牛磺酸會影響嬰兒大腦神經發育嗎，大量的科學研究表明，從人的不同年齡階段來進行分析，嬰兒大腦中所含的牛磺酸的是最高的，到底牛磺酸會影響嬰兒大腦神經發育嗎？一起接着往下看看吧！
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什麼是牛磺酸
牛磺酸是一種結構簡單的含硫氨基酸，在動物體內具有廣泛的生物學活性，化學名稱爲2-氨基乙酸，牛磺酸主要存在於動物組織的細胞質中。人和許多動物的大腦皮層、小腦等區域都含有牛磺酸，其中尤以神經膠質細胞和突觸系統的含量最爲豐富。
牛磺酸對嬰兒腦發育有重要影響
從人的不同年齡階段來看，生長髮育階段的嬰兒大腦中牛磺酸的含量最高，但隨着腦發育的不斷成熟，牛磺酸水平隨之下降，至成年以後大腦中牛磺酸含量大約爲新生兒的1/3。牛磺酸對嬰兒腦發育的影響是：1、牛磺酸通過提高機體對蛋白質的利用率，促進大腦細胞尤其是海馬細胞結構和功能的發育。(人有兩個海馬，分別位於左右腦半球、 它是組成大腦邊緣系統的一部分，擔當着記憶、空間定位的作用。)2、作爲神經細胞代謝活性因子，牛磺酸直接參加神經細胞大分子合成代謝，促進人大腦神經細胞增殖、分化、成熟和存活。3、作爲抗氧化物質，阻止氧自由基過氧化過程，保護神經細胞膜的完整性。4、和其它神經營養素協同作用於神經細胞的代謝。除此之外，牛磺酸對促進糖代謝，參與礦物元素代謝，提高機體抗氧化能力延緩衰老，提高機體免疫力，參與神經內分泌調節等方面具有重要影響。
牛磺酸從哪裏來
通過學習，我們認識到牛磺酸不但是我們體內需要的重要營養素之一，而且對嬰兒大腦神經發育具有深遠影響。人類的肝臟是合成牛磺酸酸蛋白質的場所，但是體內合成的牛磺酸常不能滿足嬰兒的生理需要，嬰兒需要經常通過從外界攝取的渠道補充牛磺酸。有趣的是牛磺酸在初乳中含量異乎尋常的豐富，人奶牛磺酸含量約爲40毫克/L，此濃度恆定在整個餵養過程中，而牛奶未能始終持久具有恆定的濃度，因此必須通過強化作用，提高牛奶中牛磺酸的濃度。大多數嬰幼兒配方奶粉中的牛磺酸含量也比較豐富，對嬰兒的成長髮育有良好的促進作用。含牛磺酸豐富的食物還有魚、貝等海鮮類食物，對大多數正常人來講只要飲食結構合理，就可以得到足夠的牛磺酸，不需要在膳食中額外增加牛磺酸。
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牛磺酸(taurine)，又稱β-氨基-乙磺酸，分子結構爲+NH3-CH2-CH2-SO3-，是哺乳類動物體內最豐富的氨基酸，長期以來，牛磺酸被認爲是含硫氨基酸代謝的終末產物。在生物化學上，它被認爲是膽汁酸的結合底物，最早也是因爲從牛膽汁中分離出來而得名。牛磺酸在動物組織中游離存在，是腦、視網膜、肌肉組織和器官乃至全身中最豐富的氨基酸之一，濃度達到40 mmol/L。從20世紀80年代起牛磺酸就應用於嬰幼兒配方食品，據估計人羣牛磺酸的日攝入量爲400 mg/d。牛磺酸不能被翻譯合成蛋白質，也很少參加細胞代謝反應，牛磺膽酸的形成是牛磺酸參與的極少的細胞反應之一。牛磺酸的酸解離常數pK1’、pK2’分別爲1、50、8、74。因此，牛磺酸在寬廣的生理學pH範圍類保持着兩性離子的形式，這樣的化學特性也對牛磺酸的生物學功能有着重要的影響。
一、牛磺酸的合成代謝和儲存
人體牛磺酸的來源有兩部分，體內從頭合成和膳食攝入。牛磺酸幾乎存在於所有的生物之中，哺乳動物的主要臟器，如，心臟、腦、肝臟中含量較高；海洋生物如墨魚、章魚、蝦，貝類的牡蠣、海螺、蛤蜊等牛磺酸含量也很豐富。牛磺酸易溶於水，進餐時同時飲用魚貝類煮的湯是很重要的。除牛肉外，一般肉類中牛磺酸含量很少。在大多數物種中肝臟是牛磺酸合成的主要臟器，牛磺酸是由半胱氨酸經過半胱氨酸雙加氧酶和半胱氨酸亞磺酸脫羧酶(cysteine-sulfinate decarboxylase，CSAD)的連續作用形成的1，脫羧酶是這個通路的限速酶，在乳腺、脂肪組織中有表達，在腎臟、腦、肺和胎盤中也有少量表達。它被認爲是牛磺酸在細胞或組織中合成的重要因素，對胚胎中牛磺酸的穩態具有重要作用。但是，最近有研究指出牛磺酸的合成通路並不需要CSAD，具體原因尚不清楚。大多數哺乳動物都能合成內源性牛磺酸但合成的速率各物種差別很大。雖然人體具有合成牛磺酸的能力，而且也具有強大的貯存功能，但是，在攝入和/或保存嚴重受損的條件下牛磺酸對於機體是不足夠的。牛磺酸生物合成通路的關鍵酶的活性在肝臟中十分低，與大鼠相比，不管是發育中的嬰幼兒或發育成熟的人類肝臟半胱氨酸亞磺酸脫羧酶的活性低了3個數量級。所以，一些物種，如貓和人類，更多的是依賴於膳食牛磺酸攝入來補充。
研究表明，孕期時胎兒牛磺酸的合成是有限的，胎兒體內反向硫化通路(用於蛋氨酸到胱氨酸的轉換)的酶活性降低，同時人類胎盤缺乏產生牛磺酸的必需酶，因此，斷奶後應該給予嬰幼兒足夠的膳食牛磺酸攝入。Naismith等發現在孕期和泌乳期尿液牛磺酸分泌受到抑制，這是生殖過程中的一種生理學反應，它能夠滿足胎兒和哺乳期嬰幼兒對牛磺酸的需要。在乳汁分析中，素食主義母親乳汁中牛磺酸濃度遠低於那些膳食攝入牛磺酸的母親，但其濃度仍然明顯高於那些使用未補充牛磺酸的牛奶配方食品的人。
牛磺酸的降解沒有一個固定的代謝器官，主要通過尿直接排泄。Chesney研究顯示，腎臟對於體內牛磺酸的代謝貯存具有重要作用，總體來說，腎臟控制體內總牛磺酸池的大小，在需要的時候保存牛磺酸，在過剩的時候分泌它，並能夠重新利用尿液排泄的牛磺酸，重新利用後的牛磺酸可能被轉運至胎兒或者用於乳汁的形成。這種牛磺酸的穩態可以有助於維持大腦中牛磺酸的恆定，並維持發育胎兒大腦中牛磺酸的有效作用或者分泌進入乳汁。
二、嬰幼兒配方食品添加牛磺酸的現狀
2010年我國發布的嬰幼兒配方食品安全國家標準(GB10765-2010，GB10767-2010)對嬰幼兒配方食品中牛磺酸含量最小值未作明確規定，最大值爲13 mg/100 kcal。相比之下，美國食品藥品監督管理局(Food and Drug Administration, FDA)對牛磺酸含量未作明確規定，歐盟及食品法典委員會(CAC)規定其最大值爲12 mg/100 kcal，與我國標準接近。
牛磺酸在嬰幼兒配方食品中添加量不等，一般爲30～50 mg/100 g粉末，其中0～12月齡嬰兒配方奶粉中牛磺酸含量爲30～40 mg/100 g粉末， 1～3歲幼兒配方奶粉中牛磺酸含量爲20～30 mg/100 g粉末。翁梅倩等8對足月兒和早產兒乳母不同時期母乳中牛磺酸含量的檢測顯示牛磺酸是初乳中含量最豐富的遊離氨基酸之一，其中早產兒乳母初乳中牛磺酸含量明顯低於足月兒乳母，隨着泌乳期的延長母乳中牛磺酸含量不斷降低，但是二者沒有明顯差異(表1)。然而奶牛的乳汁早在泌乳期與人奶中牛磺酸含量基本持平，但之後奶牛乳汁中的牛磺酸的含量逐漸減少，同等量人奶的牛磺酸含量明顯高於牛奶9。此外，張蘭威等10比較牛混合乳樣及不同泌乳期人乳後發現人成熟乳中牛磺酸含量是混合牛乳的30多倍。
表1足月兒和早產兒母乳中牛磺酸含量在不同泌乳期的變化(μmol/100 ml)
三、牛磺酸對嬰幼兒中樞神經系統發育的影響
牛磺酸被認爲是胎兒和嬰兒生長的必需氨基酸，在這個階段，胎兒和嬰幼兒體內牛磺酸的合成是不足的。牛磺酸在發育中的腦組織和成熟的視網膜中都有較高的.濃度，其中在成熟的視網膜中佔總遊離氨基酸的40%～50%。在大多數哺乳類動物中，牛磺酸是胎兒和新生兒大腦中含量最高的遊離氨基酸，是成人的3～4倍，產後逐漸降低，斷奶時接近成人水平，這種個體發育的大腦中牛磺酸濃度的降低與穀氨酸、γ-氨基丁酸、天冬氨酸在腦中濃度的增加相比很顯著。
目前，已有衆多的研究證實牛磺酸在胚胎和嬰幼兒的生長髮育中具有重要作用。人羣研究證實它能夠促進嬰幼兒體內膽固醇更多的轉化爲膽汁酸，從而降低膽固醇濃度；大鼠牛磺酸補充具有改善胎兒胰島β-細胞功能和胰島素分泌的潛能等。1975年，Hayes等16證明牛磺酸對貓的生長是必需氨基酸，膳食餵養缺乏牛磺酸，會導致一些嚴重的視網膜改變和失明。事實也證明，早產兒餵養缺乏牛磺酸的配方食品後血漿和尿液中牛磺酸的濃度降低，足月兒中亦如此。雖然，貓缺乏牛磺酸將會很快導致嚴重的病理學改變，但人羣中卻沒有缺乏牛磺酸所致的功能性損害的證據。有關牛磺酸對於嬰幼兒中樞神經系統發育的功能研究主要集中在動物實驗及細胞實驗方面，人羣試驗數據幾乎沒有。
四、牛磺酸調節嬰幼兒中樞神經系統發育的相關機制
研究表明，牛磺酸具有神經遞質、神經調質、滲透壓調節劑、細胞膜穩定劑、抗氧化應激及抑制內質網應激20等功能，對嬰幼兒神經系統的保護及發育具有重要作用。
1、神經遞質：研究表明，腦中存在牛磺酸合成的特異性的酶，即半胱磺酸-/半胱亞磺酸脫羧酶(CAD/CSAD)，主要存在於細胞體、樹突和神經末梢，牛磺酸在腦中的釋放存在鈣依賴性和非鈣依賴性，而且牛磺酸可能通過打開小腦和海馬的氯離子通道使神經元超極化。此外，研究已經證實大腦中存在特異性的牛磺酸受體。這些都能說明牛磺酸在大腦中作爲神經遞質發揮着重要的作用。
2、調節鈣離子結合和轉運：牛磺酸通過調節鈣離子結合和轉運發揮神經保護功能。牛磺酸抑制來自於各種鈣通道的鈣內流，包括Na+/Ca2+交換模式，各種電壓門控鈣通道(VGCC)，如L-、N-和P/Q-型通道和穀氨酸鹽NMDA受體等22；牛磺酸抑制了VGCC的磷酸化導致鈣離子內流的降低；牛磺酸也可能通過抑制磷脂酶C減少來自於內部貯存鈣池的鈣釋放；牛磺酸還能夠抑制穀氨酸鹽導致的鈣蛋白酶和Bcl-2和Bax的異二聚體的激活，最終導致細胞色素C和凋亡程序的釋放的抑制23，從而調節鈣離子結合和轉運。
3、抗炎抗氧化應激：越來越多的證據支持牛磺酸對發育中的嬰幼兒中樞神經系統的氧化應激、炎症反應以及內質網應激等具有抑制作用，從而能夠抑制細胞凋亡，或者促進細胞增殖，牛磺酸的這種抑制作用可能通過多種信號通路來實現。值得注意的是牛磺酸的保護效應只在濃度非常高(高達20 mM)的時候發生。
4、細胞增殖調節劑：牛磺酸本身並不能被認爲是促增殖劑，只是作爲一種增殖調節劑。最近研究報道，牛磺酸對胚胎和成年齧齒類動物大腦神經前體細胞的生長和神經細胞的形成具有積極的影響。 10mM牛磺酸培養4天后能夠明顯增加細胞的數量和人神經前體細胞(來自於孕14～15周的胎兒腦組織)的神經元的產生。同時，牛磺酸也增加了永生化的人細胞系ReNcell VM的細胞數量和神經細胞的產生。這些結果表明，牛磺酸對人神經前體細胞的生長和神經細胞的形成具有積極的影響27。同樣類似的研究發現28牛磺酸在培養的小鼠中腦的胚胎祖細胞中(13、5-胚胎)具有促進細胞增殖的效應，牛磺酸能夠增加胚胎時期神經球大小和神經祖細胞(neural progenitor cell，NPC)數量，保護NPC細胞免受其它分散組織的細胞凋亡的影響。牛磺酸在所有條件下都能增加BrdU-陽性細胞數，但不能誘導NPC增殖，也不能在缺乏生長因子的情況下誘導神經球的產生28。因此，只有當增殖過程啓動時牛磺酸纔有可能促進細胞增殖。
近期，研究發現產前補充牛磺酸的孕鼠生產後，取胎鼠腦組織檢測發現牛磺酸能夠促進細胞增殖，增加神經營養因子，如GDNF等的表達來抵消宮內發育遲緩所致的胎鼠神經細胞的損失，這可能是通過PKA-CREB信號通路來實現的。通過體外體內實驗，Shivaraj等30發現牛磺酸調節了發育中的大腦齒狀回、出生後早期(P5)海馬足細胞以及腦海馬切片(來源於P5小鼠)中的NPC增殖。雖然牛磺酸能夠促進細胞增殖，但是對神經細胞的分化沒有明顯影響。
牛磺酸影響了突觸發育相關蛋白的水平，增加了突觸蛋白-1和PSD95的表達，刺激了ERK1/2的磷酸化，這也說明ERK通路可能是牛磺酸介導細胞增殖的通路之一。在急性感染的條件下，牛磺酸可以通過減輕海馬中微神經膠質的增生級外周循環中促炎性細胞因子的增多維持海馬齒狀回顆粒下層神經形成26。
5、其他：在發育中的大腦，牛磺酸缺乏明顯影響了細胞在包括高濃度牛磺酸區的兩個大腦域的移動和聯繫。視覺皮質層中成神經細胞和膠質細胞移動的延遲會導致神經元和星形膠質細胞在皮質層分佈模式的紊亂，同時，錐體神經元的數量降低，皮質中存在的樹枝狀分佈很少，進而皮質層結構缺陷。此外，牛磺酸對大腦缺氧亦具有一定的保護效應，未成熟大腦缺氧和缺血刺激後細胞外的牛磺酸濃度升高，同時伴隨着細胞外穀氨酸鹽和天冬氨酸鹽濃度升高。
總之，牛磺酸對於良好的中樞神經系統發育是必需的，儘管牛磺酸的這些作用已經被發現超過30多年，但是牛磺酸對中樞神經系統發育的影響的具體機制仍然不完全清楚。
