二十二碳六烯酸神經(jīng)保護(hù)作用的研究進(jìn)展

程 燕，黃玉莎，王 斌

0 引言

二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic acid，DHA)是一種 n-3長(zhǎng)鏈多不飽和脂肪酸(n-3PUFAs)，主要來(lái)源于海藻類，所以魚類和海洋油含量豐富。人類內(nèi)源性DHA含量極低，需要從食物補(bǔ)充，世界衛(wèi)生組織推薦每日攝入200～500 mg的EPA和DHA以預(yù)防某些慢性疾?。?］。在人體除脂肪組織外，神經(jīng)組織含豐富的脂質(zhì)，約占神經(jīng)組織的30% ～60%，含豐富的 DHA［2］。DHA 是最重要的膜磷脂成分，在磷脂酰乙醇胺和磷脂酰絲氨酸含量最多，影響神經(jīng)遞質(zhì)通路、突觸傳遞和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。DHA某些代謝產(chǎn)物也是生物活性分子，可保護(hù)機(jī)體免受氧化損傷。研究發(fā)現(xiàn)，n-3PUFAs具有調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)及心血管功能、抗炎、抗氧化、抗腫瘤等多種功能，DHA作為其重要的一員，也受到廣泛關(guān)注，在生理學(xué)和醫(yī)學(xué)方面得到廣泛應(yīng)用，現(xiàn)就其對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的作用機(jī)制做一綜述。

1 DHA在神經(jīng)細(xì)胞水平的作用

1.1 對(duì)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的影響 DHA是質(zhì)膜磷脂中長(zhǎng)鏈不飽和脂肪酸最主要的成分。細(xì)胞膜上的DHA對(duì)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有重要作用。DHA對(duì)于維持細(xì)胞膜的穩(wěn)定性和流動(dòng)性至關(guān)重要，細(xì)胞膜流動(dòng)有利于細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)［3］。DHA能順應(yīng)細(xì)胞膜各種狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，如高滲透、壓縮、融合及翻轉(zhuǎn)［4］。DHA在調(diào)節(jié)腦磷脂(PS)含量中起重要作用，而PS對(duì)于維持細(xì)胞生存很重要。缺乏DHA會(huì)使PS含量減少，影響細(xì)胞信號(hào)和鈣離子攝入。DHA是細(xì)胞內(nèi)作用最強(qiáng)的鈣離子濃度調(diào)節(jié)劑，通過控制鈣離子釋放或攝入調(diào)節(jié)許多細(xì)胞功能，促進(jìn)基因活化、神經(jīng)遞質(zhì)釋放、氧化應(yīng)激或調(diào)節(jié)線粒體生物活性［2］。另外，近年研究表明，在重要的細(xì)胞信號(hào)中，DHA可以修飾蛋白質(zhì)和細(xì)胞膜脂筏構(gòu)成，后者是質(zhì)膜上富含膽固醇和鞘磷脂的微結(jié)構(gòu)域，參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)［5］。

DHA可影響神經(jīng)細(xì)胞生理過程的多個(gè)靶點(diǎn)功能，從離子通道、核受體到第二信使。如:DHA對(duì)維持Na+-K+-ATP酶活性很重要，后者是細(xì)胞膜關(guān)鍵酶，可控制神經(jīng)傳導(dǎo)需要的離子濃度梯度［2］。這種活性酶釋放的能量占大腦所需能量的60%，是維持大腦正常生理過程的重要來(lái)源。鉀通道參與多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病，其神經(jīng)保護(hù)作用通過激活多不飽和脂肪酸等實(shí)現(xiàn)［6］。DHA還可以改變腦內(nèi)游離鋅的水平，從而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用［7］。體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，n-3脂肪酸(如DHA)會(huì)抑制PKC、cAMP依賴的蛋白激酶、促分裂原活化蛋白激酶(MAPKs，如 ERK1、ERK2)及鈣/鈣調(diào)蛋白依賴的蛋白激酶2(Ca/CaMKⅡ)的活性［8］。但近期研究表明，在腫瘤細(xì)胞中，DHA可激活MAPKs，使線粒體產(chǎn)生過量ROS而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡［9］。兩種矛盾的結(jié)論提示，不同狀態(tài)下DHA的功能可能不同。DHA還會(huì)抑制電壓特異性鈉通道和鈣通道，阻斷去極化引起的谷氨酸釋放及谷氨酸受體活化，這樣就會(huì)降低谷氨酸引起的興奮毒性［10］。之后，Grintal等［11］研究表明，DHA僅在生理狀態(tài)下調(diào)節(jié)突觸谷氨酸，病理?xiàng)l件下不影響谷氨酸的清除，但未闡明具體機(jī)制及原因。在飲食缺乏DHA的小鼠大腦中，參與囊泡運(yùn)輸、重?cái)z取及神經(jīng)遞質(zhì)等過程的多數(shù)突觸蛋白數(shù)量下調(diào)［12］。大腦突觸蛋白缺乏及其導(dǎo)致的胞外分泌、神經(jīng)遞質(zhì)釋放和再攝取減少可能與DHA耗竭有關(guān)?？傊珼HA通過多種途徑維持正常神經(jīng)功能。

1.2 對(duì)炎癥信號(hào)通路的影響 氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)參與許多神經(jīng)疾病的進(jìn)展，包括神經(jīng)退行性疾病(阿爾茲海默病)、肌萎縮側(cè)索硬化、帕金森病、癲疒間和缺血損傷［13-16］。在培養(yǎng)的視網(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞中，DHA可以清除過氧化氫、超氧陰離子和羥自由基引起的細(xì)胞內(nèi)自由基產(chǎn)物，對(duì)抗氧化應(yīng)激起到保護(hù)作用。DHA在體內(nèi)會(huì)代謝成保護(hù)素(Protectins)和消退素(Resolvins)，不僅能緩解炎癥，還有神經(jīng)保護(hù)作用，抑制多種粘附分子和炎癥介質(zhì)的表達(dá)和釋放［17］。保護(hù)素和消退素均可通過減少中性粒細(xì)胞遷移和炎癥因子釋放發(fā)揮強(qiáng)大的抗炎和免疫調(diào)節(jié)作用，減少中性粒細(xì)胞向損傷組織遷移，減少局部炎癥應(yīng)答，發(fā)揮保護(hù)作用，防止中性粒細(xì)胞激活導(dǎo)致的氧化應(yīng)激［18］。在DHA衍生物中，神經(jīng)保護(hù)素 D1(NPD1)是重要的神經(jīng)保護(hù)因子，在多種神經(jīng)退行性疾病中能減輕組織的氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)［19］，通過上調(diào)抗凋亡因子bcl-2、bcl-x及下調(diào)促凋亡因子bax、bad減輕氧化應(yīng)激，通過抑制腫瘤壞死因子(TNF)-α和白介素(IL)-1β發(fā)揮抗炎作用［20］，通過減弱星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)鈣調(diào)節(jié)異常和ER應(yīng)激減輕缺血腦損傷［21］。

在缺氧/缺血損傷(H/I)的新生大鼠神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中，n-3脂肪酸可抑制NF-κB活性及下游炎癥介質(zhì)釋放［22］。培養(yǎng)DHA處理的巨噬細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，DHA可降低內(nèi)毒素(LPS)激活的NF-κB活性，減少IL-1β分泌，增加自噬體合成，從而達(dá)到抑制炎癥反應(yīng)的作用［23］。飽和脂肪酸加強(qiáng)巨噬細(xì)胞NF-κB活性，與不飽和脂肪酸作用相反［24］。由此可見，包括DHA在內(nèi)的n-3PUFAs對(duì)多種細(xì)胞都有抗炎作用。

DHA對(duì)過氧化物酶體增殖活化受體(PPARs)信號(hào)通路的影響最大。PPARs是一組核受體蛋白，相當(dāng)于調(diào)節(jié)基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子，包括PPAR-α、PPAR-γ、PPAR-β/ζ，這些受體激活后會(huì)抑制炎癥因子產(chǎn)生，導(dǎo)致全身及腦內(nèi)炎癥大量減少?；罨腜PARs可減弱免疫應(yīng)答，加強(qiáng)細(xì)胞代謝和線粒體功能，促進(jìn)軸突生長(zhǎng)，誘導(dǎo)祖細(xì)胞分化為髓鞘少突膠質(zhì)細(xì)胞［25］。生理?xiàng)l件下，新生大鼠腦和神經(jīng)干細(xì)胞表達(dá)PPAR-γ，活化的PPAR-γ會(huì)誘導(dǎo)神經(jīng)分化因子表達(dá)，促進(jìn)神經(jīng)發(fā)育，所以激活PPAR-γ通路可作為神經(jīng)退行性疾病和腦損傷的治療靶點(diǎn)［26］。在創(chuàng)傷性腦損傷(TBI)和神經(jīng)退行性疾病的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，PPARs激動(dòng)劑可減輕炎癥損傷和細(xì)胞死亡，促進(jìn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)修復(fù)和功能恢復(fù)［25］。DHA能增加體外培養(yǎng)的人體腎臟細(xì)胞(HK-2)PPAR-γmRNA的表達(dá)和蛋白活性，激活的PPAR-γ能有效抑制NF-κB通路，從而減輕組織臟器的炎癥反應(yīng)［27-28］。

另外，攝入高含量的DHA飲食會(huì)通過置換細(xì)胞膜花生四烯酸(促炎因子前體)和膽固醇降低產(chǎn)生炎癥介質(zhì)的生物前體，減輕炎癥損傷［29］。DHA通過其衍生物消退素也會(huì)抑制花生四烯酸產(chǎn)物－類四烯酸引起的炎癥?？傊珼HA及其衍生物(消退素、保護(hù)素)可通過抗炎和促分解作用起神經(jīng)保護(hù)作用。

1.3 對(duì)神經(jīng)突觸的影響 DHA可促進(jìn)神經(jīng)突觸生長(zhǎng)，增加突觸蛋白的合成及谷氨酸受體的表達(dá)。當(dāng)飼料中缺乏DHA時(shí)，妊娠小鼠大腦海馬神經(jīng)元的神經(jīng)突生長(zhǎng)和突觸發(fā)生受到抑制，而補(bǔ)充DHA后，受影響的神經(jīng)元得以改善［30］。結(jié)果表明，在正常神經(jīng)發(fā)育過程中，DHA對(duì)神經(jīng)突觸生長(zhǎng)至關(guān)重要。有研究者用含或不含DHA的食物喂養(yǎng)妊娠小鼠至第3代，之后構(gòu)建TBI模型，發(fā)現(xiàn)DHA缺乏的小鼠損傷加重，損傷區(qū)域神經(jīng)元明顯減少，功能恢復(fù)滯后。此外，突觸蛋白I(Syn-1，一種突觸含量豐富的磷酸化蛋白)明顯減少，說(shuō)明DHA在TBI中具有維持突觸功能的作用［31］。Wu 等［32］對(duì)液壓顱腦損傷(FPI)大鼠以富含DHA(1.2%)食物喂養(yǎng)12 d，其腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(BDNF)上調(diào)，下游的 Syn-1、cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(CREB)及CaMKⅡ也上調(diào)，維持了突觸的完整性和流動(dòng)性，改善了認(rèn)知功能。正常大鼠予富含n-3PUFAs飲食21 d，海馬神經(jīng)小膠質(zhì)細(xì)胞活性下降，同時(shí)明顯改變神經(jīng)可塑性相關(guān)基因的表達(dá)，如Egr-1、BDNF和c-jun，DHA可能通過調(diào)節(jié)神經(jīng)相關(guān)基因表達(dá)起神經(jīng)保護(hù)作用［33］。

2 DHA對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的作用

嬰幼兒期是神經(jīng)發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期，胎兒或新生兒期出現(xiàn)窒息會(huì)影響其大腦發(fā)育，可能遺留神經(jīng)系統(tǒng)后遺癥。圍生期缺氧缺血(HI)腦損傷主要是缺氧急性損傷和再灌注損傷，涉及氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡、ER應(yīng)激等病理生理過程。DHA可同時(shí)作用于腦損傷瀑布反應(yīng)的幾個(gè)階段，包括生物活性脂類、自由基、炎癥因子和凋亡，最終發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。在HI前2.5 h或HI后15 min腹腔注射DHA，雖不能降低死亡率、減輕腦損傷面積，但可以改善損傷后14 d的腦功能［34-35］，對(duì)于HI損傷后的幸存患兒有重大意義，可改善預(yù)后，提高生存質(zhì)量。對(duì)急性局灶性腦缺血大鼠給予不同劑量處理后發(fā)現(xiàn)，治療時(shí)間窗是3 h，低、中劑量組的大鼠神經(jīng)功能改善明顯，組織損傷區(qū)域明顯減?。?6］。Williams等［37］用 n-3 脂肪酸(富含DHA，Tri-DHA)處理HI新生大鼠，損傷后2 h給予n-3脂肪酸，腦梗死面積變小，而HI 4 h后再腹腔注射Tri-DHA無(wú)保護(hù)作用，說(shuō)明DHA早期應(yīng)用效果好。Tri-DHA注射后第8周觀察腦損傷無(wú)進(jìn)展，更加說(shuō)明DHA有利于改善HI預(yù)后。DHA喂養(yǎng)TBI大鼠3～21 d，除ER伴侶蛋白GRP78外，其他ER應(yīng)激蛋白表達(dá)均減少，DHA處理的TBI大鼠感覺運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)更快，DHA可能通過減少TBI后ER應(yīng)激和毒性蛋白堆積發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用［38］。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，DHA在神經(jīng)發(fā)育等方面有極其重要的作用，主要機(jī)制涉及細(xì)胞信號(hào)通路、神經(jīng)突觸及抗炎等。DHA作為營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑的作用逐漸被認(rèn)可，但普通飲食攝入和以藥物形式攝入是有區(qū)別的［39］，此外，Bauer等［2］認(rèn)為，補(bǔ)充 EPA 對(duì)神經(jīng)認(rèn)知作用比DHA好，但不同時(shí)間及生理狀態(tài)下的結(jié)果可能不同。因此，DHA藥用功效尚需基礎(chǔ)和臨床試驗(yàn)不斷驗(yàn)證，為各種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療開拓思路，提供高效安全的治療方案。

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