Effects of ingredients and their secondary metabolites from Juglans regia and Silybum marianum on mitochondrial function in models of aging and early Alzheimer disease

The ever-increasing life expectancy is a huge advancement of mankind and exemplary of their technological and social progress. Nevertheless, the general perspective on aging has to change, as this natural part of life is starting to become an increasing risk factor for diseases, which were not much of an issue decades ago. Neurodegenerative diseases such as Alzheimer disease (AD) substantially reduce the quality of life, are incurable and always end in horrible deaths, as people affected slowly lose not only their memory, but also the most basic body functions. Benjamin Franklin exclaimed that "All would live long, but none would grow old", and in today's world one has to ask the question, whether such a long life is worth living, if it comes with such severe implications.
A key part of aging is the slow decline in physical and cognitive function, resulting from errors in natural processes like the transcription of genes. These errors accumulate throughout life and can lead to defects such as mitochondrial dysfunction, which has been well established as part aging and most neurodegenerative diseases. Since development of diseases like AD is asymptomatic for a very long time, measures have to be taken to improve the aging process and potentially delay the onset of such diseases.
Food and physical exercise are classic strategies to prevent and prepare the body for potential diseases. For this reason, this work investigated the effect of walnuts, its components and silibinin, a bioactive component extracted from the milk thistle, on mitochondrial parameters in different models.
Walnuts improved spatial memory in mice and modulated their oxylipin profile towards a less inflammatory state. Omega-3 fatty acids from walnuts reduced the A load in a cellular model of early AD and improved neuritogenesis. Urolithin A caused a potential hormetic response in the same model, leading to a rebalanced gene expression indicative for mitochondrial biogenesis, which was dysregulated in control-treated cells. Silibinin's promising properties in hepatic cells, were partly retained in a neuronal model, still providing strong antioxidative properties against SNP-induced damages and reducing the ROS load in a model of very-early AD.
Taken together, while none of these compounds will be able to cure AD or stop aging, all of them benefitted the general aging process. This makes them promising agents for early prevention, but also highlight the necessity to approach aging and neurodegenerative diseases from multiple angles instead of a singular one.
 
Die ständig steigende Lebenserwartung ist ein enormer Fortschritt der Menschheit und beispielhaft für ihre technologischen und sozialen Errungenschaften. Dennoch muss sich die Einstellung zum Alterungsprozess ändern, da dieser natürliche Teil des Lebens nun zu einem zunehmenden Risikofaktor für Krankheiten wird, die vor Jahrzehnten noch kein großes Problem darstellten. Neurodegenerative Erkrankungen wie die Alzheimer-Krankheit (AD) schränken die Lebensqualität erheblich ein, sind unheilbar und enden immer mit einem grausamen Tod, da die Betroffenen nicht nur langsam ihr Gedächtnis, sondern auch grundlegendste Körperfunktionen verlieren. Benjamin Franklin sagte einst: "All would live long, but none would grow old", und in der heutigen Welt muss man sich die Frage stellen, ob ein langes Leben wirklich so erstrebenswert ist, wenn es mit solch schwerwiegenden Konsequenzen einhergeht.
Ein wesentlicher Bestandteil des Alterns ist der langsame Rückgang der körperlichen und kognitiven Funktionen, der auf Fehler in natürlichen Prozessen, z.B. der Transkription von Genen, zurückzuführen ist. Diese Fehler sammeln sich im Laufe des Lebens an und können u.a. zu einer mitochondrialen Dysfunktion führen, welche nicht nur Teil des Alterns sondern auch vieler neurodegenerativer Erkrankungen ist. Da Krankheiten wie AD erst sehr spät diagnostizierbar sind, müssen Maßnahmen ergriffen werden, um den Alterungsprozess bis dahin zu verbessern und das Auftreten solcher Krankheiten zu verzögern.
Ernährung und körperliche Bewegung sind klassische Strategien zur Vorbeugung und Vorbereitung des Körpers auf potenzielle Krankheiten. Aus diesem Grund wurde in dieser Arbeit untersucht, welchen Effekt Walnüsse, deren Bestandteile und das aus der Mariendistel gewonnenen Silibinin auf die mitochondriale Parameter in unterschiedlichen Modellen haben.
Walnüsse verbesserten das räumliche Gedächtnis von Mäusen und modulierten ihr Oxylipinprofil in Richtung eines weniger entzündlichen Zustands. Omega-3-Fettsäuren aus Walnüssen verringerten die A-Belastung in einem zellulären Modell der frühen Alzheimer-Erkrankung und verbesserten außerdem das Wachstum von Neuriten. Urolithin A bewirkte in demselben Modell eine potenzielle hormetische Reaktion, die zu einem Ausgleich der in den SH-SY5Y-Zellen dysregulierten Genexpression führte. Die vielversprechenden Eigenschaften von Silibinin, die in Leberzellen beobachtet wurden, konnten teilweise auch in einem neuronalen Modell wiedergefunden werden und boten immer noch eine starke antioxidative Antwort auf SNP-induzierte Schäden und reduzierten ebenso die ROS-Level in einem Modell der frühen Alzheimer-Erkrankung.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass zwar keiner dieser Wirkstoffe die Alzheimer-Erkrankung heilen oder das Älterwerden aufhalten kann, aber trotzdem alle das Altern positiv beeinflussen konnten. Dies macht sie zu vielversprechenden Wirkstoffen für eine frühzeitige Prävention, unterstreicht aber auch die Notwendigkeit den Alterungsprozess und neurodegenerative Erkrankungen aus mehreren Blickwinkeln zu betrachten und sich nicht nur auf einen zu fixieren.