Резюме

От жизненоважно значение е да разберем как храните, които ни правят дебели, също действат, за да увредят познанието. В този преглед сравняваме ефектите на острото и хронично излагане на високоенергийни диети върху познанието и изследваме относителния принос на мазнините (наситени и полиненаситени) и захарта към тези дефицити. Зависимата от хипокампала памет изглежда е особено уязвима към ефектите от високоенергийните диети и тези дефицити могат да се появят бързо и преди наддаване на тегло. Изглежда, че е необходимо по-хронично излагане на диета, за да се наруши друг вид памет. Предложени са много потенциални механизми в основата на индуцирания от диетата когнитивен спад и ние ще се съсредоточим върху възпалението и невротрофичния фактор, мозъчно-извлечения невротрофичен фактор (BDNF). И накрая, като се има предвид, че добавянето на диети с омега-3 и куркумин има положителен ефект върху когнитивната функция при здрави хора в застаряване и при болестни състояния, ще обсъдим как тези хранителни интервенции могат да смекчат когнитивния спад, предизвикан от диетата. Надяваме се, че този подход ще даде важна представа за причините за когнитивни дефицити, предизвикани от диетата, и ще информира за развитието на нови терапевтични средства за предотвратяване или подобряване на такива нарушения на паметта.

ролята

1. Въведение

Затлъстяването е едно от най-сериозните и скъпи здравни предизвикателства, пред които е изправен съвременният свят. В последно време енергийният прием се е увеличил благодарение на високата наличност и ниската цена на енергийно плътни, бедни на хранителни вещества храни и напитки [1,2]. От другата страна на скалата, енергийните разходи са намалели поради промени в градския дизайн и увеличаване на зависимостта от устройства за пестене на труд, като автомобили [3]. Имайки предвид тази обезогенна среда, е тревожно, но почти не е изненадващо, че над 1 милиард възрастни по света имат наднормено тегло [4]. Затлъстяването струва на глобалната икономика около 2 трилиона долара годишно, което се равнява на 2,8% от световния брутен вътрешен продукт [5].

Затлъстяването е важен фактор, определящ редица здравословни разстройства. Затлъстяването се определя клинично въз основа на измервания на индекса на телесна маса (ИТМ, наднормено тегло ≥25; затлъстяване ≥30) [6]. Въпреки това, по-широко може да се опише като физиологично състояние, при което телесните мазнини са се натрупали до степен, която е вредна за цялостното здраве [7]. Наднорменото тегло увеличава риска от метаболитен синдром, диабет тип 2, сърдечно-съдови заболявания, някои видове рак, респираторни заболявания, мастна чернодробна болест, репродуктивни нарушения, депресия и други психични заболявания. Последните доказателства също подчертават, че затлъстяването е свързано с когнитивни нарушения и повишен риск от развитие на деменция и болест на Алцхаймер по-късно в живота. Тези теми са разгледани подробно другаде [8,9].

Настоящият преглед ще обсъди въпроса дали затлъстяването е необходимо за тези когнитивни дефицити и ако затлъстяването не е необходимо, какви други променливи медиират този ефект? Тъй като мозъкът не може да синтезира или съхранява енергийни резерви, храната осигурява своя непосредствен източник на енергия и по този начин може да повлияе на структурата и функцията [10]. Предложени са няколко интерактивни процеса в основата на когнитивния спад, свързани с лоша диета, включително оксидативен стрес и възпаление [11], повишена пропускливост на кръвно-мозъчната бариера [12,13], намалени невротрофични фактори [14] и нечувствителност към инсулин [15,16]. За целите на този преглед ще се съсредоточим върху възпалението и невротрофичните фактори.

И накрая, докато редица хранителни интервенции показаха благоприятни ефекти върху състоянието на паметта при модели на хора и животни, тук ще се съсредоточим върху омега-3 и куркумина, като конкретно обсъждаме механизмите, лежащи в основата на положителните ефекти на тези хранителни вещества върху паметта, и изтъкваме потенциалната бъдеща работа.

2. Необходимо ли е затлъстяването при дефицит на паметта?

В последно време се наблюдава значителен интерес към връзката между затлъстяването и познанието. Базата данни PubMed откроява 1442 елемента от търсене на термините „затлъстяване“ и „познание“ и когато това се стесни до последните 10 години, остават 1127 елемента. Тези статии обикновено заключават, че затлъстяването е свързано с по-лошо когнитивно представяне, но точните механизми зад тази връзка остават неизвестни.

В средната възраст затлъстяването обикновено се свързва с когнитивни нарушения независимо от други социално-икономически или свързани със здравето фактори. Например, Cournot, et al. [17] показа, че по-високият ИТМ е свързан с по-ниски познавателни резултати при учене на списъци с думи и тест за заместване с цифра-символ при здрави субекти на средна възраст без деменция (на възраст 32, 42, 52, 62 години). При 5-годишно проследяване, по-високият изходен ИТМ е свързан с по-голям когнитивен спад при ученето на списъци с думи. По същия начин, Dahl, et al. [18], използвайки шведския регистър за близнаци, показа, че по-високият ИТМ в средна възраст (средна възраст 41 години) прогнозира по-ниска производителност и по-стръмен спад 18 години по-късно в няколко когнитивни области, включително дългосрочна и краткосрочна памет, скорост, словесни и пространствени способности. По подобен начин, в по-възрастна възрастова група (50–60 години) от същия регистър, ИТМ в средата на живота прогнозира когнитивни показатели 30 години по-късно, обаче, изходният ИТМ е свързан само с по-рязък спад на дългосрочната памет [19]. По-ранни моменти от време не бяха разглеждани в този регистър, което повдига въпроса кога се проявява връзката между затлъстяването и познанието. Тези проучвания предполагат, че ИТМ в средата на живота може да е по-важен за прогнозиране на когнитивния спад, отколкото ИТМ по-късно в живота.

Проучванията в напречно сечение на кохорти в по-напреднала възраст показват по-непостоянни резултати. Някои проучвания показват, че по-високият ИТМ е свързан с по-добро познание [20,21]. Например, в американско проучване, основано на проучване, вземане на проби от хора ≥65 години, по-високият ИТМ е свързан с по-малък когнитивен спад при мини-психичното държавно изследване (MMSE) на 6-годишно проследяване. Въпреки това, когато анализите бяха адаптирани за съпътстващи заболявания, тези асоциации бяха много по-малки и не бяха значими при участниците с нормално познание на изходно ниво [22]. Други проучвания показват, че по-високият ИТМ е свързан с по-лошо познание, независимо от променливи като хипертония, диабет и лекарства, които могат да повлияят на познанието. Например, в испанска общностна извадка на възраст ≥65 години, по-високият ИТМ е свързан с по-лошо представяне на MMSE и други когнитивни мерки [23]. Друга работа обаче показва, че връзката между затлъстяването и познанието се отслабва или по-добре се обяснява с аспекти на метаболитен синдром, включително възпаление [24] или сърдечно-съдови заболявания, включително хипертония [25,26].

Докато затлъстяването може да бъде рисков фактор за когнитивния спад, други фактори могат да медиират този ефект. Както беше обсъдено по-рано, затлъстяването е свързано с повишен риск за редица състояния, включително метаболитен синдром, системно възпаление и намалена сърдечно-съдова годност. Тези състояния са недостатъчно диагностицирани в общата популация и проблеми възникват, когато не са идентифицирани или контролирани в проучвания, тъй като дори при здрави популации те имат потенциал да повлияят отрицателно на познанието [27,28,29] и по този начин да изкривят резултатите. Освен това много по-възрастни участници са диагностицирани с деменция или могат да бъдат в предклиничната фаза, която често е недиагностицирана и придружена от загуба на тегло [30]. Ние вярваме, че би било полезно за тези проучвания да се разгледат фактори, които могат да доведат до затлъстяване, включително хранителен прием, а не просто заболявания, съпътстващи затлъстяването.

3. Храната, която ядем, влошава ли познанието ни?

Настоящата епидемия от затлъстяване се характеризира със супер големи, евтини, изключително вкусни, високоенергийни храни. Хората често са зле информирани относно етикетирането на хранителните вещества и препоръчителните диетични насоки и лесно могат да погрешно повярват, че правят по-здравословен избор чрез интелигентни маркетингови стратегии като продукти с ниско съдържание на мазнини. В този контекст е важно да се изследват начините, по които както общият енергиен прием, така и профилът на макроелементите на храната могат да повлияят на познанието.

Обезпокоително е, че диетата в западен стил с високо съдържание на наситени мазнини и рафинирани захари може да увреди някои видове памет при здрави индивиди. Франсис и Стивънсън [31] например показват, че здрави участници в студентски студенти с висок прием на мазнини и рафинирана захар са били нарушени при задачи с памет, които са били чувствителни към хипокампалната функция. Тези задачи включват словесни сдвоени сътрудници и подмножества на логическата памет на ревизираната скала на паметта на Wechsler. Освен това, в лабораторен тест за прием на храна, те са били по-малко точни при припомнянето на това, което преди са яли и са намалили чувствителността към вътрешните сигнали за глад и ситост, тъй като е трябвало да ядат повече, преди да докладват за същото ниво на ситост . Тези задачи също са зависими от хипокампала, тъй като хипокампусът има роля в епизодичната памет (т.е. запомняне на това, което сме яли) и нашата реакция на вътрешния сигнал за глад и ситост.

Подобни резултати са установени при деца в училищна възраст. В австралийска кохорта по-високият прием на диета в западен стил на 14-годишна възраст корелира с по-лошо когнитивно представяне 3 години по-късно. Тези асоциации бяха открити при задачи, които оценяват визуалното пространствено обучение, дългосрочната памет и времето за реакция. Освен това тези асоциации остават значими, когато се коригират за възможни объркващи променливи, включително ИТМ и ниво на упражнения [32]. Други са намерили сравними резултати в дизайна на напречното сечение. Например, Overby, et al. [33] съобщават, че учениците с по-висок прием на западна диета са имали повече трудности по математика.

Ако сега се съсредоточим върху макронутриентния профил на храната, по-високият прием на наситени мастни киселини (SFA) също е свързан с когнитивно увреждане. Насечените и надлъжните корелационни проучвания показват, че по-високият прием на SFA в млада зряла възраст, в средата и по-късния живот е свързан с по-лоша глобална когнитивна функция, увреждания на проспективната памет, скорост и гъвкавост на паметта и повишена уязвимост към възрастови дефицити и неврологични заболявания, включително деменция и болест на Алцхаймер [34,35,36,37]. За разлика от това, по-високият прием на полиненаситени мастни киселини (PUFA) и по-високите съотношения PUFA към SFA са свързани с по-добра функция на паметта (дори при деца) и намален риск от увреждане на паметта [34,38,39,40]. По-конкретно, по-високият прием на омега-3 PUFA в сравнение с омега-6 PUFA е свързан с по-нисък риск от когнитивен спад и болест на Алцхаймер [41,42,43]. Тези проучвания показват, че качеството и видът на мазнините могат да повлияят на познанието повече от общия прием на мазнини, но това е трудно да се установи при човешките популации.

По същия начин по-високият прием на въглехидрати, особено прости захари, е свързан с по-ниска когнитивна функция. В популационна перспективна кохорта от възрастни хора рискът от леко когнитивно увреждане или деменция е увеличен при субекти, които получават висок процент от енергията си от въглехидрати, но е намален при тези, които получават висок процент енергия от мазнини и протеини [ 44]. По същия начин, изследване на напречно сечение върху деца в училище (на възраст 6-7 години) съобщава за обратна връзка между консумацията на рафинирани въглехидрати и невербалната интелигентност след корекция на фактори като ИТМ. Тези тестове измерват умения като способността на децата да организират пространствени възприятия и как те съхраняват и възпроизвеждат информация [45].

При хората само ограничен брой експерименти контролират диетата на участниците и оценяват познанието. Две проучвания са изследвали острите ефекти на диетата с високо съдържание на мазнини (приблизително 75% от енергията) върху паметта, вниманието и настроението. При здрави, млади възрастни мъже, тази диета е достатъчна, за да намали вниманието, скоростта на извличане и потиска настроението само след 5 дни [46]. По същия начин при заседнали мъже (d-аспартатен рецептор (NMDAR) [121]. Куркуминът също може да намали оксидативния стрес, който е свързан с подобрено познание [119, 122]. Съвсем скорошно проучване демонстрира, че куркуминът насърчава синтеза на DHA от неговия предшественик, α-линоленова киселина (C18: 3 n-3; ALA) и повишена активност на ензимите, участващи в синтеза на DHA като дезатураза на мастна киселина 2 (FADS2) и елонгаза 2 в мозъка [123]. Същата изследователска група преди това е демонстрирал благоприятен ефект на куркумина за предотвратяване на намалени нива на DHA в мозъка след мозъчна травма [124].

В обобщение, както DHA, така и куркуминът имат някои положителни ефекти върху когнитивните функции при здравословно стареене и при болестни състояния и изглежда, че са насочени към пластичност, възпаление и окислителен метаболизъм в мозъка. Като се има предвид, че диетите с високо съдържание на мазнини и захар увреждат паметта и са свързани с намалена неврогенеза и повишени възпалителни реакции, DHA и куркуминът могат да представляват терапевтични цели при обръщане на когнитивния дефицит, предизвикан от лоша диета.

7. Заключения

Ако настоящата тенденция за затлъстяване не бъде спряна, тежестта на хроничните заболявания в бъдещите поколения ще бъде пандемична и ще предизвика криза в здравеопазването и икономическите системи в целия свят. От жизненоважно значение е да се разбере как храните, които произвеждат мазнини, като тези с високо съдържание на наситени мазнини и рафинирана захар, също действат, за да влошат познанието и настроението (потенциално преди наддаване на тегло) и как тези дефицити могат допълнително да нарушат контрола на апетита.

Преяждането с мазнини и/или захар може да наруши редица функции на паметта. В този преглед се фокусирахме върху хипокампуса, тъй като редица проучвания сега подчертават, че той е особено чувствителен към диетичните ефекти. Хипокампусът е отговорен за редица функции, включително епизодична памет (т.е. запомняне на това, което сме яли), както и отзивчивостта ни към вътрешния сигнал за глад и ситост. Следователно нарушената хипокампална функция може да създаде порочен кръг, в който е едновременно причина и последица от преяждане и затлъстяване. По-конкретно, индуцирано от хипокампала увреждане може да настъпи преди напълняване и това може да доведе до по-нататъшно преяждане на храните, които са причинили дисфункцията на първо място [125,126].

Индуцираният от диетата хипокампален дефицит с бързо настъпване може да е свързан с възпаление в централната нервна система, но са необходими допълнителни проучвания за установяване на това. Необходими са и допълнителни изследвания, за да се определят механизмите, чрез които затлъстяването и съпътстващите го заболявания могат да влошат когнитивните увреждания. В този преглед показахме, че омега-3 и куркуминът могат да осигурят обещаващи цели за отслабване или предотвратяване на тези дефицити, тъй като действат върху общи цели, включително възпаление и невропластичност. Бъдещите проучвания трябва да разследват това. Заедно тези резултати ще предоставят важна представа за причините и взаимозависимостите на леките когнитивни увреждания и синдромите на деменция и ще информират за развитието на нови интервенции за подобряване и предотвратяване на тези разстройства.

Благодарности

Част от работата, описана в тази статия, е подкрепена с финансиране от NHMRC към MJM (# 1023073). Не бяха получени средства за покриване на разходите за публикуване в отворен достъп.

Конфликт на интереси

Авторите не декларират конфликт на интереси.