Táplálkozás és a kognitív funkciók

Barna Mária
Semmelweis Egyetem Egészségtudományi Kar Alkalmazott Egészségtudományi Intézet Dietetikai és Táplálkozástudományi Tanszék, Budapest

A kognitív funkciókat genetikai és környezeti, közöttük táplálkozási tényezők kölcsönös egymásra hatása alakítja. Az utóbbi években számos vizsgálatban mutatták ki, hogy nemcsak a súlyos malnutritio, hanem a hiányos mikrotápanyag és[vagy esszenciális zsírsav (EFA) ellátottság is kedvezőtlenül befolyásolja a kognitív képességet, a tanulást és a viselkedést mind gyermekeknél, mind fiatal felnőtteknél, sőt időseknél is.

A táplálkozási tényezők változásokat okozhatnak az idegi struktúrákban, mert pl. a vitaminok és az ásványi anyagok a neurotranszmitterek szintéziséhez szükséges enzimek kofaktorai, a EFA-k a cerebralis cortex, illetve a retina építő anyagai. A megfelelő fejlődéshez optimális táplálkozás szükséges. Gyors növekedés idején a legkifejezettebb a hatás, pl. serdülő korban történik a prefrontális kéreg jelentős érése. A prefrontális kéreghez kapcsolódó funkciók: a figyelem, a tervezés, a stratégia kidolgozása, a szociális megismerés, az érzelem és az indulat regulációja. Az n-3 zsírsavak, vitamin és ásványi anyag szupplementáció javíthatja a nonverbális intelligenciát és a viselkedést.

Metabolikus szindrómában mind serdülőkben, mind középkorú személyekben kognitív funkciócsökkenést mutattak ki. Idős korban antioxidáns hatású vitaminok, nyomelemek és EFA szupplementáció, fitonutriensek, mérsékelt alkoholfogyasztás és a fizikai aktivitás késleltetheti a szellemi hanyatlást.

A táplálkozás epigenetikus úton befolyásolhatja a kognitív funkciókat. További hosszan tartó, multicentrikus, randomizált, placebo kontrollált vizsgálatok végzése, szenzitív módszerek kidolgozása szükséges azonban, mert számos más befolyásoló tényező mellett, nagyon nehéz lemérni, a táplálkozás szerepét a kognitív funkciók alakításában.

A kognitív funkciókat genetikai faktorok határozzák meg, és környezeti, elsősorban táplálkozási tényezők befolyásolják. A tanulási képesség alakításában ezen kívül fizikai, pszichológiai, hangulati, magatartási és az oktatással kapcsolatos tényezők is részt vesznek.

Számos közleményben mutattak rá arra, hogy a fejlődő országokban a várandós anyáknál észlelt malnutritio, mikrotápanyag hiány, zavart okozott az utódok mentális fejlődésében: tanulási problémák jelentkeztek, gyengébb volt az emlékezés, a figyelem, a percepció, a beszédkészség és fejletlenebbek voltak a pszichomotoros funkciók. Leggyakrabban a vas, a jód, az A-vitamin, a B-vitamin csoport, és a cink hiány hatását tanulmányozták. Megállapították, hogy a várandósság alatti mikrotápanyag szupplementáció javítja az utódban a későbbi kognitív funkciókat [12, 13]. Korai táplálkozási intervenciótól széleskörű változás várható, akár az IQ-ban is mérhetően. Késői intervenciótól csak kisebb változás várható; pl.: javulhat a memória, a viselkedés stb. [10].

Kedvezőtlen mikrotápanyag és/vagy EFA ellátottság

Nemcsak a fejlődő országokban, ahol gyakori a súlyos malnutritio, hanem a nyugati típusú étrendet fogyasztó lakosság körében is számolni kell kedvezőtlen mikrotápanyag, ill. esszenciális zsírsav ellátottsággal, ezért a kutatók specális teszteket dolgoztak ki, melyek alkalmasak a táplálkozás hatásának a megítélésére [10]. Gyermekek körében a mentális fejlődésben, idős korban a mentális hanyatlás mérséklésében játszott szerepét vizsgálták. Tápanyagok közül az esszenciális zsírsavak, a vitaminok, és az ásványi anyagok szerepét tanulmányozták, de vizsgálták a különböző étrendek hatását is, és a metabolikus szindróma és a kognitív funkciók kapcsolatát is tanulmányozták. Megállapítást nyert, hogy a táplálkozási tényezők változásokat okozhatnak az idegi struktúrákban mert az idegrendszer nagyon „képlékeny” szerv. Gyors növekedés idején a legsérülékenyebb: ilyen az intrauterin 3. trimeszter, a születés utáni első hónapok, a 2-8., 10-12., 12-14. év, és a serdülőkor;

Serdülő korban történik a pre-frontális kéreg jelentős érése [27]. A szociális, emocionális, és motivációs funkciók, mint a tanulás és a viselkedés a pre-frontális kéreg megfelelő fejlődéséhez kötöttek; szoros kapcsolat van a pre-fontális kéreg és a limbikus rendszer között, mely az érzelmek megéléséért, a tanulásért és a memóriáért is felelős. A gyermekek megfelelő fejlődéséhez optimális táplálkozás szükséges.

Számos szerző mutatott rá arra, hogy a n-3 FA, vitamin és ásványi anyag szupplementáció javítja a nonverbális intelligenciát és a viselkedést [6]. Ez azzal magyarázható, hogy a mikro- és makro-struktúrák kialakulásában különböző neuro-transzmitterek játszanak szerepet, a vitaminok és az ásványi anyagok pedig a neurotranszmitterek szintéziséhez szükséges enzimek kofaktorai, az esszenciális zsírsavak pedig a cerebrális cortex és a retina építő anyagai. Sajnos hazánkban és sok helyen szerte a világban, az n-3 FA bevitel drámaian csökkent az utolsó évtizedekben.

Az anyatej sok EFA-t tartalmaz

Az n-3 FA-ból származó dokozahexaénsav (DHA) és az n-6 FA-ból származó arachidonsav (AA), beépülnek az idegrendszer és a szemideghártya sejtjeibe (mind a méhen belüli életben, mind a születést követően) biztosítva a csecsemő optimális látásélességét és szellemi fejlődését [1].

Az 1920-as években az USA-ban felfigyeltek arra, hogy a csecsemőkorban anyatejjel táplált gyermekek mentális teljesítménye jobb, mint a tápszereseké. Az anyatejes és a tápszeres csecsemők 8, illetve 15 éves korban történő vizsgálata azt mutatta, hogy az anyatejes és a tápszeres csoport mentális fejlődésében észlelhető különbség még évek múlva is kimutatható [3]. Bebizonyosodott, hogy az idegrendszer és a retina fejlődéséhez és normális működéséhez szükséges zsírsavakat az anyatej bőségesen tartalmazza. Ma már a csecsemőtápszerek zsírsavösszetételének kialakításánál a fentieket figyelembe veszik. Már a terhesség alatti EFA bevitelnek is szerepe van a mentális és vizuális funkciók alakulásában, hiszen az I. trimeszterben az anyai zsírdepozíció kapcsán beépülnek a zsírszövetbe, az uterus ereibe és a tejmirigyekbe. A II.-III. trimeszterben a magzat fejlődése, növekedése idején pedig beépülnek a magzati sejtekbe [21]. Az anyatej zsírsavösszetételét az anya táplálkozása is befolyásolja; halolaj szupplementáció megnöveli az anyatej n-3 zsírsavtartalmát. A szoptató anya étrendjének az EFA-kat optimális mennyiségben és arányban kellene tartalmaznia. Magyarországon mind a várandós, mind a szoptatós anyák n-3 ellátottsága elégtelen [1]. Az n-6 túlkínálat DHA hiányt okozhat.

n-3 FA

A hiányos n-3 FA bevitel befolyásolja a mentális fejlődést is, és megnöveli a tanulási és magatartási problémák kialakulásának a kockázatát [14, 20]. n-3 FA szupplementáció mind gyermek-, mind időskorban növeli a kognitív funkciókat. McNamara és mtsai 8-10 éves egészséges gyermekeknek adtak 8 héten keresztül naponta 400, ill. 1200 mg DHA-t. A vörösvértestmembrán DHA koncentrációjának dózisfüggő növekedését és a gyermekek mentális teljesítményének javulását észlelték; pl.: a feladatmegoldás reakció ideje csökkent [17]. Fontani és mtsai egészséges felnőtteknek adtak 6 héten át napi 4g halolajat. A kontrollcsoporttal összehasonlítva szignifikánsan csökkent a feladatmegoldás reakció ideje, és javult a hangulat [5]. Arra is van adat, hogy már heti egyszeri halfogyasztás 16%-kal csökkenti a demencia kockázatát. Nem lehet azonban tudni, hogy fiatal egyénekben adekvát n-3 FA bevitelnél a PUFA szupplementáció (polyunsaturated fatty acid, többszörösen telítetlen zsírsav) növeli-e a kogníciót [16]. DHA hatására neurodegeneratív kórképekben (Alzheimer kór, alkoholos megbetegedések) a kognitív funkciók javulását írták le [3]. Ugyanis az n-3 szupplementáció csökkenti a β-amyloid plazmaszintet ezáltal csökkenti az Alzheimer kór AD kockázatát (az AD-ben az idegrendszerben a plazmaszinttel összefüggően β-amyloid (Aβ ) peptid plakk-képződés mutatható ki) és mérsékli a kognitív hanyatlást [8].

Frenshem és mtsai azt tanulmányozták, hogy milyen hatása van a mikrotápanyag és n-3 FA szupplementációnak a fejlett országokban élő gyermekek kognitív funkcióira és viselkedésére [6]. 36 vizsgálat metaanalízisét végezték: 14 duplavak placebo kontrollos vizsgálatban mikronutriens szupplementáció történt, 12-ben mikronutriens szupplementáció mellett EFA adására is sor került. A vizsgálatok többségében javult a nonverbális intelligencia, a tanulás és a viselkedés. Hiányos mikronutriens bevitelnél, ill. alacsonyabb szérumszinteknél szignifikáns javulást találtak, míg megfelelő ellátottságnál, ill. túl kis adag n-3 FA bevitelnél a javulás nem volt szignifikáns. Az eredmények értékelhetőségét segíti, ha az intervenció előtt és azt követően megmérik a szérumszinteket.

Vashiány

Régen ismert, hogy a csecsemő és gyermekkori vashiány a mentális és a motoros fejlődés retardációját okozza. A fejlődésben való visszamaradás a vashiány megszűnése után is fennáll, és még évek múlva is kimutatható. Sajnos hazánkban az 1-3 éves gyermekek 1/3-ában hiányos a vasbevitel [2]. „A vashiány csökkenti a szervezet testi, szellemi, lelki teljesítőképességét, fertőzésekkel szembeni ellenállását, állhat iskolai romló teljesítmény vagy magatartási zavar hátterében”[25].

Vitaminok

Többen megfigyelték, hogy a makrobiotikus anyák csecsemőinek motoros- és beszéd-fejlődése elmarad a mindenevő anyák csecsemőinek a beszédfejlődésétől. A koncentráló képességben és a kognitív funkciókban még 12 éves korban is különbség mutatkozott. (B₁₂-vitamin csak állati eredetű élelmiszerekben fordul elő) [15, 24]. Egészséges egyéneknél hiányos folsav, B12-, B2- és C-vitamin bevitelnél romlik a memória és az absztrakt gondolkodás [22]. Strand és mtsai szignifikáns összefüggést találtak a kognitív funkciók és a kobalamin, ill. a folsav-status között [26]. Kimutatták, hogy az adekvát antioxidáns bevitel neuroprotektív. Több mint négyezer 45-60 év közötti francia egyén kapott hat éven keresztül C-vitamin, β-karotin, E-vitamin, szelén- és cinkpótlást dupla vak placebo kontrollos vizsgálat keretében; a verbális memória nemdohányzókban, és alacsony C-vitamin szint esetén javult a legnagyobb mértékben [11]. A várandós anya D-vitamin hiánya zavart okozhat az utód neuro-kognitív fejlődésében. Terhesség alatti D-vitamin pótlás csökkenti a beszédzavar kockázatát [30]. Devore és mtsai úgy találták, hogy nagyobb E-vitamin tartalmú élelmiszerek fogyasztása mérsékelheti a DA kockázatát [4].

Antioxidáns hatású anyagok

Antioxidánsoknak is szerepük lehet a szellemi hanyatlás megelőzésében (anti-amyloidogén tulajdonságúak), gátolhatják az amyloid ß-peptid képződését. A csökkent β-amyloid plazmaszint csökkenti a DA kockázatát és mérsékli a kognitív hanyatlást [8]. Ilyen antioxidánsok találhatók pl. a szójában, a zöld teában, a kakaóban stb.

Mediterrán étrend

Több mint 1200, 45-75 éves puerto ricoi személy vizsgálata alapján megállapították, hogy a mediterrán étrend, (ill. az US 2005-ös Dietary Guidelines Department of Agriculture ajánlását követő étrend) protektív hatású középkorú és idős egyénekben [29]. Noojens és mtsai viszont több mint 2000, 46-75 éves egyén 1995-2002 között végzett vizsgálatai (5 évente kétszer nézték információ feldolgozás sebességét és a memória tesztet) nagyobb zöldség- és gyümölcs-fogyasztás mellett nem találtak változást a kiindulási kognitív funkciókban [19].

Metabolikus szindróma

62 metabolikus szindrómában (MetS) szenvedő, és 49 MetS mentes 14-18 éves serdülőben a neuropszichológiai vizsgálat az általános intelligencia, a figyelem csökkenését, rosszabb számolást és rosszabb helyesírást talált MetS-ban, mint a kontrollokban. Az MRI pedig a MetS-ban szenvedő serdülőkben kisebb hyppocampus volument, nagyobb liquor mennyiséget, és a fehérállományban mikrostrukturális integritás csökkenést mutatott ki. A MetS középkorú egyénekben befolyásolja a kognitív funkciókat, az agyi struktúrák integritását; preklinikai MetS is idegrendszeri eltérésekhez vezethet [9, 28]. Úgy tűnik, hogy a 25 alatti BMI neuroprotektív.

Egyéb tényezők

1300, 65-79 éves egyén 21 éves követése alapján úgy találták, hogy a mérsékelt alkoholfogyasztás kedvezően befolyásolja a kognitív funkciókat és csökkenti az agyvérzés kockázatát [18]. Bizonyítást nyert, hogy a fizikai aktivitás segíti a szellemi képességek megőrzését [7[, a dohányzás pedig rontja. A koffein is élénkíti a kognitív funkciókat [23]. A nagy Na-bevitel pedig idős korban, más táplálkozási tényezőktől függetlenül, (energia-, ill. zsírbevitel) csökkenti a kognitív funkciókat.

Összefoglalás

A táplálkozás epigenetikus úton befolyásolhatja a kognitív funkciókat, de az életmód, az étrend, akár az ételek íze is, a környezet, a hangulat, a vizsgálat alatti egyéb hatások, a követés tartama stb. módosíthatják az eredményt. Ezért nagyon nehéz lemérni, hogy mennyi ebből a táplálkozás szerepe. Az eddigi vizsgálati eredmények további megerősítésre szorulnak, és hosszantartó, multicentrikus, randomizált, placebo kontrollált vizsgálatok végzése, és szenzitív módszerek kidolgozása szükséges a táplálkozás kognitív funkciókra gyakorolt hatásának megítéléséhez.

Irodalom

[1] Barna, M.: A zsírsavak szerepe a táplálkozásfüggő megbetegedések megelőzésében, különös tekintettel az elégtelen n-3 zsírsav-ellátottságra.
Metabolizmus. 2006, 4, 170-175.
[2] Biró, L., Szabó, L.:1–3 éves gyermekek komplex táplálkozási vizsgálata.
Gyermekgyógyászat  2011, 62, 80-85.
[3] Das, U.N., Fams, M.D.: Long chain polyunsaturated fatty acids in the groth and development of brain and memory. Nutrition. 2003, 19, 62-65.
[4] Devore, E.E.,  Grodstein, F., Frank, J.A., et al.: Dietary Antioxidants and Long-term Risk of Dementia Arch Neurol. 2010, 67, 819-825.
[5] Fontani, G., Corradeschi, F., Felici, A.: Cognitive and physiological effects of Omega-3 polyunsaturated fatty acid supplementation in healthy subjects. Eur. J. Clin. Invest. 2005, 35, 691-699.
[6] Frenshem, L.J., Bryan, J., Parletta, N.: Influences of micronutrient and omega-3 fatty acid supplementation on cognition, learning, and behavior: methodological considerations and implications for children and adolescents in developed societies. Nutr Rev 2012, 70, 594-610.
[7] Gow, A.J., Bastin, M.E., Munoz,  et al.: Maniega,Neuroprotective lifestyles and the aging brain. Activity, atrophy, and white matter integrity. Neurology. 2012, 79, 1802–1808.
[8] Gu, Y., Schupf D.N., Cosentino, S.A., et al.: Nutrient intake and plazma β-amyloid. Neurology 2012, 78,1832–1840.
[9] Hassenstab, J.J., Sweat, V., Bruehl, H., et al.: Metabolic syndrome is associated with learning and recall impairment in middle age. Dement. Geriatr. Cogn. Disord. 2010, 29, 358-362.
[10] Isaacs, E., Oates, J.: Nutrition and cognition: assessing cognitive abilities in children and young people. Eur. J .Nutr. 2008, 47[Suppl 3],4–24.DOI 10.1007[s00394-008-3002-y.
[11] Kesse-Guyot, E., Fezeu L., Jeandel, C., et al.: French adults’ cognitive performance after daly supplementation with antioxidant vitamins at nutritional doses: a post hoc analysis of the Supplementation in Vitamins and Mineral Antioxidants SU.VIMAX trial. Am. J. Clin. Nutr. 2011, 94, 892-899.
[12] Khor, G.L., Snigdha Misra, S.: Micronutrient interventions on cognitive performance of
children aged 5-15 years in developing countries. Asia Pac. J. Clin. Nutr. 2012, 21, 476-486.
[13] Leung, B.M.Y., Wiens, K.P., Kaplan, B.J.: Does prenatal micronutrient supplementation improve children’s mental development? A systematic review. BMC Preg. Childbirth. 2011, 11, 12.
[14] Liu, J., Raine, A.,Venables, P.H., et al.: Malnutrition at age 3 years and externalizing behavior problems at ages 8, 11, 17 years. Am. J. Psychiatry. 2004,161, 2005-2013.
[15] Louwman, M.W., van Dusseldorp, M., van de Vijver, F.J., et al.: Signs of impaired cognitive function in adolescents with marginal cobalamin status. Am. J. Clin. Nutr. 2000, 72, 762–769.
[16] Luchtman, D.W., Song, C.: Cognitive enhancement by omega-3 fatty acids from child-hood to old age:Findings from animal and clinical studies. Neuropharmacology. 2012.http:[[dx.doi.org[10.1016[j.neuropharm.201207019  
[17] McNamara, R.K., Able, J., Jandacek, R., et al.: Docosahexaenoic acid supplementation increases prefrontal cortex activation duringsustained attention in healthy boys: a placebo-controlled, dose-ranging, functionalmagnetic resonance imaging study. Am. J. Clin. Nutr. 2010, 91, 1060-1067.
[18] Ngandu, T., Helkala, E., Soininen, H., et al.: Alcohol drinking and cognitive functions : findings from the Cardiovascular Risk Factors Aging and Demencia (CAIDE) Study. Demencia & Geriatric Cognitive Disorders. 2006, 23, 140-149.
[19] Noojens, A.C.J., Bueno-de-Mesquita, H.B., van Boxtel, M.P.J.: Fruit and vegetable intake and cognitive decline in middle-aged men and women: the Doetinchem Cohort Study. Brit. J. Nutr. 2011, 105, 752-761.
[20] Oddy, W.H., Robinson, M., Ambrosini, G.L., et al.: The association between dietary patterns and mental health in early adolescence. Prev. Med. 2009, 49, 39-44.
[21] Olsen, S.F., Sorensen, J.D.: Randomized controlled trial of effect of fish oil supplementation on pregnancy duration. Lancet.1992, 339, 1003-1007.
[22] Philip, W., James, T.: Nutrition and the Aging Brain 23 rd Marabu Symposium. Nutr. Rev. 2008, 68S, 162-167.
[23] Rogers, P.: Caffeine, mood and mental performance in every day life.  Nutrition Bulletin 2007, 32(S1), 84-89.
[24] Schneede, J., Dagnelie, P.C., van Staveren, W.A.: Methylmalonic acid and homocysteine in plasma as indicators of functional cobalamin deficiency in infants on macrobiotic diets. Pediatr. Res. 1994, 36, 194–201.
[25] Sólyom, E.: A csecsemő és gyermekkori vashiánybetegség és terápiája (Módszertani ajánlás) Gyermekgyógyászat 1999, 5 (S), 1-20.
[26] Strand, T.A., Taneja, S., Ueland, P.M., et al.: Cobalamin and folate status predicts mental development scores in North Indian children 12–18 mo of age. Am. J. Clin. Nutr. 2013, 97, 310–317.
[27] Tsujitmoto, S.: The prefrontal cortex: functional neural development during early childhood. Neuroscientist. 2008, 14, 345-358.
[28] Yau, P.L., Castro, M.G., Tagani, A, et al.: Obesity and Metabolic Syndrome and Functional and Structural Brain Impairments in Adolescence. Pediatrics. 2012, 130, 1-9.
[29] Ye, X., Scott, T., Gao, X., et al.: Mediterranean Diet, Healthy Eating Index 2005, and Cognitive Function in Middle-Aged and Older Puerto Rican Adults. J. Acad. Nutr. Diet. 2013, 113,  276-281
[30] Whitehouse, A.J.O., Holt, B.J., Serralha, M., et al.: Maternal Serum Vitamin D Levels During Pregnancy and Offspring Neurocognitive Development. Pediatrics. 2012, 129, 485–493.