieniu do pamięci krótkotrwałej i 100% w zakresie pamięci długotrwałej⁶.

Niedobór magnezu: niedostrzegana przyczyna zaburzeń neurologicznych

Jak ujawniono, w krajach rozwiniętych połowa seniorów cierpi na niedobór magnezu - problem, który nasila się z biegiem czasu. Dane potwierdzają, że Amerykanie nie są wyjątkiem⁷. Dla przykładu, amerykańskie kobiety przyjmują jedynie 68% zalecanej dziennej dawki magnezu⁸. Od dawna wiadomo, że magnez służy jako główny składnik odżywczy optymalnie funkcjonującego mózgu. Naukowcy niedawno odkryli, że w wyniku korzystnego wpływu na plastyczność i gęstość synaptyczną, szczególnie sprzyja procesowi uczenia się i zapamiętywania⁹. Magnez współdziała z wapniem aby modulować ”kanały jonowe", które otwierają się w odpowiedzi na impulsy nerwowe, co z kolei powoduje uwalnianie neuroprzekaźników. Najważniejsze z tych kanałów są kontrolowane przez kompleks zwany receptorem NMDA ¹⁰. Odgrywa ważną rolę w promowaniu plastyczności neuronowej i gęstości synaps, strukturalnych fundamentów pamięci¹¹.

Niedobór magnezu może wywoływać różne objawy, począwszy od apatii, psychozy do zaburzeń pamięci¹². Co więcej spowalnia regenerację mózgu po urazie psychicznym oraz jak wykazały badania laboratoryjne - przyspiesza starzenie się komórek¹³. Co jest szczególnie niepokojące, niedobór magnezu w początkowej fazie może nie wywoływać żadnych wyraźnych objawów ¹⁴. Częścią tego problemu jest fakt, że wysokie stężenie magnezu w mózgu jest trudne do utrzymania przez organizm¹⁵.

Z tego powodu, naukowcy już od dawna poszukiwali sposobów na trwałe podwyższenie stężenia magnezu w mózgu.

L-treonian magnezu - przełomowa forma magnezu

W związku z tym, że nawet infuzje dożylne powodują jedynie niewielki wzrost poziomu magnezu w ośrodkowym układzie nerwowym, naukowcy zostali zmuszeni do znalezienia innego rozwiązania tego problemu¹⁷. Niedawno, innowacyjny zespół naukowców z Massachusetts Institute of Technology (MIT) znalazł sposób na pokonanie tej przeszkody. Sformułował on nowy związek magnezu o nazwie L-treonian magnezu (MgT), który podczas prób laboratoryjnych pod postacią doustnego suplementu zmaksymalizował "napełnienie" mózgu magnezem¹⁸.  Na podstawie wcześniejszych skrupulatnych badań potwierdzono, że zwiększone stężenie magnezu w mózgu wspomaga synaptyczną gęstość i plastyczność w hipokampie¹⁹. Jednak do tej pory, nie była szeroko dostępna żadna forma magnezu, która spełniałaby kryteria niezbędne do szybkiej absorpcji i efektywnego transferu do ośrodkowego układu nerwowego²⁰.

Podczas pewnych badań, doustny suplement MgT podwyższył poziom magnezu w płynie mózgowo-rdzeniowym o około 15% , podczas gdy żaden z pozostałych testowanych związków magnezu nie wywołał znacznych zmian²¹. Choć 15% wzrost może nie wydawać się istotną różnicą, to wywiera głęboki wpływ na funkcjonowanie układu nerwowego.

Aby ocenić wpływ L-treonianu magnezu na pamięć, naukowcy przetestowali go wraz z aktualnie dostępnymi związkami magnezu. Użyli prostej oceny zapamiętywania i uczenia się wykorzystując test NORT (z ang. Novel Object Recognition Test). Wysoki wynik oznacza dobre rozpoznawanie i identyfikowanie nowych obiektów - umiejętność, która odgrywa kluczową rolę dla starszych osób²². NORT jest dobrym testem na funkcjonowania hipokampu , który jest bogaty w receptory NMDA - ściśle kontrolowanych przez magnez. ²³

Naukowcy poddali testowi NORT dojrzałe zwierzęta, którym podawano jednocześnie L-treonian magnezu bądź jeden z dostępnych na rynku związków magnezu. Jak się okazało, jedynie jednocześnie L-treonian magnezu miał znaczny wpływ na zwiększenie zarówno krótko-, jak i długoterminowej pamięci, podnosząc wyniki odpowiednio o 15% i 54% w porównaniu do cytrynianu magnezu²⁴.

Poprawa funkcji i połączeń synaptycznych - tworzących pamięć

Biorąc pod uwagę wpływ jednocześnie L-treonianu magnezu na zwiększenie gęstości oraz plastyczności synaptycznej u zwierząt doświadczalnych (szczurów), zespół badawczy zadał następne oczywiste pytanie - "czy te zmiany prowadzą do zwiększenia ilości miejsc uwalniania neuroprzekaźników, a następnie wzmocnienia sygnału transmisji?"²⁵. Ostatecznie to właśnie jest cechą procesu uczenia się i pamięci.

Dzięki skorzystaniu z najnowocześniejszych mikroskopowych urządzeń pomiarowych, zespół badawczy wykazał, że wzrost magnezu w tkance mózgowej, jaki zaobserwowano w grupie przyjmującej suplement L-treonianu magnezu, zwiększył liczbę miejsc uwalniania funkcjonujących neuroprzekaźników²⁶. Efekt ten można porównać do narastania liczby żołnierzy na polu bitwy.

Ostatnie pytanie dotyczące tej serii badań brzmiało - "czy zwiększona gęstość połączeń synaptycznych bezpośrednio koreluje z obserwowaną poprawą pamięci w grupie przyjmującej suplement L-treonianu magnezu?".

Naukowcy systematycznie podkreślali ciągły wzrost synaptycznej gęstości jaki następował po spożyciu L-treonianu magnezu, co z kolei bezpośrednio wiązało się z poprawą pamięci²⁷. Odkryli również, że przy zaprzestaniu suplementacji następował spadek gęstości połączeń synaptycznych z powrotem do linii bazowej.

Poprawa przestrzennej pamięci krótkotrwałej

Przestrzenna pamięć operacyjna jest niezbędna funkcją pamięci, która pozwala zapamiętać w krótkim czasie położenie przedmiotów i ustalić własną orientację w czasoprzestrzeni. Jest to pamięć robocza, która pozwala znaleźć kluczyki lub powrócić do właściwej strony w czasopiśmie, które czytałeś kilka minut temu.

Naukowcy z MIT poddali przestrzenną pamięć operacyjną testom wśród zwierząt doświadczalnych. Nie leczone osobniki, zarówno młode jak i starsze, nie potrafiły przypomnieć sobie rozwiązania przez około 30% czasu. Jednak po 24 dniach suplementacji L-treonianem magnezu, w obu grupach wykazano poprawę wyników pomiaru  wydajności pamięci na poziomie powyżej 17% ²⁸ .

Jeszcze bardziej imponujący jest fakt, że podczas 30 dni suplementacji, wydajność starszych zwierząt wyrównała się do poziomu tych młodszych. Ponieważ dojrzałe osobniki były bardziej roztargnione na początku badania, to zaobserwowano u nich większy odsetek poprawy pamięci (o blisko 19%) w porównaniu do 13% wśród młodszych osobników.

Po zaprzestaniu suplementacji L-treonianem magnezu, efekt poprawy pamięci utrzymywał się u młodych zwierząt, jednak u starszych wykazano, że przestrzenna pamięć operacyjna uległa gwałtownemu pogorszeniu, po czym powróciła do poziomu bazowego w przeciągu 12 dni³⁰. Jednak po wznowieniu suplementacji L-treonianu magnezu wśród dojrzałych osobników, wydajność pamięci została przywrócona po kolejnych 12 dniach.

Innymi słowy, L-treonian magnezu (MgT) wpływa na poprawę pamięci zarówno starszych, jak i młodych zwierząt, jednak to dojrzałe osobniki odczuwają większe korzyści.

Poprawa długoterminowej pamięci przestrzennej

Długotrwała pamięć przestrzenna ma zasadnicze znaczenie dla osób starszych. Dotyczy  sposobu w jaki przypominamy sobie miejsce zamieszkania czy jak dostać się do sklepu spożywczego. Utrata przestrzennej pamięci długotrwałej jest jednym z głównych powodów, przez które starsze osoby z demencją gubią się nawet przy prostych czynnościach.

Aby przetestować przestrzenną pamięć długoterminową, naukowcy wykorzystali labirynt, w którym badane zwierzęta musiały przepłynąć i znaleźć zanurzoną platformę, na której można odpocząć. Ponownie, zarówno starsze jak i młodsze osobniki przyjmujące L-treonian magnezu radziły sobie znacznie lepiej podczas sesji treningowych niż w przypadku nieleczonych zwierząt ³¹.

Wykres nr 1: Poprawa roboczej pamięci przestrzennej po suplentacji L-treonianu magnezu wśród dojrzałych, badanych zwierząt. 

Po godzinnym okresie szkolenia, naukowcy usunęli zanurzone platformy, zmuszając zwierzęta do szukania jej ostatniej lokalizacji. Zarówno młode jak i starsze osobniki przyjmujące suplement przypomniały sobie w dość krótkim czasie miejsce platformy, szukając w odpowiedniej ćwiartce labiryntu.

Jednak po 24 godzinach, zaobserwowano istotną różnicę. Nie poddane suplementacji zwierzęta, zarówno młodsze jak i starsze, całkowicie zapomniały miejsce położenia ukrytej platformy, losowo szukając jej we wszystkich ćwiartkach labiryntu. Jednak leczone osobniki, kontynuowały poszukiwania w odpowiedniej części labiryntu ponad 2-krotnie dłużej niż w niewłaściwych obszarach³². Świadczy to o poprawie przestrzennej pamięci długoterminowej na poziomie 122% wśród młodszych i blisko o 100% u starszych zwierząt.

Suplementacja MgT dwukrotnie poprawiła długoterminową pamięć przestrzenną u starszych zwierząt, a nawet bardziej - u tych młodszych.

Lepsza pamięć

Jedną z istotnych funkcji pamięci jest możliwość przywołania ważnego wspomnienia opierając się tylko na częściowych informacjach, co nazywamy uzupełnieniem wzorca³³. Używamy go przy szukaniu właściwej drogi w znajomej okolicy po zmroku lub przy ciężkiej śnieżycy. W obu przypadkach, niektóre znajome sygnały przepadają, jednak zdrowo funkcjonujący mózg będzie wypełniać brakujące szczegóły tworząc rozpoznawalny wzór.

Jak wspomniano wcześniej, kiedy naukowcy usunęli niektóre zewnętrzne widoczne oznaki z wodnego labiryntu, młodsze zwierzęta nie miały szczególnych trudności ze znalezieniem drogi do ukrytej platformy podczas pierwszego 24-godzinnego okresu. Natomiast u starszych osobników, wykazano znaczne trudności, które spędzały ponad dwa razy więcej czasu na szukanie zaginionej platformy. Jednak po 30-dniowej kuracji L-treonianem magnezu, dojrzałe osobniki znajdowały platformę równie szybko jak młodsze zwierzęta, nawet jeśli wiele zewnętrznych wskazówek było niedostępnych³⁴.

Po pomyślnych testach na zwierzętach, gdzie wykazano, że L-treonian magnezu (MgT) wpływa na proces uczenia się i pamięć, zespół badawczy dążył do odkrywania komórkowych i molekularnych podstaw tej poprawy. Starali się dokładnie zrozumieć, jakie zmiany powoduje L-treonian magnezu w mózgach starszych zwierząt, które pomogły im tworzyć mocniejsze, trwalsze wspomnienia.

To co udało im się wykazać było interesujące.

Wykres nr 2. Wpływ suplementacji L-treonianu magnezu na poprawę pamięci długoterminowej. 

Zwiększona sygnalizacja komórek mózgowych

Pierwszym etapem badań naukowców było określenie wpływu suplementacji L-treonianu magnezu na sygnalizację pomiędzy komórkami mózgowymi, która jest przekazywana przez receptory NMDA. Receptory te działają poprzez różne stężenia wapnia i magnezu w tkance mózgowej, stając się logicznym punktem obserwacji.

Pierwszym odkryciem było wykazanie, że leczenie zwierząt suplementacją L-treonianu magnezu wywołało silniejszą sygnalizację w istotnych synapsach komórek mózgowych. Wzmocnienie sygnalizacji zostało osiągnięte poprzez 60% wzrost produkcji nowych receptorów NMDA i nawet 92% wzrost produkcji powiązanych białek, które odgrywają zasadniczą rolę we wspomaganiu transmisji sygnałów w mózgu³⁶.

Poprawa plastyczności i gęstości synaptycznej

Plastyczność synaptyczna, czyli zdolność do szybkiej zmiany liczby i siły synaps komórek mózgowych, ma kluczowe znaczenie dla zdolności mózgu do tworzenia, utrzymania i odzyskiwania wspomnień. Pewien zespół badawczy dokonał porównania plastyczności synaptycznej w mózgach zwierząt poddanych suplementacji L-treonianem magnezu ³⁷.

Naukowcy odkryli, że L-treonian magnezu selektywnie zwiększył produkcję szczególnej podjednostki receptora NMDA, ściśle związanego z plastycznością synaptyczną. Ta molekularna zmiana spowodowała silny długoterminowy wzrost synaptycznej  mocy³⁸, zwiększając zdolność do przechowywania informacji i pamięci³⁹.

W wyniku wzrostu liczby receptorów NMDA w tkankach mózgowych zwierząt przyjmujących MgT, nastąpiło zwiększenie na poziomie 52% długotrwałego wzmocnienia⁴⁰ , które stanowi komórkowy odpowiednik tworzenia pamięci ⁴¹.

Pamięć zależy nie tylko od plastyczności synaptycznej, ale również od zdrowej struktury fizycznej synaps pomiędzy komórkami mózgowymi. Niestety, połączenia synaptyczne w hipokampie ulegają słabnięciu wraz z wiekiem, co bezpośrednio koreluje z utratą pamięci⁴².

Jednymi z najważniejszych struktur, jakie można znaleźć w synapsach komórek mózgowych są guziczki synaptyczne (bouton). Gdy impuls elektryczny dociera do presynaptycznych guziczków, w obecności dużej ilości wapnia i magnezu, neurotransmitery są uwalniane do przekazywania impulsu do kolejnego neuronu. Im większa liczba i gęstość guziczków synaptycznych tym silniejszy sygnał elektrochemiczny, który synapsy mogą produkować oraz trwalsza pamięć⁴³.

Po zbadaniu mózgów zwierząt poddanych suplementacji L-treonianem magnezu oraz tych z grupy kontrolnej pod mikroskopem, naukowcy łatwo wykryli znacznie większą gęstość synaptycznych guziczków białkowych w tkankach osobników przyjmujących suplement. Te białka są niezbędne do uwalniania neuroprzekaźników w kilku regionach hipokampu, istotnego z punktu widzenia  tworzenia i odzyskiwania pamięci⁴⁴. Co ciekawe, gęstość guziczków synaptycznych była ściśle skorelowana z wydajnością pamięci każdego zwierzęcia w teście rozpoznawania nowego obiektu.

Najnowsze badania

Zespół MIT rozpoczął dwa prowadzone wśród ludzi badania nad MgT pod kątem funkcji pamięci, których wyniki powinny pojawić się w najbliższej przyszłości. Tymczasem, niedawno odkryli kilka nowych ról L-treonianu magnezu w zarządzaniu pamięcią, w tym przypadku niechcianych wspomnień związanych z zespołem stresu pourazowego (PTSD).

Wspomnienia związane ze strachem są wyrażone w odpowiedzi na obiekty lub zdarzenia wcześniej spowodowane przez potencjalne niebezpieczeństwo. Z biegiem czasu, reakcje mogą gasnąć, gdy zdarzenie wyzwalające te emocje jest doświadczane w bezpiecznym środowisku.

Badania przeprowadzone na zwierzętach wskazują, że L-treonian magnezu wpływa na ten proces, stąd wydarzenia, które uprzednio wywołały reakcję emocjonalną nie powodują już uczucia strachu⁵³. MgT wspomaga region przedczołowy mózgu blokując powrót dawnych wspomnień związanych ze strachem⁵⁴.

Badania potwierdzają, że L-treonian magnezu zwiększa plastyczność neuronalną w hipokampie i korze przedczołowej⁵⁵. Odkrycia te skłoniły naukowców do wydania zaleceń odnośnie podniesienia poziomu magnezu w mózgu - stosując L-treonian magnezu, tłumiącego traumatyczne wspomnienia i leczącego PTSD, lęk i depresję⁵⁶.

Podsumowanie

Poziom zachorowalności na Alzheimera i związaną z tym utratę pamięci wśród starzejących się osób osiągnął stan epidemii.

Neurodegeneracyjne procesy związane z utratą pamięci wynikają z pogorszenia łączności pomiędzy komórkami mózgowymi, ale nie są "naturalną cechą" starzenia się. Zaburzenie pamięci wiąże się z utratą gęstości i plastyczności synaps w mózgu. Niski poziom magnezu może nasilać problem.

L-treonian magnezu (MgT) to nowa forma, która znacznie lepiej zwiększa poziom magnezu w mózgu niż standardowe suplementy. Badania ujawniły, że MgT wywołuje znaczny wzrost zarówno gęstości jak i plastyczności synaptycznej, co wpływa na poprawę pamięci.

Materiał wykorzystany za zgodą Life Extension. Wszelkie prawa zastrzeżone.