膳食抗氧化剂摄入对老年人认知功能的影响

张慧，陈瑶鑫，郭琪，王红

1.上海中医药大学研究生院，上海200120；2.上海健康医学院康复学院，上海201318

衰老是一种伴随着身体功能和认知功能衰退的生理过程，认知功能下降影响记忆力、注意力、空间学习、执行功能等，最终可能进展为轻度认知功能障碍甚至痴呆，从而加重老龄化社会的负担，通过营养干预来减少认知障碍的发生对公共卫生十分重要。氧化应激增加是衰老的特征之一，也是认知障碍发生发展的基础。由于老年人体内抗氧化防御机制减弱，近年来，外源性抗氧化剂的摄入对认知功能的影响越来越受到关注,膳食中含有大量的生物活性化合物具有抗氧化功能，它们的摄入可通过维持和恢复氧化，对认知能力下降有保护作用，但是目前关于膳食抗氧化剂的研究较少。该文从衰老过程中的氧化应激和认知障碍发生机制，以及膳食中不同抗氧化剂摄入对认知功能的影响进行以下综述。

1 衰老过程的氧化应激

在脑老化过程中，神经元和小胶质细胞加快凋亡，线粒体功能紊乱，释放更多活性氧（ROS）和活性氮（RNS）[1]，代谢为超氧化物和羟基自由基，诱导氧化还原信号级联的活性增加，从而导致突触功能受损，进一步增加氧化应激和氧化损伤。在衰老或神经变性模型中[2]，线粒体产生过量的过氧化物与Cu/Zn-SOD（SOD1）过量表达与相关长时程增强（LTP）受损有关，促使N-甲基-D-天冬氨酸受体（NMDA受体）介导的突触传导下降，影响空间记忆和执行功能。另外，大脑抗氧化系统表达较低，相对于其他组织更易受到氧化损伤，并且随着年龄增长，神经元葡萄糖转运蛋白减少，大脑中葡萄糖摄取减少，依赖葡萄糖的无氧氧化提供的能量减少，而且线粒体氧化磷酸化系统（OXPHOS）功能降低[3]，ROS增加，线粒体DNA损伤，从而导致恶性循环。

衰老进程中的氧化还原状态的改变和免疫系统的失调可导致全身炎症状态的升高，这两种变化过程均通过氧化应激诱导的氧化还原失衡引起炎症介质的激活。神经炎症的区域差异可以将细胞从快速可逆的氧化还原信号转变为氧化损伤，并且促进脑老化和神经退行性疾病的发生或进展中的区域特异性变化[4]。氧化应激在年龄相关的疾病发展中也起着重要作用，比如糖尿病、心血管疾病、代谢综合征、痴呆等[5]。前瞻性研究发现较低的谷胱甘肽水平与参与者执行功能下降有关，这也反映了氧化应激不仅与认知功能下降有关[6]，并且是出现在炎症反应作用之前的早期生物标志物。

2 抗氧化剂的防御机制

抗氧化剂是抑制氧化反应的化合物，可以中断自由基增殖或抑制自由基形成[7]，帮助清除引起过氧反应的物质，淬灭O2ˉ，防止过氧化物产生。有效的抗氧化剂具有干扰自由基连锁反应能力，并含有酚类或芳香环，这些抗氧化剂可以为氧化过程中形成的自由基提供H，自由基中间体通过芳香环内电子共振离域稳定下来，由此中断氧化链反应[8]，减轻蛋白质、脂质和DNA的氧化损伤。

随着年龄的增长，机体抗氧化防御机制的重要组成部分—抗氧化酶（超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶等）数量减少，个体对氧化应激的适应性也随之下降。不过除了人体产生的抗氧化酶外，低分子量抗氧化剂，如谷胱甘肽、矿物质、维生素、类胡萝卜素、辅因子和多酚类也对细胞和生物体的抗氧化防御机制至关重要。抗氧化剂也是一种神经保护剂，可以阻止突触障碍和神经凋亡，改善认知功能。

3 抗氧化剂摄入和认知功能

近年来，外源性抗氧化剂摄入作为一种非药物疗法受到广泛关注，目前外源性抗氧化剂的摄入主要是抗氧化剂补充剂和膳食中抗氧化活性物质的摄入。抗氧化剂补充剂在运动员中应用较多，能预防或减少氧化应激，减少肌肉损伤，改善运动功能。研究发现，均衡摄取抗氧化营养素有助于衰老过程中的整体健康，但是抗氧化剂补充剂对中老年人认知健康的效果有限[9]，与之相反的是有很多研究证明了富含抗氧化剂的膳食模式[10]或摄入富含抗氧化活性的营养素[11]对认知功能有较积极的影响。

3.1 膳食模式

地中海饮食（mediterranean diet,MD）是法国、意大利、希腊和西班牙等地中海国家倡导的对人类健康有益的膳食模式，特点是摄入较多的蔬菜、豆类、新鲜水果、非精制谷物、坚果和橄榄油，适度摄入鱼乳制品和红酒以及少量摄入红肉。地中海饮食和MIND（mediterranean-DASH diet intervention for neurodegenerative delay,MIND）饮食都是富含抗氧化剂的膳食模式，地中海饮食以植物性食物、橄榄油为主，再加上适度的海鲜、少量肉类。地中海饮食被认为是非常健康的膳食模式，能降低心血管疾病风险，延长预期寿命。众所周知，地中海饮食可以改善认知功能，降低降低阿尔茨海默病（alzheimer’s disease,AD）患病风险[10]。而MIND饮食则基于地中海和DASH饮食的膳食成分，强调摄入天然性植物性食物，限制动物和高饱和脂肪食物的摄入量，对浆果和绿叶蔬菜的摄入量有特定要求。在长达12年的随访中，Diane等[12]发现MIND饮食对不同地区的人群有良好的适用性，坚持MIND饮食可降低轻度认知功能障碍或痴呆风险。

3.2 营养素

3.2.1 多酚 多酚对认知功能的保护作用的潜在机制可能与其抗氧化和抗炎特性有关。多酚[13]通过抑制活性氧的产生，脂质过氧化，细胞凋亡，蛋白质氧化，金属螯合和细胞信号传导的损伤来减少氧化反应引起的神经元损伤和死亡。膳食多酚主要来自于植物性食物，包括蔬菜、水果、谷物、咖啡、茶、橄榄油和坚果，目前研究较广泛的与认知功能相关的多酚是黄酮类化合物、白藜芦醇、姜黄素等。Cinta等[14]在地中海饮食的基础上将基线认知正常的老年人随机分为3组：地中海饮食加橄榄油组、地中海饮食加坚果组以及对照组，经过5年的随访发现，对照组各方面认知功能均有显著下降，但加橄榄油组的参与者注意力、执行功能和整体认知较对照组好，加坚果组的参与者记忆功能较对照组更佳，同时3组均无痴呆病例。动物实验证明在阿尔茨海默病模型小鼠的脑室内注射白藜芦醇，可逆转Aβ蛋白引起的炎症反应和线粒体功能障碍的变化，对认知障碍和神经退行性变具有保护作用[15]。Jay等[16]对绝经后妇女长期补充低剂量白藜芦醇，发现参与者的整体认知功能和言语记忆方面有显著改善，减缓老年女性的认知功能下降速率。关于姜黄素的人体研究较少，其体外研究[17]证明能清除一氧化氮自由基并保护大脑免受脂质过氧化以及清除羟基自由基来防止DNA氧化损伤，有着强大的抗氧化活性，对正常衰老的恒河猴使用姜黄素[18]，能改善其工作记忆。

3.2.2 维生素E和硒 维生素E和硒是膳食中比较常见的抗氧化剂，前者在坚果、食用油中含量丰富，后者则常见于海鲜中。维生素E[19]是由α-、β-、γ-和δ-生育酚和相应的生育三烯酚组成，其中α-生育酚可抑制蛋白激酶C,从而抑制了单核细胞NADPH氧化酶的组装和自由基产生活性，而硒[20]可以调节Ca2+通道，降低ROS水平，增加GPx和谷胱甘肽（GSH）活性。

MCI患者血浆总抗氧化能力和α-生育酚水平[21]较认知正常老人更低，但血浆硒状态[22]与认知能力无关。很多研究开始探寻维生素E抗氧化剂与认知功能的关系，但是维生素E和硒补充剂对改善认知似乎没有益处[23]。不过膳食模式中较高的维生素E摄入量与较好的总体认知、执行功能、即时回忆和语言流畅性有关，每天食用含α-生育酚的食物也能延缓随年龄增长的认知衰退[11,24-25]。Barbara等[26]给参与者每天食用1粒巴西坚果（富含硒），可改善硒缺乏状态，6个月后实验组的语言流畅性和结构测验得分也明显提高。但研究人员分析解剖数据发现，大脑皮质硒水平与摄入海鲜的量成正比，但硒水平和阿尔茨海默神经病理学无关，膳食中硒摄入量与认知的关联性还需要进一步研究[27]。

4 结语

随着老龄化趋势的加重，延缓老年人认知功能衰退，预防老年痴呆有至关重要的意义，膳食疗法是不可或缺的一种方法。大部分研究都说明了膳食中摄入抗氧化剂对老年认知衰退有较积极影响，不管是富含抗氧化剂的膳食模式（地中海饮食或MIND饮食模式）或者膳食中抗氧化活性物质（多酚、维生素E和硒）的摄入都能延缓老年人认知衰退的速度，对阿尔茨海默症有着一定的预防作用，而抗氧化剂补充剂（维生素或矿物质补充剂）对认知的影响并不显著。但是值得注意的是，均衡摄入营养素有助于衰老过程的整体健康，单一营养素的过度摄入对认知功能和健康都是不利的，并且单一抗氧化剂摄入也无法对抗病理生理条件下诱导的氧化应激，甚至可能干扰体内氧化还原平衡。因此，关于膳食中摄入抗氧化性食物的量及与老年人健康老龄化的关系还需要进一步研究。