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唾液酸与婴幼儿大脑发育有何关系?
编辑 :孕妇燕窝网 时间 : 2018-12-10 14:01 浏览量 : 17


本文作者:蒋博士


我们知道,燕窝含有丰富的唾液酸,而唾液酸是脑部神经细胞的营养物质,是大脑神经节苷脂和糖蛋白结构与功能上的重要组成,人们的学习和记忆能力都离不开唾液酸。神经节苷脂主要集中于大脑皮层,它在神经突触的形成和神经中枢传导过程中起着关键的作用。


在整个人体中,脑部神经细胞膜的唾液酸含量最高,大约是其他细胞膜的20倍。记忆作为神经系统功能的一部分,其强弱表现在对外界刺激的反应程度和神经冲动的传导速度,这种信息传递必须通过突触来实现,可见稳定的突触连接是记忆形成的结构基础,而唾液酸正是作用于大脑神经细胞膜及突触的脑部营养物质,这就意味着唾液酸在神经系统中担负着特殊使命,它可促进神经细胞的分化、发育和神经再生,参与突触传递、维持细胞的正常机能,参与记忆学习功能。

[Muhsin Karim, Bing Wang. Is sialic acid in milk food for the brain. Perspectives in Agriculture, Veterinary Science, Nutrition and Resources, 2006, 18(1):1-11.]


有研究者对126例妊娠28~42周的孕妇外周血、胎盘后血和脐带血进行了唾液酸含量测定,发现母血与胎盘后血、母血与脐带血之间存在显著相关性(p<0.01)。如下表所示,在健康妇女怀孕期间,血浆、红细胞膜、唾液、羊水和胎盘中的唾液酸水平升高,这表明母亲合成大部分唾液酸,以维持对子宫的足够的唾液酸供应,在整个妊娠期间维持子宫处于放松状态。此外,这些唾液酸穿过胎盘在妊娠晚期对胎儿生长有重要贡献。


表  健康妇女怀孕期间体内唾液酸浓度分布汇总


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有科学家证实,在大鼠和豚鼠新生儿体内,由于其肝功能不完善,负责合成唾液酸的UDP-N-乙酰氨基葡萄糖-2-异构酶的活性较低,因此合成唾液酸的能力较弱,新生儿无法满足自身生长发育需要。母鼠体内的唾液酸通过哺乳进入子代鼠体内,然后按照唾液酸的代谢方式发挥功能。 

[Duncan PI, Raymond F, Fuerholz A, et al. Sialic acid utilisation and synthesis in the  neonatal rat revisited [J]. PLoS One. 2009,4:e8241. ]


Wang B等人研究分析了25例死于婴儿猝死综合症的婴儿脑额叶皮质样本,其中12例是母乳喂养,9例是配方奶粉喂养,其余未知。在将死亡年龄和性别作为协变量调整之后,母乳喂养的婴儿中神经节苷脂结合唾液酸和蛋白质结合唾液酸的平均浓度分别比配方奶粉喂养的婴儿的平均浓度高32%和22%。由此可见,母乳中的唾液酸有助于增加婴儿机体组织中的唾液酸含量。


这些研究结果共同指向一个推测:增加膳食中的唾液酸,可提高婴幼儿体内唾液酸的含量,进而在大脑生长发育中发挥至关重要的作用。

[Wang B, Brand-Miller J, McVeagh P & Petocz P (2001c): Brain sialic acid concentration: comparison of breast-fed vs formula-fed infants. Asia. Pacific. J. Clin. Nutr. 10(suppl): S33.]


表   人类母乳与牛乳中低聚糖的含量和结构比较 


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 [WangA B, Brand-Miller J. The role and potential of sialic acid in human nutrition [J]. Eur J Clin Nutr , 2003, 57:1351-1369.]


据调查显示,分娩后母亲体内唾液酸水平随着时间的推移呈下降趋势。因此,母亲在孕期及孕后哺乳期持续摄入足量唾液酸,既有助于维持自身体内的唾液酸水平,也能够给予孩子足够的唾液酸供应。有研究显示,给 0~6 个月大的婴儿补充高唾液酸含量的奶粉会增加其血清中神经节苷脂的含量,并能促进其认知能力、学习能力的发展。


如下表所示,6个月时,补充唾液酸的婴儿奶粉对血清神经节苷脂水平有明显影响。治疗组(补充唾液酸配方奶粉)血清中的GM3、GD3、总神经节苷脂(GM3+GD3)均较对照组(标准配方奶粉)有显著升高,而与参照组(母乳喂养)没有明显差异。


表  治疗组、对照组和参照组6个月龄时血清神经节苷脂GM3、GD3水平

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 [Gurnida DA, Rowan AM, Idjradinata P, et al. Association of complex lipids containing gangliosides with cognitive development of 6-month-old infants [J]. E a r l y Hum Dev , 2012, 88:595-60.]


此外,唾液酸的含量还与DHA的含量有着明显的相关性,这表明它极有可能与婴儿脑部结构和功能的发育有关:由唾液酸参与形成的酸性糖脂与蛋白质的含量增加,则促进大脑的生长和成熟;该含量下降,则可能导致衰老和先天性发育迟缓综合征。


通过动物实验发现,唾液酸在动物脑组织中的含量随着进化程度增加而增加。人类处于进化的最高阶段,其脑组织中唾液酸的含量为大猩猩的两倍左右。如图所示的研究表明,人脑中唾液酸的总浓度约为其他6种动物的两到四倍。大鼠、小鼠、家兔、绵羊、牛、猪脑中唾液酸含量依次降低。在一只2岁黑猩猩的大脑皮层中,唾液酸含量是2岁婴儿的三分之一。

[Wang B, JB Miller, Y Mcneil, et al. Sialic acid concentration of brain gangliosides: variation among eight mammalian species [J]. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol , 1998, 119:435-439.]


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神经细胞粘附因子(neural cell adhesion molecule,NCAM)翻译后需要进行唾液酸化修饰,在其细胞外区键合多聚唾液酸(唾液酸以α-2,8 键连接形成的线性聚合物,PolySia),形成PolySia-NCAM后才具有生物的活性。

[Kiss J Z, Rougon G. Cell biology of polysialic acid [J]. Curr Opin Neurobiol , 1997, 7:640-646.]


作为多聚唾液酸的主要蛋白载体,NCAM 的多聚唾液酸化对促进记忆的形成有一定的作用;通过对大鼠进行一系列学习行为实验,结果表明神经组织中多聚唾液酸的水平与基于突触可塑性的记忆巩固息息相关。

[Fox GB, Fichera G, Barry T, et al . Consolidation of passive avoidance learning is associated with transient increases of polysialylated neurons in layer II of the rat medial temporal cortex [J]. J Neurobiol , 2000, 45:135-141.]


在水迷宫中进行空间学习后,两组大鼠多聚唾液酸化神经元在训练后12小时呈现瞬时频率增加。海马区和颞叶皮层内多聚唾液酸化细胞群是同时激活的,这是巩固记忆的一个基本特征。由于学习诱导的NCAM多聚唾液酸化的调制与过度突触移除同时发生,因此这个过程可能在选择记忆巩固所必需的突触方面发挥重要作用。


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通过给小鼠的海马区注射外源性的多聚唾液酸,小鼠的长期记忆能力有所提高,推断大脑海马区的 CA3 特定区域与哺乳动物的空间记忆整合功能有关。每日食用含有添加不同剂量唾液酸的配方奶粉后,高唾液酸组的小猪在迷宫中所犯的错误是最小的,学习和记忆能力都优于其它组的小猪,并且蛋白结合型的唾液酸浓度在小猪大脑前额皮质层和海马区的浓度也是最大的,所以认为唾液酸对于神经系统的发育尤其是认知功能是有促进作用的。


众多的科学研究都证明,母乳喂养的婴儿能够从母乳中摄取大量的唾液酸,其有可能促进神经节苷脂和在体液、组织和配糖体中的糖蛋白的唾液酸化,同时进一步显示出母乳喂养对婴儿的神经系统和智力的发育要优于奶粉喂养。


研究表明,人脑发育的黄金期是在妊娠至 2岁。这个阶段是脑细胞数量调整、体积增大、功能完善、神经联结网络形成的关键时期。因此,聪明的妈妈自然会在孕期就注意摄入足量的唾液酸。而在宝宝诞生后,母乳则是为宝宝补充唾液酸的有效途径,因为每毫升母乳中含有约0.3~1.5mg的唾液酸。然而,新生儿的肝脏发育尚不成熟,加上大脑生长发育迅速,可能自身合成的唾液酸很有限,早产儿尤其如此。


研究还发现,可以通过饮食补充外源性唾液酸以增加脑部唾液酸含量。这也预示着在婴儿奶粉,特别是针对早产儿的婴儿奶粉中添加唾液酸有很大可能可以有效地促进神经系统和大脑的发育,同时进一步影响他们在生长发育早期的智力发育。


正是认识到了婴儿配方奶粉中唾液酸水平较低是现代婴儿营养学中值得改进的部分,目前有的厂商如美赞臣公司等已经抓住先机,在其配方奶粉中提高了唾液酸的添加量,使其更接近母乳的黄金标准。日本大洋化学公司利用唾液酸低聚糖(一种功能性碳水化合物),作为婴儿的辅食和营养增补剂。


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