Wpływ kwasów omega-3 na rozwój i zdrowie dzieci

Tłuszcze są podstawowym składnikiem pokarmowym niezbędnym do prawidłowego funkcjonowania organizmu człowieka. Stanowią one najbardziej skoncentrowane źródło energii w pożywieniu i pełnią wiele ważnych funkcji fizjologicznych: są materiałem budulcowym dla błon komórkowych, biorą udział w syntezie hormonów i substancji biologicznie czynnych (eikozanoidy) oraz ułatwiają wchłanianie witamin w nich rozpuszczalnych (witaminy A, D, E i K) [1]. 

Pod względem biochemicznym tłuszcze to estry glicerolu i kwasów tłuszczowych. Kwasy tłuszczowe różnią się pomiędzy sobą długością łańcucha węglowego oraz liczbą i położeniem wiązań podwójnych. W zależności od długości łańcucha węglowego wyróżnia się kwasy krótkołańcuchowe (SCFA, short-chain fatty acids) zawierające do sześciu atomów węgla w łańcuchu, średniołańcuchowe (MCFA, medium-chain fatty acids) zawierające 6–12 atomów węgla w łańcuchu, długołańcuchowe (LCFA, long-chain fatty acids) zawierające 13–21 atomów węgla w łańcuchu i bardzo długołańcuchowe (VLCFA, very-long chain fatty acids) zawierające więcej niż 22 atomy węgla w łańcuchu [2]. Ze względu na liczbę wiązań podwójnych w cząsteczce, kwasy tłuszczowe dzielimy na nasycone (SAFA, saturated fatty acids), w których pomiędzy atomami węgla występują wyłącznie wiązania pojedyncze, jednonienasycone (MUFA, monsunsaturated fatty acids) z jednym wiązaniem podwójnym i wielonienasycone (PUFA, polyunsaturated fatty acids) zawierające co najmniej dwa wiązania podwójne w łańcuchu węglowym. Wśród kwasów wielonienasyconych, w zależności od położenia pierwszego wiązania podwójnego w łańcuchu węglowym, wyróżnia się kwasy omega-3 (n-3) – rodzina kwasu α-linolenowego (ALA, alpha-linolenic acid) i omega-6 (n-6) – rodzina kwasu linolowego (LA, linoleic acid). W kwasach omega-3 pierwsze podwójne wiązanie znajduje się przy trzecim atomie węgla, a w kwasach omega-6 przy szóstym atomie węgla, licząc od końca metylowego, tj. od ostatniego, położonego najdalej od grupy karboksylowej atomu węgla, oznaczonego jako omega [3, 4]. 

Zarówno kwas α-linolenowy, jak i linolowy są niezbędne do prawidłowego rozwoju oraz funkcjonowania organizmu. Jednak ze względu na brak desaturaz wprowadzających wiązanie podwójne w pozycjach n-3 oraz n-6, nie są one syntetyzowane de novo w organizmie ludzkim i muszą być dostarczane do ustroju w odpowiedniej ilości z pożywieniem. Z tego powodu kwasy te określa się mianem niezbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych (NNKT; EFA – essentials fatty acids) [1, 3]. Elongacja oraz desaturacja kwasu α-linolenowego i linolowego umożliwia syntezę długołańcuchowych wielonienasyconych kwasów tłuszczowych (LC-PUFA, long-chain polyunsaturated fatty acids). Kwas α-linolenowy jest prekursorem kwasu eikozapentaenowego (EPA) oraz dokozaheksaenowego (DHA), a kwas linolowy jest substratem do syntezy kwasu arachidonowego (AA, arachidonic acid). Kwasy te odgrywają bardzo ważną rolę w organizmie człowieka. 

Metabolizm wielonienasyconych kwasów tłuszczowych

Wielonienasycone kwasy tłuszczowe są składnikiem fosfolipidów błon komórkowych i wywierają wpływ na płynność błon, transport jonów oraz syntezę prostaglandyn [4]. LC-PUFA uwalniane z fosfolipidów w reakcji katalizowanej przez fosfolipazę alfa stają się substratem do syntezy biologicznie aktywnych cząsteczek eikozanoidów, do których zalicza się prostaglandyny (PG), prostacykliny (PGI), tromboksany (TXA), leukotrieny (LT) i lipoksyny (LX). Wpływ LC-PUFA na organizm zależy od aktywności eikozanoidów [3, 5]. Eikozanoidy odkrywają rolę w regulacji: czynności układu sercowo-naczyniowego, ciśnienia krwi, stężenia triglicerydów w osoczu, procesów hemostazy, proliferacji komórek, procesów zapalnych i odpowiedzi odpornościowej, ekspresji genów oraz czynności hormonów i neuroprzekaźników [6]. 

Eikozanoidy syntetyzowane z różnych grup kwasów tłuszczowych wykazują odmienne działanie. Eikozanoidy powstałe z kwasu arachidonowego pod wpływem cyklooksygenazy (COX), tj. prostaglandyny PGI2 i PGE2 oraz tromboksan TXA2 nawet w niewielkich stężeniach charakteryzują się wysoką aktywnością biologiczną. Syntetyzowane w nadmiarze wykazują działanie wazokonstrykcyjne, prozapalne i proagregacyjne oraz stymulują proliferację i rozrost komórek nowotworowych. Leukotrien LTB4 powstały z kwasu arachidonowego pod wpływem lipooksygenazy (LOX) jest mediatorem reakcji anafilaktycznych i procesów zapalnych [5, 6]. Eikozanoidy powstałe z kwasu eikozapentaenowego pod wpływem cyklooksygenazy (COX), prostaglandyny PGI3 i PGE3 oraz tromboksan TXA wykazują działanie przeciwzapalne, przeciwzakrzepowe, wazodilatacyjne i hipolipemizujące [5, 6]. W wyniku przekształcania kwasu eikozapentaenowego przez lipooksygenazę (LOX) powstaje leukotrien LTB5, który jest słabym induktorem reakcji zapalnej i alergicznej [5].

Kwas dokozaheksaenowy (DHA) jest głównym elementem fosfolipidów błon komórkowych neuronów kory mózgowej oraz czopków i pręcików siatkówki oka. W reakcjach katalizowanych przez lipooksygenazę z kwasu dokozaheksaenowego powstają substancje o działaniu przeciwzapalnym i cytoprotekcyjnym, na przykład 10,17S-dokozatrien o działaniu neuroprotekcyjnym [5]. 

Kwasy omega-3 wpływają także na metabolizm komórkowy poprzez regulację ekspresji genów związanych z procesami zapalnymi, jak NF-κβ i czynników wzrostu, jak TGF czy PDGF [4]. 
Proporcja kwasów omega-3 i omega-6 w organizmie, a tym samym wynikające z niej efekty metaboliczne, w dużym stopniu są zależne od ich ilości w diecie [6]. 

Efekty biologiczne kwasów omega-3 na rozwój i zdrowie dzieci

Wielonienasycone kwasy omega-3 odgrywają istotną rolę w rozwoju ośrodkowego układu nerwowego poprzez regulację układu neuroprzekaźnikowego oraz funkcji receptorów błonowych, szczególnie u płodu i dzieci do 2. r.ż. [7] Kwas dokozaheksaenowy DHA wchodzi w skład błon komórkowych neuronów kory mózgowej, nadając im odpowiednią elastyczność [8]. Natomiast kwas EPA stabilizuje obecność DHA w błonach komórkowych [7]. Kwas DHA reguluje także aktywność białek błonowych, neuroprzekaźnictwo i transdukcję sygnału. W formie niezestryfikowanej DHA obecny w surowicy krwi może być metabolizowany do substancji neuroprotekcyjnych, a także bierze udział w regulacji ekspresji genów i funkcji kanałów jonowych [8]. Kwas DHA odpowiada również za odpowiednie stężenie rodopsyny w pręcikach siatkówki, warunkując odpowiednią ostrość widzenia [1]. 

Niedobór kwasów omega-3 wywiera niekorzystny wpływ na neurogenezę i neuroprzekaźnictwo. W badaniach eksperymentalnych wykazano, że niedobór kwasów omega-3 powoduje zmniejszenie rozmiarów neuronów w hipokampie, podwzgórzu i korze mózgowej, a przewaga kwasów omega-6 w diecie prowadzi do zaburzenia neuroprzekaźnictwa dopaminergicznego i serotoninergicznego [8]. 

Korzyści płynące z suplementacji kwasów omega podsumowuje metaanaliza Jiao i wsp. obejmująca 34 badania z udziałem niemowląt, dzieci i osób dorosłych. Wykazano, że w porównaniu do placebo suplementacja wielonienasyconych kwasów omega-3 istotnie poprawia funkcje poznawcze niemowląt, w zakresie rozwoju mowy, funkcji motorycznych i umiejętności neurokognitywnych. Nie wykazano natomiast korzystnego wpływu suplementacji LC-PUFA na pamięć, funkcje wykonawcze i procesy przetwarzania informacji u starszych dzieci i osób dorosłych. Nie potwierdzono także roli suplementacji LC-PUFA w prewencji demencji u osób w podeszłym wieku. Podsumowując, suplementacja wielonienasyconych kwasów omega-3, a w szczególności DHA, może mieć korzystne efekty na rozwój funkcji poznawczych, szczególnie w okresie niemowlęcym [9]. 

Suplementacja DHA u niemowląt przyspiesza również dojrzewanie ostrości widzenia. Qawasmi i wsp. wykazali, że suplementacja LC-PUFA w mieszankach mlecznych skutkuje poprawą widzenia ocenianego metodą potencjałów wzrokowych w 2., 4. i 12. m.ż. Należy zauważyć, że pozytywne efekty suplementacji LC-PUFA na narząd wzorku ma zawartość poszczególnych kwasów tłuszczowych w mieszankach mlecznych. Na podstawie analizy 19 badań Qawasmi i wsp. sugerują, że mieszanki mleczne zawierające DHA w ilości 0,32% kwasów tłuszczowych w proporcji 1:1 do kwasu AA (czyli najbardziej zbliżona do składu mleka kobiecego) zapewnia optymalne dojrzewanie ostrości widzenia [10]. 

Kwasy tłuszczowe oddziałują również na układ odpornościowy i mają wpływ na ryzyko wystąpienia chorób o podłożu alergicznym. Kwasy tłuszczowe omega-3 modulują odpowiedź T-komórkową, poprzez zmniejszenie odpowiedzi Th1/Th2-komórkowej, zwiększenie liczby limfocytów T regulatorowych, powodują również supresję funkcji komórek dendrytycznych i obniżenie stężenia immunoglobuliny E [11]. Na podstawie analizy pięciu badań interwencyjnych z randomizacją wykazano, że suplementacja kwasów omega-3 przez matki w czasie ciąży zmniejsza ryzyko wystąpienia astmy u dzieci i częstość dodatnich testów skórnych z alergenem białka jaja kurzego oraz obniża stężenie interleukiny 13 w surowicy. Natomiast suplementacja kwasów LC-PUFA n-3 w czasie laktacji nie ma wpływu na ryzyko wystąpienia astmy, atopii i alergii pokarmowej [12]. Można zatem wnioskować, że w prewencji pierwotnej alergii suplementacja kwasów LC-PUFA n-3 powinna rozpocząć się już w okresie prenatalnym – przed rozwojem odpowiedzi T-komórkowej, czyli ok. 20. tygodnia ciąży [11, 12].

Kwasy omega-3 odgrywają również rolę w prewencji miażdżycy. Wykazano, że kwasy omega-3 regulują funkcję śródbłonka naczyń, hamują syntezę czynników prozapalnych, obniżają ciśnienie tętnicze krwi, zmniejszają stężenie triglicerydów oraz cechują się działaniem przeciwzakrzepowym i antyarytmicznym [4].

Podkreśla się, że stosowanie kwasów omega-3 ma korzystne działanie zarówno w profilaktyce pierwotnej, jak i wtórnej chorób układu sercowo-naczyniowego u osób dorosłych. Wykazano, że stosowanie kwasów omega-3 u pacjentów po zawale serca wiąże się ze zmniejszeniem śmiertelności z przyczyn sercowo-naczyniowych oraz nagłych zgonów sercowych. Wyniki badań sugerują także, że stosowanie LC-PUFA wiąże się z obniżeniem częstości niedokrwiennego udaru mózgu [4, 13]. Jednak rozwój miażdżycy może mieć początek już w pierwszych latach życia, a zatem profilaktyka chorób układu sercowo-naczyniowego powinna zaczynać się już w okresie płodowym i we wczesnym dzieciństwie. Długofalowy wpływ kwasów omega-3 na rozwój zmian miażdżycowych pozostaje obiektem licznych badań. Wykazano, że wyższe spożycie oleju rybiego przez kobiety w ciąży było związane z mniejszą sztywnością aorty u ich dzieci w wieku dziewięciu lat [14]. Suplementacja mieszanek mlecznych kwasami LC-PUFA wiązała się z niższym ciśnieniem tętniczym u dzieci w wieku sześciu lat, w porównaniu do dzieci, u których nie stosowano podaży kwasów omega-3 w okresie niemowlęcym [15]. Natomiast w badaniu Groningen LCPUFA nie stwierdzono wpływu suplementacji kwasów AA i DHA zdrowym niemowlętom przez okres dwóch miesięcy na ciśnienie tętnicze, czynność serca, masę ciała i BMI w wieku dziewięciu lat [16]. Ocena wpływu kwasów omega-3 stosowanych przez matki w czasie ciąży oraz we wczesnych latach życia dziecka na ryzyko rozwoju miażdżycy w wieku dorosłym wymaga dalszych długofalowych badań. 

Źródła kwasów omega-3 dla dzieci

W okresie prenatalnym długołańcuchowe kwasy tłuszczowe są przekazywane dziecku przez łożysko. Transport DHA przez łożysko jest najbardziej efektywny w trakcie ostatnich 10 tygodni ciąży. Niskie stężenie wielonienasyconych kwasów tłuszczowych u ciężarnej oraz poród przedwczesny zwiększają ryzyko niedoboru DHA u noworodka [17]. 

Pokarm kobiety zawiera unikatowy skład tłuszczów pod względem jakościowym i ilościowym. Całkowita zawartość tłuszczów wynosi od 3–4,5 g na 100 ml pokarmu. Nasycone kwasy tłuszczowe stanowią 50%, jednonienasycone 40%, a wielonienasycone 10% całkowitej ilości tłuszczów [18]. Na podstawie wzorca mleka kobiecego opracowano skład mieszanek mlecznych dla niemowląt. Zalecana zawartość tłuszczów w mieszance mlecznej powinna wynosić 4,4–6,0 g/100 kcal tak, aby tłuszcze pokrywały 40–54% zapotrzebowania energetycznego niemowlęcia. Rekomendowana zawartość kwasu linolowego powinna wynosić 300 mg/100 kcal (ok. 2,7% zapotrzebowania energetycznego), a kwasu linolenowego 50 mg/100 kcal (ok. 0,45% zapotrzebowania energetycznego). Stosunek kwasu linolenowego do linolowego powinien mieścić się w granicach od 1:5 do 1:15 [19]. 

W diecie dzieci starszych głównym źródłem kwasu linolowego są oleje i tłuszcze roślinne, w tym olej krokoszowy (77%), sojowy (48–59%), z orzechów włoskich (58%), z pestek winogron (68,5%). Kwas linolenowy znajduje się w zielonych częściach roślin jadalnych, orzechach włoskich (7%), oleju lnianym (60%) i rzepakowym (5–14%). Głównym źródłem kwasu arachidonowego jest żółtko jaj i mięso, a kwasów DHA i EPA – tłuste ryby morskie, takie jak łosoś, śledź atlantycki, szprotka, makrela atlantycka, oleje rybne oraz oleje z wątrób ryb [7]. Dzieciom nie zaleca się spożywania mięsa makreli królewskiej, okonia złotego, miecznika i rekina ze względu na duże ryzyko skażenia tych ryb rtęcią. 

Zalecenia suplementacji kwasów omega-3

Zgodnie ze „Stanowiskiem Grupy Ekspertów w sprawie suplementacji kwasu dokozaheksaenowego i innych kwasów tłuszczowych omega-3 w populacji kobiet ciężarnych, karmiących piersią oraz niemowląt i dzieci do lat trzech” zaleca się, aby kobiety ciężarne i karmiące przyjmowały ok. 200 mg DHA dziennie, a przy niewielkim spożyciu ryb morskich dawkę tę można zwiększyć do 400–600 mg/dobę [20].

U kobiet z grup ryzyka porodu przedwczesnego można zalecić spożycie do 1000 mg DHA dziennie [21]. 

Zalecenia Grupy Ekspertów z 2010 r. wskazują, że u niemowląt karmionych piersią dodatkowa suplementacja DHA nie jest wskazana, o ile spożycie DHA przez matkę jest optymalne. Grupa Ekspertów przyjmuje wytyczne Dyrektywy Unii Europejskiej odnośnie do zawartości LC-PUFA w mleku modyfikowanym, zgodnie z którymi zawartość LC-PUFA n-3 nie powinna przekraczać 1%, a LC-PUFA n-6 2% całkowitej zawartości kwasów tłuszczowych. Zawartość DHA nie powinna być większa niż LC-PUFA n-6, a zawartość EPA powinna być mniejsza niż DHA. U dzieci przyjmujących hydrolizaty białka serwatki lub kazeiny o znacznym stopniu hydrolizy niezawierające DHA, należy rozważyć dodatkową podaż DHA. U noworodków urodzonych przedwcześnie Grupa Ekspertów podkreśla, że podaż DHA jest korzystna i bezpieczna, jednak nie ustalono optymalnej dawki suplementującej. Należy rozważyć podaż DHA w dawce stanowiącej 1,5% składu wszystkich kwasów tłuszczowych w mleku modyfikowanym. U dzieci do 3. r.ż. zalecane dzienne spożycie kwasów tłuszczowych LC-PUFA n-3 wynosi 
150–200 mg. U dzieci starszych, niespożywających regularnie tłustych ryb morskich (rzadziej niż 1–2 porcje tygodniowo) wskazana jest dodatkowa suplementacja DHA [20]. 

Podsumowanie

Kwasy tłuszczowe omega-3 wywierają korzystny plejotropowy wpływ na rozwój płodu, stan zdrowia dzieci po urodzeniu oraz w kolejnych etapach życia. Niestety ze względu na niewystarczające spożycie ryb morskich oraz zbyt wysokie spożycie kwasów tłuszczowych nasyconych i nienasyconych omega-6, Polska należy do krajów szczególnie zagrożonych niedoborem kwasów tłuszczowych omega-3. Należy zatem propagować zwiększenie spożycia tłustych ryb morskich, a w uzasadnionych sytuacjach zalecać dodatkową suplementację DHA. 

PIŚMIENNICTWO

1. Pac-Kożuchowska E. Rola kwasów tłuszczowych omega-3 w żywieniu dzieci. Czynniki Ryzyka. 2009; 1:35–39.
2. //www.ebi.ac.uk/chebi. Dostęp 27.07.2016
3. Marciniak-Łukasik K. Rola i znaczenie kwasów tłuszczowych omega-3. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość. 2011; 6 (79): 24–35.
4. Sicińska P., Pytel E., Kurowska J., Koter-Michalak M. Suplementacja kwasami omega w różnych chorobach. Postepy Hig Med. Dosw. 2015; 69: 838–852.
5. Materac E., Marczyński Z., Bodek K.H. Rola kwasów tłuszczowych omega-3 i omega-6 w organizmie człowieka. Bromat Chem Toksykol. 2013; 2: 225–233.
6. Kolanowski W. Długołańcuchowe wielonienasycone kwasy tłuszczowe omega-3 – znaczenie zdrowotne w obniżaniu ryzyka chorób cywilizacyjnych. Bromat Chem Toksykol. 2007; 3:229–237.
7. Bożek L., Mojska H. Stymulacja rozwoju wzrokowego i funkcji poznawczych w niemowlęctwie ze szczególnym uwzględnieniem roli wielonienasyconych kwasów tłuszczowych. Standard Med. Pediatria. 2016; 13(2): 331–346.
8. Innis S.M. Dietary (n-3) fatty acids and brain development. J Nutr. 2007;137(4): 855–859.
9. Jiao J., Li Q., Chu J., Zeng W., Yang M., Zhu S. Effect of n-3 PUFA supplementation on cognitive function throughout the life span from infancy to old age: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. Am J Clin Nutr. 2014;100(6):1422–1436.
10. Qawasmi A., Landeros-Weisenberger A., Bloch M.H. Meta-analysis of LCPUFA Supplementation of Infant Formula and Visual Acuity. Pediatrics. 2013;131(1):e262–e272. 
11. Willemsen L.E. Dietary n-3 long chain polyunsaturated fatty acids in allergy prevention and asthma treatment. Eur J Pharmacol. 2016. S0014-2999(16): 30 198–301 984.
12. Klemens C.M., Berman D.R., Mozurkewich E.L. The effect of perinatal omega-3 fatty acid supplementation on inflammatory markers and allergic diseases: a systematic review. BJOG. 2011;118 (8):916–925.
13. Jańczyk W., Socha P. Kliniczne efekty suplementacji wielonienasyconymi kwasami tłuszczowymi omega 3. Standard Med. Pediatr. 2009; 6:100–111. 
14. Bryant J., Hanson M., Peebles C. i wsp. Higher oily fish consumption in late pregnancy is associated with reduced aortic stiffness in the child at age 9 years. Circ Res. 2015; 116 (7): 1202–1205.
15. Forsyth J.S., Willatts P., Agostoni C., i wsp. Long chain polyunsaturated fatty acid supplementation in infant formula and blood pressure in later childhood: follow up of a randomized controlled trial. BMJ. 2003; 326 (7396): 953.
16. de Jong C., Boehm G., Kikkert H.K., Hadders-Algra M. The Groningen LCPUFA study: No effect of short-term postnatal long-chain polyunsaturated fatty acids in healthy term infants on cardiovascular and anthropometric development at 9 years. Pediatr Res. 2011; 70 (4): 411–416.
17. Pleskaczyńska A., Czech-Kowalska J., Dobrzańska A. Zasady suplementacji dzieci w sytuacjach szczególnych – noworodki urodzone przedwcześnie. [W] Suplementacja diety. Wytyczne postępowania u dzieci kobiet ciężarnych i karmiących piersią. Red. Dobrzańska A. Wydawnictwo Media-PressWarszawa 2015; s. 82. 
18. Pac-Kożuchowska E. Kwasy tłuszczowe omega-3 a stan zdrowia dzieci. Endokrynol Pediatr. 2008; 4(25): 49–54.
19. Koletzko B., Baker S., Cleghorn G., Neto U.F., Gopalan S., Hernell O., i wsp. Global standard for the composition of infant formula: recommendations of an ESPGHAN coordinated international expert group. J Pediatr Gastroenterol Nutr. 2005; 41(5):584–599.
20. Czajkowski K., Czerwionka-Szaflarska M., Charzewska J., Chybicka A., Dobrzańska A., Gruszfeld D. i wsp. Stanowisko Grupy Ekspertów w sprawie suplementacji kwasu dokozaheksaenowego i innych kwasów tłuszczowych omega-3 w populacji kobiet ciężarnych, karmiących piersią oraz niemowląt i dzieci do lat 3. Standard Med. Pediatria. 2010; 7:729–736.
21. Socha P. Zasady suplementacji dzieci zdrowych – DHA. [W] Suplementacja diety. Wytyczne postępowania u dzieci, kobiet ciężarnych i karmiących piersią. Red. Dobrzańska A. Wydawnictwo Media-PressWarszawa 2015; s. 65–74.