La neuroprotezione è la somministrazione di sostanze per guarire in modo parziale i danni cerebrali e prevenire un ulteriore danneggiamento; il concetto molto vicino di neuroprevenzione è la somministrazione di sostanze e l'adozione di uno stile di vita salutare per prevenire o ritardare l'insorgenza di malattie neurodegenerative come la malattia di Alzheimer, la malattia di Parkinson, la demenza, la demenza vascolare, l'ischemia cerebrale e la malattia di Huntington. La neuroprotezione è offerta dunque dall'assunzione di agenti neuroprotettivi. Le sostanze con effetti neuroprotettivi sono un ambito importante nella ricerca neuroscientifica siccome il cervello è un'area del corpo tanto importante quanto difficile da guarire da lesioni attraverso le operazioni chirurgiche correttive, eccetto per la rimozione di tumori cerebrali e alcuni aneurismi.
La ricerca sulla neuroprotezione/neuroprevenzione si affianca a quella sulla neurogenesi, sinaptogenesi, angiogenesi e neurotrofia, collegata a sua volta alla plasticità sinaptica e neuritogenesi. Alcuni agenti neuroprotettivi sono anche neurogenici e neurotrofici.
Presentazione Gran parte delle sostanze neuroprotettive sono antiossidanti, per cui proteggono le cellule cerebrali dallo stress ossidativo e dalla degenerazione. Alcune sostanze proteggono gruppi di cellule nervose specifiche, come ad esempio i neuroni dopaminergici (cioè che producono la dopamina, un neurotrasmettitore). Tra gli agenti neuroprotettivi, si contano i flavonoidi, vitamine, neurotrasmettitori, ormoni, amminoacidi e loro derivati.
Svariati composti sono reperibili nelle piante e sostanze prodotte dal corpo umano (dunque sostanze endogene, come i proteine intere e i gruppi di amminoacidi organizzati in peptidi), mentre altre ancora sono sintetiche. Alcune sostanze sintetiche erano state prodotte in origine con altri scopi e solo in un secondo momento sono emersi anche gli effetti neuroprotettivi.
Gli agenti neuroprotettivi hanno la capacità di sfondare la barriera emato-encefalica, cioè un gruppo di anticorpi che difende il cervello, per cui riescono a raggiungere i neuroni. In particolare, alcuni agenti agiscono riducendo o rimodulando l'accumulo di alcune proteine che portano a malattie neurodegenerative come la malattia di Alzheimer e la demenza, la malattia di Parkinson, la malattia di Huntington, la sclerosi laterale amiotrofica (SLA) e le malattie da prioni. L'accumulo di queste proteine, se non è contrastato, provoca stress ossidativo nel cervello, per cui le cellule immunitarie nervose (microglia e astrociti) vengono stimolate a produrre citochine proinfiammatorie; in altre parole, lo stress ossidativo innesca una risposta infiammatoria nel cervello che, nel lungo termine e/o se cronica, porta alla morte programmata delle cellule (apoptosi). L'apoptosi porta dunque alla neurodegenerazione, per cui la memoria, percezione/cognizione, apprendimento e funzione locomotoria sono compromesse insieme alla qualità della vita. Gli agenti neuroprotettivi dunque mitigano la perdita neuronale in fase terapeutica con effetti tipicamente antiossidanti, anti-neuroinfiammatori e anti-apoptotici; inoltre, contrastano i radicali liberi.
Esperimenti sulla neuroprotezione Svariati agenti neuroprotettivi sono comunemente estraibili da piante o si possono trovare in integratori alimentari. Gli integratori sono pensati per coprire delle carenze nella propria alimentazione quotidiana e vanno assunti secondo la dose consigliata per evitare effetti tossici (ancora più gravi nei bambini e donne incinte). In particolare, i polifenoli sono agenti neuroprotettivi e sono la maggiore quantità di antiossidanti assunti nella dieta; la loro assunzione è pari a 10 volte l'assunzione di vitamina C e 100 volte quella della vitamina E. In particolare, i flavonoidi sono dei polifenoli che supportano la sinaptogenesi e neurogenesi con effetti antiossidanti e anti-neuroinfiammatori, oltre ad avere effetti anticancro. Svariati esperimenti sono condotti sui ratti, per cui la fisiologia non completamente identica rispetto a quella di Homo Sapiens non porta a una trasferibilità totale dei risultati; solo degli esperimenti su soggetti umani con gruppo di controllo e doppio cieco possono confermare il funzionamento di un agente neuroprotettivo sull'Uomo. Alcune sostanze possono interferire con farmaci e patologie pregresse (e.g., una sostanza che è anche immunostimolante può peggiorare una malattia autoimmune). La biodisponibilità delle sostanze dipende dalla forma assunta (e.g., metilcobalamina VS cianocobalamina nel caso della vitamina B12), dall'eventuale unione con grassi (liposolubilità VS idrosolubilità), da antagonismi tra sostanze (e.g. il ferro con il calcio), dalla modalità di assunzione (orale VS sublinguale) e dalla protezione dall'ossidazione (e.g., la quercetina protegge i grassi insaturi Omega-3 animali dall'ossidazione).
Polifenoli la curcumina, un polifenolo estratto dalla radice di Curcuma longa e il suo maggiore ingrediente attivo. La curcuma è una spezia diffusa nella cucina e medicina indiana. La curcumina ha effetti antiossidanti, antinfiammatori e anticancro oltre che neuroprotettivi, neurogenici e neuroprotettivi. Inoltre, limita i danni ossidativi al DNA siccome aumenta la produzione di enzimi riparatori del DNA. Gli effetti antiossidanti sul cervello sono causati dall'aumento del glutatione e dall'incremento dell'attività di enzimi antiossidanti come la superossido dismutasi e la catalasi. Infine, la curcumina ostacola l'ossido nitrico, che è un radicale libero che produce nitrogeni reattivi che danneggiano il DNA e ne ostacolano la riparazione (stress nitrosativo). Anche i derivati della curcumina hanno proprietà neuroprotettive. La curcumina sa attraversare la barriera emato-encefalica e gli studi sugli effetti terapeutici si focalizzano sulla malattia di Parkinson e sulle lesioni alla spina dorsale. Nei Paesi in cui la curcuma è consumata quotidianamente, come ad esempio l'India, l'incidenza dell'Alzheimer e Parkinson è più bassa. La biodisponibilità della curcumina (cioè la capacità di essere assorbita dall'apparato digerente e di permanere nel sangue prima di essere metabolizzata nel fegato) viene aumentata se si assume insieme alla piperina, contenuta in particolare nel pepe nero in grani; i derivati della curcumina hanno invece una bassa biodisponibilità. La curcuma inoltre è liposolubile. Se estratta in un decotto, l'utilizzo del coperchio blocca l'evaporazione di componenti volatili il resveratrolo è un polifenolo che si trova nella buccia dell'uva rossa e nel vino rosso, che tuttavia contiene anche alcol etilico: l'assunzione eccessiva di etanolo porta a danni cerebrali, a meno che il vino è dealcolato. Il resveratrolo ha effetti antiossidanti, anti-apoptotici e anticancro e ha effetti neuroprotettivi. In particolare, mostra effetti neuroprotettivi specialmente nel caso dell'infarto ischemico (che si accompagna a una rottura della barriera emato-encefalica, stress ossidative e neuroinfiammazione) siccome attiva il percorso della Sirtuina 1 (SIRT1). Inoltre, ha effetti positivi anche sul diabete e sulle malattie cardiovascolari e ha riportato effetti promettenti nella cura della sclerosi multipla, per cui i neuroni perdono la mielina. La somministrazione orale nei ratti colpiti da demielinizzazione ha portato infatti a una remielinizzazione dei neuroni e alla neurogenesi. La somministrazione intranasale in ratti colpiti da encefalomielite autoimmune con neurite ottica ha riportato effetti neuroprotettivi. Il resveratrolo è liposolubile (si scioglie nei grassi) e la sua bassa biodisponibilità è aumentata dal quella di un altro polifenolo, la quercetina, che però è a sua volta scarsamente biodisponibile in Natura ed è liposolubile la quercetina è un polifenolo con forti effetti antiossidanti e antinfiammatori ma con scarsa biodisponibilità siccome i metaboliti sono scarsamente assorbiti. La bassa tossicità della quercetina deriverebbe dalla sua bassa biodisponibilità. La quercetina ha effetti neurogenici nell'ippocampo dei ratti sottoposti a stress ed è anche neuroprotettiva; gli effetti neuroprotettivi consistono nella riduzione dei processi di apoptosi e necrosi durante le neuroinfiammazioni acute. La quercetina si può usare anche nel trattamento dell'Alzheimer, siccome la quercetina regola l'iperfosforilazione: quest'ultima scompiglia la funzione della proteina tau. In base agli esperimenti sui ratti, la quercetina previene la perdita di neuroni dopaminergici nei ratti; la perdita di questi neuroni porta all'insorgenza/patogenesi della malattia di Parkinson. L'effetto protettivo sulla neurodegenerazione dei neuroni dopaminergici è data dall'attività della SIRT1. La quercetina inoltre ha proprietà chemiopreventive, cioè di prevenzione del cancro, e si può potenzialmente usare nei trattamenti anticancro insieme alla chemioterapia. La quercetina si trova nelle castagne crude, chiodi di garofano, bacche di sambuco nero, capperi e levistico il tè verde, prodotto dalle foglie tostate e essiccate di Camellia sinensis, contiene polifenoli con effetti neuroprotettivi, antiossidanti, antinfiammatori e anticancro. Il tè verde è largamente consumato in Giappone, Cina e altri Paesi asiatici, contiene più polifenoli del tè nero e contiene anche amminoacidi e caffeina. I polifenoli presenti nel tè in particolare sono le catechine (e.g., epicatechine EC e epigallocatechine EGC), che costituiscono il 30% del peso a secco delle foglie di tè verde. Le catechine hanno effetti anti-apoptotici e possono prevenire l'Alzheimer. Le catechine sono più biodisponibili se il tè si assume insieme a un pasto completo il caffè avrebbe degli effetti neuroprotettivi a causa dell'acido caffeico e dell'acido clorogenico, un polifenolo che diventa acido ferulico a seguito della metabolizzazione. L'acido caffeico in particolare previene lo stress ossidativo e l'infiammazione. La ricerca sugli effetti neuroprotettivi degli integratori alimentari di acido caffeico comunque è ancora insufficiente. Il caffè con maggiore contenuto di acido clorogenico è il caffè verde, dunque quello non ancora tostato. Inoltre, l'acido clorogenico e l'acido caffeico nell'estratto di caffè verde in base alle osservazioni in vivo è molto biodisponibile e dunque facilmente assorbibile dal corpo umano. L'assunzione serale di caffè potrebbe interferire con il sonno di qualità l'estratto di Ginko Biloba contiene composti bioattivi come flavonoidi e terpenoidi che hanno svariati effetti benefici. Ad esempio, l'estratto di Ginko Biloba cura l'asma, bronchite, cardiopatia ischemica, tubercolosi, diabete e ha effetti anticancro e antidepressivi. Inoltre, ha effetti neuroprotettivi siccome contiene antiossidanti ed è usato per curare l'ischemia cerebrale e la demenza. L'effetto positivo sull'ischemia è stato trovato a seguito di esperimenti sui ratti colpiti da ischemia cerebrale, che ha la caratteristica di aumentare i nitriti e nitrati nell'ippocampo. L'estratto di Ginko Biloba ha diminuito i livelli di nitriti e nitrati nell'ippocampo dei ratti. Quest'estratto ha anche alleggerito i deficit causati dalla malattia di Parkinson e potrebbe essere usato per trattare l'autismo, siccome sa anche regolare l'espressione della serotonina (un neurotrasmettitore).