認知是人類心理活動的一種,是指個體認識和理解事物的心理過程。認知功能障礙泛指各種原因導致的各種程度的認知功能損害,從輕度認知功能損害到癡呆[1]。輕度認知功能障礙是癡呆的早期狀態(tài),被證實具有可逆性。而癡呆是一種認知功能不可逆性下降的疾病。據(jù)全球疾病經(jīng)濟社會負擔組織的估計,在60歲以下的人群中,癡呆的疾病負擔占11.2%,比卒中(9.5%)、心血管疾病(5%)、肌肉骨骼疾病(8.9%)和各種形式的癌癥(2.4%)的負擔更大[2]。認知功能與遺傳、環(huán)境因素、病理生理特點以及生活方式等多種因素有關[3]。最新的研究發(fā)現(xiàn),營養(yǎng)在認知功能中具有重要作用。流行病學證據(jù)表明,某些飲食模式或者某些飲食元素可以阻止或減緩認知功能的下降[4]。因此,本文對營養(yǎng)與認知功能關系的相關研究進展進行綜述。

1 營養(yǎng)素與認知功能的關系

1.1 維生素 在以往的研究過程中,第一個被確定對于認知功能有重要作用的營養(yǎng)物質就是B族維生素。缺乏維生素B6會出現(xiàn)異常腦電圖,神經(jīng)退行性變,周圍神經(jīng)炎,還可能導致蛋氨酸的代謝障礙[4]。在B族維生素的參與下,將具有神經(jīng)毒性的同型半胱氨酸經(jīng)蛋氨酸合酶催化轉變?yōu)榈鞍彼?維生素B1參與腦中乙酰膽堿的合成,因此補充維生素B1可以一定程度改善認知功能損害。在一項長達2年的隨機對照試驗中,研究者發(fā)現(xiàn)高劑量的維生素B治療(0.8 mg葉酸,20 mg維生素B6,0.5 mg維生素B12)可以明顯的延緩大腦萎縮,而進一步的相關研究發(fā)現(xiàn),通過B族維生素的治療,多達7倍的延緩了大腦灰質的萎縮,尤其是那些在癡呆進程中容易出現(xiàn)萎縮的區(qū)域[5]。還有一項開展于美國的回顧性研究,測量門診病人25羥維生素D(25-OHD)的含量,分別在基線和年度隨訪的時候進行評估，平均隨訪時間為4.8年。參與者均控制年齡、性別、教育程度、種族、體質量指數(shù)等影響因素,最終發(fā)現(xiàn)低維生素D含量的人群認知功能下降更快[6]。

1.2 多不飽和脂肪酸(PUFA)ω-3 PUFA是一種典型的多不飽和脂肪,幾乎都來自于魚類,對于延緩認知功能的下降具有重要的意義。二十二碳六烯酸是主要的ω-3 PUFA,具有組成神經(jīng)元膜的作用,大約存在于30%～40%的大腦灰質和白質區(qū)域的細胞及感光細胞的膜,在大腦代謝活躍的地方如大腦灰質、線粒體、突觸體,其含量尤為豐富[6-7]。動物研究顯示,增加膳食中ω-3脂肪酸含量,可以調節(jié)神經(jīng)元膜興奮性,提高神經(jīng)元的傳輸能力,并減少氧化損傷[7-8]。在芝加哥健康計劃研究中發(fā)現(xiàn),每周減少1條魚的攝入,就會增加12%的認知功能下降的概率,更讓人吃驚的是,每周吃一條魚就可以降低60%的患病風險。在美國芝加哥老年健康計劃中,研究者發(fā)現(xiàn),高水平地攝入ω-3脂肪酸能夠明顯降低老年癡呆的發(fā)病,其中二十二碳六烯酸起到了最重要的作用[9]。在另一項研究中也發(fā)現(xiàn),大量攝入ω-3脂肪酸含量多的食物(沙拉、堅果、魚、西紅柿、家禽、十字花科蔬菜、深綠色科蔬菜)有利于降低癡呆的發(fā)生[10]。α-亞麻酸(ALA)是主要的ω-3 PUFA,這種物質的缺乏可能導致膜的結構和功能改變并誘發(fā)腦功能障礙。補充12個月ALA的大鼠在進行空間工作記憶任務的時候表現(xiàn)更好[11]。

1.3 抗氧化劑 天然植物的抗氧化活性成分主要有黃酮類、多酚類、皂甙類、鞣質類、維生素類、褪黑素類等。目前研究較多的主要集中在黃酮類、多酚類、皂甙類及鞣質類物質方面?？寡趸瘎?如維生素E、C構成身體的內源性防御機制,以對抗氧化應激。在動物模型中,補充抗氧化劑食物的嚙齒動物表現(xiàn)出優(yōu)越的學習記憶能力和較少的氧化損傷和炎癥反應。維生素E通過清除氧自由基起作用。氧自由基的含氧原子具有未成對電子,具有高度反應性,損傷蛋白質、脫氧核糖核酸和細胞膜,而維生素E具有抑制脂質過氧化過程的作用,有利于保護細胞膜完整性[12-13]。

1.4 植物素 多酚類化合物是一類主要存在于水果、蔬菜、谷物中的天然化合物,被認為是最具抗氧化作用的食物之一[14]。多酚類化合物可分為兩類:非黃酮類化合物和黃酮類化合物。非黃酮類化合物包括酚酸、芪類、木脂素等多酚。黃酮類化合物分為六組:黃酮、黃酮醇、黃烷醇、黃酮類、異黃酮、花青素。許多研究表明,姜黃素可以作為抗癡呆的一個很好選擇,具有包括抗氧化、抗炎和抗淀粉樣等神經(jīng)保護效應[15]。研究發(fā)現(xiàn),使用富含姜黃素飲食的印度老年人群的癡呆發(fā)病率相比美國的同齡人群約下降了4.4倍[13]。姜黃素的抗氧化性質,主要歸因于酚的存在,從而傳遞氫原子、電子、質子[14,16]。另一種非黃酮類化合物就是白藜蘆醇,超過70種植物含有此類物質,包括買麻藤,蝴蝶蘭花樹、白藜蘆、蘇格蘭松樹、玉米百合、桉樹、云杉,還有很多水果也富含白藜蘆醇,包括葡萄、蔓越莓。結構研究表明,白藜蘆醇抗氧化性能取決于三羥基基團存在的位置,三羥基基團與白藜蘆醇提供的芳香環(huán)具有達到去除自由基的能力。此外,也與白藜蘆醇刺激抗氧化酶內源性表達有關[15,17]。

1.5 鋅元素 鋅是人體必需的微量元素,在大腦的發(fā)育和工作中起著重要的作用。許多神經(jīng)退行性疾病都有鋅離子的參與,如阿爾茨海默病、抑郁癥和癲癇。充足的鋅水平是中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育和神經(jīng)干細胞分化的關鍵,對認知功能有重要作用,尤其是在兒童與老年人中[16,18]。鋅平衡有助于大腦的持續(xù)發(fā)展,特別是對小腦星狀、籃狀、浦氏和顆粒細胞[19]。鋅穩(wěn)態(tài)的干擾被認為是神經(jīng)退行性腦疾病的重要因素。在阿爾茨海默病,鋅是β淀粉樣蛋白聚集和細胞內tau蛋白磷酸化的觸發(fā)器,從而進一步出現(xiàn)突觸退化和膽堿能基底核、大腦灰質神經(jīng)元細胞受損,最后導致認知功能下降[20]。

2 營養(yǎng)模式與認知功能的關系

飲食模式與疾病是近年來老年癡呆癥研究領域的一個新焦點,這種新的觀點充分考慮到了食物和營養(yǎng)是一個有機統(tǒng)一的整體而不是相互獨立。它傳達出一種新的健康飲食的觀點:一組食物往往比單一結構的食物更有益于健康[21]。

大多數(shù)飲食模式的流行病學研究調查了地中海飲食。地中海飲食早在20世紀60年代就提出來,是來源于希臘、意大利、克里特島的一種比較傳統(tǒng)的飲食模式,這種飲食模式的特點是攝入較多的谷類、蔬菜、水果、堅果和橄欖油;魚和適量飲酒;減少攝入奶制品,紅肉和肉類產(chǎn)品,因此比較符合健康飲食、全面營養(yǎng)的觀點?；谶@種飲食模式所富含各種植物和抗氧化物質的基礎,有越來越多的理由相信,它可以延緩認知功能下降。既往近10項流行病學研究中,大約有4項流行病學研究比較充分地觀察到了地中海飲食具有延緩認知功能下降的作用[21-22]。最近在西班牙開展的一項隨機對照試驗支持地中海飲食延緩大腦認知功能下降的這一觀點。研究分析認知功能發(fā)現(xiàn),相比于低脂飲食的對照組,試驗組(地中海飲食)在6.5年后獲得了更高的簡易精神狀態(tài)量表(MMSE)和畫鐘試驗得分[23]。

另一種飲食模式是高血壓防治飲食模式(DASH飲食),被證實可以用來預防認知功能下降。這種飲食模式強調攝入更多的水果、蔬菜和全谷物。并且和地中海飲食模式類似的是,DASH飲食強調攝入低脂乳制品,適度攝入肉類,適度飲酒以及低鈉攝入。DASH飲食的最初目的是為了預防高血壓,但是漸漸的,人們發(fā)現(xiàn)這種飲食還具有延緩認知功能下降的作用。在一項研究記憶與衰老的試驗中,通過為期4年的隨訪調查研究發(fā)現(xiàn),那些DASH依從性好的人群,癡呆的發(fā)病率更低[24]。另一項名為ENCORE的研究也調查了DASH飲食模式對認知功能的影響。在這項試驗中,納入了144名超重或肥胖的中年人群,被隨機分配為3個小組:第一組給予DASH飲食,第二組給予與體質量管理相結合的DASH飲食,第三組給予普通飲食。實驗結果發(fā)現(xiàn),在4個月的干預后,DASH飲食組的精神運動速度與第三組相比有所改善。而與第三組相比,與體質量管理相結合的DASH飲食組的精神運動速度和執(zhí)行功能,學習和記憶功能也都有所提高[25]。一項名為護理健康的研究計劃,共納入了16 144名年齡>70歲的美國女性,這些人接受了4次認知功能的評估,最終發(fā)現(xiàn)那些長期堅持DASH飲食的人取得更高量表得分[26]。

此外,2015年的一項研究表明: 一種名為推遲神經(jīng)元退化的地中海飲食干預(MIND)的新型飲食方法可以有效延緩認知功能下降。該項長達10年的研究結果顯示,對于嚴格遵循這種飲食方案的參與者來說,患老年癡呆癥的風險降低了53%;而對于只是一定程度參照這種飲食方案的參與者來說,這種風險也降低了35%[27]?！癕IND”飲食強調了15種食物,包括建議每天食用10種健康食物:綠葉蔬菜、其它蔬菜、堅果、漿果、豆類、全谷類、魚、家禽、橄欖油和葡萄酒,以及不要食用5種食物:紅肉、黃油和人造黃油、奶酪、糕點和甜食、油炸食品或者快餐?！癕IND”飲食法集合了“地中海飲食”和“高血壓防治飲食模式”,這兩者都已經(jīng)被證明可有效延緩認知功能下降。但是“MIND”飲食法相比地中海飲食法更易遵循,因此研究認為這種新的飲食模式延緩認知功能下降的效果可能更顯著[28]。

3 營養(yǎng)改善認知功能的可能機制

認知功能下降的特點是漸進性膽堿能神經(jīng)元的退化,特別是在海馬和皮質區(qū),這意味著將造成記憶喪失、判斷受損、抑郁等癥狀。認知功能下降過程中的主要病理特征包括老年斑,β淀粉樣蛋白在細胞外積累和神經(jīng)纖維纏結。因此,給大腦提供足量的必需營養(yǎng)元素,盡可能維持一個更好的適合神經(jīng)元存活的環(huán)境,阻止神經(jīng)元的減少,從而阻止或減緩認知功能的下降。其可能機制是: (1)高飽和脂肪的攝入可增加氧化應激程度,從而增加動脈硬化和腦損傷發(fā)生的危險性,而PUFA可廣泛影響脂類代謝,降低癡呆發(fā)生的危險性。此外,PUFA具有抗炎性,可以抑制促炎性細胞因子的產(chǎn)生[29]。(2)由于機體內源性抗氧化物質含量低,故大腦神經(jīng)元極易受到氧自由基攻擊。維生素C、E的作用機制可能是通過清除神經(jīng)元細胞內毒鏈反應產(chǎn)生的自由基及過氧化物所介導的細胞損傷,從而起到抗氧化應激作用,保護腦細胞及認知功能[30]。(3)鋅缺乏會影響神經(jīng)遞質活性,自由基清除功能減低,使老年斑形成增多,加速腦老化。鋅的補充治療可以減少海馬區(qū)β淀粉樣蛋白的沉積,避免線粒體功能障礙,改善認知功能[31]。(4)ALA通過激活腺苷-3′,5′-環(huán)化一磷酸反應元件結合蛋白(CREB)和促進腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)及其特異性受體(TrkB)海馬磷酸化,進一步的研究發(fā)現(xiàn)海馬細胞外信號相關激酶(ERK)在起作用,也通過補充ALA激活上行信號CREB。此外,記憶功能的改善伴隨著海馬突觸結構和數(shù)量的變化從而增強突觸可塑性。這些結果表明,通過攝入ALA,增強了CREB/BDNF/TrkB,并激活海馬區(qū)的ERK通路和Akt信號通路,達到了延緩認知功能下降的作用[14]。

盡管認知功能衰退研究領域取得了長足的進展,但它的確切發(fā)病機制仍然沒有得到很好的理解,目前尚無有效的治療辦法。

營養(yǎng)因素在認知功能中發(fā)揮了重要的作用。許多研究表明,營養(yǎng)因素可以改善認知功能。日本東京都健康長壽醫(yī)療中心研究所的研究小組發(fā)現(xiàn),老年人營養(yǎng)狀況不良患癡呆的風險會上升。在疾病的早期階段進行營養(yǎng)干預,調節(jié)病人的營養(yǎng)狀況,可以明顯改善老年癡呆癥病人的認知功能狀態(tài),延緩疾病進展[32]。

綜上所述,隨著人口老齡化,老年癡呆癥的發(fā)病率逐年上升,營養(yǎng)因素對認知功能障礙性疾病的防治作用已經(jīng)引起人們的高度重視。營養(yǎng)與認知功能研究不斷進展,對減緩認知功能下降具有重要的科學和社會意義。