今月の話題

脳が必要とするもの:オメガ3脂肪酸、ビタミンE、ビタミンD

Julia Bird

8月 15, 2017

多くの栄養素は現実的に「頭脳のための食物」である。脳は身体の中で最も活発な部分であり、機能するためには総摂取カロリーの20%を必要とする。(1)しかし、脳にとっての「栄養」源はエネルギーだけではない。ビタミン、脂肪酸、ミネラルもまた、健康な認知機能にとって重要な役割を果たす。高いエネルギー需要と脳へ流れる多くの血流は、エネルギー代謝と健康な血球を産生するための栄養素(ビタミンB群や鉄など)が、正常な認知機能を維持することを意味する。(2)あまり知られてはいないが、その他の微量栄養素(オメガ3脂肪酸、ビタミンE、ビタミンD)も脳の健康に重要な役割を果たしている。これらは脳の栄養にどのように役立っているのだろうか?

長鎖オメガ3多価不飽和脂肪酸

「オメガ3脂肪酸」とも呼ばれる長鎖オメガ3多価不飽和脂肪酸のEPAとDHAが脳の健康にとって重要な役割を果たしている。オメガ3脂肪酸はすべての細胞膜に存在し、脳に存在する主要な構成脂肪であり、そこ存在するすべてのオメガ3脂肪酸の約97%がDHAを占める。(3)ヒトの脳の進化はオメガ3脂肪酸と実際に関連している可能性がある。先史時代、初めて海産物が食物に広く取り入れられるようになったときに、現生人類は大きな脳を持つようになった。(4)EPAとDHA分子は不飽和結合によって大きく湾曲しており、膜内で柔軟性を持つ。これらは細胞膜を通過する分子の流れを高め、細胞(特に脳細胞(4))の内外の情報を伝達する。(5)脳細胞を通過する分子の流れは、認知機能や通常の脳活動にとって重要である。(6)EPAとDHAは脳細胞およびその複雑な神経系ネットワークの維持に重要であり、脳の可塑性の役割を担っているようである。(6)研究室での研究では、EPAとDHAは抗炎症性も有し、老化した脳をサポートする役割も示唆されている。(7)

オメガ3脂肪酸の脳の発達と成績の尺度に及ぼす影響を評価するために、生涯期間に及ぶ臨床試験が行われている。(8)妊娠中(9, 10)、乳児期、幼児期に行われた研究では、急速な脳の成長時にDHAの重要性が示され、現在では脳の健康および正常な脳の発達と機能に重要な栄養素であることが認識されている。(11)

ビタミンE

ビタミンEは抗酸化力がよく知られている。自然界では、ビタミンEは油分の多いナッツのような多くの食品に含まれており、油分の変性を防いでいる。体内では、酸化ストレスから脂肪(オメガ3脂肪酸を含む)を保護する同様の役割を果たしている。(12, 13)例えば、ビタミンEレベルが低い場合、細胞内脂質への損傷のため赤血球は破裂し易くなり、このためビタミンEが推奨される根拠となる。(14)この抗酸化活性は、ビタミンEの神経保護能力への興味も大きくしている。

誕生前、ビタミンEは正常な脳の発達に関連する生物学的プロセスに影響する。(13)未熟児はビタミンEなどの脂溶性化合物が大きく転移される前に生まれる。(15)ビタミンEレベルは未熟児では低く、この不足を補うだけで脳内出血のリスクを低減し、さらに正常な目の発達も助けることができる。(15, 16)

成人では、ビタミンEが生涯を通じて脳が変化する能力を維持することを助けているかもしれない。(13)特に、脳の酸化ストレス量を減らすことで、ビタミンEが認知と脳の可塑性を維持することをサポートできるかもしれず(13)、ビタミンE摂取量の多い高齢者では認知能力がサポートされている理由かもしれない。(17)この一例は、オランダに住む2,613人で実施された大規模な調査からのものである。ビタミンE摂取量の低い人々は、5年間で、摂取量の高い人々よりも2倍、記憶力が低下した。(18) 

ビタミンD

ビタミンDは骨の健康への役割がよく知られているが、研究では認知機能へも関与している可能性が示唆されている。(19)脳組織は、血中のビタミンDレベルに反応し、蓄積型のビタミンDを活性型に変換する酵素は、脳内にも存在すると考えられる。(20)

発達中の脳では、ビタミンD不足が脳のさまざまな部分の大きさに影響する。動物実験からの証拠では、妊娠している雌親がビタミンD不足の場合、仔の脳の言語や認知能力などの複雑な脳機能を担う新皮質はそれに応じて薄くなることが示される。(21)ヒトで行われたいくつかの研究では、母親のビタミンD不足が、子供の発育不全のリスクを増やすことが分かっている。(21)例えば、精神と精神運動スキルは、十分なビタミンD状態の母親の子供で高く(22)、妊娠16週時点でビタミンDレベルが低い母親の子供は、一連の交絡変数の調整後に言語障害のリスクが高かった。(23)妊娠期間中にはビタミンD欠乏の影響を受ける脳に特定の変化がある特定の重要な期間があるため、欠乏のタイミングによって認知発達に影響を及ぼす可能性がある。(21)

観察的証拠から、成人では冬季のビタミンDレベルの低下と、特に作業記憶と複雑な意思決定を行うための精神能力の低下の関連が見つかっている。(24)日光浴またはサプリメント摂取による非常に高いビタミンD循環レベルは、成人での言葉の流暢さに関連していた。(25)補充研究では、特にベースラインが不足している人々では、低用量補充(400 IU/日)と比較して、高用量ビタミンD補充(4000 IU)をした成人で、言語記憶が改善された。(26)

リファレンス

  1. Attwell D, Laughlin SB. An Energy Budget for Signaling in the Grey Matter of the Brain. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism 2001;21(10):1133-45. doi: doi:10.1097/00004647-200110000-00001
  2. Efsa Panel on Dietetic Products N, Allergies. Scientific Opinion on the substantiation of a health claim related to iron and contribution to normal cognitive development pursuant to Article 14 of Regulation (EC) No 1924/2006. EFSA Journal 2013;11(7):3335-n/a. doi: 10.2903/j.efsa.2013.3335
  3. Martinez M. Tissue levels of polyunsaturated fatty acids during early human development. J Pediatr 1992;120(4 Pt 2):S129-38.
  4. Hashimoto M, Hossain S, Al Mamun A, Matsuzaki K, Arai H. Docosahexaenoic acid: one molecule diverse functions. Crit Rev Biotechnol 2017;37(5):579-97. doi: 10.1080/07388551.2016.1207153
  5. Xiao YF, Sigg DC, Leaf A. The antiarrhythmic effect of n-3 polyunsaturated fatty acids: modulation of cardiac ion channels as a potential mechanism. J Membr Biol 2005;206(2):141-54. doi: 10.1007/s00232-005-0786-z
  6. Dyall SC. Long-chain omega-3 fatty acids and the brain: a review of the independent and shared effects of EPA, DPA and DHA. Front Aging Neurosci 2015;7:52. doi: 10.3389/fnagi.2015.00052
  7. Lorente-Cebrian S, Costa AG, Navas-Carretero S, Zabala M, Laiglesia LM, Martinez JA, Moreno-Aliaga MJ. An update on the role of omega-3 fatty acids on inflammatory and degenerative diseases. J Physiol Biochem 2015;71(2):341-9. doi: 10.1007/s13105-015-0395-y
  8. Jiao J, Li Q, Chu J, Zeng W, Yang M, Zhu S. Effect of n-3 PUFA supplementation on cognitive function throughout the life span from infancy to old age: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. Am J Clin Nutr 2014;100(6):1422-36. doi: 10.3945/ajcn.114.095315
  9. Ramakrishnan U, Gonzalez-Casanova I, Schnaas L, DiGirolamo A, Quezada AD, Pallo BC, Hao W, Neufeld LM, Rivera JA, Stein AD, et al. Prenatal supplementation with DHA improves attention at 5 y of age: a randomized controlled trial. Am J Clin Nutr 2016;104(4):1075-82. doi: 10.3945/ajcn.114.101071
  10. Colombo J, Gustafson KM, Gajewski BJ, Shaddy DJ, Kerling EH, Thodosoff JM, Doty T, Brez CC, Carlson SE. Prenatal DHA supplementation and infant attention. Pediatr Res 2016;80(5):656-62. doi: 10.1038/pr.2016.134
  11. Efsa Panel on Dietetic Products N, Allergies. Scientific Opinion on the substantiation of a health claim related to DHA and contribution to normal brain development pursuant to Article 14 of Regulation (EC) No 1924/2006. EFSA Journal 2014;12(10):3840-n/a. doi: 10.2903/j.efsa.2014.3840
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  13. Ambrogini P, Betti M, Galati C, Di Palma M, Lattanzi D, Savelli D, Galli F, Cuppini R, Minelli A. alpha-Tocopherol and Hippocampal Neural Plasticity in Physiological and Pathological Conditions. Int J Mol Sci 2016;17(12). doi: 10.3390/ijms17122107
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  25. Pettersen JA. Vitamin D and executive functioning: Are higher levels better? J Clin Exp Neuropsychol 2016;38(4):467-77. doi: 10.1080/13803395.2015.1125452
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