NNIW95 | 营养对儿童大脑、认知发育的影响

3月 19,2021

儿童脑发育和脑潜能的开发与社会、经济和环境等诸多因素有关。其中,充足的营养是保证儿童脑发育的关键基础,每种营养素既有其独特的作用机理,又互相作用、互为影响。

 

Naiman Khan教授在参加“第95届雀巢营养科学院高峰论坛”系列学术讲座时,分享了营养与儿童脑发育相关的最新国际进展。

 

同时,我们特邀上海市妇幼保健中心彭咏梅教授对讲座内容进行独家回顾和点评,快来一览精彩内容吧!

 

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 观看讲座视频 

 

 一、营养对大脑和认知发育的影响 

彭咏梅教授PPT

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(1)大脑和认知的发展过程

① 大脑、神经系统发育由几个关键过程组成,这些过程有所交互并同步进行,直到30岁左右才能全部发育完成。

② 儿童时期是大脑结构和认知发育的重要时期,其大脑解剖变化的关键是大脑白质体积不断增加,以及特定区域的灰质体积增加。而饮食等生活方式可以影响这些重要的发育过程。

 

(2)影响大脑和认知发育的关键营养素

① 大脑占人体总重量的2%,却消耗着人体总能量的20%,因此大脑发育活动需要高营养的支持。

② 不同营养成分通过多种机制在大脑及认知发育中发挥重要作用。比如脂肪、蛋白质为大脑组成的主要营养素,而DHA、叶黄素、维生素D、铁、氨基酸等也是必不可少的关键营养素。

 

 二、类胡萝卜素对大脑、认知发育的影响 

 

彭咏梅教授PPT

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类胡萝卜素主要包括叶黄素、玉米黄质和内消旋-玉米黄质等。在人体器官中,脂肪组织、皮肤、视网膜中类胡萝卜素含量较高。而在大脑组织中类胡萝卜素的含量也很丰富,尤其是叶黄素。

 

(1)饮食和神经组织中的类胡萝卜素对比

① 人体无法合成类胡萝卜素,必须依赖饮食摄入。而人体从饮食中也不能获得足够的叶黄素,叶黄素摄入量低是营养不良的表现之一。

② 人体前额皮层和海马体等大脑多个不同区域的叶黄素含量均显著高于其他类胡萝卜素,这说明叶黄素在执行和关系记忆中有潜在作用。

③ 黄斑色素光学密度(MPOD)是常用的对机体无损伤的衡量黄斑和视功能发育的指标,可快速评估体内叶黄素含量。据多项研究显示,MPOD水平与认知能力的改善呈正相关[1]

 

(2)MPOD与大脑认知功能关系的最新研究进展

目前成人数据已证明摄入叶黄素对认知功能有益,但叶黄素的MPOD对儿童发育影响的数据仍非常有限,是否可将MPOD作为指导饮食中叶黄素摄入量尚存争议[2-5]

 

① MPOD与学业成就关系:一项关于8-10岁儿童的横断面研究,经调整儿童智商、社会经济地位、年龄、性别甚至有氧运动等因素对结果产生的影响后发现,MPOD水平与学业成就呈正相关,MPOD越高,学业成绩越好[6]

② MPOD与空间记忆关系:为研究MPOD与记忆功能之间的关系,有研究者给8-10岁儿童20s时间观察、研究5个动物模型,4s后让儿童按自己节奏去构建。通过测量距离、角度的差别去确认儿童构建的图像与原图像之间的差异。结果发现,MPOD与空间记忆误差(移动距离、互换位置次数、置换次数等)呈反比关系。

③ MPOD与儿童认知控制行为、神经电指标的关系:

美国一项研究设计49位儿童完成Flanker任务,并记录过程中事件相关电位(ERPs),评估P3电位振幅及潜伏期(振幅越大表明注意力分配增加,潜伏期越短意味更快、更高效的处理)。研究最终发现,MPOD水平较高的儿童表现更准确,P3振幅较低 。这说明,当儿童参与有意识的任务和关系时,更高的叶黄素水平对神经认知有潜在益处[7]

 

(3)补充叶黄素对改善儿童MPOD的相关研究

有研究者将8-10岁儿童受试者分为两组,每天摄入1mg 叶黄素+32mg DHA为干预组, 对照组则给予零热卡的安慰剂。持续9个月后发现,干预组的MPOD、关系记忆和注意力控制功能均显著优于对照组。然而两组间学业成绩无显著差异,说明DHA和叶黄素组合对认知功能的益处具有选择性。

 

 内容总结 

 

◉ 儿童和成人研究均发现黄斑类胡萝卜素越高,认知功能越好

◉ 成人RCT试验显示,叶黄素对整体认知有益

◉ 目前有限的证据表明,叶黄素摄入对儿童执行功能和认知控制均有益处

◉ 叶黄素在整个生命周期对认知健康都有潜在积极影响

 ● 需找到如何通过食物摄入的方式提升MPOD水平

 ● 找到影响个体差异的主要因素

 

 专家点评 

 

母亲孕哺期摄入富含叶黄素的食物,有益于婴幼儿大脑认知发育。

 

彭咏梅教授PPT

 

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● 研究显示,类胡萝卜素尤其叶黄素可提升儿童大脑、认知发育水平。

● 母亲健康蔬菜和水果摄入量与母乳、母血以及婴儿血叶黄素水平均呈正相关。此外,婴儿血浆叶黄素和玉米黄质浓度与母体浓度相似[8]

● 母亲膳食补充叶黄素是母乳喂养婴儿补充叶黄素的有效途径之一。

● 由于添加到配方奶粉中的叶黄素稳定性受多因素影响,如加工工艺、加工温度、叶黄素原料本身的性质等问题,因此,目前国内缺乏婴幼儿配方叶黄素添加量的标准,如何添加亟待解决[9]

 

参考文献

 

1.Vishwanathan R, Neuringer M, Snodderly DM, Schalch W, Johnson EJ: Macular lutein and zeaxanthin are related to brain lutein and zeaxanthin in primates. Nutr Neurosci 2013, 16(1):21-29.

 

2.Scott TM, Rasmussen HM, Chen O, Johnson EJ: Avocado Consumption Increases Macular Pigment Density in Older Adults: A Randomized, Controlled Trial. Nutrients 2017, 9(9).

 

3.Ranard KM, Jeon S, Mohn ES, Griffiths JC, Johnson EJ, Erdman JW, Jr.: Dietary guidance for lutein: consideration for intake recommendations is scientifically supported. Eur J Nutr 2017, 56(Suppl 3):37-42.

 

4.Hammond BR, Jr., Miller LS, Bello MO, Lindbergh CA, Mewborn C, Renzi-Hammond LM: Effects of Lutein/Zeaxanthin Supplementation on the Cognitive Function of Community Dwelling Older Adults: A Randomized, Double-Masked, Placebo-Controlled Trial. Front Aging Neurosci 2017, 9:254.

 

5.Johnson EJ, McDonald K, Caldarella SM, Chung HY, Troen AM, Snodderly DM: Cognitive findings of an exploratory trial of docosahexaenoic acid and lutein supplementation in older women. Nutr Neurosci 2008, 11(2):75-83.

 

6.Barnett SM, Khan NA, Walk AM, Raine LB, Moulton C, Cohen NJ, Kramer AF, Hammond BR Jr, Renzi-Hammond L, Hillman CH. Macular pigment optical density is positively associated with academic performance among preadolescent children. Nutr Neurosci. 2018 Nov;21(9):632-640.

 

7.Walk AM, Khan NA, Barnett SM, Raine LB, Kramer AF, Cohen NJ, Moulton CJ, Renzi-Hammond LM, Hammond BR, Hillman CH: From neuro-pigments to neural efficiency: The relationship between retinal carotenoids and behavioral and neuroelectric indices of cognitive control in childhood. International Journal of Psychophysiology 2017, 118:1-8.

 

8.Xu X, Zhao X, Berde Y, Low YL, Kuchan MJ: Milk and Plasma Lutein and Zeaxanthin Concentrations in Chinese Breast-Feeding Mother-Infant Dyads With Healthy Maternal Fruit and Vegetable Intake. J Am Coll Nutr 2019, 38(2):179-184.

 

9.孙涵潇,邓若蕾,程树品,杨溢,张立实,陈锦瑶.叶黄素对婴幼儿的功能及其在婴幼儿配方食品中的应用[J].营养学报,2019,41(05):501-506.