Otwarty dostęp

The role of docosahexaenoic acid (DHA) in the prevention of cognitive impairment in the elderly


Zacytuj

WPROWADZENIE

Starzenie się organizmu to nieunikniony i postępujący proces biologiczny, który prowadzi do nieodwracalnych zmian fizjologicznych i funkcjonalnych. Osoby starsze w Polsce najczęściej zmagają się z chorobami przewlekłymi, takimi jak nadciśnienie tętnicze, choroby zwyrodnieniowe stawów czy niewydolność krążenia. Pojawiające się wraz z wiekiem choroby wpływają na obniżenie sprawności funkcjonalnej osób starszych, ich niezależność w codziennym funkcjonowaniu, ale także zwiększają ryzyko hospitalizacji i koszty opieki medycznej [86, 117]. Negatywne zmiany nie omijają także układu nerwowego, a pojawiające się wraz z wiekiem pogorszenie funkcji poznawczych, to proces naturalny, zachodzący również u osób zdrowych [73]. Niestety, nawet niewielkie nasilenie zaburzeń zdolności poznawczych może istotnie wpływać na pogorszenie jakości życia osób starszych [44, 105]. Funkcje poznawcze to procesy umysłowe, które służą do zdobywania wiedzy (czyli przetwarzania informacji płynących ze środowiska zewnętrznego i wewnętrznego) oraz są podstawą wszystkich zachowań jednostki. Najprostszy podział wyodrębnia: (1) podstawowe funkcje poznawcze, do których zalicza się percepcję, pamięć i uwagę oraz (2) złożone funkcje poznawcze obejmujące myślenie, funkcje językowe oraz funkcje wykonawcze [67]. Według kryteriów diagnostycznych zaburzeń psychicznych DSM-5 (Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders) wyróżnia się sześć podstawowych domen funkcji poznawczych, a każda z nich ma poddomeny (tabela 1) [27, 93]. Wśród najbardziej podatnych na pogorszenie wraz z wiekiem wymienia się pamięć oraz uwagę [42, 82, 84, 108].

Domeny poznawcze według DSM-5

Uwaga przedłużona koncentracja (sustained attention)
podzielność uwagi (divided attention) selektywność uwagi (focused/selective attention)
szybkość przetwarzania (processing speed)

Funkcje wykonawcze planowanie (planning)
podejmowanie decyzji (decision-making)
pamięć robocza, operacyjna (working memory) reagowanie na informacje zwrotne (responding to feedback)
hamowanie (inhibition)
płynność poznawcza (cognitive flexibility)

Język nazywanie obiektów (object naming)
wyszukiwanie słów (word finding)
płynność (fluency)
gramatyka i składnia (grammar and syntax)
język receptywny (receptive language)

Pamięć i uczenie się swobodne przypominanie (free recall)
przypominanie z podpowiedzią (cued recall)
pamięć rozpoznawcza (recognition memory)
pamięć semantyczna (semantic memory)
pamięć epizodyczna/autobiograficzna (episodic/autobiographical memory)
pamięć długotrwała (long-term memory, LTM)
uczenie się niejawne (nondeclarative/implicite learning)

Funkcje percepcyjno-motoryczne percepcja wzrokowa (visual perception)
zdolności wzrokowo-konstrukcyjne (visuoconstructional reasoning)
koordynacja wzrokowo-ruchowa (perceptional-motor coordination)

Poznawcze społeczne rozpoznawanie emocji (recognition of emotions)
teoria umysłu (theory of mind)
wgląd (insight)

Opracowanie własne na podstawie Sachdev i wsp. 2014 [93]

Kwas dokozaheksaenowy (DHA) zaliczany jest do grupy długołańcuchowych kwasów tłuszczowych z rodziny n-3, które należą do grupy wielonienasyconych kwasów tłuszczowych (WNKT). Do kwasów tłuszczowych z rodziny n-3 należy również kwas α-linolenowy (ALA) oraz kwas eikozapentaenowy (EPA). Zarówno DHA, jak i EPA mogą być syntetyzowane de novo w organizmie człowieka jedynie w niewielkim stopniu przez szereg przemian enzymatycznych ALA, dlatego muszą być dostarczane z żywnością, a ich podstawowym źródłem w diecie są tłuste ryby [101]. Kwasy tłuszczowe są ważnym składnikiem błon komórkowych tkanki nerwowej. Stosunek kwasów tłuszczowych nasyconych do nienasyconych w błonach komórkowych jest jednym z głównych czynników wpływających na ich właściwości biofizyczne, a każde zaburzenie tego stosunku wpływa negatywnie na funkcjonowanie układu nerwowego i zachowanie funkcji poznawczych [71]. Wraz z wiekiem dochodzi do postępującej utraty lipidów membranowych w błonach komórkowych. Spadek zaczyna się już po ukończeniu 20. roku życia, natomiast po 80. roku życia deficyt ten jest już znaczny. U osób w wieku powyżej 20 lat, poziom fosfolipidów ogółem, cholesterolu, a także cerebrozydów i sulfatydów maleje z czasem. Także poziom WNKT w błonach membranowych spada z wiekiem [29]. DHA stanowi do 60% sumy kwasów tłuszczowych w fosfolipidach neuronów [77]. Jako podstawowy składnik fosfolipidów błonowych w mózgu (fosfatydylo-etanoloaminy i fosfatydyloseryny, a w mniejszych ilościach również fosfatydylocholiny), wpływa na cechy biofizyczne membran komórkowych, m.in. na ich płynność, przepuszczalność, a także na funkcję białek błonowych i tratw lipidowych [100]. DHA może więc wpływać bezpośrednio na działanie układu nerwowego, m.in. przez wpływ na integral-ność błon, uwalnianie neuroprzekaźników, neurogenezę, plastyczność synaptyczną czy ekspresję genów [116], ale także pośrednio m.in. przez wpływ na funkcjonowanie układu sercowo-naczyniowego czy działanie przeciwzapalne [20].

ROLA DHA W UKŁADZIE NERWOWYM

Pojawiające się z wiekiem zmiany w układzie nerwowym są związane ze zmniejszeniem całkowitej objętości mózgu [10, 104], zmniejszeniem objętości istoty białej [12] oraz istoty szarej [49]. Istota biała i szara to najważniejsze elementy ośrodkowego układu nerwowego (OUN). Istota biała mózgu składa się głównie z wiązek aksonów i otaczających je komórek glejowych. Aksony przewodzą impulsy nerwowe między neuronami. Właściwości tkanki istoty bia-łej mózgu korelują ze zdolnościami poznawczymi, m.in. podejmowaniem decyzji, stanami emocjonalnymi i zmianami rozwojowymi [115]. Integralność istoty białej, która jest ściśle powiązana z ilością mieliny, wpływa na zdolności poznawcze, m.in. na funkcje wykonawcze i szybkość przetwarzania informacji, ale także uwagę, pamięć i zdolność uczenia się [13]. Istota szara to ciała neuronów wraz z ich synapsami. Zmiany w makrostrukturze istoty szarej są powiązane ze zmianami w funkcjonowaniu poznawczym, zwłaszcza funkcji wykonawczych, pamięci epizodycznej oraz prędkości przetwarzania [40].

Badania przekrojowe z udziałem osób zdrowych wykazują dodatnią korelację między spożyciem kwasów DHA i EPA a objętością istoty szarej ocenianej za pomocą rezonansu magnetycznego (MRI - magnetic resonance imaging) [30, 107]. Ponadto Virtanen i wsp. [113] stwierdzili, że wyższy poziom DHA w osoczu wiążę się z mniejszą liczbą nieprawidłowych zmian w istocie białej. Badania wykazują, że zarówno regularne spożywanie ryb [88], jak i suplementów z olejem rybim [32] u osób starszych wiązało się z mniejszym ryzykiem atrofii mózgu w różnych jego obszarach, m.in. w hipokampie, który jest obszarem mózgu decydującym o prawidłowym funkcjonowaniu poznawczym i zachowaniu pamięci [50].

WPŁYW DHA NA NAUROGENEZĘ ORAZ NEUROPLASTYCZNOŚĆ

Wraz z wiekiem zmianie ulega plastyczność mózgu, czyli jego zdolność do zmian struktury i funkcji w odpowiedzi na zmiany środowiska, co ma związek ze zdolnością uczenia się i pamięcią [18, 80]. Wiek wpływa na zmniejszenie poziomu czynników troficznych, a także zmniejszenie neurogenezy, gliogenezy, przeżywalności komórek, rozgałęzień dendrytycznych i synaptogenezy, a to wpływa na plastyczność mózgu [80]. Neurogeneza to proces, w wyniku którego wytwarzane są nowe neurony z komórek prekursorowych, tj. neuronalnych komórek macierzystych i komórek progenitorowych (swoistych tkankowo komórek macierzystych). Wykazano ciągły i aktywny proces neurogenezy w dwóch obszarach mózgu osób dorosłych: warstwa podkomorowa komory bocznej (SVZ - subventricular zone) i warstwa podziarnista (SGZ - subgranular zone) zakrętu zębatego w hipokamie (DG - dentate gyrus) [37]. Starzenie się jest jednym z ważniejszych ujemnych regulatorów neurogenezy [66], a w badaniach wykazano korelację między poziomem neurogenezy hipokampalnej a funkcjonowaniem poznawczym [3, 63].

Wyniki badań in vitro i in vivo dowodzą, że DHA promuje różnicowanie neuronalnych komórek macierzystych, m.in. przez wpływ na cykl komórkowy i hamowanie programowanej śmierci komórek – apoptozy [62]. DHA zwiększa wytwarzanie neurotroficznego czynnika pochodzenia mózgowego (brain-derived neurotrophic factor, BDNF), wpływając na szlaki sygnałowe kinazy AkT i kinazy regulowanej zewnątrzkomórkowo (ERK - extracellular signal regulated kinase)/kinazy aktywowanej mitogenami (MAPK - mitogen activated kinases)/białka wiążącego CRE (CREB - binding protein) [17, 89, 118].

Badania prowadzone na zwierzętach wykazują, że DHA może zmniejszyć związane z wiekiem uszkodzenia neuronów [57]. Ponadto, większa zawartość DHA w mózgu sprzyja wzrostowi i różnicowaniu neurytów komórek nerwowych, a także wzrostowi gęstości kolców dendrytycznych, co stymuluje neurogenezę [53, 92]. DHA wpływa również na synaptogenezę i synaptyczną ekspresję synapsyny oraz receptorów glutaminianowych w neuronach hipokampu młodych myszy [22].

DHA może zwiększać neurogenezę także przez receptory retinoidowe. Receptory kwasu retinowego (RAR - retinoic acid receptor), receptory retinoidowe X (RXR - retinoid X receptors) i receptory aktywowane przez proliferatory peroksysomów (PPAR - peroxisome proliferator-activated receptors) są czynnikami transkrypcyjnymi zaangażowanymi w regulację ekspresji licznych genów związanych m.in. z proliferacją komórek oraz przebiegiem stanów zapalnych. Badania wskazują na związek receptorów retinoidowych z procesami uczenia się i pamięci. Obserwuje się również spadki poziomów mRNA RAR i RXR z wiekiem; DHA i EPA są endogennymi ligandami RXR i PPAR. W badaniu na myszach, odnotowano wpływ DHA na zwiększenie ekspresji RARα, RXRα i RXRβ w korze przedczołowej, prąż-kowaniu i hipokampie u starszych myszy [36].

WPŁYW DHA NA UKŁAD SERCOWO-NACZYNIOWY

Liczne badania potwierdzają związek zaburzeń funk-cji poznawczych oraz zwiększonego ryzyka demencji z chorobami układu sercowo-naczyniowego (cardiovascular disease, CVD), w tym z niewydolnością serca i migotaniem przedsionków [21, 95, 114]. Ponadto, ze zwiększonym ryzykiem wystąpienia zaburzeń poznawczych i demencji w starszym wieku są związane czynniki ryzyka rozwoju CVD, takie jak nadciśnienie tętnicze, dyslipidemia, cukrzyca czy zespół metaboliczny [51, 52]. Mechanizm tych relacji nie jest jeszcze poznany, ale podejrzewa się, że może być to związane ze zmianami zachodzącymi w naczyniach krwionośnych, prowadzącymi do dysfunkcji zarówno śródbłonka, jak i bariery krew-mózg. Wiąże się to także ze zwiększonym poziomem stresu oksydacyjnego i nasilonym stanem zapalnym, a także z odkładaniem β-amyloidu i zmianami w biodostępności tlenku azotu w mózgu (NO - nitric oxide) [79, 99]. W nielicznych przeprowadzonych jak dotąd badaniach dotyczących roli NO w funkcjonowaniu poznawczym wykazano, że jest zaangażowany w procesy uczenia się i pamięć. Obserwowano poprawę w obrębie tych domen po zwiększeniu biodostępności NO w mózgu przez podanie donorów NO, np. molsydominy lub nitroprusydku sodu. Ponadto, inhibitory syntezy NO, takie jak metylowe pochodne L-argininy, wpływały na pogorszenie funkcji poznawczych zarówno u osób zdrowych, jak i u osób z demencją [99].

Kwasy tłuszczowe n-3 mogą zmniejszać ryzyko rozwoju CVD, chociaż wyniki dotychczas przeprowadzonych badań nie dają niezbitych dowodów potwierdzających ich ochronny wpływ [68]. Jak wskazują wyniki dwóch niedawno opublikowanych niezależnych metaanaliz, kwasy DHA i EPA mogą nie tylko bezpośrednio zmniejszać ryzyko CVD, ale również działać pośrednio, korzystnie wpływając na czynniki ryzyka CVD. AbuMweis i wsp. [2] w metaanalizie uwzględniającej wyniki 171 randomizowanych badań klinicznych z kontrolną grupą placebo, potwierdzili dzia-łanie hipotensyjne, przeciwarytmiczne i przeciwzapalne DHA i EPA, a także ich istotny wpływ na obniżenie stężenia triglicerydów. W innej metaanalizie uwzględniającej wyniki 18 badań randomizowanych oraz 17 prospektywnych, stwierdzono że DHA i EPA mogą zmniejszać ryzyko wystąpienia choroby niedokrwiennej serca, szczególnie w populacji wysokiego ryzyka, w tym u osób z podwyższonym poziomem triglicerydów i frakcji LDI (lipoproteiny o małej gęstości) [5].

Badania wykazują, że podwyższone stężenie homocysteiny (Hcy) we krwi jest niezależnym czynnikiem ryzyka zgonu z powodu chorób sercowo-naczyniowych [85], jednak związek poziomu Hcy z zaburzeniami poznawczymi nie jest do końca wyjaśniony, a wyniki badań nie są jednoznaczne. Sugeruje się, że nadmiar Hcy jest czynnikiem wywołującym stres oksydacyjny, a także wzmożone odkładanie hiperfosforylowanego białka tau oraz zwiększone gromadzenie się β-amyloidu, które są związane z rozwojem choroby Alzheimera (Alzheimer’s disease, AD) [54].

Wyniki badań wskazują, że podwyższone stężenie Hcy może być związane z gorszymi wynikami w testach oceniających funkcje poznawcze [7, 25, 74] oraz większym ryzykiem rozwoju zaburzeń funkcji poznawczych [65]. Jednocześnie dostępne są badania, w których nie potwierdzono tej zależności [76, 90]. DHA może wpływać na ekspresję genów kodujących enzymy ważne dla metabolizmu Hcy: adenozynotransferazy metioninowej (MAT) i reduktazy metylenotetrahydrofolianowej (MTHFR) [59]. Wyniki badań przekrojowych wskazują na związek wyższego poziomu DHA w fosfolipidach surowicy z niższym stężeniem Hcy [70]. Ponadto metaanaliza badań interwencyjnych z randomizacją wykazała wpływ suplementacji kwasów tłuszczowych n-3 na obniżenie poziomu Hcy w osoczu [60].

WPŁYW DHA NA STAN ZAPALNY

Stan zapalny jest wymieniany, oprócz stresu oksydacyjnego, jako jedna z głównych przyczyn zaburzeń funkcji poznawczych [14]. U osób starszych na skutek pogorszenia funkcjonowania układu odpornościowego rozwija się przewlekły stan zapalny o niewielkim nasileniu, co oddziałuje negatywnie na mikrobiom i pogłębia zaburzenia zapalne. Zmiany stylu życia typowe dla seniorów, takie jak obniżona aktywność fizyczna oraz mniej urozmaicona dieta nasilają zaburzenia równowagi procesów przeciw- i prozapalnych [16]. Badania wskazują na możliwe powiązanie podwyższonych poziomów markerów stanu zapalnego (np.: IL-2, IL-6, IL-10) lub innych wskaźników (np. interferonu-γ, czynnika martwicy nowotworów α) z gorszym funkcjonowaniem poznawczym, jednak ich wyniki nie są jednoznaczne [75]. W licznych badaniach wykazano natomiast, że podwyższone stężenie białka C-reaktywnego (CRP) w surowicy krwi osób w średnim wieku jest związane ze zwiększonym ryzykiem zaburzeń funkcji poznawczych, demencji, jak również AD [43, 81, 91].

Badania randomizowane wykazują wpływ suplementacji DHA i EPA na zmniejszenie reakcji zapalnych u osób z AD. W badaniu Vedin i wsp. [111] codzienna suplementacja 1,7 g DHA i 0,6 g EPA przez sześć miesięcy u pacjentów z AD wpływała na zmniejszenie poziomu interleukin stanu zapalnego: IL-1β i IL-6. W innym badaniu podawanie zarówno DHA, jak i EPA wyraźnie zmniejszyło uwalnianie cytokin prozapalnych, przy czym wpływ DHA był większy niż EPA. Autorzy zaobserwowali, że DHA zmniejszało wyłącznie wysoki stosunek IL-1β/IL-10, a EPA również stosunek IL-6/IL-10 (gdzie IL-1β oraz IL-6 to interleukiny prozapalne, a IL-10 przeciwzapalna), dlatego zasugerowali równoczesną suplementację obu kwasów tłuszczowych [98].

DHA wpływa także na zmniejszenie ekspresji jądrowego czynnika transkrypcyjnygo NF kappa B (nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells, NF-κB), co z kolei zmniejsza ekspresję genu cyklooksygenazy 2 (COX-2) oraz genów cytokin prozapalnych. Wyróżniono trzy alternatywne mechanizmy, poprzez które DHA może dzia-łać hamująco na odpowiedź zapalną NF-κB:

aktywacja PPARγ (peroxisome proliferator-activated receptor gamma), który hamuje aktywację NF-κB, a także bezpośrednio zmniejsza wytwarzanie cytokin prozapalnych (TNF i IL-6),

oddziaływanie na tratwy lipidowe, czyli domeny w błonach komórkowych i zmniejszanie wytwarzania sygnałów wewnątrzkomórkowych zaangażowanych w aktywację NF-κB przez TLR-4 (Toll-like receptor 4),

aktywacja GPR120 (G-protein coupled receptor 120), który inicjuje kaskadę przeciwzapalną hamującą sygnalizację prowadzącą do aktywacji NF-κB (ryc. 1) [19].

Ryc. 1

Mechanizmy wpływu DHA na odpowiedź zapalną poprzez NF- κB. Wyróżnia się trzy alternatywne mechanizmy, poprzez które kwas dokozaheksaenowy (DHA) może wpływać na odpowiedź zapalną poprzez zmniejszenie ekspresji jądrowego czynnika transkrypcyjnygo NF kappa B (NF-κB): (1) aktywacja PPARγ, (peroxisome proliferator-activated receptor gamma), który hamuje aktywację NF-κB oraz zmniejsza wytwarzanie cytokin prozapalnych: IL-6 (interleukina 6) oraz TNF (tumor necrosis factor); (2) oddziaływanie na tratwy lipidowe i zmniejszanie wytwarzania sygnałów wewnątrzkomórkowych, które poprzez TLR-4 (Toll-like receptor 4) są zaangażowane w aktywację NF-κB; (3) aktywacja GPR120 (G-protein coupled receptor 120), który inicjuje kaskadę przeciwzapalną hamującą sygnalizację prowadzącą do aktywacji NF-κB. Hamowanie aktywacji NF-κB zmniejsza ekspresje genu cyklooksygenazy 2 (COX-2) oraz genów cytokin prozapalnych

DHA jest także prekursorem cytokin przeciwzapalnych, wśród których zidentyfikowano dwie klasy wyróżniających się strukturalnie mediatorów lipidowych: są to wyspecjalizowane mediatory hamujące zapalenie (specialized pro-resolving mediators, SPM) oraz elektrofilowe oksopochodne kwasów tłuszczowych (electrophilic fatty acid oxo-derivatives, EFOX) (ryc. 2). SPM mają właściwości przeciwzapalne, „wygaszające” reakcje zapalne (pro-resolving) i immunoregulacyjne. Klasa SPM obejmuje rezolwiny, protektyny i marezyny, przy czym DHA jest prekursorem biosyntezy rezolwin serii D (RvD1-6), neuroprotektyny/protektyny D1 (NPD1/PD1) oraz marezyn (MaR1 i MaR2) [9, 97]. Na szczególną uwagę zasługuje neuroprotektyna D1 (NPD1). NPD1 pochodzi z selektywnego utleniania DHA przez 15-lipooksygenazę-1 (15-LOX-1) i wykazuje właściwości neuroprotekcyjne m.in. przez: (1) hamowanie apoptozy komórek - przez zwiększanie ekspresji białek przeciwapoptotycznych (Bcl-2 i Bcl-xL) i hamowanie ekspresji białek proapoptotycznych (Bax i Bad), (2) działanie przeciwzapalne - przez hamowanie aktywności genów prozapalnych (COX-2, CEX-1, B-94), (3) działanie antyangiogenne oraz (4) modulowanie sygnalizacji Akt1 (Akt/PKB) i mTOR (ryc. 3) [11].

Ryc. 2

Klasy mediatorów lipidowych powstałych z DHA. Kwas dokozaheksaenowy (DHA) jest prekursorem dwóch klas mediatorów lipidowych: wyspecjalizowanych mediatorów hamujących zapalenie (SPM) oraz elektrofilowych oksopochodnych kwasów tłuszczowych (EFOX). DHA jest prekursorem biosyntezy rezolwin serii D (RvD1-6), neuroprotektyny/protektyny D1 (NPD1/PD1) oraz marezyn (MaR1 i MaR2) należących do klasy SPM oraz 7-okso-DHA z klasy EFOX

Ryc. 3

Właściwości neuroprotekcyjne NPD1 wynikają z: (1) hamowania apoptozy komórek - przez zwiększanie ekspresji białek przeciwapoptotycznych (Bcl-2 i Bcl-xL) i hamowania ekspresji białek proapoptotycznych (Bax i Bad), (2) działania przeciwzapalnego - przez hamowanie aktywności genów prozapalnych (COX-2, CEX-1, B-94), (3) działania antyangiogennego oraz (4) modulowania sygnalizacji Akt1 (Akt/PKB) i mTOR

Natomiast klasa EFOX obejmuje następujące cytokiny przeciwzapalne: 5-okso-EPA, 7-okso-DPA i 7-okso-DHA, które powstają odpowiednio z EPA, DPA (kwas dokozapentaenowy) i DHA. EFOX mają szeroki zakres działania przeciwzapalnego, w tym działają jako agoniści NF-κB, aktywują PPARγ, hamują wytwarzanie cytokin (IL-6, MCP-1 i IL-10) i ekspresję syntazy tlenku azotu (NOS). Ponadto aktywują odpowiedź antyoksydacyjną zależną od czynnika transkrypcyjnego Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2) [47]. Suplementacja diety 1,4 g EPA i DHA znacząco zwiększa powstawanie 5-okso-EPA i 7-okso-DHA [28].

ZWIĄZEK DHA Z POZIOMEM BETA AMYLOIDU

Charakterystyczną cechą histopatologiczną AD jest obecność płytek starczych oraz splotów neurofibrylarnych w mózgu, które pojawiają się wiele lat przed wystąpieniem objawów klinicznych. Płytki starcze powstają w wyniku tzw. „kaskady amyloidowej”, gdzie białko prekursora amyloidu β (amyloid precursor protein, APP) ulega rozszczepieniu na nierozpuszczalne formy β-amyloidu (Aβ) przez β- i γ-sekretazy. Płytki starcze ograniczają neuroplastyczność, a także zwiększają stan zapalny.

Ponadto, obecność nierozpuszczalnych form β-amyloidu prowadzi do hiperfosforylacji białka tau. Białko to należy do rodziny białek związanych z mikrotubulami, pełniącymi funkcję cytoszkieletu. Ekspresja białka tau zachodzi głównie w komórkach nerwowych, a jego podstawową funkcją w fizjologicznych warunkach jest stabilizacja mikrotubul [103]. Hiperfosforylowane białko tau odkłada się w postaci splotów neurofibrylarnych, co prowadzi do dysfunkcji neuronów i koreluje z postępem klinicznym AD [56]. Cząsteczka białka tau o wysokim stopniu fosforylacji ma mniejsze powinowactwo do mikrotubul, a co za tym idzie nie spełnia prawidłowo swojej podstawowej funkcji, co zaburza stabilność cytoszkieletu i powoduje nieprawidłowy transport aksonalny [103].

Badania prowadzone na modelach zwierzęcych wykazują istotny wpływ suplementacji kwasów tłuszczowych n-3 na zmniejszenie osadzania β-amyloidu w mózgu [57]. Również w badaniach z udziałem ludzi wykazano silną, odwrotną korelację między spo-życiem n-3 a poziomem Aβ40 i Aβ42 w osoczu [48]. DHA redukuje przetwarzanie APP do Aβ przez zmniejszenie aktywności β- i γ-sekretazy. DHA może również modyfikować ekspresję genów zaangażowanych w kaskadę amyloidową, w tym BACE1(β-amyloid cleaving enzyme 1) [46]. DHA zwiększa także fagocytozę Aβ42 przez ludzki mikroglej [55].

Badania wykazują także wpływ DHA na poziom hiperfosforylowanego białka tau poprzez dwa mechanizmy:

przez zmniejszenie poziomu kinazy c-Jun N-terminalnej (JNK), która jest odpowiedzialna za fosforylację białka tau [45],

przez zwiększenie aktywności 3-kinazy fosfoinozytolu (PI3K), która aktywuje AkT, a to hamuje 3-kinazę syntazy glikogenu (GSK3β), która także fosforyluje białko tau [112].

Ponadto, w niedawno opublikowanym badaniu stwierdzono również, że wyższy poziom WNKT w płynie mózgowo-rdzeniowym osób bezobjawowych, ze zmianami w mózgu wskazującymi na AD, może opóźniać występowanie objawów tej choroby [41].

BADANIA EPIDEMIOLOGICZNE
Badania obserwacyjne i przekrojowe

W tabeli 2 zestawiono wyniki wybranych badań epidemiologicznych dotyczących zależności między poziomem DHA we krwi a funkcjonowaniem poznawczym osób starszych.

Zestawienie wybranych obserwacyjnych badań epidemiologicznych dotyczących zależności między poziomem DHA we krwi a funkcjonowaniem poznawczym osób starszych

Kraj badania Grupa badana Typ badania (lata obserwacji) Metodyka Wyniki istotne statystycznie

Biomarkery oceny stanu odżywienia Testy poznawcze Domeny poznawcze
Holandia [35] 807 osób50–70 lat Prospektywne (3) poziom n-3 w osoczu Concept Shifting, Stroop Color-Word, Word Learning, Letter Digit Substitution, Verbal Fluency prędkość sensomotorowa, złożony czas reakcji, pamięć, szybkość przetwarzania informacji, płynność słowna mniejsze spowolnienie prędkości sensomotorowej i złożonego czasu reakcji;
brak wpływu na pozostałe domeny poznawcze

USA [15] 2251 osób50–65 lat Prospektywne (11) poziom n-3 w osoczu Delayed Word Recall, Digit Symbol Substitution Test portion of the Wechsler Adult Intelligence Scale–Revised, Word Fluency szybkość psychomotoryczna pamięć epizodyczna płynność słowna niższe ryzyko pogorszenia płynności słownej;
brak wpływu na szybkość psychomotoryczną i pamięć epizodyczną

USA [106] 1575 osób67 ± 9 lat Prospektywne (3) poziom DHA i EPA w erytrocytach Bateria testów neuropsychologicznych pamięć werbalna pamięć wzrokowa funkcje wykonawcze myślenie abstrakcyjne niższy poziom DHA w erytrocytach związany ze znacznie mniejszą objętością mózgu i gorszymi wynikami w testach oceniających pamięć wzrokową, funkcje wykonawcze i myślenie abstrakcyjne;
brak wpływu na pamięć werbalną

Kanada [65] 663 osoby bez zaburzeń poznawczych, > 65 lat Prospektywne (4,9) poziom n-3, DHA i EPA w osoczu Modified Mini-Mental State Examination (3MS) ogólne funkcjonowanie poznawcze ogólne funkcjonowanie poznawcze

Włochy [23] 935 osób≥ 65 lat Przekrojowe poziom n-3, n-6, DHA i EPA w osoczu Mini-Mental State Examination ogólne funkcjonowanie poznawcze niższy poziom n-3 w osoczu osób z demencją vs. osoby zdrowe

USA [6] 6706 ♀≥ 65 lat Prospektywne (9,8) poziom DHA i EPA w erytrocytach Modified Mini-Mental State (3MS) brak wpływu na ryzyko rozwoju demencji lub AD wyższy poziom DHA i EPA w erytrocytach związany z niższym ryzykiem wystąpienia AD i demencji

Francja [24] 1537 osób≥70 lat Przekrojowe poziom DHA i EPA w erytrocytach Clinical Dementia Rating (CDR) ogólne funkcjonowanie pozanwcze brak związku między poziomem DHA i EPA a ryzykiem wystąpienia zaburzeń poznawczych

USA [32] 3307 osób≥65 lat Prospektywne (13) poziom n-3, n-6, DHA i EPA w osoczu Modified Mini-Mental State Examination (3MS), Digit Symbol Substitution Test, Telephone Interview for Cognitive Status ogólne funkcjonowanie poznawcze brak wpływu na ryzyko rozwoju demencji, AD, demencji na tle naczyniowym;
wyższy poziom kwasu arachidonowego (n-6) związany z niższym ryzykiem rozwoju demencji i AD

AD - choroba Alzheimera (Alzheimer’s disease); DHA - kwas dokozaheksaenowy (docosahexaenoic acid); EPA - kwas eikozapentaenowy (eicosapentaenoic acid)

Poziom DHA we krwi – funkcje poznawcze

W badaniu Dullemeijer i wsp. [35], z udziałem 807 osób w wieku 50-70 lat, zaobserwowano, że poziom kwasów tłuszczowych n-3 w osoczu koreluje jedynie z niektórymi ocenianymi przez autorów domenami poznawczymi. W trakcie 3-letniej obserwacji odnotowano, że wyższy poziom n-3 w osoczu był związany z mniejszym spowolnieniem prędkości sensomotorycznej i złożonego czasu reakcji (complex speed), natomiast nie odnotowano wpływu na pamięć, szybkość przetwarzania informacji czy płynność słowną. Ponadto w badaniu tym analiza przekrojowa nie wykazała związku między poziomem n-3 w osoczu a wynikami testów oceniających 5 wyżej wymienionych domen poznawczych. W badaniu Atherosclerosis Risk in Communities, z udziałem 2251 osób, zaobserwowano nato-miast, że wyższe poziomy kwasów n-3 w osoczu zmniejszały ryzyko pogorszenia płynności słownej, zwłaszcza u pacjentów z nadciśnieniem tętniczym i dyslipidemią, natomiast nie stwierdzono istotnych zmian w testach oceniających szybkość psychomotoryczną czy pamięć epizodyczną [15]. W innym badaniu, z udziałem 1575 osób starszych wolnych od demencji, obniżony poziom DHA w erytrocytach był związany ze znacznie mniejszą objętością mózgu i gorszymi wynikami testów oceniających pamięć wzrokową, funkcje wykonawcze i myślenie abstrakcyjne, ale nie pamięć werbalną. [106].

Poziom DHA we krwi – zaburzenia poznawcze

Wyniki badań wskazują, że osoby z wyższym stężeniem DHA w osoczu mogą mieć mniejsze ryzyko rozwoju zaburzeń poznawczych, demencji i AD w późniejszym wieku [72, 83, 96]. W badaniu inCHIANTI zmierzono zawartość kwasów n-3 w osoczu 935 osób starszych, wybranych losowo z populacji dwóch miejscowości w pobliżu Florencji. Oceniono funkcje poznawcze, a następnie badanych podzielono na trzy grupy: osoby z prawidłową czynnością poznawczą, osoby z zaburzeniami poznawczymi bez demencji oraz osoby cierpiące na demencję. Po uwzględnieniu czynników zakłócających, takich jak m.in. wiek, płeć i wykształcenie, wykazano, że uczestnicy z demencją mieli znacznie niższy poziom kwasów n-3 w osoczu, zwłaszcza ALA, w porównaniu do uczestników z prawidłową czynnością poznawczą [23]. Ammann i wsp. [6] po 10-letniej obserwacji 6706 kobiet ≥ 65 roku życia (kohorta Women’s Health Initiative Memory Study) również wykazali, że wyż-szy poziom DHA i EPA w erytrocytach był związany z niż-szym ryzykiem wystąpienia demencji. Nie wszyscy autorzy uzyskali jednoznaczne wyniki: Kroger i wsp. [69], w badaniu w którym uczestniczyły 663 osoby w wieku powyżej 65 lat bez zaburzeń poznawczych, nie wykazali związku między stężeniem kwasów n-3 ogółem, DHA lub EPA w osoczu a ryzykiem rozwoju demencji lub AD podczas 5-letniej obserwacji. Podobne wyniki uzyskali także Chhetri i wsp. [24] - w badaniu z udziałem 1537 osób w wieku ≥70 lat stwierdzono, że niski poziom DHA i EPA w osoczu nie był związany z większym prawdopodobieństwem wystąpienia zaburzeń poznawczych. De Oliveira Otto i wsp. [34], w prospektywnym badaniu z 13-letnim okresem obserwacji 3307 osób nie stwierdzili związku między poziomem WNKT ogółem oraz kwasów n-3 we krwi a ryzykiem wystąpienia AD ani demencji. Stwierdzono natomiast większe ryzyko wystąpienia AD u osób z niskim poziomem kwasu arachidonowego, należącego do rodziny n-6.

Należy podkreślić, że poziom kwasów tłuszczowych w osoczu osób z AD może nie odzwierciedlać jego poziomu w korze mózgu, co utrudnia interpretację wyników badań [31]. Warto także zwrócić uwagę na uwarunkowania genetyczne, które mogą wpływać na indywidualne dzia-łanie DHA w organizmie: wyniki badań sugerują związek obecności allelu ε4 ApoE z mniejszym transportem DHA do mózgu [120] oraz zaburzonym metabolizmem DHA [26, 94].

Spożywanie ryb, stanowiących podstawowe źródło DHA i EPA w diecie, może wpływać korzystnie na zachowanie funkcji poznawczych u zdrowych osób starszych. Zaleca się by osoby starsze spożywały 250 mg DHA i EPA na dobę, najlepiej w postaci dwóch porcji ryb na tydzień, przede wszystkim ryb morskich [102]. W tabeli 3 zestawiono wybrane wyniki badań epidemiologicznych dotyczących zależności między spożyciem ryb a funkcjonowaniem poznawczym osób starszych.

Zestawienie wybranych obserwacyjnych badań epidemiologicznych dotyczących zależności między spożyciem ryb a funkcjonowaniem poznawczym osób starszych

Kraj badania Grupa badana Typ badania (lata obserwacji) Metodyka Wyniki istotne statystycznie
Ocena sposobu żywienia Testy poznawcze Domeny poznawcze
USA [87] 1566 osób>55 lat Prospektywne (5,3) 24 godzinny wywiad (powtórzony trzykrotnie) Telephone Interview for Cognitive Status–modified ogólne funkcjonowanie poznawcze, pamięć, uwaga, orientacja, pamięć słowna, liczenie lepsze wyniki w testach oceniających pamięć natychmiastową i po odroczeniu, uwagę, liczenie oraz orientację
Holandia [110] 210 ♂70–89 lat Prospektywne (5) Historia żywienia Mini Mental State Examination ogólne funkcjonowanie poznawcze mniejszy spadek funkcji poznawczych
Wielka Brytania [33] 867 osób70–79 lat Przekrojowe FFQ Californian Verbal Learning Test (CVLT), ogólne funkcjonowanie poznawcze, pamięć, prędkość przetwarzania, funkcje wykonawcze lepsze wyniki we wszystkich ocenianych domenach poznawczych
Holandia [109] 1025 ♂68 lat Prospektywne (6) FFQ baterie testów CERAD i NES2, Backward digit span test, pamięć, zdolności językowe, prędkość przetwarzania, zdolności konstrukcyjne brak związku

FFQ - kwestionariusz częstotliwości spożycia (food frequency questionnaire)

Dieta - funkcje poznawcze

Wyniki badań oceniających związek między ilością spo-żywanych ryb a funkcjonowaniem poznawczym nie są jednoznaczne. Qin i wsp. [87] w badaniu z udziałem 1566 osób w wieku powyżej 55 lat, wykazali, że spożycie powy-żej 1 porcji ryb na tydzień wiązało się z lepszymi wynikami uzyskanymi w testach poznawczych oceniających pamięć natychmiastową i po odroczeniu, uwagę i liczenie oraz orientację. W badaniu van Gelder i wsp. [110], z udzia-łem 210 mężczyzn w wieku 70-89 lat, zaobserwowano, że osoby spożywające ryby charakteryzowały się mniejszym pogorszeniem funkcji poznawczych ocenianym za pomocą testu MMSE (Mini-Mental State Examination) w ciągu 5 lat obserwacji, niż osoby, które ryb nie spożywały w ogóle. Dangour i wsp. [33] w badaniu z udziałem 867 osób w wieku 70-79 lat zaobserwowali, że osoby spożywające regularnie tłuste ryby otrzymały lepsze wyniki w testach oceniających pamięć, funkcje wykonawcze, prędkość psychomotoryczną i uwagę, w porównaniu do osób, które spożywały regularnie ryby chude lub nie spożywały ryb wcale. Najsłabsze wyniki otrzymywały osoby, które spożywały ryby rzadziej niż jeden raz w miesiącu lub wcale. Natomiast w badaniu van de Rest i wsp. [109], z udziałem 1025 starszych mężczyzn, w którym oceniano pamięć, zdolności językowe, prędkość przetwarzania i zdolności konstrukcyjne, nie wykazano istotnego związku między spożyciem ryb a lepszym funkcjonowaniem poznawczym lub mniejszym spadkiem poziomu funkcji poznawczych w ciągu 6 lat obserwacji.

Dieta - zaburzenia poznawcze

Dane dotyczące związku spożywania ryb z ryzykiem rozwoju zaburzeń poznawczych także nie są jednoznaczne. W metaanalizie przeprowadzonej przez Wu i wsp. [119], uwzględniającej wyniki 6 badań kohortowych, obejmujących łącznie 22402 uczestników, nie odnotowano statystycznie istotnego związku ilości w diecie n-3 z ryzykiem rozwoju demencji czy AD. Natomiast wyższe spożycie ryb było istotnie związane z mniejszym ryzykiem wystąpienia AD (o 36%), ale nie wpływało istotnie na zmniejszenie ryzyka rozwoju demencji [119]. Natomiast Albanese i wsp. [4] w metaanalizie badań przekrojowych z udziałem łącznie 14960 mieszkańców krajów o średnim i niskim dochodzie, stwierdzili istotny związek między wyższym spożyciem ryb a rzadszym występowaniem demencji. Związek częstego spożywania ryb ze zmniejszonym ryzykiem rozwoju zaburzeń poznawczych potwierdza także inna metaanaliza, uwzględniająca wyniki 21 badań (181580 uczestników). Zaobserwowano, że zwiększenie spożywania ryb do 1 porcji na tydzień wiąże się z mniejszym ryzykiem rozwoju zarówno AD jak i demencji [122]. W badaniu Kim i wsp. [64], w którym udział wzięło 242 Koreańczyków (w tym 36 osób ze zdiagnozowanymi łagodnymi zaburzeniami poznawczymi – mild cognitive impairment, MCI) w wieku 50-90 lat wykazano, że osoby z MCI spożywały istotnie statystycznie mniej DHA oraz EPA w porównaniu do osób zdrowych. Na podstawie analizy danych zebranych za pośrednictwem kwestionariusza częstotliwości spożycia (food frequency quiestionnaire, FFQ) stwierdzono także, że osoby z MCI spożywały istotnie mniej makreli (3,38 g/dzień vs. 6,90 g/dzień), czyli jednej z tłustych ryb, a jednocześnie więcej słonych owoców morza (3,14 g/dzień vs. 1,19 g/dzień) [64]. Brak korzyści wynikających ze spożywania słonych przetworów rybnych można wytłumaczyć obniżonym mózgowym przepływem krwi, do którego może prowadzić dieta bogata w sód [39].

BADANIA INTERWENCYJNE

Przeprowadzono wiele badań interwencyjnych, w których oceniano wpływ stosowania suplementów DHA i EPA na funkcjonowanie poznawcze. Metaanaliza przeprowadzona przez Jiao i wsp. [61] uwzględniająca wyniki 34 badań klinicznych z randomizacją, nie wykazała istotnego wpływu suplementacji kwasami n-3 u osób starszych na większość z ocenianych domen poznawczych (pamięć, funkcje wykonawcze, szybkość przetwarzania), z wyjątkiem uwagi. Również Balachandar i wsp. [8] w metaanalizie uwzględniającej 10 badań nie stwierdzili wpływu suplementacji kwasami n-3 na zapobieganie obniżeniu poziomu zdolności poznawczych u osób starszych. Natomiast Yurko-Mauroi wsp. [121] stwierdzili, że suplementacja DHA (zarówno sama jak i w połączeniu z EPA) przyczynia się do poprawy pamięci u osób starszych z łagodnymi zaburzeniami pamięci (mild memory complaints, MMC) [121]. Co ważne dla populacji ogólnej osób zdrowych korzyści są widoczne przy niższych dawkach (≤1,73 g/dzień n-3), ale nie stwierdza się znaczącego wpływu czasu trwania interwencji (minimalny czas trwania interwencji wynosił 4 tygodnie) [1]. W badaniu McNamara i wsp. [78], do którego zakwalifikowano 76 osób w wieku 62-80 lat (warunkiem uczestnictwa w badaniu było subiektywne odczuwanie lekkiego pogorszenia funkcjonowania poznawczego), uczestników podzielono losowo na 4 grupy w zależności od podawanej substancji. W pierwszej grupie suplementowano olej rybi w postaci kapsułek (dzienna dawka 0,8 g DHA i 1,6 g EPA), w drugiej grupie sproszkowane suszone jagody wystandaryzowane na odpowiednią zawartość antyoksydantów, w trzeciej oba te suplementy, a w czwartej grupie placebo. Po 24 tygodniach stwierdzono, że osoby z grupy 1 i 2 zgłaszały istotnie mniej problemów z funkcjonowaniem poznawczym. Autorzy spodziewali się najlepszych wyników w grupie z łączoną suplementacją, jednak nie uzyskano wyników istotnych statystycznie wskazujących na korzystne działanie jednoczesnej suplementacji antyoksydantów i kwasów DHA oraz EPA [78]. Suplement diety zawierający DHA w wysokiej dawce (1 g dziennie) w połączeniu z innymi składnikami m.in. kwasem foliowym i witaminą B12, zastosowano również w badaniu Fairbairn i wsp. [38], w którym udział wzięło 60 zdrowych kobiet w średnim wieku 67 lat. Autorzy wykazali, że 24-tygodniowa suplementacja znacznie poprawiła funkcje wykonawcze i pamięć słowną. Korzystnego działania kwasów DHA i EPA na funkcjonowanie poznawcze nie stwierdzono natomiast w badaniu Howe i wsp. [58], w którym 39 ochotnikom w wieku 40-85 lat ze zdiagnozowanym nadciśnieniem podawano suplementy w dawce 1,6 g DHA i 0,4 g EPA dziennie przez 20 tygodni.

PODSUMOWANIE

Zaburzenia zdolności poznawczych to poważny problem, którego skala wzrasta ze względu na starzenie się spo-łeczeństw. Kwas DHA pełni ważne funkcje w układzie nerwowym i wykazuje korzystne działanie m.in. przez bezpośredni wpływ na neuroplastyczność oraz neurogenezę, jak również przez pośrednie działanie na układ sercowo-naczyniowy i modulację odpowiedzi zapalnej organizmu. Przeprowadzono liczne badania dotyczące wpływu zarówno spożycia DHA i EPA z dietą, jak również z suplementami diety na funkcjonowanie poznawcze i ryzyko wystąpienia zaburzeń funkcji poznawczych, spośród których wyniki większości wskazują na ich korzystne działanie. Badania określające wpływ czynników żywieniowych oraz stanu odżywienia na zdolności poznawcze osób starszych są obciążone wieloma trudnościami metodologicznymi, o których należy pamiętać podczas analizy wyników. Trudności te dotyczą zarówno wyboru właściwej metody oceny sposobu żywienia, dostosowanej do możliwości fizycznych i poznawczych osób star-szych, jak i wyboru odpowiednich testów służących do oceny funkcji poznawczych. Wielość testów, jak również ocenianych domen poznawczych, utrudnia ujednolicenie metodyki i nie pozwala na wyciągnięcie jednoznacznych wniosków. Przy projektowaniu badań należy zwrócić uwagę na ocenę sposobu żywienia (stosowanie technik, które nie wymagają dobrej pamięci od badanych osób, np. wywiad 24-godzinny), czynniki zakłócające (np. wiek, choroby przewlekłe, palenie papierosów) oraz ocenę stanu odżywienia w dłuższym czasie. Wyniki badań prospektywnych dotyczących związku między stanem odżywienia kwasami DHA i EPA (określonym na podstawie oznaczeń poziomu w osoczu lub erytrocytach) a ryzykiem rozwoju zaburzeń funkcji poznawczych oraz ich wpływu na pojedyncze domeny poznawcze nie pozwalają na wyciągnięcie jednoznacznych wniosków. Na podstawie przygotowanego przeglądu piśmiennictwa można stwierdzić, że istnieje potrzeba prowadzenia dalszych badań na temat wpływu DHA i EPA na funkcjonowanie poznawcze i ryzyko rozwoju zaburzeń funkcji poznawczych.

eISSN:
1732-2693
Język:
Angielski
Częstotliwość wydawania:
Volume Open
Dziedziny czasopisma:
Life Sciences, Molecular Biology, Microbiology and Virology, Medicine, Basic Medical Science, Immunology