核桃健腦的研究進展

許成梅，馬雅鴿，張 希，陳朝銀，趙聲蘭?

（1. 云南中醫藥大學，云南 昆明 650500；2. 云南經濟管理學院，云南 昆明 650106；3. 云南省林業與草原科學院，云南 昆明 650201）

核桃系胡桃科（Juglandaceae）胡桃屬（JuglansL.）、山核桃屬（CaryaNutt.）、喙核桃屬（AnnamocaryaA. Chev.）等喬木植物的果實[1]，是優良的果木兼用及世界公認的良好生態和經濟型樹種。核桃仁含油 58.8%、含蛋白質 14.9%，富含ω-6及ω-3脂肪酸以及神經酸、鱈油酸、角鯊烯、植物固醇、生育酚、褪黑素、黃酮等功能性成分，有“木本油料之王”的美稱。核桃有優異的生態效益、豐富的營養醫藥功能。我國核桃種植面積和產量均居世界第一，云南省又居全國之首，其種植面積已達4 300萬畝[2]。《本草綱目》記載，“胡桃仁頗類其狀”，是傳統健腦益智食物[3]。利用 CNKI數據庫，以主題“核桃”并含“記憶”或含“健腦”或含“老年癡呆”的論文進行檢索，共獲37篇中文論文；采用Pubmed數據庫，以題目/摘要含“walnut”和“memory”或含“walnut”和“Alzheimer’s disease”的論文進行檢索，共獲 33篇，且表明近年文獻有一定增長趨勢，有效部位主要為油和蛋白等，主題主要涉及水迷宮等（見圖 1左）。中國專利公布公告（http://epub.sipo.gov.cn/gjcx.jsp）有核桃健腦及改善記憶的公開發明專利 300多件，其中已獲授權 45件（見圖 1右），雖聲稱有“健腦”、“改善記憶力”等功能，但缺乏功能實驗數據，多采用核桃油、核桃仁、去衣核桃仁進行復方配制，多涉及籽類、豆類、參類、花卉、水果等數百種食材、中草藥和食品添加劑[4]。二十二碳六烯酸（DHA）是腦細胞和神經細胞的基本組成部分，對神經系統的發育極為重要，它為神經系統的發育提供“原材料”，有助于提高學習記憶能力[5]，許多核桃健腦相關專利都添加該功能性成分。

圖1 核桃健腦及學習記憶的中外文獻（左）及我國的專利（右）數量

1 核桃飲食干預對學習記憶的影響

1.1 對工作記憶的影響

有研究表明，對年輕、健康、正常的成年人，核桃有增強推論推理能力的功效[6]，其攝入量與人的認知測試成績呈正相關[7]。特別是針對老年人或衰老人群，作用較為顯著，說明核桃中的許多神經保護性化合物可能會減緩衰老伴隨的記憶和認知能力下降。

1.2 對空間記憶的影響

核桃飲食干預使初斷乳小鼠的空間學習記憶能力顯著提高，自發活動能力增強[8]，可能是核桃中富含的大腦神經元細胞必需的物質基礎不飽和脂肪酸發揮重要作用，促進小鼠腦發育。顯著減輕 D-半乳糖（D-Gal）模型大鼠的空間記憶缺陷和新物體識別能力的降低[9]。大鼠行為學測試、腦組織及血清生化指標檢測顯示核桃油可增強大鼠的空間學習記憶能力，其機制可能與乙酰膽堿系統有關[10]。

1.3 對認知的影響

核桃可改善老年大鼠的認知和運動功能障礙。大鼠每天補充400 mg/kg的核桃可顯著減輕重金屬鎘引起的抑郁、焦慮和記憶障礙，神經化學異常也恢復正常[11]。重金屬具有較強的神經毒性，可引起組織損傷和神經細胞死亡，而核桃中大量的神經保護物質可減弱這種神經毒性。暴露于順鉑的青春期大鼠的探索行為和記憶力顯著降低，但食用核桃后可得到改善[12]。

2 核桃不同部位的改善記憶研究

2.1 核桃仁及其提取物

核桃仁（WK）含不飽和脂肪酸、多酚、維生素 E、磷脂和蛋白質等改善記憶成分[13]。給予妊娠期和哺乳期的大鼠 WK，對其成年子代進行Morris水迷宮實驗，發現其子代的學習記憶能力有所改善[14]。給阿爾茨海默病（AD）大鼠分別灌胃WK丙酮、乙醇、水提取物，行為學實驗和神經元超微結構觀察結果顯示丙酮提取物改善記憶的效果最好[15]。另有研究表明WK丙酮提取物可較好地防治AD[16]。

2.2 核桃油

核桃油（WO）富含的多不飽和脂肪酸可通過促進神經元生長從而恢復認知障礙或神經元缺陷[17]。在雌性大鼠飼料中添加WO后對其學習記憶能力有明顯的改善作用[18]。水迷宮實驗研究發現WO改善小鼠的學習記憶能力顯著優于α-亞麻酸和亞油酸[19]。

2.3 核桃粕及其水解物

核桃粕（WM）為核桃壓榨核桃油后的副產物，含豐富的蛋白質及必需氨基酸。適量喂食WM可明顯改善大鼠學習記憶能力和抗氧化功能[20]。脫脂核桃粕水解物（DWMH）能改善D-Gal所致的學習記憶障礙[21]，與茶多酚聯合治療對記憶缺陷小鼠的記憶損傷逆轉有更好的效果[22]。

2.4 核桃種皮

核桃內種皮含蘆丁、沒食子酸、綠原酸等黃酮和多酚類化合物，可以通過發揮抗氧化、抗炎、抗衰老、改善記憶等多重功效[23]，清除細胞和組織內的自由基和炎性介質等方式來保護腦細胞結構和功能的完整[24]。研究表明，D-Gal增加了模擬膽堿能功能障礙的小鼠大腦中乙酰膽堿酯酶（AChE）的活性，而核桃種皮對腦部損傷以及學習和記憶障礙有較好的保護作用，可能與抑制膽堿酯酶活性有關[25]。

3 核桃化學成分的改善記憶研究

核桃含多酚、黃酮類、不飽和脂肪酸、褪黑素和維生素E等潛在的神經保護化合物，可增強記憶力和認知能力，改善與氧化應激和炎癥相關的神經元效應[26]。

3.1 多酚物質

核桃仁、核桃衣中含丁香酸、鞣花酸、咖啡酸、香豆酸、阿魏酸、芥子酸等優勢酚類化合物（33.83、5.90、0.24、0.14、0.06、0.05 mg/100 g核桃仁；1 003.24、128.98、4.86、41.80、2.93、2.17 mg/100 g核桃衣）[27]以及槲皮素、蘆丁等黃酮類化合物。核桃內種皮多酚提取物可減輕D-Gal導致的行為遲鈍，并能減輕小鼠腦部的氧化損傷[28]。研究表明核桃多酚對小鼠的記憶獲取和記憶再現有明顯的改善作用[25]。槲皮素可減輕β淀粉樣蛋白（Aβ）對大鼠空間學習和記憶的不利影響[29]。蘆丁可預防阿霉素引起的認知能力下降、骨髓抑制和腦部氧化應激[30]。

3.2 褪黑素

WK中有較高含量的褪黑素（10.48%～15.09% ng/g）[31]。通過給大鼠補充核桃后發現核桃中的膳食因子褪黑素可能有助于觸發海馬神經元信號轉導，以形成學習和記憶[32]。褪黑素能改善D-Gal模型大鼠的學習記憶能力[33]，另對 SD大鼠的記憶障礙有改善作用[34]。慢性褪黑素治療可以逆轉衰老和乙醇中毒小鼠的認知障礙[35]。

3.3 亞油酸

核桃油中亞油酸含量可高達 62.20%，屬 n-6多不飽和脂肪酸，它與 n-3多不飽和脂肪酸在體內的平衡對于穩定細胞膜功能、調控基因表達、維持細胞因子和脂蛋白平衡、抗心血管病、促進生長發育，特別是健腦等方面起著重要作用[36]。亞油酸可顯著提高大鼠的空間學習記憶能力[37]。

3.4 亞麻酸

核桃油中亞麻酸含量約13.45%[38]，屬n-3系列多烯酸，它的最終代謝產物二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）在維持突觸可塑性、神經細胞膜穩定性和神經發生等方面起著重要作用。α-亞麻酸一定程度上能提高大鼠的學習記憶能力[39]。

3.5 維生素E

核桃含多種維生素，其中維生素E（VE）含量最高，達385.6 μg/g[38]。VE和VC乳化劑能夠促進小鼠的學習和記憶能力[40]。VE的抗氧化作用顯著，核桃里的諸多成分能夠改善大腦的代謝平衡，保護神經細胞膜功能，VE復合核桃油后作用顯著提升，能增強大鼠的學習記憶能力[41]。

4 核桃改善記憶或健腦的機制研究

4.1 抗氧化

許多研究表明，抗氧化是核桃及其相關成分改善記憶的主要作用機制之一。如：核桃飼養的癡呆模型小鼠表現出活性氧水平、脂質過氧化和蛋白質氧化水平降低以及抗氧化酶活性增強，表明核桃可以通過清除自由基和保護抗氧化狀態來減輕氧化應激，從而減少AD對脂質和蛋白質的氧化損傷[42]。補充核桃通過調節大鼠海馬 N-甲基-D-天冬氨酸受體（NMDAR）和脂質過氧化水平來保護認知功能的下降[32]。核桃肽具有延緩小鼠學習記憶衰退的作用，機制可能與其抗氧化性有關[43]；還可通過減少氧化應激，抑制細胞凋亡，調節神經遞質功能，維持海馬CA3區錐體神經元以及增加腦組織中磷酸化鈣/鈣調素依賴性蛋白激酶Ⅱ（p-CaMKⅡ）的水平改善東莨菪堿所致的小鼠記憶障礙[44]。注射Aβ25-35誘導的AD小鼠補充核桃肽后，有效改善了認知和記憶障礙，恢復機體抗氧化酶和炎癥介質水平，表明核桃肽可能通過降低炎癥反應和調節抗氧化系統對AD有保護作用[45]。研究表明，核桃種皮改善學習記憶能力的可能機制是降低氧化損傷并限制神經炎癥[25]。丁香酸（25 mg/kg/d）可通過其抗氧化、抗凋亡作用，對溴氰菊酯所致的CA1/3錐體神經元的神經毒性和氧化損傷具有保護和治療作用[46]。咖啡酸能明顯改善慢性鋁過負荷大鼠的學習記憶能力障礙，減輕大鼠海馬神經細胞的損傷，阻止丙二醛（MDA）含量增加、AChE和MAO-B活性升高以及超氧化物歧化酶（SOD）活性的降低。腹腔注射阿魏酸（150 mg/kg）可顯著提高未適應實驗環境大鼠的長期記憶保持能力，這與阿魏酸調節血紅素加氧酶（HO）的酶活性有關[47]。芥子酸能預防AD大鼠記憶喪失，并改善氧化應激[48]。褪黑素逆轉大鼠的認知障礙，與其抗氧化特性有關[34]，可防止神經細胞產生氧化損傷[31]，提高大鼠血清抗氧化容量，提高大腦海馬區SOD活性、降低MDA的含量[33]。

4.2 抗炎和神經細胞保護作用

在用脂多糖（LPS）誘導炎癥反應的小鼠小膠質瘤（BV2）細胞模型中，發現核桃多酚提取物具有良好的抗炎及細胞保護作用。富含多酚的核桃水提取物能抑制紋狀體多巴胺（DA）及其代謝物的耗竭，通過發揮神經保護作用而顯著改善帕金森病樣運動障礙[49]。鞣花酸治療可改善APP/PS1小鼠的空間學習和記憶障礙，顯著降低海馬神經元凋亡和 Aβ沉積，表明其機制可能與抑制Aβ的產生和tau蛋白的過度磷酸化有關，還可能是由 RAC-α絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶/糖原合成激酶 3β信號通路介導[50]；鞣花酸對鏈脲佐菌素誘導的散發性阿爾茨海默病（SAD）大鼠具有神經保護作用[51]。DWMH與茶多酚聯合治療對H2O2損傷的人神經母細胞瘤（SH-SY5Y）細胞的保護作用明顯增強[22]。富含α-亞麻酸的物質可增強海馬神經元蛋白質合成和促進細胞分化，對大鼠大腦具有一定的營養和保健作用[39]。VE在防止細胞老化和改善神經細胞的生物膜功能等方面發揮重要作用[41]。

4.3 促神經生長作用

核桃喂養 19月齡的大鼠可顯著減少紋狀體和海馬中多泛素蛋白的聚集，激活大腦的自噬功能[26]；另能明顯增加大鼠海馬神經發生，并恢復D-Gal誘導的海馬磷酸化環磷酸腺苷反應元件結合蛋白（pCREB）和腦源性神經營養因子（BDNF）表達的下降[9]，還有可能是通過增強腦內 5-羥色胺（5-HT）代謝來發揮促智作用[52]。核桃油等多不飽和脂肪酸能顯著提高大鼠的學習記憶能力，其機制與調節海馬組織中大麻素受體亞型（CB1）和瞬時受體電位香草醛亞型（TRPV1，TRPV2）的 mRNA表達量有關[53]，也與酸敏感離子通道（ASICs）亞基的mRNA表達有關[37]。體外培養的大鼠海馬神經細胞經適當劑量的核桃油處理后，ASIC2a和ASIC4的mRNA和蛋白表達均顯著增加，且呈劑量依賴性[18]。核桃健腦片中、高劑量可改善東莨菪堿誘導的小鼠學習記憶障礙，其作用機制與調節乙酰膽堿（ACh）的代謝，調節谷氨酸（Glu）與γ-氨基丁酸（GABA）的比例，增加 Na+/K+-ATP酶（Na+/K+-ATPase）的活性有關[54]。含核桃的開智靈組方改善記憶作用的機制可能與調節腦內BDNF及酪氨酸激酶B（TrkB）表達有關[55]。另有研究表明脫脂核桃粕蛋白水解物的記憶改善作用可能與顯著增加乙酰膽堿受體數量有關[56]。上述有效部位和成分機制研究結果匯總相關活性作用及靶點（見表 1），采用Cystoscope 3.7.2軟件構建核桃-活性成分-功能-靶點網絡圖（見圖2）。

表1 核桃改善記憶的有效部位、成分及作用和靶點

圖2包含34個節點（1個中藥，1個功能，3個有效部位，8個成分與6個活性作用，15個靶點），組成了68條邊的核桃與記憶的相互關系。其中抗氧化活性與7個有效部位及成分發生相互作用，表明抗氧化是核桃改善學習記憶的主要機制之一。

4.4 核桃主要成分靶點分析

對上述核桃 11個主要成分鞣花酸（ellagic acid）、油酸（oleic acid）、亞油酸（linoleic acid）、亞麻酸（linolenic acid（ALA））、褪黑素（melatonin）、維生素 E（vitamin E）、丁香酸（syringic acid）、咖啡酸（caffeic acid）、阿魏酸（ferulic acid）、香豆酸（coumaric acid）、芥子酸（sinapic acid）進一步通過TCMSP數據庫搜索潛在靶點157個，應用R3.6.2軟件將其與Genecards和 OMIM 數據庫中記憶相關靶點交集，得到 97個交集靶點，采用 Cystoscope 3.7.2軟件構建核桃-活性成分-功能-靶點網絡圖（見圖3），包含110個節點（1個中藥，1個功能，11個活性組分與97個靶點），組成了 252條邊的核桃活性成分與記憶靶點之間相互關系。靶點最多的成分是油酸、受最多成分作用的靶點是前列腺素合成酶PTGS1（7個）及2（9個），其次是單胺氧化酶MAOB（4個）、核受體輔助激活因子NCOA2和視黃酸受體 RXRA（各 3個）。表明核桃通過多成分、多靶點作用來改善學習記憶，其中通過PTGS介導的細胞增殖、分化、凋亡、炎癥等過程是其主要機制之一[57]，其次是NCOA2（又稱GRIP1、SRC-2或 TIF2）介導的學習記憶[58]和抗氧化[59]機制。

圖3 核桃有效成分改善學習記憶的靶點及機制（根據數據庫靶點映射）

5 核桃產品的改善記憶研究

5.1 核桃肽

核桃肽有抗氧化、改善記憶等功能[21]。行為學實驗表明，核桃肽可以增強幼年小鼠學習和空間記能力、回避能力，并延緩小鼠學習記憶的衰退[43]。核桃蛋白酶解物（WPH）及其低分子肽段（WPHL）可顯著改善睡眠剝奪（SD）誘導的大鼠記憶障礙，尤以WPHL效果為佳[60]。

5.2 核桃植物蛋白飲料

人群試食和初中生每日補充核桃植物蛋白飲料的研究結果表明核桃植物蛋白飲料具有一定改善記憶功能的作用[61-62]。核桃乳可顯著提高小鼠的學習記憶能力[63]。核桃健腦及改善學習記憶的研究大多以有效成分或有效部位進行動物實驗研究，效果較好。而以核桃飲品進行人群實驗的研究表明，人們可通過日常補充一定的核桃植物蛋白飲料來改善大腦功能，鞏固記憶。

5.3 核桃保健食品

我國含核桃的輔助改善記憶的保健食品有16個，其中用核桃油的10個、用核桃仁的6個、名稱含核桃的5個、膠囊劑12個、飲品3個、片劑1個[64]。但其功效成分或標志性成分除自身的亞油酸（2）、亞麻酸（5）和蛋白質（1）外主要還是外加的牛磺酸（8）、DHA（6）、EPA（2）（見表2），表明對其它記憶功能成分的認可還有待研究。

表2 含核桃的輔助改善記憶的保健食品[64]

6 總結

改善學習記憶和延緩學習記憶能力減退是人類追求強大和健康的研究熱點之一，研究其機制是解密生命本質的一大重要課題。信息社會的飛速發展和激烈競爭對人的學習記憶和認知功能提出了越來越高的要求。學習工作壓力、睡眠剝奪、失眠以及日益嚴重的人口老齡化所導致的學習記憶功能障礙、腦衰老等神經退行性疾病已成為影響人們健康生活的嚴重問題之一。國內外不斷推出的相關藥物大都有副作用，傳統藥食同源的健腦食物如堅果類因安全性高、多種神經營養素豐富越來越受到人們的關注。核桃是傳統的健腦食品，已有相關中外文獻各30多篇、發明專利300多件（其中授權40多件）、保健食品批文16個。許多研究表明核桃的有效成分或有效部位可改善學習記憶，其已知的活性成分及含量尚難以完全支撐核桃的健腦益智功能，協同等作用及其機制尚需進一步研究。隨著老齡化社會的快速發展和核桃產量的快速增加，加強核桃健腦益智等功能成分和機制的研究具有重要的科學及社會經濟意義。

備注：本文的彩色圖表可從本刊官網（http://lyspkj.ijournal.cn/ch/index.axpx）、中國知網、萬方、維普、超星等數據庫下載獲取。