台灣:松杉靈芝子實體萃取物高效抗氧化,保護衰老大鼠神經認知功能

2022年4月/中原大學/PLOS ONE

文/吳亭瑤

 

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大腦老得快或老得慢,在認知能力上會出現很大的差異。根據2022年中原大學曾嘉儀副教授等發表在《PLOS ONE》的研究顯示,松杉靈芝子實體萃取物能透過抗氧化和抗發炎等保護機制,延緩大腦衰老的速度,降低認知障礙的發生率或嚴重性。有趣的是,這個以三萜類為主的松杉靈芝子實體萃取取物,之前還被同個研究團隊證實能夠抗PM2.5呢!

不管是過去常用的「痴呆症」和「失智症」(兩者均譯自dementia,有遠離心智之意),還是近年為避免疾病污名化,也為更準確表達此病意涵取而代之的「神經認知障礙症」(neurocognitive disorder,亦稱為認知症、認知障礙症、神經認知症),都是指神經細胞病變或死亡而導致大腦認知功能衰退的疾病,其所引起的相關症狀則統稱為「認知障礙」(cognitive impairment)。

所謂「認知」(cognition)是指個體「透過思想、經驗和感官獲得知識和理解的心理行為或過程」。因此當大腦負責認知功能的神經細胞病變或死亡到一定程度時,就可能表現出學習、記憶、注意力、辨識、推理、判斷、情緒、語言、空間概念……等許多方面出現不等程度的障礙。其與正常老化的腦袋變鈍差別在於,正常老化並不影響一個人獨立生活、社交和工作的能力,但認知障礙發展到後來病情嚴重時則會。

也就是說,老化過程中神經細胞或多或少都會損傷,卻不必然會造成認知障礙,除非是老化的速度超乎異常,自由基誘發的氧化損傷遠超過神經細胞可以抵擋和修復的範圍,認知障礙才可能發生。但即便如此,也需要一段相當長的時間醞釀。因此這是一個可以防患未然、延緩惡化的疾病,而決定它發不發生、進展快慢、有多嚴重的關鍵,就在能否好好保護大腦,讓大腦不要老得那麼快。

從今年(2022)4月由中原大學生物醫學工程學系曾嘉儀副教授、生物科技學系招名威副教授等共同發表在《PLOS ONE》的研究成果可知,每天補充富含三萜類的松杉靈芝(Ganoderma tsugae)子實體萃取物,應該是保護大腦、預防神經認知障礙症的好方法。

 

每天補充松杉靈芝子實體萃取物
能預防老年大鼠出現認知障礙

該研究以國際上經常用來評估延緩衰老功效的老化動物模式進行實驗,每天為24週大的老年大鼠皮下注射100 mg/kg半乳糖D-gal,持續25週(加速衰老大鼠)。由於半乳糖在代謝過程中形成的「糖化終產物」會刺激自由基生成、誘導發炎反應、促使神經細胞凋亡,因此能讓實驗大鼠加速衰老,並出現和衰老相關的認知障礙。

不過,如果這些大鼠能夠同步口服200 μg/kg(0.2 mg/kg)松杉靈芝子實體萃取物GTDE(加速衰老大鼠+松杉靈芝GTDE),那麼不論是認知相關的行為模式(探索新環境的本能)、短期記憶(辨識新物體和新位置的能力)、長期記憶(提取實驗前建立的空間記憶),還是難度更高的工作記憶(把剛學到的經驗與當下的即時資訊整合,以做出正確的判斷),牠們的表現都和正常老化速度的同齡大鼠(正常老化大鼠)幾乎沒有差別。

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松杉靈芝子實體萃取物GTDE可預防
衰老造成的「長期記憶能力」退化

〔說明〕實驗開始前一週訓練大鼠記得休息平台(位於水面下)在水迷宮(小游泳池)的位置,再於實驗第20週移開平台測試大鼠對於平台位置的記憶。以一分鐘為時限,大鼠在平台原來所在位置游過來又游過去的次數愈多,代表記憶能力愈好,意謂認知功能愈正常。

 

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松杉靈芝子實體萃取物GTDE可預防
衰老造成的「工作記憶能力」退化

〔說明〕在實驗第23週每天移動水迷宮裡的平台位置,測試大鼠找到平台所需的時間。耗費的時間隨測試天數縮短,代表大鼠整合剛學到的經驗與即時訊息做出正確判斷的能力(工作記憶能力)日益進步,意謂認知功能愈正常。

 

松杉靈芝子實體萃取物能擋氧化損傷
保護老年大鼠的海馬迴與大腦皮質

進一步檢測大鼠的大腦皮質和海馬迴(參與學習記憶最主要的腦區),結果發現,不管是抵禦細胞遭受氧化損傷最主要的兩大抗氧化酵素(包括超氧化物歧化酶和過氧化氫酶),還是有助神經細胞存活、生長、運作的營養蛋白(腦源性神經營養因子),每天補充GTDE的加速衰老大鼠都能維持和正常大鼠相等或更高水平的量,而非隨著衰老減少。

反之,不論是血液循環裡的糖化終產物濃度,還是大腦皮質中代表細胞損傷程度的脂質過氧化產物(4-HNE)和發炎誘發因子(發炎小體NLRP3),每天補充GTDE的加速衰老大鼠都能降至正常老化大鼠的水平或者更低,而非隨著衰老加劇。

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松杉靈芝子實體萃取物GTDE可預防
衰老對大腦皮質造成的氧化和發炎損傷

〔說明〕脂質過氧化物4-HNE(4-hydroxynonenal)是自由基與細胞質產生氧化反應後形成的物質之一,其在組織中的染色強度愈高,代表細胞遭受的氧化損傷愈嚴重。發炎小體NLRP3是存在細胞裡的複合蛋白,它的活化會誘導免疫系統攻擊細胞,使細胞遭受發炎反應而傷亡,因此發炎小體被活化的細胞數量愈多,細胞因發炎而損傷的機會就愈大。

 

也就是說,如果能夠及早補充松杉靈芝子實體萃取物,即可抵銷許多伴隨衰老而來的不利因素,使認知功能相關的神經細胞得以正常運作,其具體的成效,可從下圖展示的各組大鼠海馬迴神經元的樹突形態窺知一二。

從神經細胞(即神經元)本體向外呈樹枝狀延伸的「樹突」,是接收其他神經細胞信號的通道。當樹突分支愈多,神經細胞對於訊息的接收、處理、整合能力就愈好,把訊息再往下傳遞的效率也愈高。而從下圖的樹突影像和分支數分析(分岔點、末端點愈多代表分支愈多)不難看出衰老的殺傷力和GTDE的保護力,只能說古人對於「靈芝增智慧、不忘」的評價真的不是空穴來風。

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松杉靈芝子實體萃取物GTDE可預防
衰老造成的神經元樹突分支減少

〔說明〕下圖的樹突分支數分析是上圖的量化,分岔點、末端點愈多代表樹突分支愈多,神經細胞(即神經元)接收、處理、整合訊息的能力就愈好。大腦皮質神精元的樹突分支也有類似的狀況,請參閱原報告第6頁。

 

這個以三萜類為主的松杉靈芝子實體萃取物
不只保護大腦認知功能,還能抗PM2.5呢!

透過上述實驗讓我們看到了,同樣年紀的「老」,「老得快」和「老得慢」在認知能力上會出現很大的差異,而松杉靈芝子實體萃取物則能透過抗氧化和抗發炎等保護機制,延緩大腦衰老的速度,降低認知障礙的發生率或嚴重性。

實驗所用的GTDE(DMSO extract of G. tsugae)是以特定來源和製程的松杉靈芝子實體熱水粗萃物為基礎,將其溶於DMSOdimethyl sulfoxide,實驗室進行體內和體外藥物測試常用的溶劑)再作為餵食大鼠之用,每100 g DMSO溶劑中含有125 g三萜類(triterpenoids)和0.39 g水可溶的多醣類(water-soluble polysaccharides)。

這個以三萜類為主要成分的GTDE,其在本研究的使用劑量僅該萃取物食用安全上限的千分之一。比起現今眾多靈芝屬子實體相關萃取物預防實驗動物認知障礙的有效劑量,每天每公斤體重需要幾百毫克(mg),GTDE則是幾百微克(μg,1μg= 0.001 mg)就能搞定。其用量之所以可以這麼少,研究者認為,其部分原因有可能就如先前一些研究證實的,松杉靈芝抗氧化能力明顯優於其他靈芝菌種。

正因為既安全又高效,所以吃起來也更安心、更輕鬆。想要一輩子都抗老防衰頭腦清明無障礙?別忘了還有松杉靈芝!

值得一提的是,這個松杉靈芝子實體萃取物GTDE之前還被曾嘉儀與招名威聯手的團隊證明具有抗PM2.5的作用,可以把直徑在2.5微米(μm)之下的有害懸浮微粒擋在細胞之外,防止它隨著血液循環全身搞破壞呢!

【註】本文所有圖片均是在原始報告圖片的基礎上加註中文解說,圖中*p< 0.05,**p< 0.01,***p< 0.001,代表和正常老化大鼠(control)比較有顯著性差異;#p< 0.05,##p< 0.01,###p< 0.001,代表和加速衰老大鼠(D-gal)比較有顯著性差異;p值愈小代表兩組間的差異愈顯著。


〔資料來源〕Hui-Chuan Kuo, et al. Ganoderma tsugae prevents cognitive impairment and attenuates oxidative damage in d-galactose-induced aging in the rat brain. PLoS One. 2022; 17(4): e0266331.