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叶黄素改善脑功能

发布日期:2021/9/29 13:07:23

叶黄素是灵长类动物脑部最重要的类胡萝卜素,叶黄素不仅可以通过血脑屏障,还可能对维持大脑功能有特殊作用,不仅对维持年长者的认知能力、语言能力有利,而且可能参与了婴幼儿脑部神经系统发育。

叶黄素是一种天然存在的类萝卜素,它是视网膜中黄斑色素的重要组成部分,可以过滤蓝光,防止视网膜损伤。研究表明,叶黄素不仅仅是存在于黄斑色素中,而广泛的存在于大脑内的各个部分,其含量占脑部总类胡萝卜素的59%,且其浓度与婴儿大脑发育和老年人认知功能呈正相关。早产儿由于提前出生,失去在妊娠最后几周和出生后继续获取母体叶黄素的机会,导致早产儿大脑中叶黄素的浓度显著偏低。研究发现,在早产婴儿体内,叶黄素的浓度显著低于足月儿体内叶黄素浓度,有可能是造成早产儿的神经发育缺陷的原因。相比早产儿,足月儿的动脉脐带血中叶黄素水平较高,特别是在妊娠晚期,而这一时期正是婴儿神经发育的黄金时期,这表明叶黄素这一时期的浓度增加与促进中枢神经系统发展的作用有关。相反,婴儿早期体内低叶黄素水平,则与神经发育受损、视网膜色素上皮成熟及神经组织氧化应激风险的增加有关。

做为灵长类动物大脑中的主要类胡萝卜素,在人体血液中,叶黄素及其类似物只占总类胡萝卜素总量的40%,而在人类大脑中叶黄素则占类胡萝卜素总量的66%~77%,这表明叶黄素选择性的在大脑中进行储存累积,从另一方面提示叶黄素在脑功能及发育过程中的潜在作用。叶黄素虽然也属于维生素A家族,但是其维生素 A 活性很小,关于其在视神经细胞及脑神经细胞中的代谢和功能缺乏足够的认识。目前在营养保健品中应用叶黄素的产品越来越多,但是目前主要关注点在其对视力的保护作用上,对其促进脑部功能发育的认识还很少。本文综述了国外关于叶黄素生物活性功能的研究进展,为其更广泛的应用提供科学依据。

叶黄素的生物活性

叶黄素属于类胡萝卜素家族,是人脑组织中含量最高的类胡萝卜素物质,在人体血液中的浓度约0.5 μmol/L。叶黄素只能由植物合成,在万寿菊、菠菜、胡萝卜等深绿色叶类蔬菜中含量丰富。由于无法自身合成叶黄素,动物体内的叶黄素都是直接或间接从水果、蔬菜中获得。

叶黄素的抗氧化作用

生物体内的氧化活性物质(ROS)包括一系列为被完全还原的氧化合物组成,包括 H2O2,HO﹡,O2- 等,通常它们是由机体内的代谢反应生成的副产物。叶黄素良好的抗氧化作用,主要是通过降低炎症因子的表达和增加超氧化物歧化酶来完成。(管注:过于专业的内容略)

叶黄素的脑功能保护作用

叶黄素在神经系统发育中的作用的研究目前还很少。除了抗氧化作用外,由于叶黄素能优先被脑神经组织吸收,因此叶黄素对脑组织发育的作用最近受到了越来越多的关注。Vishwanathan 等发现尽管叶黄素只占饮食中总类胡萝卜素的12%,但是却占脑部总类胡萝卜素的59%,是婴儿大脑中含量最丰富的类胡萝卜素。通过分析婴儿头部组织中的叶黄素及其代谢物,发现与学习和记忆相关的脑组织(大脑皮层,海马区和枕叶皮层)中叶黄素浓度与脂类代谢,氨基酸类神经传递因子以及高肌肽代谢有密切关系。与足月婴儿相比,早产儿的脑内叶黄素浓度明显较低,这表明在妊娠晚期是婴儿从母体获取叶黄素的关键时期,对应婴儿脑部发育的关键时期。基于最佳脑部发育需要通过摄取多种食物得到最佳营养素组合的概念,对6个月大的婴儿进行了电生理学研究(通过测量电波反应),以测试哺乳期母亲母乳中的营养物质与接受母乳的婴儿的识别记忆(一种神经认知指标)之间的关系。该研究表明,母乳中含有较高的叶黄素和胆碱的喂养的婴幼儿神经认知能力更好,因此这些营养素的特定组合可能对识别记忆能力的发育很重要。除了帮助婴幼儿神经系统发育外,叶黄素对人类干细胞可能具有直接的促分化作用,也有报道叶黄素的促神经发育作用与其对二十二碳六烯酸(DHA)的抗氧化作用相关,通过保护 DHA 的还原性,以维持 DHA 的生物活性,通过增强神经元细胞之间间隙信息传递来增强脑神经功能,或者叶黄素影响婴儿大脑中的脂肪酸和神经递质,促进细胞膜成熟和皮质折叠。此外,叶黄素的抗炎和抗氧化作用也可能防止与ROS 相关的神经发育不良的发生,从而保护新生儿,尤其是早产儿健康成长。

在老年人体内,虽然叶黄素浓度低于婴儿,但是叶黄素对老年人的认知能力也有积极作用。叶黄素可通过防止大脑衰老减缓或预防认知能力下降,血清叶黄素水平较高的年长者,其海马旁区的灰质较厚,在结晶智力测试中表现更好。额外补充叶黄素不仅可以提高老年人的智力表现,同时也可以预防相关疾病的发生∶给体内叶黄素浓度较低、有轻度认知障碍的老年妇女补充叶黄素,可显著提高其言语流畅性;在另一项长达5年的研究中,对老年人进行叶黄素养补充发现,服用叶黄素后老年性黄斑病变的患病风险降低了25%。

叶黄素影响脑功能的潜在机制

婴幼儿脑部神经系统发育成熟的过程中,需要大量的神经干细胞分化成熟为神经元细胞。伴随这一分化过程的是细胞基因和蛋白质表达的重大改变,神经系统对神经传递因子和能量代谢的巨大需求,同时产生 ROS 氧化压力。而叶黄素在这一过程中,可能发挥着重要作用。(管注:过于专业的内容略)

结论与展望

叶黄素是灵长类动物脑部最重要的类胡萝卜素,叶黄素不仅可以通过血脑屏障,还可能对维持大脑功能有特殊作用,不仅对维持年长者的认知能力、语言能力有利,而且可能参与了婴幼儿脑部神经系统发育。其脑部保健功能可能的机制是叶黄素能够调节细胞的代谢,促进糖酵解代谢途径向氧化磷酸华转变,从而改变细胞/组织的表观遗传学状态,调控与神经细胞分化/发育相关的基因表达。我国的新生儿数量长期居于世界前列,且随着我国老龄化社会的到来,婴儿和老年人脑部功能保护的需求巨大,可以看到叶黄素在脑功能保护领域具有巨大的应用潜力。

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