多不饱和脂肪酸——对大脑功能的影响与机制

脂肪酸与维生素、氨基酸一样，是人体必需的营养素，尤其是不饱和脂肪酸具有广泛而重要的生物学功能。近年来，随着人们对健康的关注度越来越高，不饱和脂肪酸的研究热度也随之上升，本书结合作者多年研究成果，以及国内外研究进展，详细阐述了多不饱和脂肪酸对大脑功能的影响与机制作用，可为多不饱和脂肪酸研究领域提供技术及数据支撑。

 

 

ω-3类多不饱和脂肪酸（ω-3 PUFA）的研究近来广受关注，常见的ω-3类多不饱和脂肪酸主要有二十二碳六烯酸（DHA）、二十碳五烯酸（EPA）、十八碳三烯酸（ALA）。其中DHA/EPA来源于深海鱼油或藻类，ALA来源于特定的植物油脂（如亚麻籽油、紫苏油等）。ω-3 PUFA对改善脂质代谢，预防心血管疾病有很好作用，对神经系统和大脑功能也具有有益作用，其机制研究近年取得了很多研究成果。本书重点围绕ω-3 PUFA对大脑功能的影响，梳理该领域近年取得的重要进展与研究思路，内容包括：ω-3 PUFA对不同年龄段人群大脑功能的影响差异、抗氧化与抗炎的作用机制、对神经细胞及突触传递功能的影响机制、对细胞内质网应激与细胞凋亡的调节作用与机制等。希望本书能为该领域研究工作者进一步研究提供借鉴和参考。

 

刘志国，武汉轻工大学生物与制药工程学院，院长、教授，武汉轻工大学生物与制药工程学院院长，湖北省重点（培育）学科生物学负责人。中国生化与分子生物学学会脂质与脂蛋白专业委员会委员。湖北省食品安全企业标准备案审查专家。湖北省食品安全风险评估专家委员会委员。湖北省重大食品安全事故调查委员会委员。湖北省生化与分子生物学会常务理事。湖北省毒理学会理事。
1989年工作以来，一直从事教学与科研工作。先后承担过生物化学、基因工程、生化技术、生物制药技术等十多门课程的教学工作，是省级精品课程生物化学（2011-）的课程负责人。曾先后获得：校“优 秀教师”（2003年）、“评建工作先进个人” （2006年）、“教书育人先进个人”（2007年）、“师德标兵”（2012年）等荣誉。2009年获校教学成果一等奖，2012年获校教学成果特等奖。2013年获得全省第六届教育科学研究优 秀成果奖三等奖。指导学生获得第六届湖北省“挑战杯”创业计划竞赛金奖和全国“挑战杯”创业计划竞赛铜奖（2010年）、第七届“挑战杯”银奖（2012年）。近年来，发表论文50多篇，授权发明专利2项，主持或承担国家自然科学基金3项，承担科技部科技重大专项和国家科技支撑计划子课题各1项，主持省自然科学基金2项目，省教育厅重点科技计划项目2项，武汉市科技局科技项目2项。

专题一脂肪酸的组成及其与人体健康的关系/ 001

一、脂肪酸的命名002

二、脂肪酸的重要理化特征003

三、人体内脂肪酸的生物合成004

四、脂肪酸的类别与生理功能006

参考文献014

专题二多不饱和脂肪酸对大脑功能的影响/ 020

一、脑组织PUFA的分布020

二、PUFA对婴幼儿大脑学习记忆功能的影响024

三、PUFA对成年人大脑学习记忆功能的影响027

四、PUFA对老年人大脑学习记忆功能的影响030

五、PUFA对神经变性疾病的影响033

参考文献036

专题三PUFA抗氧化保护大脑功能/ 046

一、脑组织的氧化应激与抗氧化系统047

二、脑组织中PUFA改善线粒体功能，发挥抗氧化作用049

三、神经毒素的兴奋效应050

四、PUFA改善氧化应激，延缓衰老和缓解神经变性疾病053

参考文献056

专题四PUFA抗炎保护大脑功能/ 061

一、PUFA与炎性介质061

二、脑组织中ω-3 PUFA的抗炎作用与机制065

三、ω-3 PUFA的抗炎作用与老年性神经炎症067

四、ω-3 PUFA的抗炎作用与神经变性疾病068

参考文献069

专题五PUFA对神经细胞的保护作用/ 077

一、PUFA促进神经细胞生成，维持大脑功能077

二、PUFA维持神经细胞的正常形态，促进神经突生长078

三、PUFA防止神经变性，维护大脑功能080

四、PUFA对神经细胞凋亡的影响085

参考文献086

专题六多不饱和脂肪酸对突触传递功能的影响/ 093

一、PUFA对谷氨酸能神经元突触传递功能的影响094

二、PUFA对γ-氨基丁酸能神经元的作用100

三、PUFA对胆碱能神经元的作用101

四、PUFA对多巴胺能神经元的作用103

五、PUFA对5-羟色胺能神经元的作用106

参考文献107

专题七ω-3多不饱和脂肪酸对内质网应激的影响/ 114

一、ω-3 PUFA和内质网的结构与功能114

二、ω-3 PUFA与内质网应激115

三、ERS参与了ω-3 PUFA的作用和作用机制122

参考文献125

附录/ 130

附表1脂肪酸的简写法、系统名、习惯名和缩写130

附表2一些常用富含饱和脂肪酸的油脂中，各种脂肪酸的百分比131

附表3一些常用富含单不饱和脂肪酸的油脂中，各种脂肪酸的百分比132

附表4一些常用富含多不饱和脂肪酸的油脂中，各种脂肪酸的百分比133

 

脂肪是生物体内重要的储存能源，在为机体提供能量的同时，也参与各种代谢活动。脂肪中的脂肪酸种类多，结构差异明显，功能也显著不同。大量研究显示：脂肪及能量摄入过多易导致机体代谢紊乱，产生肥胖、心脑血管疾病等多种问题。究其原因，除了脂肪及能量摄入过量之外，另一个重要因素是与其中的脂肪酸种类有密切关系，受到营养与代谢研究的关注。
脂肪酸的营养研究近年取得了许多重要成果，形成了多方面的共识，包括：过量摄取饱和脂肪酸和反式脂肪酸，危害人体健康，导致多种疾病；富含单不饱和脂肪酸的地中海饮食模式对机体健康有保护作用；短链脂肪酸与肠道微生物菌群平衡以及与肥胖、糖尿病和心脏代谢性疾病之间关系密切；中链脂肪酸具有特殊的营养价值而应用于脂肪乳剂；多不饱和脂肪酸和共轭脂肪酸具有有益作用和特殊营养价值等。近十多年，ω-3 类多不饱和脂肪酸的研究极其活跃，不断揭示其新的健康作用与机制。研究领域不断延伸，从脂类代谢到中枢神经系统功能，从生长发育到退化衰老，从健康维护到疾病预防干预的全过程。其健康作用涉及全身不同组织器官与细胞结构，从储存脂肪的脂肪组织到结构功能复杂的神经组织；从吸收脂质的肠道细胞、脂代谢核心的肝细胞、储脂功能的脂肪细胞，到控制大脑功能的神经细胞与神经胶质细胞等。作用机制研究也不断深入、更新，涉及氧化应激、炎性应激、内质网应激等细胞调节通路，以及细胞内生物分子的信号转导、神经细胞突出传递、细胞内亚细胞结构与功能等的调控机制等方方面面。
ω-3类多不饱和脂肪酸的研究尽管已经取得了很大进展，但仍有大量问题有待研究。例如：ω-3类多不饱和脂肪酸对正常细胞和癌变细胞的作用差异；不同条件下的抗凋亡和促凋亡调控机制；肠-肝轴的相互调节关系；对神经、激素信号及生殖功能的调节作用机制；对生物昼夜节律的调节作用机制等。本书从脂肪酸结构入手，结合笔者多年来对ω-3类多不饱和脂肪酸的研究工作，着重从影响大脑功能的角度，论述该领域近年取得的重要进展和研究思路，为该领域研究工作者进一步深入研究提供借鉴和参考。
笔者深知自身知识的局限和能力的不足，书稿虽历经数年打磨，仍惴惴不安。在此恳请广大读者多提宝贵意见、建议。同时也感谢笔者团队成员王丽梅、王华林、张宏宇、赵秀举、李娜、曹雪红以及多位研究生的大力协助。
刘志国 刘烈炬
2018年4月于武汉