专题笔谈│Omega-3多不饱和脂肪酸对脑发育及脑功能的价值

时间: 2024-06-15 04:22:16 |   作者: 化妆水类

  脂肪酸是机体生长发育的重要物质基础，在维持健康和疾病防治中发挥多种作用。其中膳食中的多不饱和脂肪酸，特别是Omega-3多不饱和脂肪酸，是神经系统发育不可或缺的成分。在儿童生长发育过程中，缺乏Omega-3多不饱和脂肪酸可能会引起神经系统发育或功能缺陷，引起注意缺陷多动障碍、孤独症谱系障碍、精神分裂症等多种神经精神疾病。如果母亲孕期缺乏Omega-3多不饱和脂肪酸，可能会引起早产、围生期婴儿死亡、围生期母亲抑郁症、胎儿脑发育异常等。该文总结了国内外关于Omega-3脂肪酸的研究进展及其在神经精神疾病防治中的应用价值。对于注意缺陷多动障碍等神经精神疾病，应注意潜在的营养代谢异常，分析宏量营养结构中的问题，适当补充Omega-3多不饱和脂肪酸有助于改善患者神经精神情况。

  作者单位：1.北京大学人民医院，北京 100044；2.雄安新区卫生人才协会健康营养学分会，河北 雄安 300190

  脂肪酸是由碳、氢、氧3种元素组成的一类化合物，脂肪的化学本质是3分子的脂肪酸和1分子的甘油组成，是中性脂肪、磷脂和糖脂的主要成分。脂肪酸是脂肪的主要成分，三酰甘油是由甘油的3个羟基与3个脂肪酸分子酯化生成的甘油酯。三酰甘油是人体内含量最多的脂类，大部分组织均可通过三酰甘油分解产物供给能量。三酰甘油是甘油三酯的前体，植物性三酰甘油多为油，动物性三酰甘油多为脂。固、液态的三酰甘油统称为脂肪（油脂）［1-3］。

  近几十年来，公共卫生及营养研究学者致力于研究不一样的脂肪酸对人类健康的影响，逐步解析了各种脂肪酸的代谢过程及其生理病理作用。食物中的脂肪酸主要以脂质的形式存在于日常饮食中，脂质是不同脂肪酸和有机醇（如胆固醇、鞘氨醇或甘油）之间的酯化形式。脂肪酸促进质膜流动性，是调节细胞内信号转导的关键分子。脂肪酸参与多种器官的发育及生理功能，尤其是心血管、脑、肝、糖代谢及免疫系统，合理地摄取脂肪酸对防治高脂血症、代谢综合征、心脑血管疾病、肿瘤、神经精神疾病有重要意义［1-3］。

  Omega-3（欧米伽3）脂肪酸又称为n-3脂肪酸或ω-3脂肪酸，是一组多元不饱和脂肪酸。相比于祖先的饮食结构，现代人的日常饮食所含的Omega-3脂肪酸相对不足。饮食中Omega-3脂肪酸的大多数来自是冷水鱼，野生鲑鱼、南极磷虾、深海鱼类和某些植物中含量较高，采用鱼油、蛹油中提取的补充剂能大大的提升身体中Omega-3脂肪酸的浓度。增加Omega-3脂肪酸有助于促进脑发育，维持脑功能，防治神经精神疾病、冠状动脉心脏病、高血压、代谢综合征、自身免疫性炎症（如风湿性关节炎）等多种疾病［4-5］。

  游离脂肪酸是脂肪酶水解脂质后形成的非酯化形式的脂肪酸，包括饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。饱和脂肪酸仅由单键组成，而不饱和脂肪酸在其结构中至少包含1个双键［4］。根据化学结构，不饱和脂肪酸可分为单不饱和脂肪酸（碳链中有1个双键）和多不饱和脂肪酸（碳链中有1个以上的双键）。必需脂肪酸是维持机体代谢平衡所必需的营养素，但无法在机体内充分合成，必须由食物供给。既往部分学者觉得多不饱和脂肪酸都是必需脂肪酸，但是“必需”是相对的术语，尚无充足的证据说明任何一种多不饱和脂肪酸是绝对必需的，因此，Cunnane等［5］将必需脂肪酸分为条件必需脂肪酸和条件非必需脂肪酸。

  自然界的脂肪酸通常含有4～28个碳原子。然而，许多脂肪酸具有更长的碳链，特别是在大脑、视网膜和中发现的脂肪酸。根据碳链长度，脂肪酸可大致分为4个基本基团［5］。（1）短链脂肪酸：也被称为挥发性脂肪酸，含有1～6个碳原子（C1～6），在哺乳动物由消化道的肠道微生物群对碳水化合物发酵形成。（2）中链脂肪酸：含有7～12个碳原子（C7～12），也有学者觉得包含8～14个碳原子。（3）长链脂肪酸：含有14～18个碳原子（C14～18），在食物（饮食）中摄入的脂肪酸中占大部分。（4）极长链脂肪酸：碳链骨架含有超过20个碳原子（C20），或根据其他学者的说法，骨架不少于20个碳原子（C≥20），甚至超过22个碳原子（C22）。

  Omega-3是由碳、氢原子相互联结成18个碳原子以上的长链脂肪酸，其间带有3～6个不饱和键（即双键）。因其第一个不饱和键位于甲基端的第3个碳原子上，故名Omega-3。正常的情况下，将Omega-3脂肪酸分为单不饱和脂肪酸（monounsaturated fatty acids，MUFAs；碳链中有1个双键）和多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids，PUFAs；碳链中有1个以上的双键）。共轭脂肪酸属于多不饱和脂肪酸，是1种至少有1对偶联双键的偶联脂肪酸，即这些双键不是被亚甲基桥分开。还有一些是经过修饰的Omega-3脂肪酸，如羟基脂肪酸、酮脂肪酸和氢过氧脂肪酸［5］。

  Omega-3单不饱和脂肪酸组群较小，在自然界中具备极其重大作用。例如，在食物来源中，13-顺式-十六烯酸、15-顺式-十八烯酸、9-反式-十二烯酸和11-反式-十四烯酸对人体十分重要。其中15-顺式-十八烯酸多存在于牛肉、猪肉、牛奶、黄油和成熟的母乳中，11-反式-十四烯酸在番茄中常见。另外，共轭Omega-3脂肪酸具有抗肿瘤活性，可改善高血压、肥胖和糖尿病。极长链脂肪酸作为中性粒细胞中有效的超氧化物激活剂，在人体内发挥及其重要的作用［5］。

  Omega-3多不饱和脂肪酸为一组多元不饱和脂肪酸，常见于南极磷虾、深海鱼类和某些植物中，是人体必需的营养物质，只能通过饮食或营养补充剂来获得［5］。Omega-3多不饱和脂肪酸中最重要的为二十碳五烯酸（eicosapentaenoicacid，EPA，20：3ω-3）、二十二碳六烯酸（docosahexaenoicacid，DHA，C22：6ω-3）和α-亚麻酸（α-linolenic acid，ALA，18：3 ω-3）。二十二碳五烯酸（docosapentaenoicacid，DPA，C22：5）亦属于ω-3系列不饱和脂肪酸。α-亚麻酸在体内可转化为DHA、DPA、EPA等。

  Omega-3多不饱和脂肪酸在细胞膜上主要酯化为磷脂，参与细胞膜组成，除增加细胞膜的流动性和通透性外，同时参与调节中枢神经系统内的各种生理及病理过程，如神经传递、突触可塑性、神经发生、神经炎症、神经退行性变性等［6］。

  脂肪酸约占脑重的50%～60%，其中20%的脂肪酸是多不饱和脂肪酸［6］。脑内最丰富的两种不饱和脂肪酸是DHA和Omega-6花生四烯酸（C20：4ω-6）。

  4.1Omega-3多不饱和脂肪酸对脑发育及脑功能的作用机制大量研究表明，Omega-3多不饱和脂肪酸是促进大脑的发育、维持脑结构和功能是必不可少的营养素。主要机制包括：（1）增加细胞膜的流动性和脂质双分子层的弹性，从而影响脂质微域的结构、膜内蛋白质（包括受体、通道蛋白、酶）的相互作用和功能；（2）刺激细胞膜扩张，促进细胞膜融合；（3）对信号转导的调节作用；（4）调节基因表达和表观遗传修饰；（5）抑制细胞增殖、细胞活力、细胞修复或细胞凋亡；（6）拮抗炎症和调节免疫反应；（7）表达线粒体功能和活性氧稳态。

  此外，由于Omega-3和Omega-6多不饱和脂肪酸的竞争性关系，需要平衡摄入不同类型的多不饱和脂肪酸。目前，由于人类饮食中Omega-3和Omega-6多不饱和脂肪酸摄入的不平衡，导致全球发达国家和发展中国家人口均存在轻度或严重的Omega-3多不饱和脂肪酸缺乏［6-7］。

  4.2.1DHA俗称脑黄金，是一种对人体非常重要的不饱和脂肪酸。DHA是神经细胞生长及功能维持的主要成分之一，是大脑和视网膜的重要构成成分，在人类大脑皮质中含量高达20%，在眼睛视网膜中所占比例约50%，对胎儿、儿童智力和视力发育至关重要［8］。

  DHA在神经元膜和突触膜中高度富集，表明其在神经细胞信号传导中起及其重要的作用［9-10］。DHA优先被并入突触内膜层的磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸，DHA与胆固醇的空间的不相容性驱动了富含DHA或胆固醇的脂筏的形成［7］。这些脂筏作为受保护的微域，在各种细胞信号分子的分隔中发挥作用［11］。DHA还影响膜脂肪酸链的流动性、离子通透性、弹性、蛋白质功能等。此外，DHA被可诱导的DHA选择性非钙依赖性磷脂酶A2（calcium-independent phospholipase A2，iPLA2）从磷脂中裂解［12-13］。未酯化的DHA（游离DHA）可作为各种受体的配体，如过氧化物酶体增殖物激活受体（peroxisome-proliferator-activated receptor，PPAR）、视黄醛X受体和toll样受体，以及被环氧合酶（cyclooxygenases，COX）和脂氧合酶（lipoxygenases，LOX）代谢形成类二十二烷酸、神经保护素D1和最近发现的亲电子氧衍生物，对大脑发育至关重要［9，14］。

  4.2.2EPA作为DHA的20-碳ω-3前体，尽管参与脑磷脂的EPA仅占脑总脂肪酸1%～2%，但具有许多重要的生物活性［10，15］。与DHA一样，EPA形成类花生酸，其中大多数比花生四烯酸衍生的同类物质炎性反应小，以及E系列分解蛋白中的抗炎介质［14，16］。EPA与花生四烯酸竞争相同的酶，因此n-6/n-3比值会影响EPA代谢物的产生。在细胞膜损伤（如氧化应激）下，细胞内大量的钙和炎症刺激下，PLA2和COX-2转录上调，导致花生四烯酸代谢物的产生增加。EPA还可以抑制COX-2的表达，也可以作为COX-2的抑制剂，激活PI3K-Akt通路，刺激髓鞘生成，是一种PPAR配体［10，17］。

  4.2.3花生四烯酸属于Omega-6多不饱和脂肪酸，在神经细胞中均匀分布，是炎症级联的重要信号分子［4-5］。花生四烯酸优先被胞质磷脂酶A2（cytosolic phospholipase A2，cPLA2）和分泌性磷脂酶A2（secretory phospholipase A2，sPLA2）从大脑中的磷脂中裂解［1］。部分释放的花生四烯酸可以通过COX和LOX代谢，形成类花生酸的化合物，其中包括多种细胞活性的介质，比如前列腺素、白三烯和脂质素。大多数花生四烯酸衍生的代谢物具有促炎功能，并且，花生四烯酸在介导信号传导、记忆和学习调节中具有重要作用［1，6-7］。

  4.2.4DPA属于ω-3系列不饱和脂肪酸，主要存在于海洋哺乳动物的油脂中，海豹中的含量最多。DPA与人体生命活动具有重要关系，具有调节血脂、软化血管，降低血液黏度，改善视力、促进生长发育和提高人体免疫功能等作用。

  Omega-3多不饱和脂肪酸参与脂质和细胞膜结合蛋白的功能，比如受体、转运蛋白和离子通道。同时也参与多巴胺能、胆碱能、GABA受体和Na+/K+ATP酶功能，对大脑的发育和功能至关重要［7，14］。Omega-3多不饱和脂肪酸缺乏与许多神经系统疾病有关，包括抑郁症、帕金森病、精神分裂症、注意缺陷多动障碍等，这些疾病的病因涉及遗传和环境多种因素，大脑中Omega-3多不饱和脂肪酸不足可能是导致疾病的危险因素［6，14，18］。

  5.1母孕期及婴儿早期疾病DHA与儿童视力和认知发育有关，主要在母孕后期及生后18个月内积累［19］。因此，早产儿需额外补充DHA，以确保大脑正常发育。新生儿体内DHA生产受限，可通过母乳或配方奶提供［10，20］。既往流行病学研究发现，Omega-3多不饱和脂肪酸严重缺乏可导致早产率、围生期婴儿死亡率、围生期母亲抑郁症、胎儿脑结构发育异常等增加［14，21-22］。如果儿童Omega-3多不饱和脂肪酸摄入不足或代谢缺陷，导致脑中DHA和EPA缺乏，引起认知及心理疾病［14，20-21］。

  5.2孤独症谱系障碍是一种常见的儿童精神发育障碍性疾病，以社交障碍、刻板行为、限制性或重复性兴趣及活动为特点。孤独症谱系障碍在儿童的发生率约1%，呈逐渐增高趋势。导致孤独症谱系障碍的病因复杂，虽然大多数患儿病因不明，已知部分患儿的病因为遗传及营养代谢问题，可以针对病因精准治疗［14］。多项荟萃分析证实，在孤独症谱系障碍患儿血液中EPA、DHA、花生四烯酸的水平均减低，补充EPA和DHA可明显改善社交互动、沟通、重复和行为异常等症状［10，22］。

  5.3注意缺陷多动障碍（attention deficit hyperac-tivity disorder，ADHD）ADHD是一种临床异质性疾病，其特征是注意力不集中、多动和冲动，儿童发病率2%～5%，患病率男性是女性的5倍。一些患者的注意力缺陷持续到成年期。ADHD有很强的遗传倾向，遗传率约80%。虽然ADHD的潜在病理机制尚不明确，似乎与大脑多巴胺能和（或）去甲肾上腺素能系统的失调有关［14］。多项流行病学研究发现，ADHD患者血液中的EPA和DHA水平下降。DHA水平与注意力呈正相关，与ADHD的严重程度呈负相关。在补充EPA和DHA后，ADHD患者的症状及评分均有所改善［10］。有研究表明，与正常对照组相比，至少有一部分ADHD儿童和成人血浆或红细胞脂肪酸组成异常，ADHD患者体液中n-3 多不饱和脂肪酸水平较低或n-6/n-3多不饱和脂肪酸比例增加。此外，血浆或红细胞DHA和其他长链多不饱和脂肪酸低水平的患者比DHA高水平的患者有更多的ADHD相关行为症状［4］。即使ADHD患者的n-3多不饱和脂肪酸摄入量足够，但体内氧化代谢增加，导致膳食中这些脂肪酸的消耗增加。补充n-3多不饱和脂肪酸可增加成人和儿童ADHD血清和（或）红细胞EPA和DHA水平，ADHD症状较前减轻。尽管关于使用的多不饱和脂肪酸制剂、剂量和治疗时间的研究各不相同，部分使用n-3或n-3/n-6制剂的随机对照试验也报道了ADHD儿童症状的改善［14，22］。

  脂肪酸是人体重要的营养素，现代人日常饮食所含的Omega-3脂肪酸相对不足，普遍缺乏Omega-3多不饱和脂肪酸，需要平衡膳食，摄入不同类型的多不饱和脂肪酸。对于快速发育中的儿童、孕产妇、哺乳期母亲、某些慢性疾病患者，需要补充Omega-3多不饱和脂肪酸，改善营养代谢水平。

  多项研究表明Omega-3脂肪酸在神经系统诸多生理代谢的关键作用，为更好地理解Omega-3脂肪酸对脑发育及脑功能的重要性，尚需更深入地研究。需要提示的一点，Omega-3多不饱和脂肪酸的功效不仅取决于其本身，不同的宏量营养结构状态下会产生不同的效果。单靠一种营养的东西的功效，并不能够解决ADHD等神经精神疾病的防治问题。人类每天参与的最大的生化代谢集中在饮食的消化吸收中，一旦发现代谢相关疾病，如ADHD、代谢综合征，应首先从营养代谢角度思考问题，找到宏量营养结构中的问题，配合Omega-3多不饱和脂肪酸进行及时有效的治疗。关于Omega-3脂肪酸的研究也会促进更多针对神经精神疾病新疗法的研发。

上一篇:食物中的反式脂肪酸我们该怎样对待它？

下一篇:2024年“金龙鱼1：1：1舞出好份额”全民广场舞大赛（安徽赛区）开赛