基于文獻分析核桃健腦研究進展

呂泓霖 張 鳳 楊婧娟 馬雅鴿 陳朝銀 趙聲蘭*

（1.云南中醫(yī)藥大學中藥學院， 云南 昆明650500； 2.昆明理工大學， 云南 昆明650500）

核桃又名胡桃、羌桃，系胡桃科的核桃屬、山核桃屬、緣核桃屬等果木兼用植物的果仁［1］。核桃仁含油脂58.8%、含蛋白質14.9%，富含ω-6、ω-3 脂肪酸以及神經(jīng)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［2］，有“健腦果” “美容果” “木本糧油之王” 等美稱，加之我國糧油安全戰(zhàn)略需求，近年我國核桃產業(yè)出現(xiàn)了強勁的發(fā)展勢頭，種植面積和產量均居世界第一，云南又居全國之首，種植面積高達4 300 多萬畝［3］。

核桃仁是收載于《中國藥典》 的中藥，性溫、味甘，有補腎、溫肺、潤腸等功效，用于腎陽不足、腰膝酸軟、陽痿遺精、虛寒喘嗽、腸燥便秘［4］。“胡桃仁頗類其狀”“下通二腎、上通心肺、貫屬于腦”［5］，是傳統(tǒng)健腦食物，具有改善學習記憶的功能［6］。

1 相關文獻

中文基于國內目前內容較為豐富的動態(tài)更新中文期刊全文數(shù)據(jù)庫CNKI 數(shù)據(jù)庫，以高級檢索模式，采用主題“核桃” 并含“記憶” 或含“健腦” 或含“老年癡呆” 或含“益智” 對中文文獻進行檢索。英文基于最大的生物醫(yī)藥檢索平臺PubMed 數(shù)據(jù)庫，檢索“walnut memory” 和“Walnut Alzheimer’s disease” 和基于大型綜合性、多學科、核心期刊引文索引數(shù)據(jù)庫Web of Science 以高級檢索模式采用主題“walnut” and “memory” or “Alzheimer’s disease” 進行檢索，對檢索到的文獻進行總結，CNKI 數(shù)據(jù)庫有65 篇，PubMed 數(shù)據(jù)庫有33 篇，Web of Science 數(shù)據(jù)庫有43 篇，剔除檢索重復的文獻，共獲得國內外核桃健腦的文獻共116篇。在2009 年前國內外核桃健腦的文獻量少且增長緩慢，近10 年增長較快，見圖1 左。國內外文獻對于核桃改善記憶的研究目前多集中在核桃仁［7］、核桃油［8］、核桃蛋白［9］、核桃提取物［10］、核桃乳［11］、核桃內種皮［12］上，見圖1 右。

圖1 近年核桃健腦研究及其主要有效部位文獻數(shù)

對檢索的核桃健腦文獻統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，中國和美國核桃健腦的相關研究發(fā)文量居多，其中中國的發(fā)文量高達79篇，可能核桃在我國是傳統(tǒng)的益智佳品，對于核桃健腦的相關研究較多。國內外研究核桃健腦的相關機構很多，其中美國塔夫斯大學人類老齡營養(yǎng)研究中心發(fā)文6 篇居首，主要方向是核桃對老齡化引起記憶減退的研究。中國的武漢輕工大學發(fā)文量5 篇排名第二，主要是核桃提高大鼠空間記憶的機理研究，伊朗的克爾曼醫(yī)科大學神經(jīng)科學研究中心發(fā)文量3 篇排名第四，其中我國對于核桃健腦的研究機構較多，但發(fā)文量不太高，見圖2。目前國內外對于核桃健腦研究的熱點主要是核桃改善老年癡呆和核桃改善記憶方面的研究。

圖2 國內外研究機構關于核桃健腦的發(fā)文量

基于國家知識產權-專利公布公告和中國知網(wǎng)專利查詢，2006 年到2019 年間，申請核桃健腦相關發(fā)明專利67件，其中授權12 件，主要集中在配方的權利要求，缺乏功能實驗數(shù)據(jù)，見表1。第一件關于核桃健腦功能方向的專利于2006 年申請，隨著核桃健腦作用被廣泛認可，核桃改善記憶的產品開發(fā)成為近年的熱點，專利申請量呈上升趨勢，其中2016 年核桃健腦的專利申請量達最高12 件，見圖3。2014 年以前核桃健腦的專利申請主要集中在核桃飲料、核桃保健品領域，2014 年后健腦的專利申請主要集中在核桃制劑及組合物中，見圖4。

表1 改善記憶核桃產品的授權發(fā)明專利

2 成分研究

圖3 近年核桃健腦專利申請量與授權量

圖4 近年來核桃健腦專利主題的分布

2.1 核桃油 核桃仁中油脂含有量高達65%～70%［13］，含絕大多數(shù)核桃健腦的有效物質。核桃油有改善腦缺血，促進睡眠以及提高學習記憶能力的作用［14］。研究發(fā)現(xiàn)核桃油在延長小鼠跳臺潛伏期的同時也能縮短逃避潛伏期，同時核桃油可逆轉乙醇和NaNO2引起的小鼠記憶再現(xiàn)和記憶保持障礙［15］，表明核桃油能夠影響記憶過程的若干環(huán)節(jié)，具有多靶點的作用方式。

2.2 功能脂肪酸 核桃油中亞油酸和α-亞麻酸含有量分別達47.4%、15.8%［9］。α-亞麻酸是ω-3 脂肪酸，在體內可合成人腦重要的組成成分二十二碳六烯酸（DHA）［16］，對神經(jīng)元腦部細胞的發(fā)育和突觸形成有著重要作用，能延長萎縮的大腦神經(jīng)，使被破壞的神經(jīng)再生，防止大腦功能的衰退和預防老年癡呆癥。DHA 能夠顯著降低促凋亡蛋白BAD 的表達和β 淀粉樣蛋白（Aβ） 的分泌，增強磷脂酰肌醇-3 激酶參與的神經(jīng)保護途徑，提高認知能力，對老年癡呆有治療作用［17］。單獨補充α-亞麻酸、亞油酸、油酸等并不能明顯提高小鼠的空間學習記憶能力，同時補充才有提高學習記憶能力的作用［18］。此外，ω-3 脂肪酸對神經(jīng)有很好的保護作用，主要作用方式是增強血清的總抗氧化能力，并對甲狀腺功能衰退引起的認知障礙有明顯的緩解。

2.3 磷脂 核桃油中磷脂在0.2%～0.6%之間［11］。磷脂是神經(jīng)細胞新陳代謝的基本物質，占大腦干重的30%，有“天然腦黃金” 之稱，有改善學習和記憶能力的作用。長期服用磷脂可提高血管性癡呆模型大鼠的水迷宮測試成績，增加海馬CA3 區(qū)腦源型神經(jīng)細胞生長因子（BDNF） 陽性細胞數(shù)目，從而改善大鼠腦缺血后所致的學習記憶損害［19］。同時磷脂還可以與核桃油脂肪酸中的DHA 結合起到健腦的作用。大鼠腹腔注射1-2-DHA-磷脂膽堿，可促進海馬的長時程增強效應，增強突觸息傳遞效能［20］。

2.4 褪黑素 核桃中褪黑素的含有量為2.5～3.5ng／g，食用核桃后血清中褪黑素含有量增加。褪黑素是由腦下松果體產生，能夠提高人體晝夜生理節(jié)律、促進自然睡眠。褪黑素的分泌水平與神經(jīng)退行性的疾病有著密切關系，補充褪黑素可明顯緩解由Aβ1-42引起的大鼠神經(jīng)退行性疾病，減輕Aβ1-42對大腦海馬內神經(jīng)元突觸可塑性及星形膠質細胞的影響［21］。褪黑素還可以逆轉腦損傷模型導致的學習記憶能力下降。此外，褪黑素能有效增強D-半乳糖（D-gal）模型大鼠海馬區(qū)超氧化物歧化酶（SOD） 的活性和降低丙二醛（MDA） 的含有量［22］。

2.5 核桃內種皮 核桃內種皮為核桃仁外淡黃色或黃褐色的薄膜衣，核桃中具有生物活性的多酚主要集中在內種皮，且部分酚類僅存在于核桃內種皮。苦澀的核桃內種皮中多酚含有量達57.58%［23］，核桃內種皮可提高小鼠的學習記憶能力，可減緩D-gal 模型小鼠的大腦損傷，潛在的機制可能是通過減少氧化損傷和神經(jīng)炎癥反應［12］。核桃內種皮的提取物可增強小鼠興奮性，提高小鼠運動能力和適應能力，可在一定程度上抑制腦組織氧化損傷，起到延緩衰老的作用，其作用可能與清除體內自由基和增強體內抗氧化酶活力有關［24］。

2.6 核桃粕 核桃仁制油后的粕或餅粕富含蛋白質、多酚等成分［25］。核桃粕作為核桃仁制油的副產品，一直沒有得到充分利用，但其在健腦方面卻有較大的應用前景。通過對核桃粕改善大鼠學習和記憶的研究，發(fā)現(xiàn)適量喂食核桃餅粕，大鼠的學習成績方面，反應期明顯縮短；記憶成績方面，潛伏期有延長的趨勢。但隨著核桃餅粕劑量的提高，大鼠學習和記憶能力反而有下降的趨勢［26］。

2.7 核桃氨基酸 核桃蛋白中富含多種氨基酸，其中含有量較高的是精氨酸和谷氨酸，100 g 核桃蛋白中約含13.36 mg精氨酸。精氨酸是人體必需氨基酸，對生長發(fā)育和智力發(fā)展具有重要作用。給予NO 前體精氨酸明顯縮短大鼠的尋臺潛伏期，促進nNOS 和c-fos基因的表達，同時增加大腦皮質和海馬CA1、CA3、DG 區(qū)的神經(jīng)元數(shù)目［27］。此外，核桃蛋白中的谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸在體內可促進γ-氨基丁酸的合成，從而降低血氨，促進腦細胞呼吸，保持神經(jīng)正常活動，松弛腦和神經(jīng)的緊張狀態(tài)［28］。

2.8 核桃蛋白肽 核桃粕含蛋白質30%～50%，人類攝取蛋白質經(jīng)消化酶作用后，并非主要以氨基酸形式吸收，而主要是以肽的形式吸收，某些低肽不僅能提供人體生長、發(fā)育所需的營養(yǎng)物質，同時具有防病治病、調節(jié)人體機能等多種生理功能，許多沒有生物活性的蛋白質水解為多肽后會具有活性，成為生物活性肽［29］。其中核桃粕酶解的多肽具有減緩小鼠衰老，提高小鼠水迷宮學習記憶能力的作用［30］。核桃多肽主要通過增加乙酰膽堿受體（AchR） 含有量來改善東莨菪堿誘導小鼠的記憶損傷［31］。通過神經(jīng)系統(tǒng)體外模型PC12 細胞研究表明，核桃多肽可有效拮抗H2O2及Aβ25-35所致的PC12 細胞的氧化損傷，從而保護神經(jīng)系統(tǒng)［32］。核桃蛋白蘊含豐富的生物活性肽序列，分析其氨基酸序列，制備具有健腦作用的活性多肽是未來研究的熱點。

2.9 核桃多酚 膳食多酚改善人和動物的學習和記憶是近年研究的熱點。核桃是多酚含有量較高的堅果和油料，核桃多酚主要存在核桃種皮，在核桃油的加工中主要留在核桃粕中。核桃仁多酚有顯著改善記憶和認知的作用，潛在的機制可能與抗氧化、促神經(jīng)元生長、改善腦血流等作用有關。核桃仁中的多酚等抗氧化物質能對抗Aβ 引起的氧化應激和細胞死亡［33］，抑制腦細胞中活性氧和NO 的產生，減緩紋狀體多巴胺及其代謝產物的衰竭［34］。核桃多酚還可與核桃中其它功能類物質協(xié)同作用［15］，Willis 等［35］發(fā)現(xiàn)核桃仁中的多酚類物質能與核桃仁中豐富的不飽和脂肪酸協(xié)同作用，有效改善老齡大鼠的認知與運動能力［36］。核桃內種皮多酚可以顯著提高小鼠的記憶獲取能力和水迷宮實驗成績。此外，核桃內種皮多酚還可減緩高脂血癥小鼠的空間記憶障礙，縮短逃避潛伏期，提高腦組織SOD 活性，降低腦組織MDA 含有量［37］。

膳食多酚依其結構可分為酚酸類、酚醇類、黃酮類、花青素類等。已知核桃中的多酚主要有鞣花酸、綠原酸、咖啡酸、沒食子酸、兒茶素等［23］。這些單體化合物［38］通過不同的機制來減輕認知障礙，改善學習和記憶，詳見表2。

表2 核桃仁中的已知多酚及其健腦相關功能機制

3 討論與展望

學習和記憶是腦的重要機能之一，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方向之一。隨著老年人口的增加和老年化社會的發(fā)展，包括健忘癥、癡呆癥在內的認知功能障礙疾病已經(jīng)成為人類的主要健康問題之一。我國60 歲以上的人口中，有70%～80%伴有不同程度的健忘和老年癡呆，是導致老年患者死亡的“第四大殺手”。目前臨床上治療老年癡呆的一線藥物主要為乙酰膽堿酯酶抑制劑，但僅僅起到一定延緩病情的作用，且較長時間口服這類藥會對人體產生一定副作用，尋找安全可靠的預防及治療手段已成為我國老年化社會的迫切需求［39］。其中核桃膳食可通過抑制蛋白激酶mTOR 磷酸化、上調自噬基因ATG7 和Beclin 1 及微管相關蛋白MAP1BLC3的轉化，上調保護性自噬，顯著減少海馬和紋狀體中多聚泛素化蛋白聚集［40］。核桃的甲醇提取物中分子量小于10 kDa的既不是脂、也不是蛋白質的有機化合物，不僅可抑制早老性癡呆動物大腦中Aβ 纖維化，還能脫纖維化，而氯仿提取物卻沒有此作用［41］，表明存在于核桃中的多酚化合物可能是其抗淀粉樣蛋白的活性成分。

核桃一直以來被歷代醫(yī)家認為是健腦益智佳品，近代科學研究也發(fā)現(xiàn)核桃具有明顯的健腦作用。其中核桃的化學成分復雜，通過多靶點協(xié)同產生健腦作用，但目前文獻是對核桃中的脂肪酸、磷脂、褪黑素、多酚以及精氨酸、蛋白肽等單一成分健腦的研究，核桃整體健腦的分子機制一直沒有深入研究。目前網(wǎng)絡藥理學發(fā)展迅速，應用網(wǎng)絡藥理學方法研究核桃健腦的機制，由尋找單一靶點轉向綜合網(wǎng)絡分析，找到核桃多組分相互作用的關系是未來核桃健腦研究的新方向。