La L-sérine réduit l'accumulation de protéines (enchevêtrements neurofibrillaires) dans le cerveau associée à la maladie d'Alzheimer. Des études cellulaires ont montré que la L-sérine contribue à la contraction de ces enchevêtrements.
Chez les singes (singes verts nains) présentant des enchevêtrements neurofibrillaires, la prise quotidienne de L-sérine pendant 4 mois a entraîné une réduction significative des protéines associées à la maladie d'Alzheimer. La D-sérine pourrait également être impliquée dans l'identification de la maladie d'Alzheimer. Les patients atteints de la maladie d'Alzheimer ont de faibles niveaux de D-sérine. Une enzyme importante pour la formation de la D-sérine (sérine-racémase) peut ne pas fonctionner correctement dans le corps, ce qui peut être associé à cette maladie.
Cependant, d'autres études ont montré qu'il n'y avait pas de différence significative dans la quantité de D-sérine dans le cerveau d'une personne atteinte ou non de la maladie d'Alzheimer.
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