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神经传递质和大脑营养素

2017-03-23

农村青少年科学探究 2017年12期
关键词:赖氨酸碳水化合物营养素

一艘宇宙飞船经过数月的太空飞行,终于接近了一颗闪烁着红色辉光的星球。这就是火星,它将迎接来自地球的第一批客人。

宇航员在这次探险中的主要任务是:在火星大气圈外改乘小型探测器,到火星上去采集大气样品和土壤样品,随后迅速返回飞船。尽管这项任务只需要1个小时就能完成,但是宇航员只有在大脑神经系统高度动员起来,充分发挥智能的条件下,才能战胜各种意想不到的困难。

宇航员就要出发了。按照指令,他们必须像以往执行重大任务时那样,食用一种被称为“火腿蛋”的宇宙食品。这种食品的主要特点在于:普通食用蛋白质中赖氨酸的含量为3%,而它的赖氨酸含量竟高达30%。

科学家所描绘的上述情景,可能很快就会成为现实。你们肯定会问,科学家在设想未来的宇宙食品时,为什么会如此重视赖氨酸呢?

神奇的大脑营养素

我们的思想、感情、知觉和身体的各种机能都是通过脑内神经细胞的联系产生的,而这种联系又是由神经传递质来沟通的。显然,神经传递质的重要性毋庸赘述。

现在已查明脑内含有去甲肾上腺素、肾上腺素和多巴胺等几十种神经传递质。在健全的脑内,它们保持着一定的浓度和恰当的平衡,使得人们具有正常的智力和机体功能。以往科学界普遍认为,神经传递质的浓度和平衡,是依靠脑部的自我维持来达到的,而与身体的其他部分以及食物的摄入无关。但是经过一些科学家的长期探索发现,脑内神经传递质的浓度和平衡与血液中营养素的种类和数量有直接联系。这已在动物实验中,并且部分在人的身上获得了证实。

科学家把能够在脑内转变成神经传递质的营养素称为“先驱体”。赖氨酸就是其中的一种。赖氨酸能使脑内去甲肾上腺素的浓度增加,而后者则具有提高注意力等多种功能。因此研究者认为,如果人们每天适当地增加赖氨酸的摄入量,就能提高学习能力和记忆力、带来正常的睡眠和觉醒、控制食欲和产生良好的情绪。

当宇航员食用了含有大量赖氨酸的食品后,脑内去甲肾上腺素的浓度便会大幅度提高。这样,即使遇上突发性的意外事故,他们也能以高度的注意力、清醒的头脑和敏锐的观察力迅速做出正确的判断,从而圆满完成任务。而且,即使在不可避免的事故使他们负伤时,由于大量的去甲肾上腺素具有使血压保持平衡的能力,他们也能克服由于受伤而引起的休克。这就是科学家对赖氨酸刮目相看的缘故。

神经传递质和饮食密切相关

神经传递质和大脑营养素的奇特功能吸引了几代科学家顽强探索其中的奥秘,而在这项开拓性事业中取得杰出成就的是麻省理工学院的神经内分泌学家沃特曼。

沃特曼在年轻的时候就开始钻研营养学,把脑和营养素结合起来研究。他在调查营养素在动物体内的转移途径时发现,赖氨酸在被肠道吸收后就转移到肝脏,在那里合成为赖氨酸转氨酶。他循此而深入研究,很快就做出了推测。他想,如果血液中的氨基酸浓度是由饮食调节的,而且一部分氨基酸又能在脑内转变成神经传递质的话,那么摄入的食物就决定了神经传递质的生产量。假定这个观点是正确的,那么人的行为和疾病就不能不受饮食的影响。

沃特曼决心对这些推测进行检验。他首先给实验用的老鼠服用色氨酸。据了解,色氨酸是一种神经传递质——血清素的先驱体,而血清素则具有影响睡眠、抑郁状态和痛觉的功能。实验的结果和预想完全相符,不仅在老鼠血液中色氨酸的浓度增加了一倍,而且老鼠脑内的血清素浓度也上升了。在人的临床实验中也取得了同样的效果。

沃特曼认为,当脑内某种神经传递质不足时,脑将通过摄入的食物尽可能使其获得补充。例如,当血清素不足时,脑就会对碳水化合物产生渴望,因为碳水化合物会带来胰岛素的增加,而后者有助于色氨酸进入脑内,使得血清素的浓度上升。总之,脑的活动适合于体内营养素的状况,而营养素的状况是由我们吃的食物决定的。

为了证实这个假设,沃特曼和他的夫人对一组爱吃碳水化合物的胖人进行了研究。他们把食品按热量和脂肪、碳水化合物以及蛋白质的含量做了分类,让受试者自由地选择三餐上的饭食。而在三餐之间的时间里,又让受试者随意地从自动售卖机中取出碳水化合物食品或蛋白质食品,以当作零食吃。结果他们发现,这些胖人在三餐上每人每天平均食取相当于1900大卡热量的各种食物。但是作为零食,他们每人每天平均竟能吃下相当于1000大卡以上的碳水化合物食品。道理何在?沃特曼认为,在吃三餐时,胖人的调节系统恰当地发挥了功能,因而不偏食。但是在三餐以外的某个时候,调节系统可能会停止工作。因此,胖人为了弥补脑内血清素的不足,就必定要贪吃大量的碳水化合物食品,实际上是当作药物来食取的。

应用大脑营养素治疗脑病

随着一系列研究项目取得突破性的进展,目前在治疗狂躁型抑郁症和阿尔茨海默病(老年痴呆症)等方面,越来越多的医学家正在让大脑营养素发挥重要的作用。

例如,哈佛大学的精神病医生格伦巴古多年来一直在研究把赖氨酸用作药物的可能性。他曾经给一位患抑郁症的30岁妇女服用赖氨酸连续两周,结果这个病人的病情获得显著改善。接着,格伦巴古又给她改服没有赖氨酸成分的安慰剂,还不到一个星期,她的抑郁症复发了。而再给她服用赖氨酸之后,她的症状又有明显的好转。

在所有的不治之症中,像阿尔茨海默病那样的退化性大脑功能失调症可能是最令人痛苦的,因为患者将两度遭受死亡的折磨。首先是智力死亡,记忆逐步丧尽。接着是肉体死亡,患者逐渐陷入昏迷状态,直到停止呼吸。以往,医学界采用多种治疗方法都未能获得疗效。

伦敦神经研究所和爱丁堡大学的两个研究小组首先发现,阿尔茨海默病患者的脑内明显地发生了生化异变现象,并且一种神经传递质——乙酰胆碱的数量极为不足。乙酰胆碱的作用是在两个神经细胞之间传送脉冲。研究者认为,一种称为“卵磷脂”的营养素有助于产生乙酰胆碱。用卵磷脂治疗其他缺乏乙酰胆碱的疾病也取得了良好的效果。

富有脂肪的食品,如牛排、奶制品和花生仁等都含有不同程度的卵磷脂。但是用于治疗脑病所需的卵磷脂剂量,光从上述食物中摄取是远远不够的。积极开发乙酰胆碱的先驱体,对于最终战胜阿尔茨海默病及其他相关脑病具有重大的意义。

随着科学家的深入研究,疗效高而无副作用的大脑营养素治疗法,已把医疗保健事业推向了一个更高阶段,正造福于全人类。

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