母乳中的肌醇可改善大腦連接

嬰兒積極體驗(yàn)周圍世界的景象、氣味、聲音、味道和紋理。在遺傳程序的指導(dǎo)下，這種感覺刺激改善了大腦在神經(jīng)元之間形成的突觸連接，使細(xì)胞能夠進(jìn)行交流。1幾十年來，研究人員一直認(rèn)為遺傳和感覺驅(qū)動(dòng)的活動(dòng)是影響大腦線路的唯一因素。

“作為一名分子神經(jīng)科學(xué)家，我相信大腦是它自己的實(shí)體，是它自己神圣的器官，漂浮在我們的身體頂部并監(jiān)督一切，”耶魯大學(xué)醫(yī)學(xué)院副教授、讓·梅爾研究所的高級(jí)科學(xué)家托馬斯·比德勒回憶道。美國農(nóng)業(yè)部人類營養(yǎng)衰老研究中心(USDAHNRCA)。“這個(gè)想法破滅了。了解微生物組，了解腸道中分泌的細(xì)菌和化合物對(duì)大腦的影響——當(dāng)我清楚地知道大腦受到其他化合物的影響時(shí)，這是我的第一個(gè)頓悟時(shí)刻。”Biederer和他的團(tuán)隊(duì)最近確定母乳中發(fā)現(xiàn)的一種微量營養(yǎng)素可以增加神經(jīng)元的連接性，并將他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上。3

比德勒開始對(duì)飲食對(duì)產(chǎn)后大腦連接的影響感興趣，因?yàn)檠芯咳藛T報(bào)告說，母乳喂養(yǎng)的嬰兒在以后的智力測試中表現(xiàn)更好。4這些結(jié)果表明飲食會(huì)影響嬰兒大腦發(fā)育，但尚不清楚母乳中的哪些微量營養(yǎng)素和生物活性化合物造成了這種影響。在早期的一項(xiàng)研究中，Biederer的團(tuán)隊(duì)確定母乳中存在的omega-3脂肪酸二十二碳六烯酸(DHA)可以改善成熟皮質(zhì)中的突觸連接和信息處理。5

為了確定母乳中哪些其他生物活性化合物對(duì)大腦發(fā)育很重要，Biederer和他的團(tuán)隊(duì)檢查了居住在墨西哥、中國和美國的母親捐贈(zèng)的母乳樣本的成分，作為全球母乳探索研究的一部分。6研究人員尋找在哺乳過程中發(fā)生大量變化且與種族或飲食無關(guān)的微量營養(yǎng)素，因?yàn)檫@種保守性表明這些成分具有重要的功能。他們發(fā)現(xiàn)，在哺乳早期，當(dāng)嬰兒的大腦迅速形成新的突觸連接時(shí)，碳環(huán)糖肌醇含量豐富，但在哺乳過程中濃度下降。

研究人員通過將原代人類谷氨酸能和大鼠神經(jīng)元培養(yǎng)物暴露于生物活性化合物并對(duì)突觸的突觸前和突觸后部位進(jìn)行免疫染色來測試肌醇是否會(huì)影響大腦連接。他們發(fā)現(xiàn)肌醇增加了突觸后位點(diǎn)的大小和豐度。因?yàn)榭茖W(xué)家已將突觸大小與傳輸強(qiáng)度相關(guān)聯(lián)，7這表明肌醇改善了神經(jīng)元連接。此外，在大鼠神經(jīng)元培養(yǎng)物中顯示突觸前和突觸后標(biāo)記之間共定位的區(qū)域數(shù)量隨著肌醇濃度的增加而增加，這表明這種微量營養(yǎng)素促進(jìn)突觸形成。

為了驗(yàn)證肌醇對(duì)體內(nèi)神經(jīng)元連接的影響，Biederer和他的同事將這種糖添加到了幼鼠的飲食中。對(duì)視覺皮層進(jìn)行免疫染色后，他們確定補(bǔ)充肌醇擴(kuò)大了該大腦區(qū)域的突觸后部位，但沒有改變其豐度。

盡管肌醇可以增加發(fā)育中大腦的連通性，但研究人員不知道這種微量營養(yǎng)素是否會(huì)在成熟大腦中產(chǎn)生類似的效果，因?yàn)槌墒齑竽X會(huì)內(nèi)源性產(chǎn)生這種化合物。8他們制備了小鼠的器官型腦切片，這是科學(xué)家在體外培養(yǎng)的活體組織的薄片。將肌醇應(yīng)用于成熟的器官切片培養(yǎng)物后，研究人員發(fā)現(xiàn)肌醇增加了大腦的連通性，這表明微量營養(yǎng)素對(duì)成人大腦也很重要。然而，科學(xué)家已將肌醇積累或消耗與某些腦部疾病聯(lián)系起來，這表明在臨床醫(yī)生推薦成年患者補(bǔ)充肌醇之前還需要進(jìn)一步的工作。

“對(duì)母乳的關(guān)注，特別是與一項(xiàng)研究的合作，使他們能夠跨群體和跨國家研究母乳的成分，我認(rèn)為這確實(shí)受到了啟發(fā)，并且是找出將要產(chǎn)生的核心成分的聰明方法。對(duì)大腦發(fā)育很重要，”加州大學(xué)戴維斯分校的神經(jīng)科學(xué)家金伯利·麥卡利斯特(KimberleyMcAllister)說，她沒有參與這項(xiàng)研究。“試圖從飲食的角度弄清楚我們可以做些什么來促進(jìn)大腦健康，甚至潛在地預(yù)防或治療大腦疾病，這是非常重要的，而且這是一個(gè)尚未開發(fā)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域。”

雖然肌醇可以改善發(fā)育中大腦的神經(jīng)元連接，但Biederer強(qiáng)調(diào)，這種生物活性化合物支持大腦中已經(jīng)發(fā)生的內(nèi)源性過程，他不希望他的工作增加母親母乳喂養(yǎng)嬰兒的壓力。“母乳是黃金標(biāo)準(zhǔn)，”比德勒說。“但我們[希望]我們的數(shù)據(jù)可用于改進(jìn)兒科營養(yǎng)產(chǎn)品并幫助兒童發(fā)揮潛力。”

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