Витамины и минералы для энергии, снятия усталости и поддержания когнитивных функций: краткий обзор биохимических и клинических данных

Nutrients 2020, 12(1): 228.

doi.org

Vitamins and Minerals for Energy, Fatigue and Cognition: A Narrative Review of the Biochemical and Clinical Evidence

Anne-Laure Tardy, Etienne Pouteau, Daniel Marquez, Cansu Yilmaz, Andrew Scholey

Введение

Важность витаминов и минералов для здоровья человека была доказана более ста лет назад. Рекомендации по правильному питанию направлены на обеспечение того, чтобы большая часть населения получала такое их количество, которое удовлетворяло бы их физиологические потребности. Для некоторых витаминов и минералов установлено наличие связи между биохимическими и физиологическими функциями, а также известна их роль в клинических исходах. Например, витамин А является компонентом пигмента родопсина, расположенного в сетчатке глаза. Он активирует зрительные процессы и предотвращает потерю зрения. Однако во многих других случаях природа участия микронутриентов в молекулярных и клеточных процессах, которые приводят к тем или иным физиологическим и функциональным эффектам, изучена недостаточно.

Утверждения о влиянии витаминов и минералов на усталость, когнитивные или психологические функции звучат во многих странах. Однако имеющиеся для этого научные обоснования часто базируются на биохимических теориях и клинических особенностях, наблюдаемых при явном дефиците витаминов и минералов, а не на надежных эмпирических, физиологических данных. При этом клинический дефицит встречается относительно редко, особенно в развитых странах. И наоборот, субклинические или неадекватные уровни (иногда называемые недостаточностью) витаминов и минералов встречаются во всем мире часто, хотя их вариации и зависят от возраста пациентов и страны проживания. Разнообразная и сбалансированная диета, богатая питательными веществами, которые содержатся во фруктах, овощах и молочных продуктах, способна обеспечить необходимое количество витаминов и минералов. Тем не менее существует достаточно доказательств того, что выбор продуктов питания или их доступность часто препятствуют такому питанию. Это может приводить к тому, что значительная часть населения не в состоянии удовлетворить свои оптимальные потребности в витаминах и минералах. Например, у 68% мексиканских женщин потребление фолиевой кислоты (витамина B9) ниже расчетной средней потребности (EAR), а потребление тиамина (витамина B1) ниже EAR у 55% взрослых турок обоих полов. Несмотря на то, что большинство американцев потребляют достаточное количество разнообразных питательных веществ, чтобы компенсировать клинические симптомы, у многих людей потребление опускается ниже уровня EAR или адекватного потребления. В таких случаях витаминно-минеральные добавки могут стать средством удовлетворения адекватного потребления витаминов и минералов. Действительно, это одна из самых частых причин употребления добавок. Улучшение самочувствия, снижение умственной и физической усталости и улучшение психологических и когнитивных функций также входят в число часто сообщаемых причин для приема добавок.

Этот краткий обзор направлен на изучение научных данных, подтверждающих роль ключевых витаминов и минералов в показателях здоровья, связанных с усталостью, а также психологическими и когнитивными функциями. Девять витаминов (В1, В2, В3, В5, В6, В9, В8, В12 и С) и три минерала (железо, магний и цинк) были отобраны на основе заявлений о пользе для здоровья и влиянии на организм, которые были приняты для них в Европе. Во-первых, внимание будет уделено тому, что такое энергия и как она может быть связана с физической и умственной усталостью и работоспособностью. В этом разделе мы кратко рассмотрим как биохимическую/физиологическую перспективу, так и перцептивные и психологические проявления энергии. За этим следует подробный и актуальный обзор доказательств того, какую роль играют рассматриваемые микронутриенты в физической и умственной усталости, а также в сохранении когнитивных функций с акцентом на биохимические пути, с клинической информацией, где это возможно. Приоритет отдан данным о людях, особенно тем, которые получены в здоровой популяции в целом и у субъектов с недостаточным потреблением питательных веществ или статусом их дефицита. Когнитивные функции, а также физическая и умственная усталость будут рассмотрены на основе наблюдаемых симптомов дефицита или субдефицита в человеческих популяциях. Также будут рассмотрены результаты недавних испытаний добавок. Большая часть представленных клинических данных относится к взрослому (или подростковому) населению. Некоторые выборочные данные о молодом и пожилом населении будут включены там, где это уместно.

Выводы и обсуждение

Установлено биологическое и физиологическое обоснование, указывающее на то, что давно известное участие витаминов и минералов в производстве клеточной энергии приводит к функциональным и физиологическим результатам у людей, включая физическую и умственную усталость, а также психологические и когнитивные функции. Действительно, органы, поддерживающие эти функции, – скелетная мускулатура и мозг – являются наиболее энергозатратными в человеческом организме. Кроме того, витамины и минералы, особенно витамины группы В, витамин С, железо и магний, о которых идет речь в этом обзоре, обязательно должны присутствовать в пище, причем в физиологически доступной форме. Более того, поскольку существует тесная связь между этими микроэлементами на всех последовательных этапах производства энергии, все они должны быть доступны одновременно, иначе энергетическая цепочка может замедлиться из-за недостатка одного из них. В то время как ключевая роль этих микронутриентов – выработка энергии, другие функции, выполняемые ими, также являются важными, если мы говорим об усталости и когнитивных функциях. Помимо энергии, мышцы и мозг нуждаются в кислороде, который должен доставляться гемоглобином, находящимся в эритроцитах. Этот процесс требует эффективного эритропоэза, для которого железо, а также некоторые витамины группы В имеют решающее значение. Недостаточное потребление этих микронутриентов вызывает анемию, что приводит к усталости и симптомам слабости. Хотя с одной стороны, кислород необходим, с другой стороны, он генерирует вещества, принимающие участие в оксидативном стрессе , которые потенциально вредны. Поэтому должна адекватно функционировать антиоксидантная защита организма, в которой ключевую роль играет витамин С. Кроме того, многие витамины и минералы принимают участие в синтезе нейротрансмиттеров, развитии и поддержании мембран нейронов и модификации рецепторов мозга, что имеет очевидные последствия для мозговой активности и, следовательно, когнитивных функций.

Рисунок 1. Обзор участия витаминов и минералов в основных путях выработки клеточной энергии. На этом рисунке показана упрощенная схема энергетического метаболизма. Вкратце, макроэлементы окисляются (part А) в acetyl-CoA несколькими путями, включая гликолиз, при котором из глюкозы образуется пируват, а витамины В1, В2, В3, В5 и С играют важную роль, затем acetyl-CoA вступает в цикл лимонной кислоты (part В), который генерирует энергию в виде NADH и FADH2 через серию из восьми окислениq, в которых участвуют витамины В1, В2, В3, В5, В6, В8 и В12, а также железо и магний. Наконец, электроны NADH и FADH2 передаются в цепь переноса электронов (part С), где они обеспечивают энергию, используемую для генерации молекул АТФ; на этом этапе требуется поступление витаминов В2, В3, В5 и железа.

Рисунок 2. Метаболические и функциональные взаимодействия витаминов В9, В12 и В6.

Клиническое подтверждение незаменимой природы микронутриентов и их роли в облегчении симптомов усталости и когнитивной дисфункции получено в результате наблюдений за пациентами с низким, очень низким или дефицитным биологическим статусом, а также устранением симптомов после приема добавок. Тяжелые дефициты больше не являются распространенным явлением, но есть некоторые доказательства того, что и субклинические дефициты могут иметь негативные последствия для физической и умственной усталости, а также для когнитивных и психологических функций. Это подтверждается исследованиями добавок, хотя многие из них включают в исследование пациентов без четкой оценки их исходного нутритивного статуса, поэтому в популяции могут входить как пациенты с дефицитом или субдефицитом, так и без него. В подобных случаях может наблюдаться неэффективность добавки, потому что значительная часть испытуемых уже получают достаточное количество микроэлементов с пищей и польза от приема добавок неочевидна. Тем не менее, когда речь идет о лицах с неадекватным потреблением микронутриентов или статусом их субдефицита, выводы чаще всего благоприятные.

Таким образом, прием добавок с витаминами и минералами с высокой вероятностью приносит пользу здоровью, когда речь идет об умственной и физической усталости, а также когнитивных и психологических функциях. Тем не менее эффективные и безопасные добавки должны тщательно учитывать практические аспекты, такие как химическая форма витаминов и минералов, которая может повлиять на их биодоступность, или продолжительность лечения, которая должна быть достаточной для обеспечения восстановления адекватного статуса у людей. Кроме того, следует проявлять осторожность, чтобы избежать побочных эффектов и пагубных последствий передозировки. Например, известно, что нейротоксичность может наблюдаться после чрезмерных доз витамина B6, примерно 1 г в день, в то время как рекомендуемая доза находится в диапазоне мг. Органы общественного здравоохранения рассмотрели имеющиеся данные об опасностиях для здоровья, связанных с чрезмерным потреблением всех витаминов и минералов, и представили рекомендации относительно допустимых верхних пределов ежедневного потребления витаминов и минералов, которых следует придерживаться. В большинстве случаев соблюдение рекомендуемой суточной нормы обеспечит необходимый уровень безопасности.

В этом обзоре представлена подробная информация о 12 питательных микроэлементах; подчеркивается, что потребление достаточного количества витаминов и минералов способствует поддержанию нормальных когнитивных функций и улучшению самочувствия за счет снижения воспринимаемой умственной и физической усталости. Медицинские работники часто сталкиваются с жалобами на усталость и предполагаемые психологические или когнитивные трудности. После того, как патологическая этиология таких состояний была отвергнута, уместно поставить под сомнение уровень и статус витаминов и минералов и дать рекомендации по питанию, направленные сначала сбалансированный выбор продуктов питания, а затем сосредоточившись на использовании витаминных и минеральных добавок.