《Food Frontiers》：Nutritional Value and Memory-Improving Effects of Seven Major Nuts: A Comprehensive Study Using Network Pharmacology and In Vivo Assays
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This study investigated the memory-enhancing effects of seven nuts through nutritional analysis, metabolomics, network pharmacology, and mouse experiments. Walnuts, almonds, and Torreya grandis showed significant improvements in scopolamine-induced memory impairment, with walnuts demonstrating the best effects via抗氧化, anti-inflammatory, and neuroprotective mechanisms, including upregulation of BDNF and PSD-95.
这项研究探讨了七种市售坚果对记忆增强的潜力，通过营养分析、代谢组学、网络药理学以及动物实验进行综合评估。研究发现，不同种类的坚果在营养成分上存在显著差异，其中杏仁含有最高的可溶性蛋白质（263.13 mg/g），而核桃则具有最高的总酚类物质含量（32.93 mg GAE/g）。这些坚果中的活性成分通过SwissADME平台筛选，并构建了化合物-靶点网络。进一步的KEGG通路富集分析揭示了关键的神经活性配体-受体相互作用和cAMP信号通路。随后，研究选择了核桃、杏仁和Torreya grandis进行体内实验，以评估它们对记忆受损小鼠模型的改善效果。
在Morris水迷宫实验中，核桃组表现出最显著的改善效果，其逃避潜伏期（10.02 ± 3.69秒）和总游泳距离（396.02 ± 125.29毫米）均显著下降。生化分析显示，核桃组小鼠的超氧化物歧化酶（SOD）活性显著提高（p < 0.01），而丙二醛（MDA）、白细胞介素6（IL-6）和肿瘤坏死因子α（TNF-α）的水平则显著降低（p < 0.05）。组织学分析进一步证实了核桃对海马体中PSD-95和脑源性神经营养因子（BDNF）表达的上调作用。这些结果表明，坚果，特别是核桃，可能通过抗氧化、抗炎和神经保护机制缓解认知功能下降。
记忆的发展是一个复杂的过程，涉及多个神经通路和神经递质。随着年龄增长，认知和记忆能力的下降常与抗氧化防御机制的减弱有关，这导致了氧化应激的出现。氧化应激是阿尔茨海默病（AD）和其他神经退行性疾病的重要因素，表现为脑组织中氧化应激标志物的异常。此外，衰老还与中枢胆碱能系统的变化密切相关，表现为胆碱能活性的降低和乙酰胆碱（ACh）水平的下降。这些变化在AD患者的死后研究中得到了验证，特别是在M2型胆碱能受体的表达减少方面。
AD是一种常见的老年痴呆症，其特征是进行性的神经退行性病变。其发病机制包括淀粉样蛋白-β（Aβ）沉积、神经营养信号的破坏、氧化应激、神经炎症以及胆碱能和神经递质系统的失衡。Scopolamine是一种胆碱能受体拮抗剂，通过抑制中枢神经系统中的胆碱能功能，常用于实验模型中诱导认知功能障碍。研究表明，Scopolamine能够引起记忆受损的小鼠出现AChE活性增加、ChAT和ACh水平下降以及抗氧化酶活性降低的现象。此外，Scopolamine还会在脑组织中引发氧化应激，使其成为评估潜在认知增强药物的常用模型。
许多研究表明，饮食中的抗氧化剂、多酚类物质和脂肪等成分可以影响认知衰老和痴呆的发生。特别是树坚果，因其富含酚酸、黄酮类物质和必需脂肪酸，被认为有助于缓解与衰老相关的认知衰退。杏仁因其高含量的抗氧化剂、生育酚、叶酸、胆碱和多种必需矿物质（如钙、镁、铜和锌），与神经保护和慢性疾病风险降低有关。此外，杏仁中还含有如槲皮素、山柰酚和异鼠李素等多酚类物质，这些成分具有多种健康益处。
坚果中的丰富营养成分和生物活性物质为其对认知健康有益提供了物质基础。突触可塑性和神经营养支持是学习和记忆的关键因素。BDNF和PSD-95作为神经连接、突触稳定性和认知韧性的关键分子标志物，其表达水平的变化与年龄相关记忆衰退和神经退行性疾病有关。因此，评估坚果补充是否能调节BDNF和PSD-95的表达水平，可以为理解坚果如何增强认知功能提供机制依据。
本研究不仅揭示了某些坚果在对抗认知衰退方面的潜在治疗效果，还发现了其作用机制。将营养分析与网络药理学相结合，为研究饮食成分如何影响大脑功能提供了更深入的见解，同时也为探索其他可能增强认知功能的天然产品开辟了新的研究方向。
在材料与方法部分，研究使用了七种市售坚果，包括杏仁、山核桃、核桃、山核桃、澳洲坚果、Torreya grandis和腰果。这些坚果的化学成分通过实验测定和文献检索获得，并使用PubChem数据库进行注释，同时通过SwissADME平台评估其药代动力学和类药性特征。筛选标准包括预测为“高吸收”的胃肠道吸收能力和符合至少两个标准的类药性过滤器（Lipinski、Ghose、Veber、Egan和Muegge）。满足这些条件的化合物被选为潜在的生物活性成分，用于进一步的靶点预测和网络分析。
研究还使用了基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析，对与坚果和记忆功能相关的基因进行统计学分析。GO分析覆盖了生物过程（BP）、分子功能（MF）和细胞成分（CC）。统计学显著性设置为p < 0.05，且至少需要五个富集基因和富集因子大于1.5才能被纳入分析。研究关注了前20个GO类别和富集的KEGG信号通路。
实验结果显示，坚果在提高小鼠学习和记忆能力方面表现出不同的效果。其中，核桃组在Morris水迷宫测试中表现出最显著的改善，其逃避潜伏期和游泳距离均明显减少。生化分析显示，核桃能够显著提高SOD活性，降低MDA、IL-6和TNF-α水平，从而减轻氧化损伤和炎症反应。组织学分析进一步确认了核桃对海马体中PSD-95和BDNF表达的上调作用，表明其在促进突触可塑性和神经营养信号通路方面具有重要作用。
此外，研究还发现，核桃和杏仁在降低AChE活性、减少炎症因子积累以及促进海马体神经生成方面表现出显著效果。免疫组化分析表明，这些坚果能够提升海马体中PSD-95的表达水平，进一步支持其对认知功能的增强作用。整体而言，核桃在记忆增强方面表现出最显著的效果，这与其丰富的脂肪酸组成和多种生物活性成分有关。
综上所述，本研究通过系统的营养分析、代谢组学、网络药理学和动物实验，揭示了不同坚果在增强记忆功能方面的潜力及其作用机制。核桃、杏仁和Torreya grandis在提高小鼠学习和记忆能力方面表现出显著效果，其中核桃的改善最为明显。这些坚果可能通过抗氧化、抗炎和神经保护机制缓解认知功能下降，从而为开发天然认知增强剂提供了科学依据。未来的研究可以进一步探讨这些坚果在人体中的实际效果，并评估其在预防和治疗阿尔茨海默病及其他神经退行性疾病中的应用前景。
