Tutkimukset

Polyfenolit edistävät keski-ikäisten hiirten oppimista ja muistia

Ikääntymiseen liittyy usein eritasoista kognitiivisten toimintojen heikkenemistä. Kognitiivisia toimintoja ovat mm. havaitseminen, tunnistaminen, erilaiset kielelliset toiminnot, ajattelu, päättely, ongelmanratkaisu, muistaminen ja oppiminen. Vanhenemiseen saattaa kuulua hermoston rappeutumissairauksia kuten Alzheimerin tauti ja Parkinsonin tauti, jotka voivat vaikuttaa suuresti ihmisen elämänlaatuun ja kykyyn asua itsenäisesti kotona. Siksi on tärkeää tutkia vanhenemiseen liittyviä prosesseja ja selvittää mahdollisuuksia vähentää ja jopa torjua ikääntymiseen liittyviä vaivoja.

Polyfenolisia yhdisteitä, joita esiintyy runsaasti esimerkiksi marjoissa, hedelmissä ja vihanneksissa, on tutkittu runsaasti niiden mahdollisten terveysvaikutusten ansiosta. Esimerkiksi flavonoidien on havaittu parantavan oppimista ja muistia sekä eläimillä että ihmisillä. Myös antosyaanit, joita esiintyy runsaasti esimerkiksi mustikoissa, näyttävät tutkimuksien perusteella vähentävän ikääntyneiden eläinten muistihäiriöitä. Myös useiden muiden polyfenolien on havaittu vaikuttavan positiivisesti muistiin ja oppimiseen. Tässä tutkimuksessa selvitettiin runsaasti polyfenoleja sisältävän ruokavalion ja iän vaikutuksia hippokampuksen oppimis- ja muistitoimintoihin. Hippokampus on aivojen osa, joka sijaitsee temporaali- eli ohimolohkojen sisäosissa korvien lähellä. Hippokampuksella on keskeinen rooli muistitoiminnoissa.

Morrisin vesisokkelo

Tutkimukseen valittiin 20 aikuista (6 viikon ikäistä) ja 24 keski-ikäistä (16 kuukauden ikäistä) uroshiirtä. Hiiret jaettiin satunnaisesti neljään eri ryhmään. Yksi ryhmä aikuisia hiiriä ja yksi ryhmä keski-ikäisiä hiiriä ruokailivat kontrolliravinnolla, kun taas yksi ryhmä aikuisia hiiriä ja yksi ryhmä keski-ikäisiä hiiriä saivat ravinnokseen viinirypäleitä ja mustikkaa sisältävää jauhetta (polyfenoliruokavalio). Hiiret olivat näillä ruokavalioilla kuuden viikon ajan, jonka jälkeen aloitettiin Morrisin vesisokkelokoe.

Morrisin vesisokkelo on jyrsijätutkimuksissa yleisesti käytetty tutkimusmenetelmä, jolla tutkitaan eläinten spatiaalista oppimista ja muistia. Vesisokkelo koostuu pyöreästä vesialtaasta, johon on sijoitettu yksi koroke, jolle eläin pääsee lepäämään. Koroke voi olla kokeen vaiheesta riippuen joko vedenpinnan yläpuolella, jolloin eläin näkee korokkeen, tai hiukan vedenpinnan alapuolella, jolloin eläin ei näe koroketta, mutta pääsee kuitenkin sille lepäämään. Aluksi hiiriä totutettiin veteen ja uimiseen kahden päivän ajan (totutteluvaihe). Aloituspäivänä (päivä 0) hiirille annettiin kuusi 90 sekunnin mittaista kertaa yrittää löytää näkyvä koroke (vihjeoppiminen). Harjoituspäivinä 1-4 hiirien tuli löytää näkymättömissä oleva koroke (spatiaalinen oppiminen). Jokaiselle hiirelle annettiin kuusi 90 sekunnin mittaista harjoituskertaa (kuva 1).

Kolme vuorokautta viimeisen harjoituskerran jälkeen koroke poistettiin altaasta, ja hiirten spatiaalinen muisti arvioitiin tarkkailemalla, kuinka läheltä korokkeen entistä kohtaa hiiret uivat (muistitesti). Hiirten uintinopeus sekä korokkeen löytämiseen kulunut aika ja matka tallennettiin videoimalla jokaisen hiiren uintisuoritus. Hiirten ruumiinpainoa ja ravinnonkäyttöä seurattiin koko tutkimusjakson ajan. Muistitestin jälkeen eläimet nukutettiin, ja aivojen hippokampuksen kudos tutkittiin ja pakastettiin.

Kuva 1. Morrisin vesisokkelokoe. Aluksi hiiriä totutettiin altaaseen ja uimiseen kahden päivän ajan (totutteluvaihe). Aloituspäivänä (päivä 0) hiirille annettiin kuusi 90 sekunnin mittaista kertaa yrittää löytää näkyvä koroke (vihjeoppiminen). Harjoituspäivinä 1-4 hiirien tuli löytää näkymättömissä olevat korokkeet (spatiaalinen oppiminen). Hiirten spatiaalinen muisti arvioitiin kolme vuorokautta viimeisen harjoituskerran jälkeen. Kuva on mukailtu lähteestä: Bensalem ym. (2016): Dietary polyphenol supplementation prevents alteration of spatial navigation in middle-aged mice. Frontiers in Behavioral Neuroscience 10: 9.

Tulokset ja johtopäätökset

Tuloksien perusteella polyfenoliruokavalio vähensi onnistuneesti ikääntymisen aiheuttamia vaivoja. Kontrolliravintoa saaneilla keski-ikäisillä hiirillä ilmeni spatiaalisen oppimisen hidastumista, mitä pidetään merkkinä iästä joutuvasta kognitiivisten toimintojen heikkenemisestä. Kun saman ikäluokan hiirille syötettiin runsaasti polyfenoleja sisältävää ravintoa, kognitiivisten toimintojen heikkeneminen hidastui. Kudosanalyysien perusteella marjoilla ruokittujen hiirten aivojen toiminta oli erilaista kontrolliryhmään verrattuna. Polyfenoliravintoa saaneiden hiirten hippokampuksen kalmoduliini-kinaasi-II-mRNA-tasot (CaMKII) eivät olleet ollenkaan alentuneet. CaMKII on keskeinen tekijä hermosolujen terveydessä, hermosynapsien plastisuudessa ja pitkäaikaisessa muistissa. Luultavasti polyfenolit vähentävät kognitiivisten toimintojen heikkenemistä edistämällä synapsien plastisuutta. Synapsin plastisuus tarkoittaa synapsin kykyä muuttaa toimintaansa aikaisemman sähköisen aktiivisuuden mukaan eli kykyä oppia. Tutkimus osoitti, että polyfenolien lisääminen ruokavalioon voi olla tehokas ravitsemuksellinen keino ikääntymisen aiheuttamaa kognitiivisten taitojen vähentymistä vastaan.

Kirjoittajan kommentti:
Tutkimuksessa on käytetty viljeltyä pensasmustikkaa. Suomessa esiintyvä luonnonmustikka sisältää nelinkertaisen määrän antosyaaneja pensasmustikkaan verrattuna.

Teksti:
Anni Koskela, Arktiset Aromit ry
anni.koskela(at)arktisetaromit.fi
+358 40 164 6177