二十二碳六烯酸神经保护作用的研究进展

程 燕，黄玉莎，王 斌

0 引言

二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic acid，DHA)是一种 n-3长链多不饱和脂肪酸(n-3PUFAs)，主要来源于海藻类，所以鱼类和海洋油含量丰富。人类内源性DHA含量极低，需要从食物补充，世界卫生组织推荐每日摄入200～500 mg的EPA和DHA以预防某些慢性疾病［1］。在人体除脂肪组织外，神经组织含丰富的脂质，约占神经组织的30% ～60%，含丰富的 DHA［2］。DHA 是最重要的膜磷脂成分，在磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸含量最多，影响神经递质通路、突触传递和信号转导。DHA某些代谢产物也是生物活性分子，可保护机体免受氧化损伤。研究发现，n-3PUFAs具有调节免疫反应及心血管功能、抗炎、抗氧化、抗肿瘤等多种功能，DHA作为其重要的一员，也受到广泛关注，在生理学和医学方面得到广泛应用，现就其对神经系统的作用机制做一综述。

1 DHA在神经细胞水平的作用

1.1 对细胞信号转导的影响 DHA是质膜磷脂中长链不饱和脂肪酸最主要的成分。细胞膜上的DHA对细胞内信号转导有重要作用。DHA对于维持细胞膜的稳定性和流动性至关重要，细胞膜流动有利于细胞信号转导［3］。DHA能顺应细胞膜各种状态的转变，如高渗透、压缩、融合及翻转［4］。DHA在调节脑磷脂(PS)含量中起重要作用，而PS对于维持细胞生存很重要。缺乏DHA会使PS含量减少，影响细胞信号和钙离子摄入。DHA是细胞内作用最强的钙离子浓度调节剂，通过控制钙离子释放或摄入调节许多细胞功能，促进基因活化、神经递质释放、氧化应激或调节线粒体生物活性［2］。另外，近年研究表明，在重要的细胞信号中，DHA可以修饰蛋白质和细胞膜脂筏构成，后者是质膜上富含胆固醇和鞘磷脂的微结构域，参与信号转导和蛋白质的转运［5］。

DHA可影响神经细胞生理过程的多个靶点功能，从离子通道、核受体到第二信使。如:DHA对维持Na+-K+-ATP酶活性很重要，后者是细胞膜关键酶，可控制神经传导需要的离子浓度梯度［2］。这种活性酶释放的能量占大脑所需能量的60%，是维持大脑正常生理过程的重要来源。钾通道参与多种神经系统疾病，其神经保护作用通过激活多不饱和脂肪酸等实现［6］。DHA还可以改变脑内游离锌的水平，从而发挥神经保护作用［7］。体外实验发现，n-3脂肪酸(如DHA)会抑制PKC、cAMP依赖的蛋白激酶、促分裂原活化蛋白激酶(MAPKs，如 ERK1、ERK2)及钙/钙调蛋白依赖的蛋白激酶2(Ca/CaMKⅡ)的活性［8］。但近期研究表明，在肿瘤细胞中，DHA可激活MAPKs，使线粒体产生过量ROS而诱导细胞凋亡［9］。两种矛盾的结论提示，不同状态下DHA的功能可能不同。DHA还会抑制电压特异性钠通道和钙通道，阻断去极化引起的谷氨酸释放及谷氨酸受体活化，这样就会降低谷氨酸引起的兴奋毒性［10］。之后，Grintal等［11］研究表明，DHA仅在生理状态下调节突触谷氨酸，病理条件下不影响谷氨酸的清除，但未阐明具体机制及原因。在饮食缺乏DHA的小鼠大脑中，参与囊泡运输、重摄取及神经递质等过程的多数突触蛋白数量下调［12］。大脑突触蛋白缺乏及其导致的胞外分泌、神经递质释放和再摄取减少可能与DHA耗竭有关。总之，DHA通过多种途径维持正常神经功能。

1.2 对炎症信号通路的影响 氧化应激和炎症反应参与许多神经疾病的进展，包括神经退行性疾病(阿尔兹海默病)、肌萎缩侧索硬化、帕金森病、癫疒间和缺血损伤［13-16］。在培养的视网膜神经细胞中，DHA可以清除过氧化氢、超氧阴离子和羟自由基引起的细胞内自由基产物，对抗氧化应激起到保护作用。DHA在体内会代谢成保护素(Protectins)和消退素(Resolvins)，不仅能缓解炎症，还有神经保护作用，抑制多种粘附分子和炎症介质的表达和释放［17］。保护素和消退素均可通过减少中性粒细胞迁移和炎症因子释放发挥强大的抗炎和免疫调节作用，减少中性粒细胞向损伤组织迁移，减少局部炎症应答，发挥保护作用，防止中性粒细胞激活导致的氧化应激［18］。在DHA衍生物中，神经保护素 D1(NPD1)是重要的神经保护因子，在多种神经退行性疾病中能减轻组织的氧化应激和炎症反应［19］，通过上调抗凋亡因子bcl-2、bcl-x及下调促凋亡因子bax、bad减轻氧化应激，通过抑制肿瘤坏死因子(TNF)-α和白介素(IL)-1β发挥抗炎作用［20］，通过减弱星形胶质细胞内质网(ER)钙调节异常和ER应激减轻缺血脑损伤［21］。

在缺氧/缺血损伤(H/I)的新生大鼠神经胶质细胞中，n-3脂肪酸可抑制NF-κB活性及下游炎症介质释放［22］。培养DHA处理的巨噬细胞发现，DHA可降低内毒素(LPS)激活的NF-κB活性，减少IL-1β分泌，增加自噬体合成，从而达到抑制炎症反应的作用［23］。饱和脂肪酸加强巨噬细胞NF-κB活性，与不饱和脂肪酸作用相反［24］。由此可见，包括DHA在内的n-3PUFAs对多种细胞都有抗炎作用。

DHA对过氧化物酶体增殖活化受体(PPARs)信号通路的影响最大。PPARs是一组核受体蛋白，相当于调节基因表达的转录因子，包括PPAR-α、PPAR-γ、PPAR-β/ζ，这些受体激活后会抑制炎症因子产生，导致全身及脑内炎症大量减少。活化的PPARs可减弱免疫应答，加强细胞代谢和线粒体功能，促进轴突生长，诱导祖细胞分化为髓鞘少突胶质细胞［25］。生理条件下，新生大鼠脑和神经干细胞表达PPAR-γ，活化的PPAR-γ会诱导神经分化因子表达，促进神经发育，所以激活PPAR-γ通路可作为神经退行性疾病和脑损伤的治疗靶点［26］。在创伤性脑损伤(TBI)和神经退行性疾病的动物实验中发现，PPARs激动剂可减轻炎症损伤和细胞死亡，促进中枢神经系统修复和功能恢复［25］。DHA能增加体外培养的人体肾脏细胞(HK-2)PPAR-γmRNA的表达和蛋白活性，激活的PPAR-γ能有效抑制NF-κB通路，从而减轻组织脏器的炎症反应［27-28］。

另外，摄入高含量的DHA饮食会通过置换细胞膜花生四烯酸(促炎因子前体)和胆固醇降低产生炎症介质的生物前体，减轻炎症损伤［29］。DHA通过其衍生物消退素也会抑制花生四烯酸产物－类四烯酸引起的炎症。总之，DHA及其衍生物(消退素、保护素)可通过抗炎和促分解作用起神经保护作用。

1.3 对神经突触的影响 DHA可促进神经突触生长，增加突触蛋白的合成及谷氨酸受体的表达。当饲料中缺乏DHA时，妊娠小鼠大脑海马神经元的神经突生长和突触发生受到抑制，而补充DHA后，受影响的神经元得以改善［30］。结果表明，在正常神经发育过程中，DHA对神经突触生长至关重要。有研究者用含或不含DHA的食物喂养妊娠小鼠至第3代，之后构建TBI模型，发现DHA缺乏的小鼠损伤加重，损伤区域神经元明显减少，功能恢复滞后。此外，突触蛋白I(Syn-1，一种突触含量丰富的磷酸化蛋白)明显减少，说明DHA在TBI中具有维持突触功能的作用［31］。Wu 等［32］对液压颅脑损伤(FPI)大鼠以富含DHA(1.2%)食物喂养12 d，其脑源性神经营养因子(BDNF)上调，下游的 Syn-1、cAMP反应元件结合蛋白(CREB)及CaMKⅡ也上调，维持了突触的完整性和流动性，改善了认知功能。正常大鼠予富含n-3PUFAs饮食21 d，海马神经小胶质细胞活性下降，同时明显改变神经可塑性相关基因的表达，如Egr-1、BDNF和c-jun，DHA可能通过调节神经相关基因表达起神经保护作用［33］。

2 DHA对神经系统的作用

婴幼儿期是神经发育的关键时期，胎儿或新生儿期出现窒息会影响其大脑发育，可能遗留神经系统后遗症。围生期缺氧缺血(HI)脑损伤主要是缺氧急性损伤和再灌注损伤，涉及氧化应激、炎症反应、细胞凋亡、ER应激等病理生理过程。DHA可同时作用于脑损伤瀑布反应的几个阶段，包括生物活性脂类、自由基、炎症因子和凋亡，最终发挥神经保护作用。在HI前2.5 h或HI后15 min腹腔注射DHA，虽不能降低死亡率、减轻脑损伤面积，但可以改善损伤后14 d的脑功能［34-35］，对于HI损伤后的幸存患儿有重大意义，可改善预后，提高生存质量。对急性局灶性脑缺血大鼠给予不同剂量处理后发现，治疗时间窗是3 h，低、中剂量组的大鼠神经功能改善明显，组织损伤区域明显减小［36］。Williams等［37］用 n-3 脂肪酸(富含DHA，Tri-DHA)处理HI新生大鼠，损伤后2 h给予n-3脂肪酸，脑梗死面积变小，而HI 4 h后再腹腔注射Tri-DHA无保护作用，说明DHA早期应用效果好。Tri-DHA注射后第8周观察脑损伤无进展，更加说明DHA有利于改善HI预后。DHA喂养TBI大鼠3～21 d，除ER伴侣蛋白GRP78外，其他ER应激蛋白表达均减少，DHA处理的TBI大鼠感觉运动功能恢复更快，DHA可能通过减少TBI后ER应激和毒性蛋白堆积发挥神经保护作用［38］。

3 结语

综上所述，DHA在神经发育等方面有极其重要的作用，主要机制涉及细胞信号通路、神经突触及抗炎等。DHA作为营养补充剂的作用逐渐被认可，但普通饮食摄入和以药物形式摄入是有区别的［39］，此外，Bauer等［2］认为，补充 EPA 对神经认知作用比DHA好，但不同时间及生理状态下的结果可能不同。因此，DHA药用功效尚需基础和临床试验不断验证，为各种神经系统疾病的治疗开拓思路，提供高效安全的治疗方案。

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