咖啡豆这样吃还能提高记忆力？背后的原因在这里

认知衰老是指与年龄相关的认知功能障碍，包括解决问题的速度变慢、推理能力下降、感知速度下降以及记忆和空间能力受损，是老年人最常见的健康问题之一。   近年来，为探索改善衰老相关的认知能力下降，研究者逐渐将目光转向更多具有功能特性的天然化合物。   来自日本的研究人员探究了一种

咖啡豆中含量较高的天然植物生物碱对记忆力的改善情况

，实验中使用的

植物生物碱——葫芦巴碱（Trigonelline/葫芦巴碱）

主要存在于咖啡豆、苦豆、白萝卜等植物中，其中咖啡豆中的葫芦巴碱含量较高[1]。  

口服30天即可改善记忆 实验选取了两种小鼠：具有

正常衰老表型的SAMR1小鼠，以及加速衰老的SAMP8小鼠

。正常衰老小鼠服用水作为对照组，加速衰老小鼠被分为两组，一组提供水作为安慰剂，另一组接受口服

葫芦巴碱

。   研究人员以5mg/kg/天的剂量对三组小鼠进行安慰剂和葫芦巴碱口服给药30天后，在莫里斯水迷宫中测试小鼠记忆能力。经过葫芦巴碱处理的加速衰老小鼠在

逃避潜伏期、目标象限停留的时间和穿越平台次数

等参数方面表现出显著改善。   逃避潜伏期指的是在进行水迷宫实验中，小鼠找到防止在水迷宫中的平台并登上所需的时间。

逃避潜伏期减少通常被视为学习和记忆能力改善的指标

。  

图注：三组小鼠逃避潜伏期的变化情况

  未服用葫芦巴碱时，与正常衰老小鼠相比，SAMP8加速衰老小鼠整体表现较差，在目标象限停留的时间较短，穿越次数较少，这进一步表明SAMP8加速衰老小鼠在空间记忆保持方面存在缺陷。  

口服葫芦巴碱治疗后，接受葫芦巴碱处理的SAMP8小鼠从第二天开始逃避潜伏期减少，表明其空间学习能力增强

。   此外，葫芦巴碱处理的SAMP8小鼠在目标象限停留的时间更长，穿越平台次数更多，这些发现表明，

葫芦巴碱处理有效改善了SAMP8小鼠在空间学习和记忆方面的缺陷，提高了SAMP8小鼠的空间学习和记忆能力

，使它们在水迷宫实验中更好地找到目标区域，同时使其性能更接近对照组的SAMR1正常衰老小鼠水平。  

图注：葫芦巴碱处理后，SAMP加速衰老小鼠在目标象限停留的时间更长，穿越平台次数更多，更接近SAMR1对照组小鼠

  参与神经系统发育，减少大脑神经炎症 基因转录的动态改变对于在大脑中建立长期记忆和记忆检索过程至关重要，因此研究人员进一步研究了葫芦巴碱在小鼠海马体中的潜在生物学效应。   研究人员探索了葫芦巴碱在SAMP8小鼠中发挥的全面生物活性作用，结果表明葫芦巴碱处理显著影响了SAMP8小鼠多个关键通路，包括

神经系统发育，能量代谢以及行为等诸多信号通路

。  

图注：葫芦巴碱对SAMP8小鼠生物过程的影响

其中葫芦巴碱对神经发育相关通路的影响最为丰富

，研究发现葫芦巴碱处理在SAMP8小鼠的海马体中具有明显的抗炎特性，能调控SAMP8小鼠海马体中多种炎症相关基因的表达。  

图注：葫芦巴碱抑制的小鼠海马体中的炎性细胞因子（绿色表示下调）

  为进一步验证葫芦巴碱在SAMP8小鼠中的抗炎特性，研究人员量化了促炎细胞因子TNFα和IL6的蛋白质水平。与SAMR1小鼠相比，SAMP8小鼠的海马体中，TNFα和IL6水平显著增加，   接受

葫芦巴碱处理后的SAMP8小鼠，海马体内促炎因子TNFα和IL6水平显著降低，表明葫芦巴碱在抑制神经炎症方面具有有益作用

。  

图注：葫芦巴碱处理后，SAMP8小鼠海马体中炎症相关因子水平（TNFα和IL6）下降

  改善突触功能、增加关键神经递质 促炎因子水平升高是神经炎症的特点之一，神经炎症会进一步损害神经元，破坏神经递质平衡，并最终导致认知能力下降。研究人员紧接着探究了葫芦巴碱对神经突出及神经递质水平的影响。   该研究发现，在SAMP8小鼠中，葫芦巴碱处理导致了多个与突触相关的生物学过程和细胞组分的显著富集，包括与突触过程、代谢过程、突触组分和突触后组分相关的基因。表明葫芦巴碱可能通过调节这些基因的表达，改善神经突触功能。   研究人员检查了突触相关基因的基因表达谱，发现葫芦巴碱处理会引起多个与信号传导、代谢、组织和突触运输相关的基因上调，包括多个多个与神经信号传递、细胞代谢、组织结构和神经元间信号传递有关的基因表达水平上升（如Chrna6、Chrna9、Chrnb1和Chrne）。  

这些结果一致表明，葫芦巴碱可能通过调节多个突触相关基因的表达，改善突触功能，进而加速神经元通信，提升大脑整体功能

。   如果把突触比作手机，神经递质就是手机的信号，没有信号就无法与外界沟通，

神经递质是神经元分泌的主要信号分子

，通过突触与其他细胞进行通信，以促进海马体中的学习和记忆功能。   研究人员通过ELISA方法定量测量了小鼠脑组织中神经递质（如多巴胺、去甲肾上腺素和5-羟色胺）以及脑源性神经营养因子BDNF的水平。   与未经处理的SAMP8组相比，

葫芦巴碱处理显著提高了多巴胺、去甲肾上腺素和5-羟色胺三种神经递质的水平

。   这三种神经递质水平的增加有助于形成新的记忆：多巴胺与长时期的学习和记忆形成密切相关,海马体中缺乏5-羟色胺会影响记忆[1]；去甲肾上腺素是一种调节情绪和应激反应的神经递质，它会影响注意力、警觉性和情绪反应[2]。   此外

，BDNF是一种神经生长因子

，对神经细胞的生存和生长至关重要。它在学习、记忆和神经可塑性中发挥关键作用[3]。

葫芦巴碱处理也略微提高了SAMP8小鼠海马中BDNF神经营养因子的水平

。  

图注：葫芦巴碱显著提高SAMP8小鼠脑组织中多巴胺、去甲肾上腺素和5-羟色胺三种神经递质水平，略微提高脑源性神经营养因子BDNF的水平

  本小鼠实验表明，咖啡豆中的天然生物碱葫芦巴碱能提高小鼠在莫里斯水迷宫测试中的记忆及学习能力。通过进一步挖掘葫芦巴碱对小鼠的生物活性作用，发现它主要调节小鼠海马体内与炎症相关的途径，其次参与了神经递质释放的途径。   喝咖啡能摄取多少葫芦巴碱呢？不同品种、浓度咖啡中葫芦巴碱含量不同，据研究，每千克咖啡中葫芦巴碱含量高达7.2克[4], 远远高于本实验中小鼠服用的浓度（5mg/kg）。  

图注：不同浓度咖啡饮料中葫芦巴碱含量[4]

当然，将实验结果转化到人类身上仍需长期研究，但无论如何，咖啡豆中的天然成分葫芦巴碱有望成为一种潜在的补剂，用于改善认知衰老和神经炎症相关的功能障碍。   葫芦巴碱或许会成为未来治疗认知障碍、神经炎症和其他相关疾病的新型治疗药物。这种天然成分可能成为一种有效的、安全的选择，帮助老年人维持健康的大脑功能，提高生活质量。   参考文献： [1] https://link.springer.com/article/10.1007/s11357-023-00919-x#Sec11 [2] https://my.clevelandclinic.org/health/articles/22610-norepinephrine-noradrenaline [3] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4697050/ [4] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10146819/