LUTEIN VÀ SỰ PHÁT TRIỂN THẦN KINH CỦA THAI NHI

Lutein và sự phát triển thần kinh ở trẻ sinh non

Carotenoid là các sắc tố xuất hiện tự nhiên trong thực vật, đặc biệt là trong các loại rau lá xanh đậm như rau bina sống và cải xoăn nấu chín, và chúng có nhiều chức năng trong các mô của con người. Lutein là carotenoid chiếm ưu thế được tìm thấy trong não người lớn và trẻ sơ sinh, đặc biệt là trong tân vỏ não và võng mạc thần kinh, tuy nhiên vì lutein nó không thể được tổng hợp trong cơ thể (Costa và cộng sự, 2013). Trẻ sinh non đã không được truyền carotenoid trong những tuần cuối của thai kỳ và sau khi sinh, nguồn duy nhất là sữa mẹ hoặc bổ sung qua đường uống. Liên quan đến carotenoid, từ lâu người ta đã cho rằng sự hấp thụ ở ruột của chúng xảy ra bằng cách khuếch tán thụ động. Gần đây, sự khác biệt cao giữa các cá thể trong sự hấp thụ được quan sát thấy trong các nghiên cứu trên người đã cho thấy  sự tồn tại của các chất vận chuyển màng giả định của carotenoid. Sau khi được hấp thu bởi tế bào ruột, một lượng đáng kể carotenoid lên đến 40% lượng ăn vào không được chuyển hóa. Người ta cho rằng phần chính của carotenoid của sữa mẹ thay đổi trong tháng đầu sau sinh.

 Lutein chỉ chiếm 20% lượng carotenoid trong sữa non nhưng gần 50% trong sữa trưởng thành. Trong tháng đầu tiên sau sinh, tất cả bốn carotenoid (lutein, β-cryptoxanthin, lycopene và α-carotene) giảm trong sữa nhưng lutein vẫn tăng tương đối có lẽ vì nó đóng một vai trò quan trọng đối với trẻ sơ sinh (Gossage et al., 2002). Nồng độ lutein trong sữa mẹ tương quan với nồng độ trong huyết tương của người mẹ và lượng lutein ăn vào trong ba tháng cuối của thai kỳ. Có một phản ứng phụ thuộc vào liều lượng bổ sung lutein ở phụ nữ đang cho con bú. Các nghiên cứu trước đây (Sherry và cộng sự, 2014) đã chứng minh rằng việc bổ sung lutein ở phụ nữ có thai làm tăng nồng độ lutein trong sữa mẹ và tăng huyết tương ở trẻ sơ sinh . Những bà mẹ được bổ sung liều lutein cao hơn có giá trị nồng độ lutein trong huyết tương cao hơn những bà mẹ được bổ sung liều thấp hơn hoặc dùng giả dược. Tuy nhiên, nồng độ lutein trong máu cuống rốn động mạch ngoài nồng độ huyết tương của mẹ dường như phụ thuộc vào giới tính, tuổi thai và chế độ sinh nở. Mức lutein thấp hơn ở nam giới và trẻ sơ sinh được sinh bằng phương pháp mổ lấy thai (Picone và cộng sự, 2012). Tuy nhiên, các mẫu não trẻ sơ sinh sau khi chết được phân tích cho lutein bởi HPLC không cho thấy bất kỳ sự khác biệt nào về mức độ lutein giữa nam và nữ (Lieblein-Boff et al., 2015). Mức độ lutein trong máu dây rốn ở trẻ sinh non, đặc biệt là ở giai đoạn đầu cao hơn ở trẻ đủ tháng. Có thể suy đoán rằng giá trị gia tăng của carotenoid trong giai đoạn này có liên quan đến vai trò thúc đẩy sự phát triển của hệ thần kinh trung ương.

 Lutein và zeaxanthin được tìm thấy trong mắt và tập trung ở chỗ lõm của điểm vàng. Các nghiên cứu trước đây (Vishwanathan và cộng sự, 2013) đã chứng minh mối tương quan giữa nồng độ điểm vàng của carotenoid và giá trị của não. Phép đo tổng sắc tố điểm vàng có thể là một công cụ để điều tra vai trò của lutein trong các chức năng nhận thức. Lutein võng mạc có liên quan đáng kể đến mức độ lutein trong vỏ chẩm ( vỏ não). Renzi và cộng sự. (2013) đã tìm thấy mối quan hệ giữa sắc tố điểm vàng và phản ứng vận động cơ  ở người. Carotenoid có thể tăng cường sự giao tiếp giữa các lỗ hổng trong tế bào và có thể cải thiện chức năng thị giác vì các mối nối khoảng cách rất quan trọng đối với quá trình xử lý ánh sáng trong võng mạc. Mật độ quang sắc tố điểm tương quan với khẩu phần ăn và với tuổi (Bernstein và cộng sự, 2013).

Lutein có thể cải thiện sự trưởng thành tế bào thần kinh ở trẻ sinh non và nó chiếm ưu thế trong phát triển não bộ; những phát hiện này xác nhận rằng lutein rất quan trọng đối với sự phát triển thần kinh ở trẻ sơ sinh nhưng cơ chế chưa hoàn toàn rõ ràng (Lieblein-Boff et al., 2015).

Các phân tích chuyển hóa sau khi chết được thực hiện trên các mô não trẻ sơ sinh của con người (hồi hải mã, vỏ não trước, vỏ chẩm) thường liên quan đến học tập và trí nhớ để nghiên cứu sự tương tác giữa các chất dinh dưỡng, lutein và các sản phẩm của quá trình trao đổi chất tế bào (ví dụ: nucleotide, đường và axit amin ; Lieblein-Boff và cộng sự, 2015). Các axit béo và chất dẫn truyền thần kinh axit amin có tương quan thuận với lutein trong não trẻ sơ sinh. Lutein dường như thúc đẩy sự trưởng thành của màng tế bào và nếp gấp của vỏ não và dường như hỗ trợ sự trưởng thành của tế bào hình cầu. Hơn nữa, lutein làm tăng nồng độ chất dẫn truyền thần kinh GABA (Lieblein-Boff et al., 2015). GABA dường như đóng một vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh sự tăng sinh tế bào thần kinh, trưởng thành và hình thành khớp thần kinh (Lieblein-Boff et al., 2015). Những phát hiện này có thể giải thích tác động của carotenoid đối với chức năng nhận thức và tốc độ xử lý thời gian ở trẻ (Lieblein-Boff et al., 2015).

Các đặc tính chống viêm, chống oxy hóa và hấp thụ ánh sáng của carotenoid có thể quan trọng đối với trẻ sơ sinh, đặc biệt đối với trẻ sinh non để ngăn ngừa cơ chế bệnh sinh của các bệnh thường gặp ở trẻ sinh non có thể liên quan đến kết quả kém phát triển thần kinh (ví dụ: viêm ruột hoại tử, bệnh võng mạc do sinh non, loạn sản phế quản phổi ; Rubin và cộng sự, 2012) Tình trạng viêm tạo ra các loại oxy phản ứng (ROS) có thể tấn công DNA, RNA, lipid và protein kích hoạt các đường truyền tín hiệu khác nhau có thể gây ra bệnh. Khi còn sống trong tử cung, nồng độ oxy rất thấp nhưng sau khi sinh thì lượng oxy cao hơn dành cho trẻ sơ sinh và ROS do oxy đơn và các gốc hydroxyl được tạo ra (Perrone et al., 2014).

Lutein với một nhóm hydroxyl gắn vào một trong hai đầu của phân tử có thể phản ứng với oxy đơn và có thể trung hòa ROS (Hình 1). Căng thẳng oxy hóa (OS), có thể tăng lên khi mang thai, và nó có thể dẫn đến tổn thương tế bào và mô. Lorenzoni và cộng sự. (2013) đã điều tra tình trạng oxy hóa của phụ nữ mang thai bị tiểu đường và thai nhi của họ. Căng thẳng oxy hóa ở phụ nữ mang thai nhận lutein và trẻ sơ sinh thấp hơn so với những bà mẹ và trẻ sơ sinh không được điều trị cho thấy việc sử dụng lutein trong thai kỳ làm giảm đáng kể chứng loãng xương trẻ sơ sinh khi sinh. Hơn nữa, trẻ được nuôi bằng sữa công thức bổ sung lutein dường như ít phát triển bệnh võng mạc do sinh non (ROP) nghiêm trọng hơn so với nhóm chứng và chúng có giá trị protein phản ứng C trong huyết tương (CRP) thấp hơn (Rubin và cộng sự, 2012). Những phát hiện này có thể là do đặc tính điều hòa miễn dịch của carotenoid (Rubin và cộng sự, 2012). Manzoni và cộng sự. (2013) trong một thử nghiệm đối chứng ngẫu nhiên, mù đôi, đa trung tâm với việc bổ sung lutein ở trẻ sinh non đã xác nhận rằng tỷ lệ ROP ngưỡng có xu hướng thấp hơn ở trẻ được điều trị bằng lutein so với trẻ không được điều trị. Họ cũng phát hiện ra rằng các dạng loạn sản phế quản phổi (BPD) và viêm ruột hoại tử (NEC) ít nghiêm trọng hơn có liên quan đến việc bổ sung lutein.

 Lutein là một hợp chất có hoạt tính sinh học và tác dụng biểu sinh tiềm tàng của nó đối với sự phát triển thần kinh ở trẻ sinh non đáng được nghiên cứu thêm (Ferguson và Schlothauer, 2012). Cần có nhiều nghiên cứu hơn để hiểu rõ hơn về tác dụng của việc sử dụng lutein đối với bà mẹ và trẻ sơ sinh và độc tính của các hợp chất này. Nếu tác dụng có lợi của lutein được xác nhận ở liều lượng đã thử nghiệm, hợp chất này nên được coi là liệu pháp tiềm năng để ngăn ngừa loạn sản phế quản phổi, viêm ruột hoại tử và các bệnh khác của trẻ sinh non.

Người dịch : Nước Thần Kỳ

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnins.2016.00411/full

References

Bernstein, P. S., Sharifzadeh, M., Liu, A., Ermakov, I., Nelson, K., Sheng, X., et al. (2013). Blue-light reflectance imaging of macular pigment in infants and children. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 54, 4034–4040. doi: 10.1167/iovs.13-11891

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Costa, S., Giannantonio, C., Romagnoli, C., Vento, G., Gervasoni, J., Persichilli, S., et al. (2013). Effects of lutein supplementation on biological antioxidant status in preterm infants: a randomized clinical trial. J. Matern. Fetal. Neonatal. Med. 26, 1311–1315. doi: 10.3109/14767058.2013.783801

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Ferguson, L. R., and Schlothauer, R. C. (2012). The potential role of nutritional genomics tools in validating high health foods for cancer control: broccoli as example. Mol. Nutr. Food Res. 56, 126–146. doi: 10.1002/mnfr.201100507

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Gossage, C. P., Deyhim, M., Yamini, S., Douglass, L. W., and Moser-Veillon, P. B. (2002). Carotenoid composition of human milk during the first month postpartum and the response to β-carotene supplementation. Am. J. Clin. Nutr. 76, 193–197.

PubMed Abstract | Google Scholar

Lieblein-Boff, J. C., Johnson, E. J., Kennedy, A. D., Lai, C. S., and Kuchan, M. J. (2015). Exploratory Metabolomic Analyses Reveal Compounds Correlated with Lutein Concentration in Frontal Cortex, Hippocampus, and Occipital Cortex of Human Infant Brain. PLoS ONE 10:e136904. doi: 10.1371/journal.pone.0136904

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Lorenzoni, F., Giampietri, M., Ferri, G., Lunardi, S., Madrigali, V., Battini, L., et al. (2013). Lutein administration to pregnant women with gestational diabetes mellitus is associated to a decrease of oxidative stress in newborns. Gynecol. Endocrinol. 29, 901–903. doi: 10.3109/09513590.2013.808329

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Manzoni, P., Guardione, R., Bonetti, P., Priolo, C., Maestri, A., Mansoldo, C., et al. (2013). Lutein and zeaxanthin supplementation in preterm very low-birth-weight neonates in neonatal intensive care units: a multicenter randomized controlled trial. Am. J. Perinatol. 30, 25–32. doi: 10.1055/s-0032-1321494

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Perrone, S., Tei, M., Longini, M., Santacroce, A., Turrisi, G., Proietti, F., et al. (2014). Lipid and protein oxidation in newborn infants after lutein administration. Oxid. Med. Cell. Longev. 2014:781454. doi: 10.1155/2014/781454

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Picone, S., Ritieni, A., Fabiano, A., Troise, A. D., Graziani, G., Paolillo, P., et al. (2012). Arterial cord blood lutein levels in preterm and term healthy newborns are sex and gestational age dependent. Clin. Biochem. 45, 1558–1563. doi: 10.1016/j.clinbiochem.2012.07.109

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Reboul, E. (2013). Absorption of vitamin A and carotenoids by the enterocyte: focus on transport proteins. Nutrients 5, 3563–3581. doi: 10.3390/nu5093563

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Renzi, L. M., Bovier, E. R., and Hammond, B. R. Jr. (2013). A role for the macular carotenoids in visual motor response. Nutr. Neurosci. 16, 262–268. doi: 10.1179/1476830513Y.0000000054

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Rubin, L. P., Chan, G. M., Barrett-Reis, B. M., Fulton, A. B., Hansen, R. M., Ashmeade, T. L., et al. (2012). Effect of carotenoid supplementation on plasma carotenoids, inflammation and visual development in preterm infants. J. Perinatol. 32, 418–424. doi: 10.1038/jp.2011.87

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Sherry, C. L., Oliver, J. S., Renzi, L. M., and Marriage, B. J. (2014). Lutein supplementation increases breast milk and plasma lutein concentrations in lactating women and infant plasma concentrations but does not affect other carotenoids. J. Nutr. 144, 1256–1263. doi: 10.3945/jn.114.192914

CrossRef Full Text

Vishwanathan, R., Neuringer, M., Snodderly, D. M., Schalch, W., and Johnson, E. J. (2013). Macular lutein and zeaxanthin are related to brain lutein and zeaxanthin in primates. Nutr. Neurosci. 16, 21–29. doi: 10.1179/1476830512Y.0000000024

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Keywords: lutein, preterm infants, neurodevelopment, epigenetic, carotenoids

Citation: Giampietri M, Lorenzoni F, Moscuzza F, Boldrini A and Ghirri P (2016) Lutein and Neurodevelopment in Preterm Infants. Front. Neurosci. 10:411. doi: 10.3389/fnins.2016.00411

Received: 15 April 2016; Accepted: 25 August 2016;
Published: 07 September 2016.

Edited by:

Mary C. McKenna, University of Maryland, Baltimore, USA

Reviewed by:

Gustavo Costa Ferreira, Federal University of Rio de Janeiro, Brazil

Copyright © 2016 Giampietri, Lorenzoni, Moscuzza, Boldrini and Ghirri. This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) or licensor are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.

*Correspondence: Matteo Giampietri, giampimg@gmail.com