Витамин D и его роль в когнитивных процессах: глубокое погружение
I. Витамин D: Основы и метаболизм
Витамин D, часто называемый «солнечным витамином», представляет собой жирорастворимый сетегостероидный гормон, имеющий в виду множество физиологических функций за пределами здоровья костей. Его влияние на когнитивную функцию становится все более важной областью исследований. Понимание его синтеза, метаболизма и механизмов действия имеет основополагающее значение для оценки его потенциальной роли в здоровье мозга.
А. Синтез и источники:
Основным источником витамина D для большинства людей является эндогенная продукция в коже при воздействии ультрафиолетового излучения B (UVB) от солнечного света. Фотоны UVB преобразуют 7-дегидрохолестерин (7-DHC) в коже в пре-витамин D3, который быстро изомеризует витамин D3 (холекалциферол). Эффективность этого процесса зависит от нескольких факторов:
- Широта: Более высокие широты получают меньше ультрафиолетового излучения, особенно в зимние месяцы, значительно снижая синтез витамина D.
- Время суток: Ультрафиолетовая интенсивность излучения пика около полудня.
- Сезон: Зимние месяцы значительно снизили воздействие UVB по сравнению с летом.
- Пигментация кожи: Меланин, пигмент, ответственный за цвет кожи, поглощает ультрафиолетовое излучение, уменьшая продукцию витамина D у людей с более темной кожей.
- Возраст: Способность кожи синтезировать витамин D снижается с возрастом.
- Солнцезащитный крем Использование: Солнцезащитный крем блокирует излучение UVB, препятствуя синтезу витамина D. Даже SPF 15 может значительно снизить выработку витамина D.
- Покрытие одежды: Одежда блокирует ультрафиолетовое излучение, уменьшая синтез витамина D в покрытых областях.
Пищевые источники витамина D ограничены и, как правило, недостаточны для удовлетворения требований для большинства людей, особенно с ограниченным воздействием солнца. Эти источники включают:
- Жирная рыба: Лосось, тунец, скумбрия и масло печени трески богаты витамином D3. Количество витамина D варьируется в зависимости от вида и рациона рыбы.
- Яичные желтки: Яичные желтки содержат витамин D3, хотя количество относительно мало и может варьироваться в зависимости от диеты курицы.
- Обогащенные продукты: Молоко, йогурт, зерновые и апельсиновый сок часто укрепляются витамином D. Утилизация витамина D является важной стратегией общественного здравоохранения для увеличения потребления витамина D.
- Дополнения: Добавки витамина D доступны в двух формах: витамин D2 (эргокальциферол) и витамин D3 (холекальциферол). Витамин D3, как правило, считается более эффективным при повышении уровня в крови 25 (OH) d.
Б. Метаболизм:
Витамин D подвергается двухэтапному процессу гидроксилирования, чтобы стать биологически активным:
- Гидроксилирование печени: В печени витамин D3 гидроксилируется ферментом 25-гидроксилазы (CYP2R1) для образования 25-гидроксивитамина D [25(OH)D]также известный как кальцидиол. Это основная циркулирующая форма витамина D и биомаркер, используемый для оценки статуса витамина D.
- Гидроксилирование почки: В почках 25 (OH) D гидроксилируется ферментом 1α-гидроксилазы (CYP27B1) для образования 1,25-дигидроксивитамина D [1,25(OH)2D]также известный как кальцитриол. Это биологически активная форма витамина D.
Активность 1α-гидроксилазы жестко регулируется гормоном околощитовидной железы (ПТГ), уровнями кальция и уровнями фосфатов. Когда уровни кальция низкие, высвобождается ПТГ, стимулируя активность 1α-гидроксилазы и увеличение продукции кальцитриола. Затем Кальцитриол действует для увеличения поглощения кальция в кишечнике, уменьшения экскреции кальция в почках и стимулировать высвобождение кальция из кости.
C. Рецептор витамина D (VDR):
Биологические действия витамина D опосредованы рецептором витамина D (VDR), членом суперсемейства ядерного рецептора. VDR — это транскрипционный фактор, который регулирует экспрессию сотен генов, участвующих в широком диапазоне физиологических процессов.
- Механизм действия: Кальцитриол связывается с VDR, образуя комплекс, который гетеродимеризуется с рецептором ретиноида X (RXR). Этот комплекс VDR-RXR затем связывается с элементами ответа витамина D (VDRES) на ДНК, изменяя транскрипцию генов.
- Распределение тканей: VDR экспрессируется практически во всех тканях в организме, включая мозг. Это широко распространенное распределение объясняет плейотропные эффекты витамина D.
- Генетическая вариация: Генетические вариации в гене VDR могут влиять на функцию VDR и чувствительность витамина D. Эти вариации могут влиять на реакцию человека на добавки витамина D и их восприимчивость к заболеваниям, связанным с витамином D.
II Витамин D и функция мозга: нейробиологические механизмы
Присутствие метаболизирующих ферментов VDR и витамина D в различных областях мозга предполагает прямую роль витамина D в регуляции функции мозга. Новые данные указывают на то, что витамин D влияет на несколько нейробиологических механизмов, которые имеют решающее значение для когнитивных процессов.
А. Нейротрофические факторы:
Витамин D играет роль в регуляции нейротрофических факторов, белков, которые способствуют выживанию, росту и дифференцировке нейронов.
- Фактор роста нерва (NGF): Было показано, что витамин D увеличивает экспрессию NGF в мозге. NGF имеет решающее значение для выживания и функции холинергических нейронов, которые участвуют в обучении и памяти. Снижение уровней NGF было вовлечено в нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера.
- Нейротрофический фактор, полученный из мозга (BDNF): Витамин D может активировать экспрессию BDNF. BDNF необходим для синаптической пластичности, обучения и памяти. Более низкие уровни BDNF были связаны с когнитивным снижением и депрессией. Исследования показали, что добавки витамина D могут повысить уровень BDNF у людей с низким статусом витамина D.
- Глиальная клеточная линия нейротрофический фактор (GDNF): GDNF поддерживает выживание и функцию дофаминергических нейронов, которые важны для моторного контроля, награды и мотивации. Витамин D может защищать дофаминергические нейроны, увеличивая экспрессию GDNF.
Б. Нейропротекция:
Витамин D демонстрирует нейропротекторные свойства, защищая нейроны от повреждения и смерти.
- Антиоксидантные эффекты: Витамин D действует как антиоксидант, убирает свободные радикалы и снижает окислительный стресс. Окислительный стресс является основным участником нейродегенерации. Витамин D может увеличивать экспрессию антиоксидантных ферментов, таких как глутатионпероксидаза и супероксиддисмутаза, которые защищают нейроны от окислительного повреждения.
- Противовоспалительные эффекты: Витамин D модулирует иммунный ответ и уменьшает воспаление в мозге. Хроническое воспаление способствует нейродегенерации и снижению когнитивных средств. Витамин D может подавлять продукцию провоспалительных цитокинов, таких как TNF-α и IL-6, и способствовать выработке противовоспалительных цитокинов, таких как IL-10.
- Гомеостаз кальция: Витамин D регулирует гомеостаз кальция в нейронах. Дисгуляция гомеостаза кальция может привести к экситотоксичности, процессу, который повреждает и убивает нейроны. Витамин D может помочь поддерживать баланс кальция и защитить нейроны от экситотоксического повреждения.
- Амилоид-β клиренс: Некоторые исследования показывают, что витамин D может усилить клиренс амилоид-β-бляшек, отличительной черты болезни Альцгеймера. Витамин D может стимулировать активность микроглии, иммунных клеток в мозге, которые прочитывают амилоидные бляшки.
C. Нейтрансмиссия:
Витамин D влияет на синтез, высвобождение и передачу сигналов нейротрансмиттера.
- Ацетилхолин: Витамин D участвует в синтезе ацетилхолина, нейротрансмиттера, который имеет решающее значение для обучения и памяти. Витамин D может увеличивать активность холин ацетилтрансферазы (ЧАТ), фермента, который синтезирует ацетилхолин.
- Дофамин: Витамин D модулирует синтез и высвобождение дофамина. Дофамин участвует в управлении двигателем, наградами и мотивацией. Витамин D может защищать дофаминергические нейроны и улучшать моторную функцию у людей с болезнью Паркинсона.
- Серотонин: Витамин D может влиять на синтез серотонина. Серотонин участвует в регуляции настроения, сна и аппетите. Низкие уровни серотонина были связаны с депрессией.
- ГАМК: Витамин D может влиять на ГАМКергическую нейротрансмиссию. ГАМК является первичным ингибирующим нейротрансмиттером в мозге.
D. Нейрогенез:
Витамин D может способствовать нейрогенезу, образованию новых нейронов в мозге взрослого.
- Гиппокамп: Нейрогенез происходит в гиппокампе, области мозга, имеющая решающее значение для обучения и памяти. Витамин D может стимулировать пролиферацию и дифференцировку нервных стволовых клеток в гиппокампе, увеличивая нейрогенез.
- Зубчатая извилина: Зубчатая извилина является субрегионом гиппокампа, где нейрогенез особенно активен. Витамин D может усиливать нейрогенез в зубной извилине, улучшая когнитивную функцию.
E. Синаптическая пластичность:
Витамин D влияет на синаптическую пластичность, способность синапсов укреплять или ослаблять с течением времени. Синаптическая пластичность является основой обучения и памяти.
- Долгосрочное потенцирование (LTP): Витамин D может усилить LTP, процесс, который укрепляет синапсы. LTP имеет решающее значение для формирования долгосрочных воспоминаний.
- Долгосрочная депрессия (LTD): Витамин D может регулировать LTD, процесс, который ослабляет синапсы. Ltd важна для забывания и обрезки ненужных соединений.
- Дендритная плотность позвоночника: Витамин D может увеличить плотность дендритного позвоночника, количество небольших выступов на дендритах, которые получают синаптические входы. Повышенная плотность дендритного позвоночника может усилить синаптическую связь и улучшить когнитивную функцию.
Iii. Витамин D и когнитивная функция: эпидемиологические и клинические данные
Эпидемиологические исследования и клинические испытания предоставляют доказательства, связывающие статус витамина D с когнитивной функцией на протяжении всей жизни.
А. Когнитивное развитие у детей:
Витамин D имеет решающее значение для развития мозга во время беременности и раннего детства.
- Статус материнского витамина D: Дефицит материнского витамина D во время беременности был связан с нарушением когнитивного развития у потомства, включая более низкие показатели IQ, языковые задержки и дефицит внимания.
- Нереаровизационные расстройства: Дефицит витамина D участвует в заболеваниях нервно-развития, таких как расстройство аутистического спектра (ASD) и расстройство дефицита внимания/гиперактивности (СДВГ). Некоторые исследования показали, что добавки витамина D могут улучшить симптомы РАС и СДВГ.
- Когнитивная эффективность: Более высокие уровни витамина D у детей были связаны с лучшими когнитивными показателями по задачам, измеряющим внимание, память и исполнительную функцию.
B. Когнитивная функция у взрослых:
Дефицит витамина D распространен у взрослых, особенно пожилых людей, и был связан с снижением когнитивных средств и повышенным риском деменции.
- Исследования поперечного сечения: Исследования поперечного сечения показали, что более низкие уровни витамина D связаны с более низкой когнитивной эффективностью у взрослых, включая дефицит в памяти, внимании и исполнительной функции.
- Продольные исследования: Продольные исследования показали, что более низкие уровни витамина D связаны с более высокой скоростью снижения когнитивных средств с течением времени.
- Болезнь Альцгеймера: Дефицит витамина D был идентифицирован как фактор риска болезни Альцгеймера. Исследования показали, что у людей с более низкими уровнями витамина D с большей вероятностью развивается болезнь Альцгеймера.
C. Когнитивные нарушения и деменция:
Добавление витамина D исследуется как потенциальное вмешательство для когнитивных нарушений и деменции.
- Легкое когнитивное нарушение (MCI): Некоторые клинические испытания показали, что добавки витамина D могут улучшить когнитивную функцию у людей с MCI, особенно у людей с низким уровнем витамина D. Тем не менее, другие испытания не нашли значительной выгоды.
- Болезнь Альцгеймера: Клинические испытания добавок витамина D у людей с болезнью Альцгеймера дали смешанные результаты. Некоторые испытания показали, что добавки витамина D могут замедлить снижение когнитивных средств и улучшать функциональные способности, в то время как другие не обнаружили значительного эффекта.
- Сосудистая деменция: Витамин D может защищать от сосудистой деменции, улучшая сосудистую функцию и уменьшая воспаление. Однако для подтверждения этого необходимы дополнительные исследования.
D. Специфические когнитивные области:
Витамин D, по -видимому, влияет на определенные когнитивные области, в том числе:
- Память: Исследования показывают, что витамин D может улучшить как краткосрочную, так и долгосрочную память.
- Внимание: Витамин D может улучшить внимание и концентрацию.
- Исполнительная функция: Витамин D может улучшить исполнительную функцию, включая планирование, решение проблем и принятие решений.
- Скорость обработки: Витамин D может увеличить скорость обработки, скорость, с которой обрабатывается информация.
- Язык: Витамин D может поддерживать языковой разработку и словесную беглость.
IV Факторы, влияющие на статус витамина D и когнитивные результаты
Несколько факторов могут влиять на статус витамина D и когнитивные результаты, что делает трудности сделать окончательные выводы из обсервационных исследований и клинических испытаний.
А. Возраст:
Синтез витамина D в коже уменьшается с возрастом, а пожилые люди с большей вероятностью имеют дефицит витамина D. Возраст также является основным фактором риска снижения когнитивных средств и деменции. Следовательно, важно рассматривать возраст как потенциального нарушителя в исследованиях витамина D и познания.
Б. Генетика:
Генетические вариации в гене VDR и других генах, участвующих в метаболизме витамина D, могут влиять на реакцию человека на витамин D и их восприимчивость к когнитивным нарушениям.
C. Факторы образа жизни:
Факторы образа жизни, такие как диета, воздействие солнца и физическая активность, могут влиять на статус витамина D и когнитивную функцию.
- Диета: Диета, богатая продуктами, содержащими витамин D, такую как жирная рыба и обогащенная продукты, может улучшить статус витамина D.
- Солнце экспозиция: Регулярное воздействие солнца может увеличить синтез витамина D в коже.
- Физическая активность: Было показано, что физическая активность улучшает когнитивную функцию, а также может повысить уровень витамина D.
D. Сопутствующие заболевания:
Хронические заболевания, такие как ожирение, диабет, сердечно -сосудистые заболевания и депрессия, могут увеличить риск дефицита витамина D и когнитивных нарушений.
E. Социально -экономический статус:
Люди с более низким социально -экономическим статусом могут иметь ограниченный доступ к здоровой пище, воздействию солнца и здравоохранения, увеличивая риск дефицита витамина D и снижения когнитивных средств.
Ф. Географическое местоположение:
Люди, живущие в более высоких широтах, с большей вероятностью имеют дефицит витамина D из -за снижения воздействия на солнце.
V. Добавление витамина D: дозировка, безопасность и соображения
Добавление витамина D является общей стратегией для улучшения статуса витамина D, но важно учитывать соответствующую дозировку, безопасность и индивидуальные потребности.
A. Рекомендуемые диетические пособия (RDA):
RDA для витамина D:
- Младенцы (0-12 месяцев): 400 МЕ (10 мкг) в день
- Дети и взрослые (1-70 лет): 600 МЕ (15 мкг) в день
- Взрослые (71+ года): 800 МЕ (20 мкг) в день
Эти RDA основаны на количестве витамина D, необходимого для поддержания здоровья костей. Тем не менее, некоторые эксперты рекомендуют более высокие дозы для оптимального здоровья, особенно для людей с ограниченным воздействием солнца или которые подвергаются риску дефицита витамина D.
B. Верхний допустимый уровень потребления (UL):
UL для витамина D составляет 4000 МЕ (100 мкг) в день для взрослых. Потребление доз выше UL может привести к токсичности витамина D, что может вызвать гиперкальциемию (высокий уровень кальция в крови), тошноту, рвоту, слабость и проблемы с почек.
C. Мониторинг уровней витамина D:
Рекомендуется контролировать уровни витамина D (25 (OH) D), чтобы определить соответствующую дозировку добавок витамина D. Целевой уровень 25 (OH) D обычно составляет от 30 до 50 нг/мл.
D. Витамин D2 против витамина D3:
Добавки витамина D доступны в двух формах: витамин D2 (эргокальциферол) и витамин D3 (холекальциферол). Витамин D3, как правило, считается более эффективным при повышении уровня в крови 25 (OH) D, чем витамин D2.
E. Соображения безопасности:
Добавление витамина D, как правило, безопасно при получении в рекомендуемых дозах. Однако люди с определенными заболеваниями, такими как гиперпаратиреоз, саркоидоз или заболевание почек, должны проконсультироваться со своим врачом, прежде чем принимать добавки витамина D.
F. Взаимодействие наркотиков:
Витамин D может взаимодействовать с определенными препаратами, такими как кортикостероиды, противосудорожные препараты и некоторые препараты, снижающие холестерин. Важно сообщить своему врачу обо всех лекарствах и добавках, которые вы принимаете.
Г. Индивидуальный подход:
Оптимальная дозировка добавок витамина D варьируется в зависимости от индивидуальных факторов, таких как возраст, пигментация кожи, воздействие солнца, диета и заболевания. Рекомендуется проконсультироваться с медицинским работником, чтобы определить соответствующую дозировку для ваших конкретных потребностей.
VI Будущие направления и исследования исследований
Исследования по витамину D и когнитивной функции продолжаются, и несколько областей требуют дальнейшего изучения.
A. Рандомизированные контролируемые исследования (РКИ):
Большие и долгосрочные РКИ необходимы для определения эффективности добавок витамина D для улучшения когнитивной функции и предотвращения деменции. Эти исследования должны включать разнообразные группы населения и учитывать такие факторы, как возраст, пол, этническая принадлежность и генетическое происхождение.
Б. Механизмы действия:
Необходимы дальнейшие исследования, чтобы выяснить точные механизмы, с помощью которых витамин D влияет на функцию мозга и когнитивные процессы. Это исследование должно сосредоточиться на роли витамина D в экспрессии нейротрофических факторов, нейропротекции, нейротрансмиссии, нейрогенеза и синаптической пластичности.
C. Биомаркеры:
Выявление надежных биомаркеров действия витамина D в мозге поможет лучше понять взаимосвязь между витамином D и когнитивной функцией. Эти биомаркеры могут быть использованы для выявления людей, которые, скорее всего, получат выгоду от добавок витамина D.
D. Оптимальное дозирование:
Необходимы дополнительные исследования для определения оптимальной дозировки добавок витамина D для когнитивного здоровья. Это исследование должно учитывать индивидуальные факторы, такие как возраст, пигментация кожи, воздействие на солнце и заболевания.
E. Время вмешательства:
Исследование оптимального времени вмешательства витамина D на протяжении всей жизни имеет решающее значение. Важно определить, является ли добавки витамина D более эффективными при запуске в начале жизни или более поздней жизни.
F. Взаимодействие с другими питательными веществами:
Изучение взаимодействия между витамином D и другими питательными веществами, такими как омега-3 жирные кислоты и витамины группы В, может дать представление о синергетических эффектах на когнитивную функцию.
Г. Последствия общественного здравоохранения:
Важно определение последствий для общественного здравоохранения добавок витамина D для когнитивного здоровья. Это исследование должно учитывать экономическую эффективность добавок витамина D и потенциальное влияние на профилактику и лечение деменции.
VII. Заключение (опущено в соответствии с инструкциями)
(Этот раздел намеренно оставил пустым)