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曹華騰 被稱為“腦黃金”的DHA,究竟是什么?

發布時間:2021-09-13

    作者:中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心 曹華騰 來源:科學大院

  說到營養品市場,DHA可以說是一個無法忽略的焦點,有著“腦黃金”之稱的DHA在母嬰營養品界占據著重要地位,近年來也逐漸在老年營養品中崛起。

  不同于我們更為熟知的DNA,DHA似乎被蒙上了神秘的面紗,大多數人只是聽說過被稱為“腦黃金”的它是個好東西,而對于DHA具體是什么、對人體為什么重要、它是如何發揮作用的,我們卻知之甚少。

  下面我們就結合最新的研究進展來認識一下這個“腦黃金”。

  DHA是何方神圣? 

  DHA(Docosahexaenoic Acid,22:6(n-3))中文名為二十二碳六烯酸。顧名思義,它是一類長鏈多不飽和脂肪酸,擁有二十二個碳原子,含有六個不飽和烯鍵,是Omega-3(DHA,EPA和ALA等)的重要成員。DHA作為人體必需的營養物質,在大腦和視網膜中的含量尤其高,并作為其中細胞膜的重要組成部分,主要存在于其質膜上的磷脂中[1]。

   

  DHA結構圖 (圖片來源:維基百科) 

  吸收DHA要趁早 

  人體大腦能合成飽和脂肪酸以及單不飽和脂肪酸,但是卻不能合成多不飽和脂肪酸(PUFAs)。那么大腦中大量的DHA從哪里來呢?

  其實,這跟年齡有很大的關系。胎兒時期,尚在母親肚子里的小寶寶能夠通過從母體的吸收,嬰幼兒則能從母乳及膳食中的直接補充,所以在出生前后以及早期兒童時期,DHA在大腦內快速大量地累積。 

  待大腦發育完全后,DHA在腦內的總含量保持相對穩定,代謝率相對緩慢,此時只需要從膳食中獲得DHA的少量補充。進入老年后,DHA的腦內含量會有一定下降。 

  膳食獲取DHA的方式則有兩種:直接的DHA攝取和外周(肝臟)合成后的腦內轉運。直接獲取來自于含DHA的食物,DHA含量最高的食物為海洋冷水脂肪魚類,包括金槍魚、沙丁魚、鮭魚和鯡魚等,它們100克可提供1-2克DHA。淡水魚及其他動物性食物中也含有少量DHA,但相比于金槍魚,可能只有其1%。

  外周合成獲取的方式主要是先通過飲食獲得亞麻酸 α-linolenic acid (ALA)作為前體,于肝臟中在多種酶的作用下,去飽和化和延長合成DHA,繼而通過血液循環經過血腦屏障(BBB)進入大腦[2],從而維持腦內DHA含量的高水平。相比于直接攝取DHA,外周合成DHA以及向腦內轉運的效率則低很多,但是其前體ALA卻是存在于多種植物油中,在我們的食譜中更容易獲得。

   

  圖1 DHA的肝臟內合成(圖片來源:改自參考文獻2) 

“腦黃金”如何發揮效用 

  1989年,英國營養化學家克羅夫特教授和日本營養學家奧由占首次提出,魚體內含有的DHA對大腦的發育至關重要。此后,又有大量的研究表明,DHA以不同的方式參與到哺乳動物大腦在各個發育階段(嬰幼兒期、兒童期、青少年時期、成年以及老年)的多種生物過程(大腦發育、神經疾病和衰老),其中又包括神經元的存活、神經產生、突觸功能和神經炎癥等多個方面。

  特別是對于神經發育,除了諸多動物實驗外,多項人體研究表明給孕期婦女補充DHA,能明顯促進胎兒的成長;對于老年大腦疾病,目前主要是多項動物實驗上的研究表明能改善相關的病理及認知表現;而對于正常成人的DHA補充研究則相對較少,其效用目前還存在一定爭議[3]。

  大腦中的DHA怎樣發揮功能? 

  先前的研究表明,作為質膜的重要組成部分,DHA承擔著結構性功能,而且酯化于質膜上的DHA,更富集于突觸位置的質膜上,能增加質膜的擴展性和流動性,并促進囊泡的形成,從而可能直接影響到神經元突觸的發育。

  最新的研究進一步探究了DHA的作用機制。DHA也可在特定的磷脂酶iPLA2的作用下從質膜上釋放下來,作為信號分子影響細胞內的信號通路,從而影響到突觸的發育,進而影響大腦的狀態及功能[4]。該研究結合在體基因操縱(轉基因小鼠、病毒注射和胚胎電轉等),藥理學,熒光染料微注射,RNA測序,腦片電生理及行為學等實驗手段,不但發現腦內游離DHA也參與大腦中神經突觸的發育,而且找到游離DHA可能作用的受體類視黃醇X受體α(RXRA),解析了DHA促進大腦發育及功能的新機制。

   

  圖2 DHA與RXRA調控突觸發育的作用機制示意圖 (圖片來源:改自參考文獻4)

  結語 

  人體大腦及視網膜中含有大量DHA,而不同發育和年齡階段,對DHA的需求差異很大。DHA的補充不但可以直接膳食獲取,亦可由肝臟合成轉運入腦,科學調整膳食結構是獲取足夠DHA的最佳途徑。

  從以往研究中我們知道,DHA對大腦發育、視力、老年癡呆癥、心血管疾病、甚至癌癥等諸多生理病理情況都有一定正面作用。而深入探究DHA在以上可能參與的生理/病理進程中的功能和機制,將進一步促進我們對DHA功能的理解,未來也許還能夠幫助我們實現更多醫學上的突破。

參考文獻: 

[1]Lauritzen, L., et al., DHA Effects in Brain Development and Function. Nutrients, 2016. 8(1).

[2]Bazinet, R.P. and S. Laye, Polyunsaturated fatty acids and their metabolites in brain function and disease. Nat Rev Neurosci, 2014. 15(12): p. 771-85.

[3]王美辰, et al., DHA與認知功能發育研究進展 %J 中國兒童保健雜志. p. 1-5.

[4]Cao, H., et al., Retinoid X Receptor alpha Regulates DHA-Dependent Spinogenesis and Functional Synapse Formation In Vivo. Cell Rep, 2020. 31(7): p. 107649. 

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