Функции витаминов группы B в работе мозга

Витамины группы В – это восемь органических соединений, которые тесно взаимодействуют на клеточном уровне и абсолютно необходимы для каждого аспекта работы мозга.

Выработка энергии

Мозг – самый метаболически активный орган. Он потребляет более 20% энергии, расходуемой организмом, а весит всего 2% от массы тела. Шесть из восьми витаминов группы В необходимы на каждом шаге для преобразования глюкозы, жиров, белков в энергию для нейронов мозга. В частности, эти витамины участвуют в митохондриальном метаболизме глюкозы, митохондриальном дыхании, цикле Кребса, транспорте электронов.

В одних случаях активные формы витаминов группы В непосредственно участвуют в химических реакциях, в других – служат предшественниками критически важных соединений, в третьих – выступают в роли ферментов и коферментов, без которых биохимические реакции или невозможны, или будут происходить недостаточно быстро, что вызовет энергетический дефицит в мозге.

Тиамин (витамин B1) участвует в преобразовании углеводов в энергию. Рибофлавин (витамин B2) необходим в окислительно-восстановительных реакциях для создания молекул, которые обеспечивают транспорт электронов и переносят энергию в клетках. Ниацин (витамин B3) – предшественник соединений, которые необходимы для всех ключевых процессов энергообразования. Из пантотеновой кислоты (витамин B5) образуется коэнзим А, который помогает доставлять жиры и углеводы в «энергетические станции» клеток — митохондрии. Биотин (витамин B7) поддерживает переработку глюкозы и аминокислот. Фолиевая кислота (витамин B9) и кобаламин (витамин B12) совместно поддерживают стабильность выработки энергии, регулируя скорость метаболизма аминокислот.

Без достаточного уровня этих витаминов мозг сталкивается с дефицитом энергии, что может быть причиной усталости и ухудшения концентрации.

Синтез и регуляция нейромедиаторов

Мозг — это невероятно сложная система, где нейроны обмениваются миллионами сообщений каждую секунду. Эти сообщения передаются через особые вещества — нейромедиаторы, обеспечивающие слаженную работу мозга.  Нейромедиаторы, которые также называют нейтрорансмиттерами, управляют настроением, памятью, вниманием. Чтобы мозг мог производить и правильно использовать нейромедиаторы, ему необходимы витамины группы B.

Тиамин (витамин B1) является одним из необходимых ферментов в выработке предшественников нейромедиаторов, также он регулирует работу уже синтезированных нейромедиаторов. Рибофлавин (витамин B2) обеспечивает стабильную работу ферментов, обеспечивающих непосредственно процесс синтеза нейромедиаторов. Ниацин (витамин B3), фолиевая кислота (витамин B9) и кобаламин (витамин B12) – предшественники соединений, из которых образуются нейромедиаторы. Пиридоксин (витамин B6) – ключевой элемент синтеза: с его помощью аминокислоты преобразуются в важнейшие нейромедиаторы: серотонин (гормон счастья, радости и спокойствия), дофамин (мотивация и удовольствие), гамма-аминомасляная кислоту – ГАМК (помогает бороться со стрессом).

Дефицит этих витаминов сопровождается снижением уровня нейтрорансмиттеров, что может привести к депрессии, тревожности, раздражительности и нарушениям памяти.

Миелинизация

Скорость и точность работы мозга зависят от миелина – жировой оболочки, изолирующей отростки нейронов друг от друга. Благодаря миелину сигналы между различными областями мозга распространяются очень быстро. Витамины группы B играют ключевую роль в создании и поддержании этой оболочки.

Пантотеновая кислота (витамин B5) участвует в синтезе жирных кислот, являющихся основой миелина. А для непосредственного синтеза необходима совместная работа фолиевой кислоты (витамин B9) и кобаламина (витамин B12). Для поддержания стабильности миелина и целостности оболочки нужны витамин В12 и биотин (витамин B7). Причем В7 требуется и для восстановления поврежденной миелиновой оболочки.

При недостатке этих витаминов сначала замедляется, а потом нарушается передача сигналов между нейронами, возникает риск ухудшения памяти, мышечной слабости, онемения. При дефиците В5 миелиновая оболочка истончается и становится менее прочной. При дефиците В12 может нарушаться координация движений и развиться энцефалопатия.

Защита и восстановление целостности нейронов

Токсичные соединения, окислительный стресс и воспалительные процессы приводят к повреждениям нейронов головного мозга. В результате сначала нарушается работа нервных клеток, затем развиваются когнитивные дисфункции, потом – атрофия тканей. Витамины группы В необходимы для регулирования воспаления, синтеза антиоксидантов и нейтрализации избыточных свободных радикалов, вызывающих окислительный стресс. Вторая важная роль этого спектра витаминов – обеспечение регенерации нейронов после повреждений.

В нейтрализации окислительного стресса участвует сразу несколько витаминов. Рибофлавин (витамин B2) – в синтезе коферментов, которые восстанавливают один из главных антиоксидантов мозга – глутатион из его окисленной формы. Ниацин (витамин B3) является предшественником других коферментов, которые необходимы для восстановления глутатиона. Пиридоксин (витамин B6) участвует в метаболизме аминокислот из которых синтезируется ряд антиоксидантных ферментов, включая глутатион. Фолиевая кислота (витамин B9) обеспечивает активность антиоксидантной системы мозга, снижая уровень гомоцистеина – потенциально токсичной аминокислоты, усиливающей окислительный стресс и воспаление.

Воспалительные процессы в мозге регулируются с помощью веществ, вырабатываемых с участием нескольких витаминов группы В.  Из ниацина (витамин B3) вырабатываются ферменты, которые могут соединяться с рецепторами ниацина на поверхности нейронов и влиять на активность провоспалительных белков. Пиридоксин (витамин B6) непосредственно влияет на работу генов, отвечающих за синтез маркеров воспаления. Кобаламин (витамин B12) участвует в работе нейроиммунной системы, влияя на силу воспалительного процесса.

Восстановление поврежденной ДНК нейронов и поддержание ее стабильности происходит сразу в нескольких направлениях. Ниацин (витамин B3) активирует ферменты, необходимые для восстановления поврежденной ДНК. Пантотеновая кислота (B5) поддерживает клеточный метаболизм, необходимый для регенерации ДНК. Рибофлавин (B2) помогает защищать ДНК от окислительного стресса и восстанавливать повреждения. Фолиевая кислота (витамин B9) и кобаламин (витамин B12) обеспечивают стабильность ДНК.

В клеточных мембранах нейронов происходят аналогичные процессы защиты и восстановления целостности. Рибофлавин (витамин B2) участвует в окислительно-восстановительных реакциях, которые помогают защищать мембраны от повреждений, вызванных свободными радикалами. Ниацин (витамин B3) регулирует метаболизм липидов, которые необходимы для формирования структуры оболочек нейронов. В3 также является предшественником ферментов, которые необходимы для восстановления поврежденных мембран. Пантотеновая кислота (витамин B5) участвует в синтезе коэнзима А, который необходим для производства жирных кислот и фосфолипидов — основных компонентов мембран нейронов. Биотин (витамин B7) необходим как для синтеза жирных кислот, формирующих мембрану, так и для регулирования самого процесса ее восстановления. Фолиевая кислота (витамин B9) участвует в выработке мембранных белков и липидов.

При дефиците этих витаминов могут развиться аффективные расстройства, изменения в поведении, психозы, когнитивные нарушения, деменция.

Регуляция сна и циркадных ритмов

Архитектура сна и циклы бодрствования в значительной степени зависят от процессов, которые происходят в мозге при участии витаминов группы В.

Тиамин (витамин B1) влияет на систему серотонинергических нейронов мозга, которая обеспечивает процессы сна. При дефиците витамина В1 увеличивается продолжительность избыточного сна (более 8 часов в сутки). Такие данные были получены в результате корейского национального обследования здоровья. В свою очередь, регулярная чрезмерная длительность сна увеличивает на 30% риск смертности ото всех причин вне зависимости от возраста, пола или географического положения. Причем риск возрастает при увеличении длительности избыточного сна (более 9 часов, более 10 часов). Этот результат получен в результате мета-анализа лонгитюдных исследований, в которых суммарно участвовали более 1,3 миллионов человек.

Пиридоксин (витамин B6), фолиевая кислота (витамин B9) и кобаламин (витамин B12) влияют на выработку гормона мелатонина, участвуя в метаболизме аминокислот и регулируя скорость этих процессов. Мелатонин управляет циркадными ритмами, процессами засыпания, а в отдельных случаях – глубиной сна. Даже незначительный дефицит В6 нарушает гомеостаз сна. Дефицит В9 нарушает эффективную выработку ферментов, которые необходимы для превращения аминокислот в мелатонин. В свою очередь дефицит витамина В12 приводит к функциональному дефициту В9.

Ниацин (витамин B3) оказывает влияние на архитектуру сна через рецепторы ниацина, которые есть у нейронов во всех отделах мозга.  В клинической практике было замечено, что рецепторы ниацина подавляются в передней поясной коре головного мозга у пациентов как с шизофренией, так и с болезнью Паркинсона. В результате у этой группы людей, которая в целом имеет низкий уровень ниацина, наблюдается плохая архитектура сна. А прием 250 мг витамина В3 ослабляет нарушение сна.

Как меняется работа мозга от приема витаминов группы В: результаты клинических исследований

Улучшается настроение и ясность ума, повышается скорость реакции

Потребление тиамина (витамин В1) улучшает психологический настрой и ускоряет реакцию. Это результат плацебо-контролируемого исследования ученых университета Уэльса (Великобритания) на здоровых молодых женщинах. Участницы – 120 студенток университета. Они ежедневно принимали 50 мг тиамина или плацебо в течение двух месяцев. Результат оценивался по стандартному валидированному психологическому тесту «Профиль состояний настроения». Время реакции оценивалось по методу Дженсена, который отражает скорость работы мозга при обработке информации. Дополнительно ученые наблюдали изменение уровня тиамина по анализу крови. Тиаминовый статус участниц оценивался на основе активности фермента транскетолазы, которая также отражает статус рибофлавина (витамин В2) и пиридоксина (витамин В6).

В результате у участниц, принимавших тиамин, значительно улучшилось ощущение ясности ума. Настроение, собранность и уверенность увеличились в пределах статистической значимости. Добавки витамина В1 также увеличили скорость реакции вне зависимости от количества источников информации по сравнению с контрольной группой, принимавшей плацебо:

Рисунок 1. Повышение ясности ума в результате приема тиамина

Рисунок 2. Повышение настроения в результате приема тиамина

Рисунок 3. Увеличение скорости реакции в результате приема тиамина вне зависимости от количества источников информации

Источник изображений: https://link.springer.com/article/10.1007/s002130050163

Тиаминовый статус участниц тестовой группы улучшился почти вдвое по сравнению с теми, кто принимал плацебо. Уровень рибофлавина (витамин В2) не изменился. Однако уровень пиридоксина (витамин В6) незначительно снизился.

Профилактика депрессии и снижение риска ее рецидива

Ранние клинические исследования депрессии связывали ее развитие с дефицитом пиридоксина (витамин B6), фолиевой кислоты (витамин B9) и кобаламина (витамин B12) в сыворотке крови. Возможный антидепрессивный эффект этих витаминов объясняется облегчением реакций метилирования, которые в конечном итоге приводят к синтезу нейромедиаторов, таких как норадреналин, дофамин и серотонин. Накопленные знания позволили подтвердить причинно-следственную связь между депрессией и витаминами В6, В9, В12. Международный коллектив ученых опубликовал в 2015 году мета-анализ, в котором показал статистически значимую связь между депрессией и низким уровнем фолиевой кислоты и кобаламина.

Дальнейшие попытки лечить депрессию с помощью витаминов В6, В9 и В12 оказались неэффективными, что также было подтверждено рядом мета-анализов. Однако для профилактики оказался полезным длительный прием пиридоксина, фолиевой кислоты и кобаламина. Профилактический эффект лучше всего проявляется в старшей возрастной группе, поскольку известно, что с возрастом в организме уменьшаются уровни витаминов В6, В9 и В12.

Например, в плацебо-контролируемом исследовании международной группы ученых участвовали люди старше 50 лет, у которых был хотя бы один эпизод большого депрессивного расстройства. В период ремиссии одна группа участников получала профилактическое лечение антидепрессантом, пиридоксином (25 мг в сутки), фолиевой кислотой (2 мг в сутки) и кобаламином (0,5 мг в сутки), а другая группа – антидепрессантом и плацебо. В обеих группах в течение первых 3 месяцев не было статистически значимых отличий в частоте рецидивов. Зато к 6 месяцам шансы ремиссии при профилактике витаминами увеличились в 2,3 раза, а через год – в 2,5 раз по сравнению с группой, получавшей плацебо.

В другом двойном слепом плацебо-контролируемом исследовании ученых Университета Западной Австралии использовался такой же набор витаминов и их дозировок, хотя длительность исследования была заметно больше – 10 лет. Участники – люди, перенесшие инсульт. После инсульта в одном из трех случаев развивается депрессия. Ученых интересовало, снижает ли прием витаминов группы В распространенность депрессии у людей из этой группы риска в долгосрочной перспективе. Оказалось, что в группе, принимавшей витамины более одного года, большое депрессивное расстройство развивалось реже, чем в группе, принимавшей плацебо – в 18% случаев по сравнению с 23%. Также от приема витаминов В6, В9, В12 тяжесть депрессии уменьшалась.

Академические успехи у подростков

Фолиевая кислота (витамин B9) необходима для поддержания когнитивных функций. Достаточный уровень В9 также важен во время беременности, поскольку регулирует выработку белков, участвующих в синтезе ДНК/РНК, в быстро растущих тканях плода.  Причем фолиевая кислота нужна не только для раннего развития мозга ребенка во время беременности – в детском и подростковом возрасте мозг также продолжает развиваться. Это подтверждено многочисленными лабораторными и клиническими исследованиями.

Шведские ученые предположили, что от уровня витамина В9 зависят школьные успехи ребенка. В их исследовании участвовали 15-летние подростки, чьи результаты оценивали по 10 предметам. Ученые проанализировали как ежедневный рацион питания детей, так и уровень фолиевой кислоты в крови. Успеваемость была лучше у детей с более высоким потреблением витамина В9 и более высоким содержанием этого витамина в крови. Причем эта связь была статистически значимой вне зависимости от школы, социального статуса семьи, уровня дохода, университетского образования родителей.

На графиках ниже представлена школьная успеваемость при различных уровнях потребления фолиевой кислоты. Низкий уровень потребления В9 (левый столбец) – менее 173 мг/день для девочек, менее 227 мг/день для мальчиков. Средний уровень (средний столбец) – от 173 мг/день до 253 мг/день для девочек, 227 мг/день – 335 мг/день для мальчиков. Высокий уровень (правый столбец) – более 253 мг/день для девочек, более 335 мг/день для мальчиков. По вертикальной оси – суммарная успеваемость по 10 школьным предметам. Левый график – в зависимости от наличия университетского образования родителей. Правый график – в зависимости от уровня доходов семьи:

Источник изображения: https://publications.aap.org/pediatrics/article-abstract/128/2/e358/30606/High-Folate-Intake-Is-Related-to-Better-Academic

Полезная статья, нужная информация? Поделитесь ею!

Кому-то она тоже будет полезной и нужной:

Источники

Наш канал в Telegram:

Статьи по схожим темам: