多不饱和脂肪酸:对大脑功能的影响与机制
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三、PUFA对成年人大脑学习记忆功能的影响

ω-3 PUFA对大脑学习记忆能力的影响,大部分集中于对婴幼儿和老年人的研究,对成年人(包括健康的青少年)的研究相对较少[61]。如前所述,青少年和成年人其大脑的生长发育已基本完成,PUFA的功能主要是维持大脑的正常代谢和生理性消耗。整体而言,根据当前一些特殊的生活条件和饮食习惯,可导致部分成年人缺乏ω-3 PUFA的倾向。一些研究表明,饮食中的ω-3 PUFA对维持大脑包括学习记忆在内的各种功能起着重要的作用。例如对8~10岁健康的男孩,每天补充400mg(低剂量)或1200mg(高剂量)的DHA 8周后,通过神经影像技术发现红细胞膜DHA的成分明显增加。红细胞膜DHA的含量与背外侧前额叶皮层功能活动成正相关,与操作时的反应速度成反相关[62]。另外,通过对33名22~51岁健康受试者和16名安慰剂参与者每日补充4g鱼油,35天后发现受试者操作的反应速度以及情绪的评估都得到明显的改善[63]。值得注意的是,ω-3 PUFA对大脑认知功能的影响具有明显的性别差异。成年女性个体必须为后代的大脑发育储存并提供充足的DHA,因此,对DHA的需要量要远远大于男性[60]。采用24h饮食回顾调查发现DHA的补充有利于年轻女性认知能力的发展[45]。在美国曾对4000名年龄在6~16岁之间的健康受试者进行了全国性的健康和营养调查。调查发现DHA 的干预对女性受试者认知功能的作用要远远大于对男性的作用。对女性受试者,调查发现ω-6 PUFA可对认知能力造成消极影响[45]。但是到目前为止,并不是所有的流行病学调查和临床试验都能发现PUFA具有增加大脑学习记忆的功能。实验报道对90名健康、认知完整的10~12岁受试者每天补充400mg或1000mg 的DHA 8周后,没有发现可靠的证据证明DHA具有促进大脑认知功能的作用[64]。另有实验对健康大学生个体服用鱼油(480mg DHA/720mg EPA)四个星期后对其认知能力进行评估,仅发现有限的影响,虽然作者认为这可能与治疗的剂量和样本量不足有关。采用荟萃分析的方法(meta-analyses)对一些随机、双盲和安慰剂对照设计的研究进行统计分析,认为ω-3 PUFA的补充对健康成年个体,包括青少年的认知能力没有实质性的影响[65]。上述研究结果可能反映了不同的实验条件,例如复杂社会因素,DHA和/或EPA干预的剂量和持续时间,样本的大小等可能导致的实验结果的差异;也可能了反映了大多数健康的成年受试者体内或平时饮食中并不缺乏ω-3 PUFA。

值得注意的是,成人认知能力受到多种潜在的神经和精神疾病的影响,例如在儿童和成年人期出现的注意力不集中、难语症、自闭症和抑郁症等[60]。研究表明,上述个体儿童期血浆中ω-3脂肪酸和ω-6脂肪酸的含量往往低于健康个体,其原因包括产前PUFA摄入量的不足,或神经生长发育过程中PUFA的消耗,或是母体PUFA摄入量不足等[66]。相反,尽管实验结果不完全一致,许多临床试验的结果表明,补充PUFA有利于上述疾病的缓解,包括认知能力的减退[67]。不同的PUFA对上述疾病的作用可能有所不同。有人提出EPA对上述疾病可能比DHA更有效,其原因仍不完全清楚[68]。其他报道认为对情绪的影响EPA和DHA没有差别,DHA的作用甚至强于EPA[67]。另有实验观察到对多动症患者认知能力的改善,DHA比EPA更有效[69]

对于成年人,包括青少年,其大脑发育已经基本完成,但研究表明,PUFA对大脑的突触可塑性(LTP)、神经组织化学以及认知能力起着重要的作用。笔者实验室研究结果表明,适量的DHA[150mg/(kg·d)或300mg/(kg·d)]可显著提高大鼠水迷宫学习和记忆的能力,但更大剂量的摄入[600mg/(kg·d)]反而会导致学习记忆障碍[70]。关于这项研究的独特性,实验采用控制饮食的方法,并不直接停止ω-3 PUFA的摄入,因此更加充分地展示了补充DHA的效果[60]。同时,实验发现不仅对同代ω-3 PUFA缺乏的大鼠,补充DHA可增强大脑学习记忆的能力[71];对三代ω-3 PUFA耗竭的年轻大鼠,DHA也可以提高摇臂迷宫和水迷宫学习记忆的能力[72]。实验发现,EPA与DHA的作用有所不同。一系列实验探讨了EPA(0.8%)干预7~8周后对成年大鼠以及小鼠学习记忆能力和神经组织化学的影响[73,74]。这些研究的结果表明,EPA本身并不能直接影响水迷宫学习记忆的能力,然而它却可引起大脑神经组织化学的显著变化,包括海马多巴胺、去甲肾上腺素,并且可以缓解一些由毒素导致的学习记忆障碍[74,75]。实验发现,饮食中EPA只能增加小鼠大脑EPA及其代谢物DPA的含量,但不能增加DHA的含量[74]。EPA可以增加海马LTP的功能。用 EPA及其代谢物DPA饲养大鼠3~4个月以后,LTP的功能显著增强[76]。对缺乏PUFA的实验动物,补充EPA也可增强成年大鼠海马LTP的功能[77]。这些动物实验的结果为EPA和DHA增强学习记忆的功能提供了进一步的证据。有趣的是,实验比较了AA、EPA和DHA对脊髓背根神经节神经突起生长发育的影响。DRG细胞来自于各个年龄组的大鼠,产后第3天和第9天、成人阶段(2~4个月)以及18~20个月。所有三种脂肪酸,尤其是DHA对各个年龄组的DRG神经元突起的生长发育都具有促进作用[50]。实验提示与神经生长因子(nerve growth factor)和全反式维甲酸(all-trans retinoic acid)的作用类似,PUFA可能通过对神经元生长发育的调节作用以及对神经和神经胶质细胞的营养属性,间接地改善大脑的学习记忆功能。