学术报告厅

Fatty acids on brain and retinal 's development and function
 


柳启沛(复旦大学公共卫生学院营养与食品卫生学教研室,上海 200032)

1 脂类有关概念
  脂类包括两类,即甘油三酯(中性脂肪)与类脂(磷脂、鞘脂、糖脂、固醇类、脂蛋白),但脂肪酸是它们的基本成分。
  脂肪酸按其碳链原子数可分为:短链脂肪酸(2~6 C)、中链脂肪酸8~12 C)、长链脂肪酸(14~20 C);按饱和程度又可分为饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸 。
根据不饱和脂肪酸中不饱和键所在的碳原子的位置,其碳原子编号系统如下所表明:
  n或ω编号系统
    1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
    CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 COOH
  △编号系统10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
  因而,根据不饱和键距离羧基最远的碳原子的编号,不饱和脂肪酸有:n-7 棕榈油酸(C16∶1); n-6 亚油酸(C18∶2);n-9 油酸(C18∶1);n-3 α-亚麻酸(C183)等。有重要生物学意义的是n-3与n-6多不饱和脂肪酸(PUFA)。
  PUFA中的n-3与n-6是两个不同的系列,其代谢也是不同的:
    亚油酸C18-2n-6       α-亚麻酸C18-3n-3
          ↓                 ↓
    亚麻酸C18-3n-6       十八碳四烯酸C18-4n-3
          ↓                 ↓
    二十碳三烯酸C20-3n-6    二十碳四烯酸C20-4n-3
          ↓                 ↓
    花生四烯酸C20-4n-6     二十碳五烯酸C20-5n-3
          ↓                 ↓
    二十二碳四烯酸C22-4n-6   二十二碳五烯酸C22-5n-3
          ↓                 ↓
    二十二碳五烯酸C22-5n-6   二十二碳六烯酸C22-6n-3
        n-6系列               n-3系列

2 脂类在脑发育中的作用
  脑发育的3个阶段:(1)孕2个月~5个月:脑神经细胞增殖分裂完成:脑的形状大致完成。(2)孕5个月至出生后2岁:脑神经细胞伸出神经纤维;网状组织建立。(3)出生后2~4岁:神经纤维外髓鞘的形成。  
2.1 脂类与脑有关的作用有:1提供脑活动所需的能量;2组成髓鞘3脑部发育(脂类是脑细胞的重要成分) 。
  大脑的脂类基本是长链脂肪酸在磷脂的特定部分被酶的作用而结合到大脑。实验动物中观察发现,脂肪链的延长与神经的髓鞘化(myelination)过程是相并行的。髓鞘化高峰在动物幼小阶段,如成年鼠脑的乙酸酯结合到长链脂肪酸中的比率低于断乳鼠。
  髓鞘是神经纤维外包裹的一层白色脂质的节段状外鞘。髓鞘保护神经纤维并使之绝缘,以保证神经信号的高速传导。髓鞘化与未髓鞘化的纤维传导速度差异可达150 倍以上。
  DHA是大脑发育与功能维持的必要物质,大量存在于脑细胞膜(磷脂)中,在孕30周后,胎脑中的ω-3脂肪酸呈指数上升,ω-6脂肪酸与ω-9脂肪酸却直线下降。胎儿脑中总n-3、n-6脂肪酸的绝对含量随胎龄增加而增加。但按其占总脂肪酸的比例计算,DHA的量逐渐增加,而AA的量相对地逐渐下降。
  DHA和AA是大脑中最丰富的PUFA,从出生前至出生后2岁在婴儿脑中持续增加,26周开始积累,到孕末3个月持续增加。早产儿(特别是胎龄小于28周),由于缩短PUFA的继续积累过程,脑中DHA与AA的总量、累积量远远低于足月儿。早产儿体内去饱和酶活力较低,合成DHA与AA少但生长发育快,需要更多。
  早在1978年Friedman就发现,亚油酸对孕后期的胎儿脑部发育也很重要,因为,此时胎儿脑中正需要必需脂肪酸合成脑部发育所需的脂质。Bourre后来也发现饮食中缺乏亚麻酸会造成学习能力降低,运动功能异常。
  长期缺乏α-亚麻酸,对调节注意力及认知过程有不良影响。可能与大脑皮质额叶中的多巴胺能和5-羟色胺能发生改变有关。
2.2 α-亚麻酸可衍生为DHA,DHA是视网膜光受体中最丰富的PUFA,是维持视紫红质正常功能所必需。
  视网膜磷脂酰乙醇胺中的 DHA和AA也随其发育程度而变化。 DHA的增加与视网膜光感受器发育快速有关。此时,DHA的大量积聚与大量的神经元树状突和突触的形成有关。
  大鼠缺α-亚麻酸可引起杆状细胞外段盘破坏,光激发盘散射减弱;光线诱导的光感受器细胞死亡。
  缺乏C183 n-3(α-亚麻酸)的代谢产物C205 n-3或/及C205 n-3脂肪酸,也引起视力的异常,主要是引起视网膜对光反应的能力改变,用鱼油补充可纠正。
  给予小白鼠DHA,辨别明暗能力以及学习能力较不给的小白鼠强;给胎鼠神经元培养液中添加DHA,可以增加细胞的分裂增殖的能力。
  以亚油酸∶α-亚麻酸的高比例(30∶1)配方食品喂养的早产儿视网膜电流图(ERG)反应差于母乳喂养。以亚油酸:亚麻酸的低比例配方奶喂养婴儿,在添加鱼油后可改善ERG反应。以高亚油酸全胃肠外营养的婴儿,在其死后检查,发现肝、视网膜中C22∶5 n-6异常高,而DHA显著缺乏。 
3 PUFA在胎儿脑中的含量与需要量
3.1 胎儿
  PUFA在胎儿(22周)体内(大脑、肝脏)的累积量见表1。



  胎儿发育的不同阶段,脑、肝和视网膜中的 DHA含量、 n-3∶n-6(PUFA)的比例均随妊娠月龄的增加而增加,出生时达高峰。早产儿(特别是胎龄小于28周),由于缩短PUFA的继续积累过程,脑中DHA与AA的总量、累积量远远低于足月儿。


  有调查发现,在孕后期PUFA的不足,将可能对大脑的发育造成有害的影响,按相对危险水平的计算,其结果见表3:


  孕妇外周血与脐带血PUFA含量的分析测定,可见脐带血PUFA高于孕妇外周血,可能的解释之一应是为保证胎儿的需要。


  人类大脑中主要是n-3型脂肪酸,有建议孕期增加n-3型脂肪酸的摄入。对大鼠的实验观察,由于EFA的缺乏引起学习行为的低下与神经触突功能异常时,可用n-6型或n-6及n-3型脂肪酸纠正。
3.2 婴幼儿
  PUFA的人体需要量,婴幼儿可按母乳中含量估算,已有的调查资料表明,各国各地区相差极大,如每一百毫升母乳中,日本乳母的乳汁含DHA 22mg 澳大利亚母乳为10mg、美国母乳7mg。

  用牛乳喂养的、素食乳母喂养的婴儿、早产婴儿的红细胞中的DHA与EPA水平,均低于母乳喂养的或杂食的乳母喂养的以及足月产的婴儿。   
4 脂肪酸参考摄入量
  1. 膳食脂类参考摄入量
  许多国家、地区或组织都有制订膳食脂肪与脂肪酸的参考摄入量,现列于下供参考(见表6)。

  2. 食物脂肪酸含量
  食物多不饱和脂肪酸的含量很不均衡,长链多不饱和脂肪酸主要存在于海产品中。一些海产品的 C204 与 C226 的含量见表7。

  3. 尽管体内各系列不饱和脂肪酸,可由各个母体不饱和脂肪酸合成,但人体内延长脂肪酸碳链及脂肪酸去饱和的能力有限,如早产儿体内△4去饱和酶活力就较低。为此,如膳食来源的脂肪酸缺少或摄入不足,不能满足需要时,则需额外补充。
  4. 由于多不饱和脂肪酸有多个不饱和键,而易于氧化生成对人体不利的产物。为此,食物不新鲜、加工不合理、储藏不当等,都可造成对人体的危害。
  5. 此外,尚需注意脂肪酸间的合适比例;多不饱和脂肪酸的合理摄入量;以及过量的某些不良作用等等。