2. 首都医科大学营养与食品卫生学系
老年人认知功能障碍主要见于老年痴呆患者。老年痴呆以阿尔茨海默氏病(Alzheimer's disease,AD)最为常见,因此,通常所说的老年痴呆一般指的是AD。AD伴随着大脑不可逆的退行性改变,与心脑血管病、恶性肿瘤一样已经成为危害老年人生命的主要疾病。在中国,≥60岁人群老年痴呆患病率为4.8%,并且在≥65岁人群中以5%~7%的速度增长;在≥85岁的老年人群中,患病率更是高达23%[1]。由此可以看出,对老年期痴呆的防治已成为重要的健康课题。导致AD发病的危险因素多种多样,随着生活水平的提高、生活方式的改变,人们的饮食模式产生变迁,膳食因素在老年痴呆发生过程中所起到的作用逐渐引起关注。为了改善老年患者的生活质量,为在日常生活中以最简单的膳食手段防治认知功能的损害提供线索,本文拟就膳食因素与老年人认知功能障碍的相关性以及老年人认知功能障碍的营养干预措施作一综述。
1 膳食营养与认知功能障碍的关系研究表明,老年人认知功能障碍的发生与多种膳食因素有关,AD患者通常偏好肉类、高脂乳制品、鸡蛋和精制糖类等高糖高脂的膳食,而健康人群的膳食以谷薯类和蔬菜为主。各种维生素、微量元素缺乏,碳水化合物、脂类摄入过量可能提高认知功能损害的危险性,增加某些营养素的摄入,例如植物化学物以及深海鱼类中的多种多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids, PUFA)都能够预防认知功能损害,有助于改善认知功能[2]。
2 诱发认知功能障碍的膳食因素 2.1 碳水化合物与认知功能的相关性高糖高饱和脂肪酸饮食可能增加患AD的危险[3]。当摄入大量碳水化合物时,体内血糖水平迅速上升,高血糖水平会引起炎症,加速脑细胞的死亡,导致大脑功能的减弱。研究表明,长时间高血糖水平会导致脑细胞萎缩和缠结,这与AD的发生密切相关[4]。47名≥60岁的老年人(其中半数患有轻度认知损害),被随机安排坚持等热量的高饱和脂肪酸、高血糖指数的饮食或者是低饱和脂肪酸、低血糖指数的饮食,结果表明,高糖高脂饮食组脑脊液中β淀粉样蛋白的水平提高[3]。β淀粉样蛋白的清除需要与载脂蛋白E相连。若未与载脂蛋白E连接,则被称为“lipid-depleted”(LD)形式,这种形式更有可能危害大脑。在开始饮食干预之前,与认知功能正常的参与者相比,有轻度认知损害的参与者有更高的LD β淀粉样蛋白水平,同时,有AD基因危险因素(ApoE 4基因变异)的轻度认知功能障碍者LD β淀粉样蛋白的水平也相对较高。饮食干预4周之后,高血糖指数饮食组LD β淀粉样蛋白水平提高,然而,低血糖指数饮食组其水平降低。这说明,饮食干预可能实际上造成了与基因危险因素同样的后果。高糖高脂的西方饮食可能会影响小肠内的微生物环境,进而造成记忆和认知灵活性的改变,例如,益生菌群(包括乳酸杆菌等)能改变动物的记忆,焦虑情绪以及海马和杏仁核水平的脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)[5]。在Magnusson等[6]的研究中,大鼠被随机给予高糖饮食、高脂饮食和正常饮食,2周后,高糖和高脂饮食组梭状芽孢杆菌的数量均有所增加,但肠道细菌比例均下降,但高糖饮食组下降更为明显,且乳酸杆菌仅在高糖饮食组有明显减少。与正常组相比较,高糖饮食组显示出长时程记忆早期发展,工作记忆和认知功能灵活性的明显损害。这些均提示,高糖饮食诱导的肠道细菌的改变可能会造成认知功能损害。
2.2 脂类与认知功能的相关性脂质是脑功能的关键调节因子,晚年AD患者前额皮质二酰甘油信号和神经鞘磷脂类升高,病态的内嗅皮质显示溶血磷脂酸、神经磷脂、神经节苷脂和胆固醇酯特异性浓缩[7],这说明脂质异常与AD病理之间存在潜在关系。
2.2.1 脂肪酸与认知功能障碍ω-3多不饱和脂肪酸可减少自由基对脑组织的损伤,其缺乏与认知障碍的发生有关[8]。研究结果证明,随年龄的增长,脑内不饱和脂肪酸减少,并且发现老年大鼠认知功能的损害伴随着脑内多不饱和脂肪酸(polyunsaty rated fatty acids, PUFA)的减少[9]。单不饱和脂肪酸(monounsaturated fatty acids, MUFA)同样是脑组织的重要成分,但现有关于老年期或痴呆患者脑内MUFA变化的报道存在争议。石如玲等[9]实验表明,伴有认知功能损害的大鼠脑内C20:1、C24:1水平相对较高,这说明脑内MUFA增加可能是认知功能损害的危险因素之一,但其机制目前尚不明确。因此,为了降低老年认知功能障碍的风险,在日常膳食中应增加多不饱和脂肪酸的摄入。(1)ω-3多不饱和脂肪酸与认知功能障碍:鱼类及海产品中含有丰富的ω-3多不饱和脂肪酸,膳食中增加对此类食品的摄入可以对认知功能起到一定的保护作用[10]。二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid, DHA)是ω-3多不饱和脂肪酸中的一种。研究发现DHA能促进过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶等抗氧化酶的表达,这可能解释了DHA对血清过氧化脂质的清除作用[11]。脑内的二十碳王烯酸(Eicosapentaenoic acid, EPA)是ω-3多不饱和脂肪酸中的另一种,可通过激活神经递质促进神经系统的信息处理和传递[12],EPA还能够降低血脂,心脑血管功能,增强红细胞携氧能力,间接改善脑组织微环境[13]。(2) 辛酸(caprylic acid triglycerides,CT)与认知功能障碍:CT是一种独特的饱和脂肪酸,天然存在于乳类和棕榈仁油中。新研究表明,在AD患者的饮食中补充CT可以稳定甚至改善AD的症状。8名≥50岁的AD患者参与了研究[14],平均每天摄入20 g CT,6个月后,2名参与者病情稳定没有进一步恶化,还有2名参与者病情改善。说明CT可能能够逆转AD的进程。对于CT的使用,其机制可以解释为,它解决了区域特异性大脑糖代谢减少(AD的特征)的问题。CT可以释放出酮体,作为葡萄糖供应不足时大脑的能量来源[15]。
在一项涉及20名AD患者或轻度认知损害患者的研究中,参与者被随机给予乳化的转运蛋白(monocarboxylate cotransporters,MCTs)(40 mL MCTs和152 mL鲜奶油混合)或者长链甘油三酯安慰剂(232 mL鲜奶油)。研究者发现,给予MCTs 90 min后,血浆中β羟丁酸(beta-hydroxylutyrate,beta-OHB)水平名显上升,而且应用AD评估量表(Alzheimer′s Disease Assessment Scale-cog,ADAS)检测认知水平发现,4名参与者的认知功能明显改善。这说明MCTs几乎能够立即改善有记忆障碍的老年人,如AD患者的认知功能[16]。
2.2.2 膳食胆固醇与认知功能障碍Darwish等[17]的研究显示,高胆固醇饮食的动物会表现出严重的认知损害和神经生理的改变。5%胆固醇饮食的大鼠表现出显著的学习和记忆损伤以及严重的血脑屏障完整性的损伤[18]。胆固醇可以影响大脑病理,引起小胶质细胞的激活,提高炎症因子的表达,损害髓鞘和轴突并能够造成β淀粉样蛋白的沉积、tau蛋白的磷酸化和脑血管的改变。然而,Micale等[19]的研究显示,富含胆固醇的饮食可以对学习能力产生积极有力的影响。这些矛盾的结果可能与给予的胆固醇剂量,持续时间和动物本身的年龄和品种有关。
2.3 维生素与老年认知功能的相关性在日常饮食中,应多食用蓝莓、黑莓、覆盆子、甘蓝、菠菜、鳄梨等深色的水果和蔬菜,有助于改善认知功能。适量补充抗氧化营养素可减轻体内脂质过氧化,提高抗氧化酶活性,延缓衰老,预防AD发生。
2.3.1维生素C和维生素E与老年认知功能障碍维生素C、维生素E均易于通过血脑屏障,对中枢神经系统发挥着重要的保护作用。维生素C缺乏会导致老年人认知功能低下,并且能够提高中风的死亡率,而血浆维生素C及β-胡萝卜素水平高者则具有较好的记忆能力。有前瞻性队列研究在对5 395名≥55岁认知功能正常的老年人随访9.6年后,发现摄入维生素E较多的老年人发生痴呆的风险减小了25%[20]。另外,安慰剂对照临床研究表明,给予受试者800 IU/d维生素D和500 mg/d维生素C 16周后,脑脊液中F2-isoprostanes的含量明显下降,而F2-isoprostanes水平是氧化应激反应的重要指标[21]。这说明,维生素C与维生素E对于改善老年认知功能具有协同作用。
2.3.2 维生素B12、叶酸缺乏与老年认知功能障碍的相关性血浆中叶酸和维生素B12的低水平与神经系统损伤密切相关,因此缺乏叶酸、维生素B12的人群可能更易患脑功能障碍尤其是老年人认知障碍。叶酸、维生素B12缺乏所引起的高同型半胱氨酸血症可能是其原因。高水平同型半胱氨酸(homocysteine,Hcys)对神经血管的毒性作用表现为提高氧化应激水平从而加速脑的老化。此外,高水平Hcys可诱导海马神经元凋亡和β-淀粉样蛋白变性,与谷氨酸在神经细胞毒性方面发挥协同作用[22]。另外,维生素B12和叶酸缺乏还可能由于不能合成甲硫氨酸和S-腺苷酸而引起的甲基缺乏,也是损害认知功能的因素之一。
2.3.3 维生素D缺乏可引起认知功能减退研究发现,轻度认知功能障碍(mild cognitive impairment, MCI)和AD病人的血浆25羟基维生素D水平远低于认知功能正常人群,而且低水平25羟基维生素D是AD的独立危险因素[23]。一方面,活性维生素D能够激活巨噬细胞的吞噬作用,清除β-淀粉样蛋白,延缓神经细胞凋亡,从而保护认知功能。这提示维生素D可以部分通过调节自身免疫系统改善认知功能[24]。另一方面,维生素D可以调节炎症反应,清除淀粉样蛋白。有实验显示,通过维生素D补充可在减少促炎因子的产生和释放的同时,提高抗炎因子水平,从而增加了β-淀粉样蛋白的清除,有改善记忆及学习能力的作用[25]。除此之外,低水平维生素D也有可能作为血管危险因素对AD的发生起到重要的作用。
2.4 微量元素与老年认知功能障碍某些微量元素可以减少各种自由基和过氧化物的生成,减轻神经细胞的氧化损伤。AD的发生常常伴有“微量元素稳态失衡”。认知功能损害者血清Fe、Cu、Zn、Al含量异常:Fe、Cu、Zn常常均有不同程度减少,而Al的含量增加。血清中高Mn、低Li或低V可看作是神经退行性病变的先兆[26], 因此补充锂盐可能是防治老年认知功能障碍的有效措施。目前也有研究表明,与正常人群相比AD患者体内铁和铜的含量变化并不一致,这可能是因为这2种离子的缺乏主要与AD早期关系密切, 而过载则可能主要与导致AD后期损伤[27]。此外,有动物实验结果表明,硒或其化合物具有延缓AD的形成和发展的作用,因为Se元素能够有效对抗氧化应激、减少Aβ的沉积、抑制tau蛋白过磷酸化,从而调节信号传导,改善认知功能[26]。
3 小结多种膳食因素与老年认知功能状况密切相关,高碳水化合物饮食可能增加老年认知功能障碍的风险,多不饱和脂肪酸例如DHA、EPA以及多种维生素例如维生素C、维生素E都对认知功能具有保护作用,而CT与一般的饱和脂肪酸不同,也可以减少老年认知功能的损害,胆固醇的作用至今尚存争议,不同的微量元素对认知功能可能有不同的影响,例如,铁、硒一般被认为对认知功能有正面作用,而铝则通常被认为会损害认知功能。通过对膳食因素与老年认知功能障碍相关性的研究能够给AD等老年认知疾病提供新的、更为简便、副作用更小的治疗思路,例如抗氧化剂,金属螯合剂,某些元素补充等等。更重要的是提倡合理膳食,减少碳水化合物和饱和脂肪酸的摄入,增加维生素和微量元素的补充,这可能是预防改善认知功能障碍发生的最为适宜的选择。
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