Витамины группы В и мозг: механизмы, доза и эффективность

В данные органические соединения входит 8 водорастворимых веществ, выполняющих тесно взаимосвязанные роли в функционировании клеток, выступая в качестве коферментов - соединительных веществ - в широком спектре катаболических и анаболических реакций. Эти микроэлементы преобладают в большинстве аспектов функций мозга, включая производство энергии, синтез / восстановление ДНК / РНК, а также синтез многочисленных нейрохимических и сигнальных молекул. В статье описаны тесно взаимосвязанные функции восьми витаминов группы В, а также приведены доказательства того, что адекватные уровни всех членов этой группы пищевых веществ необходимы для оптимального физиологического и неврологического функционирования.

Согласно исследованиям у большой доли людей, проживающих в цивилизованных странах выявлен дефицит или недостаток как одного так и набора витаминов, что связано с отсутствием оптимальной диеты, поэтому введение всего витамина B в дозах, значительно превышающих текущие правительственные предписания, было бы рациональным подходом для сохранения функций мозга.

Принимая во внимание ключевое физиологическое значение, удивительно наше понимание роли витаминов группы B (тиамин (B1), рибофлавин (B2), ниацин (B3), пантотеновая кислота (B5), B6, фолиевая кислота (B9) и B12) в отношении здоровья и жизнедеятельностью мозга ограничены по нескольким причинам. Например, основные эпидемиологические и контролируемые исследования на людях в этой области были сосредоточены почти исключительно на небольшой подгруппе витаминов группы B (фолиевая кислота, B12 и, в меньшей степени, B6), важных для метаболизма гомоцистеина.

Что такое витамины

Витамины - группа органических соединений, требуемых для нормального физиологического функционирования, которые не могут быть синтезированы организмом самостоятельно. Получить которые можно из ежедневного рациона. Всего человеку необходимо 13 витаминов: 4 из которых являются жирорастворимыми (A, D, E, K), а девять растворятся в воде, это витамин С и восемь витаминов группы B: тиамин (B1), рибофлавин (B2), ниацин (B3), пантотеновая кислота (B5), B6, фолиевая кислота (B9) и B12. Данная группировка происходит не по химическому свойству, а на основе среды их растворяющей и взаимосвязи функции клеточных коферментов, которые эти вещества выполняют.

Вышеуказанная группа органических соединений обычно синтезируется растениями, причем их синтез тщательно регулируется в соответствии с меняющимися потребностями растений. В растении они имеют схожие клеточные функции, что и у животных, потребляющих их. Исключение - витамин B12, который синтезируется бактериями и чаще всего выделяется из продуктов животного происхождения.

Одним из ключевых моментов является то, что мы и другие животные в целом утратили способность синтезировать специфическую для кладовой палитру витаминов в ходе эволюции. Так один или несколько необходимых генов, преобразующих ферменты, необходимые для синтеза витамина B6 (пиридоксаль-5-фосфат), были потеряны в нескольких отдельных случаях в ветвях животного мира с момента расхождения позвоночных и беспозвоночных, в результате чего большинство животных, включая всех млекопитающих, не могут синтезировать это соединение внутри организма. Точно так же способность синтезировать фолат (витамин B9) была утрачена до расхождения в царстве животных, но группой организмов, содержащих общего предка и всех его прямых потомков сохранялись гены синтетического пути, помогающие спасти и переработать фолиевую кислоту из пищи.

Предсельскохозяйственная диета, изобилующая питательными микроэлементами, включающая в себя овощи, фрукты и орехи растительного происхождения, рыбу и мясо, когда они доступны, сменилась высококалорийной, легкоусвояемой и обедненной микронутриентами. Есть теория о том, что разница между эволюционной и современной диетой обуславливается большим уровнем дефицита витаминов, наблюдаемого в цивилизованных странах, и многих связанных с ним «болезней образа жизни» (ожирение, сердечно-сосудистые заболевания и деменция). Множество исследователей согласны с тем, что люди, питающиеся по «средиземноморской диете» (где основу составляют высокое потребление фруктов, овощей, бобовых, сложных углеводов, оливкового масла и красного вина, а также рыбы и белого мяса в небольших объемах) взаимосвязано с увеличением количества полезных витаминосодержащих соединений, включая витамины группы В. Напротив соблюдение «западной» диеты (где потребляется много обработанного мяса, красного мяса, масла, жирных молочных продуктов, яиц, очищенных зерен и сахара) приводит к уменьшению количества витаминов и минералов. Сюда входит большинство витаминов группы B, за исключением B12, которого особенно много в красном мясе.

Механизмы действия и функции

Витамины группы В действуют как соединительные вещества в значительной части ферментативных процессов, лежащих в основе каждого аспекта физиологического функционирования клеток. В целом, множество процессов, выполняемых витаминами B, можно разделить на их значения в катаболическом метаболизме, ведущем к генерации энергии, а также анаболическом метаболизме, приводящем к построению и преобразованию биоактивных молекул.

Одним из многих результатом дефицита витамина является потенциальное препятствие естественному распаду и переработке гомоцистеина, что приводит к его накоплению и ряду потенциальных негативных клеточных последствий.

Специфическая роль комплекса витаминов в мозге

Согласно последним исследованиям мозг - наиболее активно участвует в метаболизме в организме, он составляет всего 2% от общего веса тела, на деятельность приходится 20% от всей энергии.

Важность комплекса рассматриваемой группы витаминов для функции мозга заключается в том, что каждый витамин активно транспортируется через физиологический «фильтрующий» барьер между кровеносной системой и центральной нервной системой и / или сосудистое сплетение с помощью специальных транспортных механизмов. Попадая в мозг, специфические механизмы клеточного поглощения диктуют распределение, и, хотя все витамины группы B имеют высокий оборот, от 8% до 100% в день, их уровни жестко регулируются множеством саморегулирующих механизмов в мозге. Так может быть гарантирована их сравнительно высокая концентрация в мозге. Например, концентрация основной циркулирующей формы фолиевой кислоты в головном мозге в четыре раза выше, чем в плазме, а вот концентрация биотина и пантотеновой кислоты в мозге до 50 раз выше, чем в плазме.

Влияние В6, В12, биотина и других витаминосодержащих соединений на работу мозга

Для выполнения всех функций мозгу необходимы витамины группы В, уровень которого в развитых странах значительно ниже нормы. Для ученых не стал удивительным факт того, что после проведения как наблюдательных, так и контролируемых исследований, связь уровня витаминов с функциями мозга стала очевидна.

Наблюдательные исследования

Для формирования представления о масштабах эпидемиологических исследований в этой области, можно обратиться к статье, опубликованной в 2008 г. Смитом, где обобщены соответствующие исследования, опубликованные за предыдущие 10 лет. В статье Смит описывает, независимо от качества, в общей сложности 84 поперечных исследования и 25 проспективных исследований, в которых изучалась взаимосвязь между гомоцистеином и / или витаминами группы В и функцией мозга. Из них 77 перекрестных исследований с общей выборкой из более чем 34000 субъектов продемонстрировали отрицательную связь между когнитивным дефицитом или деменцией и статусом фолиевой кислоты или B12 или B6 и / или противоположную связь в отношении гомоцистеина. Только в семи исследованиях, в которых участвовало ~ 10% от числа испытуемых, не сообщалось о таких отношениях. Точно так же 13 проспективных исследований с участием более 7000 субъектов описали взаимосвязь между исходным уровнем гомоцистеина с когнитивным дефицитом, измеренным между 2,3 и 8 годами спустя. Сходные, однако взаимосвязь между витаминным статусом вначале и последующим снижением когнитивных функций были очевидны в шести из 16 исследований, в которых оценивался B12, и в 10 из 19 исследований, в которых оценивался уровень фолиевой кислоты. Особо следует отметить, что менее 10% исследований, включенных в обзор, включали оценку витамина B6, и ни одно из исследований не изучало взаимосвязи, относящиеся к любому из оставшихся пяти витаминов B.

Со времени публикации статьи Смита был проведен ряд метаанализов данных из более методологически точных, недавно опубликованных исследований, хотя стоит отметить, что в этих анализах применялись различные методологические критерии, а также исключительно включались исследования с участием выборок пожилых людей. Эти мета-анализы показывают достаточно четкую взаимосвязь между уровнями гомоцистеина и деменцией, причем высокий уровень гомоцистеина в сыворотке в начале исследования связан с повышением на 35% вероятности последующего развития деменции в восьми исследованиях и на 50% больше шансов испытать клинически значимое снижение когнитивных способностей по результатам 14 исследований.

Исследования с контролируемым вмешательством

Фолиевая кислота, (B12 и B6)

Большинство исследований основываются на гипотезе предполагающей, что добавки с этими витаминосодержащими соединениями должны снижать уровни гомоцистеина, таким образом, либо улучшать когнитивные функции, либо уменьшение когнитивного спада и риска деменции дает в значительной степени неоднозначные результаты.

Действительно, обзоры и метаанализы, опубликованные за более чем десятилетие, предоставили скудные доказательства в поддержку этой гипотезы. Два недавних обширных метаанализа показывают неоднозначный характер данных. В первом из этих исследований были проанализировали данные 19 исследований с участием пожилых людей и обнаружили, что нет доказательств того, что добавление фолиевой кислоты, отдельно или в сочетании с витаминами B12 и B6, могло улучшить или смягчить снижение показателей когнитивных функций.

Этот результат не зависел от когнитивного статуса участников в начале, продолжительности или размера исследования, или фонового статуса фолиевой кислоты в исследуемых популяциях. Совсем недавно Clarke et al метаанализировали данные 11 исследований с участием в общей сложности 22 000 пожилых участников, которые получали фолиевую кислоту с дополнительным витамином B12 (10 исследований) и B6 (восемь исследований), и не обнаружили доказательств преимуществ ни с точки зрения глобальной когнитивной функции, ни с точки зрения общей когнитивной функции. Мета-анализ исключил какие-либо испытания на людях с когнитивными нарушениями или деменцией и, следовательно, не рассматривал вопрос о том, замедляют ли эти витамины группы B снижение когнитивных функций.

Демонстрации неэффективности вызвали встречный комментарий, в котором отмечалось, что нулевые результаты могут быть связаны с рядом методологических факторов, включая: выбор исследования; неоднородность или нечувствительность когнитивных тестов; хороший или плохой когнитивный статус участников в начале исследования; продолжительность лечения; и объединение данных, скрывающих положительные результаты более методологически точных исследований и тех подгрупп населения, которые с большей вероятностью увидят преимущества, включая людей с более низким витаминным статусом. Примеры последнего включают положительные результаты в группах, изначально страдающих высоким уровнем гомоцистеина. Отмечено, что существуют убедительные доказательства того, что сниженный статус витамина B12 и повышенный уровень гомоцистеина связаны с уменьшением объема мозга и увеличением поражения белого вещества, церебральной атрофии, связанной с деменцией и возрастными когнитивными нарушениями, особенно у лиц с высоким уровнем гомоцистеина вначале.

Тиамин, рибофлавин, биотин, пантотеновая кислота, ниацин

К сожалению, существует общая нехватка контролируемых клинических исследований влияния оставшихся витаминов группы В на функцию мозга или вообще на любой аспект функционирования человека. Существуют подтверждающие данные, которые показывают, что некоторые соединения из этой группы могут модулировать периферическую сердечно-сосудистую и глюко-регуляторную функцию - и это, безусловно, тот случай, когда модуляция этих параметров должна влиять на функцию мозга. Например, введение до 4 мг / день приводило к дозозависимому увеличению количества циркулирующих эритроцитов и концентрации гемоглобина. Было показано, что большие дозы (60+ RDA) биотина с / без дополнительного хрома улучшают гликемический контроль и / или чувствительность к инсулину у больных диабетом. Метаанализ данных 11 исследований с участием добавок ниацина подтвердил, что высокие дозы (обычно 1–4 г) со статинами или без них снижают частоту сердечно-сосудистых заболеваний и ишемической болезни сердца, но это не связано с благотворным влиянием ниацина на липидный профиль крови.

Недостаточность тиамина (вызывающая болезнь бери-бери) является самым распространенным заболеванием среди людей в развивающихся странах, основу рациона которых составляет белый рис или высокоочищенные углеводы, и среди алкоголиков. Симптомы включают диффузную полинейропатию, сердечную недостаточность с высоким минутным выбросом и синдром Вернике – Корсакова.

В одном исследовании оценивалось прямое воздействие 50 мг тиамина или плацебо, вводимых в течение двух месяцев 120 молодым женщинам с адекватным тиаминовым статусом в начале исследования. Результаты показали, что тиамин улучшал настроение по оценке профиля состояний настроения и улучшал внимание, о чем свидетельствует быстрое принятие решения в задачах на время реакции с двумя, четырьмя и восемью вариантами ответа.

Дефицит витаминосодержащих соединений (В) в развитых странах

Обычно делается общее предположение о том, что жители цивилизованных стран хорошо питаются и, следовательно, не имеет дефицита в нужных коферментах. Для поощрения адекватного питания правительства обычно определяют набор «рекомендуемых диетических норм потребления» или аналогичные для отдельных питательных веществ. Они всегда включают что-то вроде «рекомендуемой диеты» или RDA. Эти правительственные данные описывают минимальное суточное потребление определенного питательного вещества, которое считается достаточным для удовлетворения потребностей в питании большинства здорового населения. Однако «соответствие требованиям» в этом контексте обычно относится к простому предотвращению хронических заболеваний, связанных с питанием, или болезненного состояния, связанного с конкретным дефицитом этого питательного вещества.

RDA - статистика населения, и поэтому они представляют собой приблизительные оценки средней потребности людей в группе / популяции с поправкой на вариации потребности в питательных веществах среди людей, составляющих популяцию. Однако для большинства питательных микроэлементов некоторая информация, которая может потребоваться для точного расчета суточной потребности, либо неизвестна, либо является неполной, и поэтому рекомендации сделаны на основе ряда предположений и соображений, которые могут привести к большим колебаниям в конечном итоге. Эти цифры также мало изменились за последние четыре десятилетия, несмотря на появившиеся доказательства поразительных индивидуальных различий в абсорбции и экскреции витаминов как следствие широкого спектра факторов, включая конкретные генетические полиморфизмы, пол, этническую принадлежность, эндокринную дисфункцию, функцию щитовидной железы, обычное совместное потребление лекарств, наркотиков, алкоголя и других диетических факторов, ожирение, общее потребление энергии, энергичные упражнения и возраст. Эти пробелы в наших знаниях ставят под сомнение само существование «нормальной» популяции и предполагают, что RDA в некоторой степени являются произвольными цифрами.

Правительственные данные показывают, что значительные меньшинства населения развитых стран не могут потреблять даже минимальное рекомендуемое количество того или иного микронутриента. Например, Troesch et al. представили данные, показывающие, потребление меньше рекомендованного количества пяти витаминов группы B у большей части людей, проживающих в США и Европе. Также отмечают, «существование разрыва между потреблением витаминов и потребностями значительной части населения».

В результате исследования, оценивающие количество витаминов в крови, показывают, что у небольшой, части населения цивилизованных стран биохимические уровни каждого из витаминов группы B, которые могут предрасполагать их к заболеваниям, связанным с дефицитом. Например, по данным правительства Великобритании уровень дефицита B12 у взрослых составляет 3% и 5% фолиевой кислоты, при этом эти цифры увеличиваются до 5% и 12%, соответственно, в более низкой социально-экономической части населения. В США история похожая. Например, недавние данные правительства США показали, что 10,5% всего населения испытывали биохимический дефицит витамина B6. Последующий независимый анализ, который исключил значительное меньшинство, принимающее добавки, содержащие витамин B6, показал гораздо более высокие уровни дефицита от 23% до 27% для взрослых, в зависимости от возраста.

Точно так же большой части группы «риска» недостает В12. Например, у более 30% выборки взрослых старше 60 лет в США был снижен уровень B12 в крови. Это вполне может быть связано с возрастным нарушением усвоение белка В12, содержащегося в пище, хотя уровни дефицита этого соединения одинаковы для вегетарианцев и веганов просто из-за отсутствия потребления данного витамина. Также есть данные, свидетельствующие о том, что типичная граница, определяющая дефицит B12, просто установлена слишком низко, с негативными последствиями для здоровья, связанными с пониженным содержанием витамина B12, достигающим «нормального» уровня этого витамина. Так уровни дефицита тиамина также выше у пожилых людей - 16–18%. Стоит отметить, что, хотя уровни дефицита рибофлавина недостаточно изучены, биохимический дефицит широко распространен из-за часто встречающегося наследственного ограничения всасывания / использования рибофлавина, которым страдают 10-15% населения мира.

Одним из факторов, который также продолжает оказывать повышательное давление на уровни дефицита, является парадоксальное недоедание, связанное с ожирением. Это становится все более распространенным явлением, поскольку уровень ожирения продолжает расти в развитых странах. Например, в 2011/12 г. около 35% взрослого населения США страдали ожирением. Этот феномен дефицита основан на утверждении: «диета с ожирением обычно ориентирована на богатую калориями обработанную пищу с большим количеством жиров и простых сахаров, но не богатую питательными микроэлементами, что является причиной дефицита ряда органических витаминных соединений». Особенно характерно для витаминов, участвующих в метаболизме. Например, тиамин играет важную роль в метаболизме глюкозы, и у 15,5% - 29% пациентов с ожирением в ряде исследований был обнаружен дефицит тиамина. Аналогичным образом, уровень дефицита тиамина варьирует от 17% до 79% у пациентов, страдающих сахарным диабетом. По аналогии можно говорить про то, что диабет II типа и повышенный уровень глюкозы в плазме натощак обуславливается с более низким уровнем биотина.

Резюме и выводы

Витамины В6, В12, биотин и другие витаминосодержащие соединения - являются основными диетическими микронутриентами, взаимодействующими на клеточном уровне и абсолютно необходимы каждой функции мозга. Как водорастворимые питательные вещества, они обычно безопасны при уровнях потребления, значительно превышающих рекомендуемые минимальные уровни. Биодоступность предполагает, что потребление большинства витаминов группы В на уровнях, значительно превышающих диетические рекомендации, будет оправданным.

Несмотря на то, что адекватные уровни всех витаминов данной группы должны быть получены из здорового питания, на основе данных можно сделать вывод о том, что значительная часть населения развитых стран страдает от дефицита или незначительного дефицита одного или нескольких витаминов B, это в свою очередь предрасполагает их к ряду негативных последствий для здоровья, включая неоптимальную работу мозга. Эпидемиологические и контролируемые исследования, основанные на преобладающей «гипотезе гомоцистеина», чрезмерно сосредоточились на взаимосвязи с функцией мозга и влиянии добавок на функцию мозга узкой группы витаминов группы B - фолиевой кислоты и B12. и, в меньшей степени, B6. Потенциальная роль и влияние остальных пяти взаимосвязанных витаминов группы В на функцию мозга в значительной степени игнорировались. В итоге, ученые сходятся во мнении, что биохимические уровни этой узкой полосы из трех витаминов и связанные с ними уровни аминокислотного гомоцистеина положительно и отрицательно коррелируют с функцией мозга соответственно. Однако доказательства того, что добавление одного или нескольких из этих трех витаминов, снижающих уровень гомоцистеина, по отдельности улучшает функцию мозга, полностью неоднозначны.

Учитывая взаимосвязанные клеточные функции витаминов группы B, более рациональный подход к исследованиям должен заключаться в изучении воздействия добавок с полным спектром витаминов группы B в дозах, значительно превышающих существующие правительственные RDA. Нет убедительных аргументов в пользу ограничения этого исследования либо небольшой подгруппой из трех витаминов группы В, либо пожилыми группами субъектов, обычно участвующих в этих испытаниях. Конечно, меньшее количество исследований по изучению поливитаминов, которые в основном проводились у здоровых детей и взрослых людей не пожилого возраста, предполагает значительные преимущества для функции мозга после приема добавок с поливитаминными продуктами, содержащими полный спектр витаминов группы В на уровнях, значительно превышающих их суточные нормы.

Также примечательно, что лечение, содержащее все витамины группы B, неизбежно снижает уровень гомоцистеина, и действительно, учитывая непосредственный вклад ниацина и рибофлавина в циклы фолиевой кислоты / метионина, они теоретически должны быть более эффективными, чем небольшие дозы подгрупп витаминов группы В в этом отношении. Поэтому трудно представить себе любые потенциальные недостатки проведения исследований с полным набором витаминов группы В.

Естественно, витамины группы В, как группа, так и индивидуально, также работают вместе с другими витаминами, минералами и микроэлементами. Хотя эта тема выходит за рамки текущей статьи, необходимость согласованных исследовательских усилий, направленных на выяснение всего диапазона взаимодействий микронутриентов становится очевидной. Сейчас вышеизложенное предполагает, что исследования следует, как минимум, направить на выяснение потенциальных преимуществ для функции мозга как острого, так и хронического введения полного диапазона витаминов группы В, а не концентрироваться исключительно на хронических эффектах небольшого количества витаминов группы В. подгруппа из трех витаминов.