探讨膳食胆碱缺乏对神经系统和全系统健康的影响

时间:2023年1月19日
来源:Aging Cell

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胆碱是肝脏中少量产生的一种必需营养素,存在于鸡蛋、西兰花、豆类、肉类和家禽等食物中,是人类健康的重要成分。一项新的研究发现,饮食中胆碱缺乏会对身体产生不利影响,这可能是阿尔茨海默病之谜中缺失的一块。

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Choline    

胆碱是大脑和身体健康的重要营养物质。一项新的研究表明,胆碱不足会导致心脏和肝脏病变,并与阿尔茨海默病的两个特征:淀粉样斑块和Tau缠结的发展有关。    

图片来源:Shireen Dooling

胆碱是肝脏中少量产生的一种必需营养素,存在于鸡蛋、西兰花、豆类、肉类和家禽等食物中,是人类健康的重要成分。一项新的研究发现,饮食中胆碱缺乏会对身体产生不利影响,这可能是阿尔茨海默病之谜中缺失的一块。

据估计,超过90%的美国人没有达到推荐的每日胆碱摄入量。目前在小鼠身上进行的研究表明,饮食中胆碱缺乏可能对心脏、肝脏和其他器官产生深远的负面影响。

缺乏足够的胆碱还与与阿尔茨海默病相关的大脑的深刻变化有关。其中包括与该疾病的两种典型特征相关的病理,即聚集在神经元之间细胞间隙的淀粉样斑块和凝结在神经元体内的tau缠结。

由亚利桑那州立大学的科学家领导的这项新研究,描述了缺乏膳食胆碱的正常小鼠和缺乏胆碱的转基因小鼠的病理,这些小鼠已经表现出与疾病相关的症状。在这两种情况下,饮食胆碱缺乏会导致阿尔茨海默病典型伴随的AD小鼠的肝损伤、心脏增大和神经系统改变,包括斑块形成的淀粉样β蛋白水平增加和tau蛋白的疾病相关改变。

此外,该研究还表明,小鼠胆碱缺乏会导致显著的体重增加、葡萄糖代谢的改变(这与糖尿病等疾病有关)以及运动技能的缺陷。

就人类而言,“这是一个双重问题,首先,人们没有达到1998年美国医学研究所确定的每日胆碱摄入量。其次,大量文献表明,推荐的每日摄入量对大脑相关功能并不是最佳的。”

Ramon Velazquez领导了这项关于膳食胆碱对大脑和其他器官重要性的新研究。他是亚利桑那州立大学班纳神经退行性疾病研究中心的研究员。

这项研究强调了一系列与胆碱缺乏有关的生理和神经变化。饮食中充足的胆碱会降低氨基酸同型半胱氨酸的水平,这种氨基酸已被认为是一种导致神经退行性变的神经毒素,通过产生乙酰胆碱,对学习和记忆等功能的调节很重要。

越来越多的人认识到胆碱的重要性,应该鼓励所有成年人确保适当的胆碱摄入量。对于那些以植物性饮食为主的人来说尤其如此,因为天然胆碱含量可能较低,因为富含胆碱的食物是鸡蛋、肉类和家禽。

植物性、富含胆碱的食物,包括大豆、抱子甘蓝和吐司,在这些情况下有助于增加胆碱。此外,鼓励使用廉价的非处方胆碱补充剂,以确保整个系统的健康,并保护大脑免受神经退行性疾病的影响。

Brain-boosting

胆碱是产生乙酰胆碱所必需的,乙酰胆碱是一种神经递质,在记忆、肌肉控制和情绪中起着重要作用。胆碱还能构建细胞膜并帮助调节基因表达。医学研究所提出的既定建议是基于预防男性脂肪肝的证据。新的证据表明,成年女性(425毫克/天)和成年男性(550毫克/天)膳食胆碱的推荐每日摄入量可能不是最佳的大脑健康和认知。此外,约90%的美国人没有达到推荐水平,甚至可能不知道每天需要膳食胆碱。

自一个多世纪前发现这种毁灭性疾病以来,尽管进行了数十年的研究,并投入了数十亿美元,但仍然没有任何疗法能够减缓这种疾病的发展。然而,新的研究结果表明,环境和生活方式的改变,包括足够的胆碱,可能有助于保护大脑免受阿尔茨海默病的影响,并改善整体健康状况。

委拉斯开兹与共同主要作者Nikhil Dave和Jessica Judd一起参与了这项研究。这项工作是高度跨学科的,包括来自亚利桑那州立大学生物科学质谱设施和亚利桑那大学凤凰城医学院转化心血管研究中心的研究人员。

Nikhil Dave说:“这项跨越多个机构的合作工作,在系统层面上调查衰老的分子过程,为围绕膳食胆碱在健康衰老中的重要性提供了大量证据。”

杰西卡·贾德说:“我发现这个项目特别引人注目的是,胆碱缺乏的饮食对多个器官产生了负面影响,这些器官的故障可能会对大脑健康产生影响。”

这项研究发表在最新一期的《衰老细胞》杂志上。

一个多产而神秘的杀手  

阿尔茨海默病是导致痴呆的主要原因,也是65岁及以上美国人死亡的第五大原因。今天,阿尔茨海默病仅在美国就影响了650万人,预计到2060年将影响近1400万美国人。到那时,管理阿尔茨海默氏症的成本预计将超过20万亿美元,威胁到医疗保健基础设施,同时造成巨大的痛苦。

长期以来,神经元外粘性蛋白质片段的积累(形成淀粉样β斑块),以及神经元体内异常形式tau蛋白的积累(tau缠结)一直被认为是阿尔茨海默病的标志。这些大脑改变通常伴随着神经退行性变,包括神经元的损伤和破坏。斑块被认为会破坏大脑中细胞间的通信,而缠结则会阻碍对细胞正常功能和生存至关重要的营养物质的运输。

除了淀粉样斑块和神经原纤维缠结外,该疾病还会导致大脑细胞死亡,并增加认知障碍。目前的研究还发现海马体中蛋白质的失调,海马体是阿尔茨海默病的一个关键结构,与学习和记忆有关。正常小鼠和AD小鼠在缺乏胆碱的饮食中都表现出海马蛋白的失调,AD模型表现出严重的影响。  

最近阿尔茨海默病发病率的急剧增加令人严重关切。尽管在2000年至2019年期间,中风、心脏病和艾滋病导致的死亡人数有所下降,但阿尔茨海默病导致的死亡人数增加了145%以上。阿尔茨海默症不仅给病人造成了巨大的损失,还给照顾病人的人带来了巨大的负担。仅在2021年,就有1100多万家庭成员和其他无偿照护人员提供了160亿小时的照护。

这种疾病最初的外在症状通常与语言、记忆和思维问题有关,因为与这些任务相关的大脑区域往往最先受到影响。然而,研究人员现在知道,当这种疾病出现明显症状时,它已经悄悄地破坏大脑20年或更长时间了。

许多因素导致阿尔茨海默病的发展,从遗传易感性到年龄,生活方式和环境影响。女性罹患此病的风险增加,原因尚不清楚。

最近的研究表明,饮食是预防认知能力下降的一个重要因素。在早期的研究中,委拉斯开兹和他的同事们证明,与子宫内的正常胆碱方案相比,喂食高胆碱饮食的小鼠,其后代在空间记忆方面表现出改善。有趣的是,补充胆碱的有益影响是跨代的,不仅保护在妊娠和哺乳期间接受胆碱补充的小鼠,而且还保护这些小鼠的后续后代,这表明它们的基因发生了遗传修饰。

实验室随后的研究表明,与接受正常胆碱方案的小鼠相比,终生给雌性小鼠服用胆碱可改善其空间记忆。

多方面的影响  

这项新研究检查了3-12个月或成年早期至晚期的小鼠(大致相当于人类的20-60岁)。在显示阿尔茨海默氏症症状的正常和转基因小鼠中,那些暴露在缺乏胆碱饮食中的小鼠表现出体重增加和新陈代谢的不利影响。通过组织分析观察到肝脏损伤,以及心脏增大。检测到可溶性、低聚物和不可溶性淀粉样β蛋白的升高,以及导致大脑中神经纤维缠结的tau蛋白特征的修饰。

此外,胆碱缺乏的小鼠在运动技能测试中表现不佳,与饮食中胆碱充足的小鼠相比。这些不良反应在转基因小鼠中加剧。将这些发现转化为人类,这意味着易患阿尔茨海默病或处于疾病痛苦中的人应该确保他们摄入足够的胆碱。

这项研究还详细研究了海马体中的蛋白质,海马体是受阿尔茨海默病严重影响的大脑区域,以及在血液中检测到的蛋白质。饮食中的胆碱缺乏改变了重要的海马网络。这些病理包括与微管功能和突触后膜调节相关的通路中断,两者都是正常大脑功能所必需的。在血液中,肝脏中产生的在代谢功能中起作用的蛋白质在缺乏胆碱的饮食中尤其失调。

“我们的工作提供了进一步的支持,考虑到全身的需求,膳食胆碱应该每天摄入,”Velazquez说。

最终,在鼓励终身补充胆碱之前,对照人体临床试验对于确定胆碱的有效性和适当剂量至关重要。尽管如此,这项强有力的新发现给人们带来了希望,胆碱可能是保护大脑免受神经退行性变和与年龄相关的认知能力下降所需的武器库中的一种工具。

文章标题

Dietary choline intake is necessary to prevent systems-wide organ pathology and reduce Alzheimer's disease hallmarks


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