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母婴营养中胆碱对大脑和眼睛健康的影响


2020-05-25


孕产期胆碱营养现状

胆碱是怀孕期间必不可少的营养素。胆碱在婴儿大脑和眼睛发育中具有重要作用,摄入不足会影响视觉和神经认知功能。2018年APP政策声明强调了营养在生命前1000天中的作用,他们认为胆碱和长链多不饱和脂肪酸(LC-PUFAs)是支持早期神经发育和终生神经健康的关键要素。

胆碱和DHA的内源性合成不足以满足营养需求,因此必须从每日膳食中摄取。美国超过90%的人口胆碱摄入量不足(男性为550mg/天,女性为425mg/天)。孕妇和哺乳期妇女的胆碱需求量与普通人不同(分别增加至450和550mg),入量不足将导致孕产期母婴健康风险增加。

 

胆碱的基本生物功能

胆碱是1860年代从加热的猪和牛胆汁中发现的一种卵磷脂成分。卵磷脂的代谢产物磷脂酰胆碱是构成生物膜的主要成分。1920年代科学家在研究神经如何相互交流的过程中,发现了迷走神经刺激分泌的一种物质(乙酰胆碱),该物质与真菌中胆碱的分子结构相同,对体内神经具有激活作用。1936年,Otto Loewi和Henry Dale的这一重大发现被授予诺贝尔奖。

胆碱被认为是两个生物学相关分子-磷脂酰胆碱和乙酰胆碱的重要组成部分,但其在人类饮食中的需求却被大大低估。在动物模型中,切除胰腺的狗会出现肝脏脂肪变性症状,但可以通过喂食未加工的胰腺或卵磷脂来逆转脂肪变性。后续研究表明肝脏脂肪变性是由于脂类包装成脂蛋白的能力受损,无法从肝脏内有效输出。此外,有研究发现胆碱缺乏可增加动物模型肝脏癌变风险,这可能与胆碱作为甜菜碱前体参与肝脏细胞甲基供体和DNA修复过程有关。类似的临床研究也发现,当患者接受缺乏胆碱的肠外营养干预时,其胆碱循环水平下降并伴有肝功能受损和脂肪肝等症状。

由于从头生物合成胆碱不足以满足人体需求,因此胆碱已被美国国家科学院认可为必须从饮食中获取的必需营养素。现有研究已证明胆碱在脂质转运(作为脂蛋白组装和分泌中的磷脂酰胆碱)、细胞膜结构支持(作为磷脂酰胆碱和鞘脂)、神经传递(作为乙酰胆碱)和甲基供体(作为甜菜碱的前体)等方面发挥重要作用。

 

胆碱对孕产妇保健中的作用

胆碱不仅在维持基础生理功能中发挥作用,而且与妊娠期间母婴健康密切相关。胚胎神经管的发育起始于孕早期,并将在怀孕的第四周闭合。孕期血清胆碱水平较低将增加胚胎神经管损伤风险,因此需要在妊娠前增加胆碱摄入量以满足胎儿神经发育营养需求。

随着妊娠的进展,胎盘发育过程中生物膜的合成,母体器官的工作量增加,以及胎儿器官的指数级生长,母婴胆碱的需求量显著增加。该阶段母亲血浆游离胆碱水平升高,胎盘蓄积(浓度比母亲血液高约50倍)以及血浆游离胆碱水平(浓度比成年血浆浓度高3倍)也随之提高。

孕期胆碱水平对产妇健康也有重要影响。妊娠的急性脂肪肝虽然不常见,但却是潜在的致命并发症。急性脂肪肝发生在妊娠中期或产后早期,并具有先兆子痫和胆汁淤积等较常见的症状。此外,有研究表明怀孕期间增加胆碱补充,可降低人胎盘组织中抗血管生成因子和先兆子痫危险标志物fms样酪氨酸激酶-1(sFLT1)水平。另有动物实验表明饮食中胆碱能提高胎盘组织中甜菜碱的浓度,从而下调炎症基因的表达并改善胎儿生长发育。

备注:神经管是发生中枢神经系统的始基,由神经沟闭合而成。神经管的头段先出现三个球状膨大,即前、中、菱三个脑泡。前脑泡分化为端脑和间脑,中脑泡分化为中脑,菱脑泡分化为后脑和末脑。端脑进一步发育为两个大脑半球,后脑发育为脑桥和小脑,末脑发育为延髓。

神经管系神经系统中枢部分胚胎时期的原始结构。此管是在胚胎4周末由2侧神经褶逐渐靠拢并愈合成1条中空的神经管,此管前端发育为脑,后端发育为脊髓。如果此神经管前端闭合不全,小儿可形成先天性颅骨裂并可伴有其他畸形;如果后端闭合不全可形成先天性脊柱裂,均对病儿造成严重后果。

图源:https://baike.baidu.com/item/神经管/7522090?fr=aladdin

 

尽管胆碱在孕产妇保健中具有重要作用,但大约90–95%的孕妇日常膳食中胆碱摄入不足,而且多数产前补充剂中也不含胆碱成分。因此建议通过食用富含胆碱的食物和/或补充剂来提高母婴人群胆碱营养水平。

 

胆碱:在婴儿健康中的作用

1970年代后期,小儿科住院医师史蒂芬·蔡塞尔(Steven Zeisel)观察到人类新生儿的血胆碱浓度比成人高得多。随后其合作伙伴Jan Blusztajn在动物实验中也观察到,新生儿(幼鼠)对胆碱的代谢需求增加,进而导致大脑和肝脏中磷脂酰胆碱的内源性合成增加。进一步的研究表明,在正常饮食条件下,怀孕期间母体肝胆碱会被耗尽,并转运、富集至胎盘,从而增加胎儿组织的胆碱浓度。在哺乳期胆碱也会于乳腺内积聚并分泌至乳汁中,从而为发育中的婴儿提供充足的胆碱。

0–6个月婴儿的胆碱建议摄入量为每天125 mg,7-12个月婴儿的建议摄入量为每天150mg。这些建议摄入量是参考体重为7kg(约18mg/kg)的0至6个月婴儿的胆汁和母乳中的胆碱浓度(160mg/L),母乳平均产量(0.78L/天),以及7-12个月参考体重而设定的。

 

孕产妇饮食中胆碱在胎儿大脑发育过程中发挥重要作用,并可对后续生长发育产生持续影响。有研究发现胆碱会改变大脑隔垫和海马中神经元分化的时间,这两个区域与学习和记忆功能相关。其他研究发现成人海马神经胆碱调节速率以及海马脑源性神经营养因子增加,可导致成人记忆任务的认知能力提高。怀孕期间母亲胆碱摄入量较高,则儿童7岁龄的记忆能力表现更好。此外,胎儿眼睛的发育也受胆碱影响,如果母体胆碱摄入量低会导致婴儿视网膜干细胞的减少和视力受损。总之,越来越多的证据强调了胆碱在产前营养中的重要性。

胆碱在促进大脑发育和认知功能方面也起着重要作用。在动物模型中,胆碱摄入不足会导致母体血浆和乳汁中胆碱代谢产物浓度降低,进而造成新生儿胆碱营养缺乏。观察性研究表明,怀孕期间较高的胆碱摄入与改善7岁儿童视觉和记忆能力有关。一项针对15岁儿童的大规模临床研究(n = 324)表明,血浆胆碱水平与学业成绩显着正相关,与社会经济地位(SES)因素和叶酸摄入量无关。

在一项随机、双盲、对照试验中,补充母体胆碱虽然不能改善婴儿记忆能力或语言发育状况,但可以提高婴儿信息处理速度。产后胆碱缺乏可能导致婴儿瘦体重增长缓慢和神经认知发育受损,因此可考虑产后补充母体胆碱以降低相应风险。

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