營養(yǎng)因素與認(rèn)知功能的研究進(jìn)展

認(rèn)知是人類心理活動(dòng)的一種,是指?jìng)€(gè)體認(rèn)識(shí)和理解事物的心理過程。認(rèn)知功能障礙泛指各種原因?qū)е碌母鞣N程度的認(rèn)知功能損害,從輕度認(rèn)知功能損害到癡呆[1]。輕度認(rèn)知功能障礙是癡呆的早期狀態(tài),被證實(shí)具有可逆性。而癡呆是一種認(rèn)知功能不可逆性下降的疾病。據(jù)全球疾病經(jīng)濟(jì)社會(huì)負(fù)擔(dān)組織的估計(jì),在60歲以下的人群中,癡呆的疾病負(fù)擔(dān)占11.2%,比卒中(9.5%)、心血管疾病(5%)、肌肉骨骼疾病(8.9%)和各種形式的癌癥(2.4%)的負(fù)擔(dān)更大[2]。認(rèn)知功能與遺傳、環(huán)境因素、病理生理特點(diǎn)以及生活方式等多種因素有關(guān)[3]。最新的研究發(fā)現(xiàn),營養(yǎng)在認(rèn)知功能中具有重要作用。流行病學(xué)證據(jù)表明,某些飲食模式或者某些飲食元素可以阻止或減緩認(rèn)知功能的下降[4]。因此,本文對(duì)營養(yǎng)與認(rèn)知功能關(guān)系的相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 營養(yǎng)素與認(rèn)知功能的關(guān)系

1.1 維生素 在以往的研究過程中,第一個(gè)被確定對(duì)于認(rèn)知功能有重要作用的營養(yǎng)物質(zhì)就是B族維生素。缺乏維生素B6會(huì)出現(xiàn)異常腦電圖,神經(jīng)退行性變,周圍神經(jīng)炎,還可能導(dǎo)致蛋氨酸的代謝障礙[4]。在B族維生素的參與下,將具有神經(jīng)毒性的同型半胱氨酸經(jīng)蛋氨酸合酶催化轉(zhuǎn)變?yōu)榈鞍彼?維生素B1參與腦中乙酰膽堿的合成,因此補(bǔ)充維生素B1可以一定程度改善認(rèn)知功能損害。在一項(xiàng)長達(dá)2年的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)中,研究者發(fā)現(xiàn)高劑量的維生素B治療(0.8 mg葉酸,20 mg維生素B6,0.5 mg維生素B12)可以明顯的延緩大腦萎縮,而進(jìn)一步的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),通過B族維生素的治療,多達(dá)7倍的延緩了大腦灰質(zhì)的萎縮,尤其是那些在癡呆進(jìn)程中容易出現(xiàn)萎縮的區(qū)域[5]。還有一項(xiàng)開展于美國的回顧性研究,測(cè)量門診病人25羥維生素D(25-OHD)的含量,分別在基線和年度隨訪的時(shí)候進(jìn)行評(píng)估，平均隨訪時(shí)間為4.8年。參與者均控制年齡、性別、教育程度、種族、體質(zhì)量指數(shù)等影響因素,最終發(fā)現(xiàn)低維生素D含量的人群認(rèn)知功能下降更快[6]。

1.2 多不飽和脂肪酸(PUFA)ω-3 PUFA是一種典型的多不飽和脂肪,幾乎都來自于魚類,對(duì)于延緩認(rèn)知功能的下降具有重要的意義。二十二碳六烯酸是主要的ω-3 PUFA,具有組成神經(jīng)元膜的作用,大約存在于30%～40%的大腦灰質(zhì)和白質(zhì)區(qū)域的細(xì)胞及感光細(xì)胞的膜,在大腦代謝活躍的地方如大腦灰質(zhì)、線粒體、突觸體,其含量尤為豐富[6-7]。動(dòng)物研究顯示,增加膳食中ω-3脂肪酸含量,可以調(diào)節(jié)神經(jīng)元膜興奮性,提高神經(jīng)元的傳輸能力,并減少氧化損傷[7-8]。在芝加哥健康計(jì)劃研究中發(fā)現(xiàn),每周減少1條魚的攝入,就會(huì)增加12%的認(rèn)知功能下降的概率,更讓人吃驚的是,每周吃一條魚就可以降低60%的患病風(fēng)險(xiǎn)。在美國芝加哥老年健康計(jì)劃中,研究者發(fā)現(xiàn),高水平地?cái)z入ω-3脂肪酸能夠明顯降低老年癡呆的發(fā)病,其中二十二碳六烯酸起到了最重要的作用[9]。在另一項(xiàng)研究中也發(fā)現(xiàn),大量攝入ω-3脂肪酸含量多的食物(沙拉、堅(jiān)果、魚、西紅柿、家禽、十字花科蔬菜、深綠色科蔬菜)有利于降低癡呆的發(fā)生[10]。α-亞麻酸(ALA)是主要的ω-3 PUFA,這種物質(zhì)的缺乏可能導(dǎo)致膜的結(jié)構(gòu)和功能改變并誘發(fā)腦功能障礙。補(bǔ)充12個(gè)月ALA的大鼠在進(jìn)行空間工作記憶任務(wù)的時(shí)候表現(xiàn)更好[11]。

1.3 抗氧化劑 天然植物的抗氧化活性成分主要有黃酮類、多酚類、皂甙類、鞣質(zhì)類、維生素類、褪黑素類等。目前研究較多的主要集中在黃酮類、多酚類、皂甙類及鞣質(zhì)類物質(zhì)方面?？寡趸瘎?如維生素E、C構(gòu)成身體的內(nèi)源性防御機(jī)制,以對(duì)抗氧化應(yīng)激。在動(dòng)物模型中,補(bǔ)充抗氧化劑食物的嚙齒動(dòng)物表現(xiàn)出優(yōu)越的學(xué)習(xí)記憶能力和較少的氧化損傷和炎癥反應(yīng)。維生素E通過清除氧自由基起作用。氧自由基的含氧原子具有未成對(duì)電子,具有高度反應(yīng)性,損傷蛋白質(zhì)、脫氧核糖核酸和細(xì)胞膜,而維生素E具有抑制脂質(zhì)過氧化過程的作用,有利于保護(hù)細(xì)胞膜完整性[12-13]。

1.4 植物素 多酚類化合物是一類主要存在于水果、蔬菜、谷物中的天然化合物,被認(rèn)為是最具抗氧化作用的食物之一[14]。多酚類化合物可分為兩類:非黃酮類化合物和黃酮類化合物。非黃酮類化合物包括酚酸、芪類、木脂素等多酚。黃酮類化合物分為六組:黃酮、黃酮醇、黃烷醇、黃酮類、異黃酮、花青素。許多研究表明,姜黃素可以作為抗癡呆的一個(gè)很好選擇,具有包括抗氧化、抗炎和抗淀粉樣等神經(jīng)保護(hù)效應(yīng)[15]。研究發(fā)現(xiàn),使用富含姜黃素飲食的印度老年人群的癡呆發(fā)病率相比美國的同齡人群約下降了4.4倍[13]。姜黃素的抗氧化性質(zhì),主要?dú)w因于酚的存在,從而傳遞氫原子、電子、質(zhì)子[14,16]。另一種非黃酮類化合物就是白藜蘆醇,超過70種植物含有此類物質(zhì),包括買麻藤,蝴蝶蘭花樹、白藜蘆、蘇格蘭松樹、玉米百合、桉樹、云杉,還有很多水果也富含白藜蘆醇,包括葡萄、蔓越莓。結(jié)構(gòu)研究表明,白藜蘆醇抗氧化性能取決于三羥基基團(tuán)存在的位置,三羥基基團(tuán)與白藜蘆醇提供的芳香環(huán)具有達(dá)到去除自由基的能力。此外,也與白藜蘆醇刺激抗氧化酶內(nèi)源性表達(dá)有關(guān)[15,17]。

1.5 鋅元素 鋅是人體必需的微量元素,在大腦的發(fā)育和工作中起著重要的作用。許多神經(jīng)退行性疾病都有鋅離子的參與,如阿爾茨海默病、抑郁癥和癲癇。充足的鋅水平是中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育和神經(jīng)干細(xì)胞分化的關(guān)鍵,對(duì)認(rèn)知功能有重要作用,尤其是在兒童與老年人中[16,18]。鋅平衡有助于大腦的持續(xù)發(fā)展,特別是對(duì)小腦星狀、籃狀、浦氏和顆粒細(xì)胞[19]。鋅穩(wěn)態(tài)的干擾被認(rèn)為是神經(jīng)退行性腦疾病的重要因素。在阿爾茨海默病,鋅是β淀粉樣蛋白聚集和細(xì)胞內(nèi)tau蛋白磷酸化的觸發(fā)器,從而進(jìn)一步出現(xiàn)突觸退化和膽堿能基底核、大腦灰質(zhì)神經(jīng)元細(xì)胞受損,最后導(dǎo)致認(rèn)知功能下降[20]。

2 營養(yǎng)模式與認(rèn)知功能的關(guān)系

飲食模式與疾病是近年來老年癡呆癥研究領(lǐng)域的一個(gè)新焦點(diǎn),這種新的觀點(diǎn)充分考慮到了食物和營養(yǎng)是一個(gè)有機(jī)統(tǒng)一的整體而不是相互獨(dú)立。它傳達(dá)出一種新的健康飲食的觀點(diǎn):一組食物往往比單一結(jié)構(gòu)的食物更有益于健康[21]。

大多數(shù)飲食模式的流行病學(xué)研究調(diào)查了地中海飲食。地中海飲食早在20世紀(jì)60年代就提出來,是來源于希臘、意大利、克里特島的一種比較傳統(tǒng)的飲食模式,這種飲食模式的特點(diǎn)是攝入較多的谷類、蔬菜、水果、堅(jiān)果和橄欖油;魚和適量飲酒;減少攝入奶制品,紅肉和肉類產(chǎn)品,因此比較符合健康飲食、全面營養(yǎng)的觀點(diǎn)?；谶@種飲食模式所富含各種植物和抗氧化物質(zhì)的基礎(chǔ),有越來越多的理由相信,它可以延緩認(rèn)知功能下降。既往近10項(xiàng)流行病學(xué)研究中,大約有4項(xiàng)流行病學(xué)研究比較充分地觀察到了地中海飲食具有延緩認(rèn)知功能下降的作用[21-22]。最近在西班牙開展的一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)支持地中海飲食延緩大腦認(rèn)知功能下降的這一觀點(diǎn)。研究分析認(rèn)知功能發(fā)現(xiàn),相比于低脂飲食的對(duì)照組,試驗(yàn)組(地中海飲食)在6.5年后獲得了更高的簡易精神狀態(tài)量表(MMSE)和畫鐘試驗(yàn)得分[23]。

另一種飲食模式是高血壓防治飲食模式(DASH飲食),被證實(shí)可以用來預(yù)防認(rèn)知功能下降。這種飲食模式強(qiáng)調(diào)攝入更多的水果、蔬菜和全谷物。并且和地中海飲食模式類似的是,DASH飲食強(qiáng)調(diào)攝入低脂乳制品,適度攝入肉類,適度飲酒以及低鈉攝入。DASH飲食的最初目的是為了預(yù)防高血壓,但是漸漸的,人們發(fā)現(xiàn)這種飲食還具有延緩認(rèn)知功能下降的作用。在一項(xiàng)研究記憶與衰老的試驗(yàn)中,通過為期4年的隨訪調(diào)查研究發(fā)現(xiàn),那些DASH依從性好的人群,癡呆的發(fā)病率更低[24]。另一項(xiàng)名為ENCORE的研究也調(diào)查了DASH飲食模式對(duì)認(rèn)知功能的影響。在這項(xiàng)試驗(yàn)中,納入了144名超重或肥胖的中年人群,被隨機(jī)分配為3個(gè)小組:第一組給予DASH飲食,第二組給予與體質(zhì)量管理相結(jié)合的DASH飲食,第三組給予普通飲食。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),在4個(gè)月的干預(yù)后,DASH飲食組的精神運(yùn)動(dòng)速度與第三組相比有所改善。而與第三組相比,與體質(zhì)量管理相結(jié)合的DASH飲食組的精神運(yùn)動(dòng)速度和執(zhí)行功能,學(xué)習(xí)和記憶功能也都有所提高[25]。一項(xiàng)名為護(hù)理健康的研究計(jì)劃,共納入了16 144名年齡>70歲的美國女性,這些人接受了4次認(rèn)知功能的評(píng)估,最終發(fā)現(xiàn)那些長期堅(jiān)持DASH飲食的人取得更高量表得分[26]。

此外,2015年的一項(xiàng)研究表明: 一種名為推遲神經(jīng)元退化的地中海飲食干預(yù)(MIND)的新型飲食方法可以有效延緩認(rèn)知功能下降。該項(xiàng)長達(dá)10年的研究結(jié)果顯示,對(duì)于嚴(yán)格遵循這種飲食方案的參與者來說,患老年癡呆癥的風(fēng)險(xiǎn)降低了53%;而對(duì)于只是一定程度參照這種飲食方案的參與者來說,這種風(fēng)險(xiǎn)也降低了35%[27]?！癕IND”飲食強(qiáng)調(diào)了15種食物,包括建議每天食用10種健康食物:綠葉蔬菜、其它蔬菜、堅(jiān)果、漿果、豆類、全谷類、魚、家禽、橄欖油和葡萄酒,以及不要食用5種食物:紅肉、黃油和人造黃油、奶酪、糕點(diǎn)和甜食、油炸食品或者快餐?！癕IND”飲食法集合了“地中海飲食”和“高血壓防治飲食模式”,這兩者都已經(jīng)被證明可有效延緩認(rèn)知功能下降。但是“MIND”飲食法相比地中海飲食法更易遵循,因此研究認(rèn)為這種新的飲食模式延緩認(rèn)知功能下降的效果可能更顯著[28]。

3 營養(yǎng)改善認(rèn)知功能的可能機(jī)制

認(rèn)知功能下降的特點(diǎn)是漸進(jìn)性膽堿能神經(jīng)元的退化,特別是在海馬和皮質(zhì)區(qū),這意味著將造成記憶喪失、判斷受損、抑郁等癥狀。認(rèn)知功能下降過程中的主要病理特征包括老年斑,β淀粉樣蛋白在細(xì)胞外積累和神經(jīng)纖維纏結(jié)。因此,給大腦提供足量的必需營養(yǎng)元素,盡可能維持一個(gè)更好的適合神經(jīng)元存活的環(huán)境,阻止神經(jīng)元的減少,從而阻止或減緩認(rèn)知功能的下降。其可能機(jī)制是: (1)高飽和脂肪的攝入可增加氧化應(yīng)激程度,從而增加動(dòng)脈硬化和腦損傷發(fā)生的危險(xiǎn)性,而PUFA可廣泛影響脂類代謝,降低癡呆發(fā)生的危險(xiǎn)性。此外,PUFA具有抗炎性,可以抑制促炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生[29]。(2)由于機(jī)體內(nèi)源性抗氧化物質(zhì)含量低,故大腦神經(jīng)元極易受到氧自由基攻擊。維生素C、E的作用機(jī)制可能是通過清除神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)毒鏈反應(yīng)產(chǎn)生的自由基及過氧化物所介導(dǎo)的細(xì)胞損傷,從而起到抗氧化應(yīng)激作用,保護(hù)腦細(xì)胞及認(rèn)知功能[30]。(3)鋅缺乏會(huì)影響神經(jīng)遞質(zhì)活性,自由基清除功能減低,使老年斑形成增多,加速腦老化。鋅的補(bǔ)充治療可以減少海馬區(qū)β淀粉樣蛋白的沉積,避免線粒體功能障礙,改善認(rèn)知功能[31]。(4)ALA通過激活腺苷-3′,5′-環(huán)化一磷酸反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(CREB)和促進(jìn)腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)及其特異性受體(TrkB)海馬磷酸化,進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)海馬細(xì)胞外信號(hào)相關(guān)激酶(ERK)在起作用,也通過補(bǔ)充ALA激活上行信號(hào)CREB。此外,記憶功能的改善伴隨著海馬突觸結(jié)構(gòu)和數(shù)量的變化從而增強(qiáng)突觸可塑性。這些結(jié)果表明,通過攝入ALA,增強(qiáng)了CREB/BDNF/TrkB,并激活海馬區(qū)的ERK通路和Akt信號(hào)通路,達(dá)到了延緩認(rèn)知功能下降的作用[14]。

盡管認(rèn)知功能衰退研究領(lǐng)域取得了長足的進(jìn)展,但它的確切發(fā)病機(jī)制仍然沒有得到很好的理解,目前尚無有效的治療辦法。

營養(yǎng)因素在認(rèn)知功能中發(fā)揮了重要的作用。許多研究表明,營養(yǎng)因素可以改善認(rèn)知功能。日本東京都健康長壽醫(yī)療中心研究所的研究小組發(fā)現(xiàn),老年人營養(yǎng)狀況不良患癡呆的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)上升。在疾病的早期階段進(jìn)行營養(yǎng)干預(yù),調(diào)節(jié)病人的營養(yǎng)狀況,可以明顯改善老年癡呆癥病人的認(rèn)知功能狀態(tài),延緩疾病進(jìn)展[32]。

綜上所述,隨著人口老齡化,老年癡呆癥的發(fā)病率逐年上升,營養(yǎng)因素對(duì)認(rèn)知功能障礙性疾病的防治作用已經(jīng)引起人們的高度重視。營養(yǎng)與認(rèn)知功能研究不斷進(jìn)展,對(duì)減緩認(rèn)知功能下降具有重要的科學(xué)和社會(huì)意義。