VYSOCE NENASYCENÉ MASTNÉ KYSELINY (VNMK) (Polyunsaturated fatty acids - PUFAs) - mastné kyseliny s 2 i více dvojnými vazbami. Esenciální prekurzorové kyseliny řady n-6 a n-3 CIL rostl.oleje 18:2n-6 COOII /WWWVW\ CHj COOH Linoleic acid —4- cWtAA3VWCOOH 18:3n-6 l 20:3n-6 Dihomcvy-linolenic acid (DGLA) A5 desaturase ~A6 desaturase Elongase ctWv\=A=/W\A t:ooH \ 20:4n-6 \ 20:5n-3 Arachidonic acid (AA) OOH t 22:4n-6 i 22:5n-6 Elongase Eicosapentaenoic acid (EPA) '—;-- 22:5n-3 . /W^oAc/WWV\ -L1'' COOJI Doeosapenlaenoic acid (DPA) Elongase, A6 desaturase and peroxisomal ß-oxidation 22:6n-3 /WWWWWWV ,COOH Docosahexaenoic acid (DHA) n-6 series n-3 series 01 wv^wva/ C6 wwwww V 0" Series 2 eicosanoids (i.e. PGE2) Series 4 leuhotrienes (i.e LTB4) COX^LOX Wv/wWA/ V VV\A/\=AAW\(f o 0 H.C-C-SCoA 18:3 LNA jp, A6 desaturation 18:3 18:4 JL elongation ^ 20:3 20:4 A A5 desaturation 20:4 AA 20:5 EPA elongation 22:4 22:5 elongation ^ 24:4 24:5 A6 desaturation 24:5 24:6 A partial (3-oxidation JJ, 22:5 DPA 22:6 DHA C3 / C1 W^VWVV wvvvw\/ Series 3 eicosanoids {i.e. PGE3) Series 5 leukotrienes (i.e LTBg) COX^LOX c docosatrienes resolvins neuroprotectins c H,C-C-SCoA novani a premena nenasyce membrane bi layer 4 řSFFřffíř DG LA ooc Prostaglandins series 1 Leukotrienes and Lipoxins series 4 Phospholipase A2 X Eicosanoids series 2 Eicosanoids series 3 Leukotrienes and Lipoxins series 5 Neurony a gliové buňky obsahují vysoké množství VNMK (AA a zejména DHA) v membránách. Ovlivňují jejich vlastnosti související s přenosem signálů a aktivitou membránových proteinů. Jsou zdrojem eikosanoidů -prostaglandinů, leukotrienů (AA) a dokosanoidů a neuroprotektinu (DHA). AAa DHA ovlivňují produkci a přenos neurotransmiterů a DHA zesiluje komunikaci mezi neurony. V retině je nejvyšší koncentrace DHA v těle. DHA je klíčová pro přenos signálů (fotoreceptory - mozek) v retině Složení membránových lipidů ovlivňuje mentální zdraví. Ovlivňuje zejména interakce lipid-protein, které mají vliv na uvolňování a příjem neurotransmiterů a činnost membránových receptoru. Deficit VNMK v membránách může mít příčinu v nedostatečném přísunu z potravy, biochemické dysfunkci nebo oxidaci VNMK Souvislost s dalšími faktory (kouření, metabolický stav apod.) Lidský organismus konvertuje ALA na EPA a v menší míře na DHA, ale neefektivně (1-5%). Ženy mají lepší schopnost tézo konverze než muži. Konverze je redukována konzumací kompetujících MK, hlavně omega-6 kys. linoleové, jejíž obsah je ve stravě 10-20x vyssi. ALA - lněná semena, ořechy EPA, DHA - mořský planktón, řasy, tučné ryby Cílené „omega-3 potraviny" vejce, margarín, jogurt atd. Zvířata krmena potravou obsahující omega-3 MK. «.-Linolenic acid (18:3n-3) ALA Eicosapentaenoic acid (20:5n-3) A-G-D esa tu rase Elongase A-5-D esa tu rase- EPA Eloncjase Eloncjase A-6-Desaturase E H 0 1 Tetrahexaenoic acid (24:6n-3) Acyl coenzyme-A d e sat u rase li-Oxidation Docosahexaenoic acid (22:6 n -3) DHA Fig. 1. Pathway for the synthesis of eicosapentaenoic acid and docosahexaenoic acid from the parent essential fatty acid, a-li-nolenic acid. DHA je kritická pro řádný vývoj a funkce mozku, vývoj retiny v oku a vývoj cévního systému. Plod dává přednost přímo DHA před ALA, proto je důležité, aby těhotné ženy měly dostatečný přísun potravin bohatých na DHA, zejména v posledním trimestru těhotenství (ryby, rybí tuk). EPAa DHA jsou nutné i pro vývoj novorozence do 2 let (vývoj nervového systému a vidění). DHA je obsažena v mateřském mléce - obsah záleží na přísunu ve stravě matky. Umělé výživy by měly být obohaceny DHA □ l8:3n-3 □ Nil \ 6 mo-old infant (adequate) D 6 mo-old infant (optimal) ■ Adult females 1 J Adult males U Pregnant women Lactating women 1 1 Elderly ■ 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 1.2 1.4 1.6 1 .8 2.0 2.2 2.4 2.d g/day Figure J* Recommended dietary intakes for n-3 fatty acids (g-day-1) throughout life. TABLE III Fatty add ttmpo^ition of cerebral cortex from fats fed a control (C) die tor supplemented with fish oil (FO) or coconut fat (CF) Fatty Lit ids Control Fish Liil Cot tmu t hit Fatty acid (%/199% total fatty acids) 12:0 5.41 ± 0.84: 14:0 2.99 ± 0.03 16:0 3.5« ± 0.49 16:1 (n-7) 1.41 ± 0.03 18:0 3.56 ± 0.52 18:1 (n-9) 9.75 ± 1.29 18:2 (n-fr) 60.5 ± 0-21 18:3 (n-3) 3.03 ± 0.12 20:4 (n*> 1.45 ± 0.45 20:5 (n-3) 4.15 ± 0.05 22:6 (n-3) 4.30 + 0.03 Un saturation, index 193.6 1.61 ± 1.37 ± 1.23 ± 0.09* n.i8 0.18* 3.bVJ ± (J.l^ IJ.fiÚ 1 0.018s1 5.59 ± 0.26* 10.87 ± .35H ? ai + n ?1 5.20 + 0.18 4.06 + 0.27 7.04 ± 0.44** 1.24 + 0.36 2.05 1.12 4.50 4.28 0.28 0.33 0.11 0.19 175.7 *p 0.05 vs. C and CV groups; **p 0.05 vs. C group; ***p- <: 0.05 vs. C and FO groups. Data are presented as mean ± SEM of 9 animals for each group. TABLE II Fatty tit id composition of milk, from rats fed a control (C) or supplemented with fish oil or coconut fat (CF) Fatty acids Control Fish oil Coconut fat Fatty acid (g/lOOg total fatty acids) 12:0 12.2 + 0.74 12.2 ± 0.01 13.0 ± 0.62 14:0 13.1 ± 1.17 12.8 + 0.95 14.6 ± 1.16 16:0 19.3 ± 1.17 18.6 + 0.86 19.5 ± 1.17 16:1 (n-7) 1.8 + 0.06 1.7 + 0.10 1.4 ± 0.06 18:0 4.1 + 0.19 4.6 + 0.33 3.9 + 0.28 18:1 (n-9) 15.5 + 0.53 12.1 + 0.5 12.7 ± 0.35 18:2 (n-6) 27.9 ± 0.73 29.2 ± 1.7 26.9 + 1.87 18:3 (n-3) 2.8 + 0.09 2.9 + 0.10 2.9 + 0.16 20:4 (n-6) 2.2 ± 0.23 2.0 ± 0.18 2.2 ± 0.02 20:5 (n-3) 1.3 + 0.13 1 r + n 11 1.5 + 0.11 22:6 (n-3) 0.7 + 0.06 2.1 + 0.003* 0.8 + 0.10 Unsaturation index 101 110.5 97.7 *p < 0-05 vs. C and Q groups. Data are presented as mean ± SEM of 9 animals for each group. TABLE IV Fatty acid composition of hippocampus fmm nits fed a control (C) die tor supplemented with fish oil (FO) or coconut fat (CF) Fatty acids Control Fish oil Coconut Eat Unsatu ration index 3.31 ± 0.4 5.53 ± 0.1 Fathf acid (gflOOg total fatty acids) 12:0 14:0 16:0 16:1 (n-7) 18:0 18:1 (n-9) 18:2 (n-6) 18:3 (n^) 20:4 (n-6) 20:5 (n^) 22:6 (n-3) 26.89 1.01 31.55 8.17 14.73 1.56 0.5 0.003 0.1 0.01 0.3 0.3 3.06 ± 0.1 1.43 + 0.4 2.02 + 0.001 74.8 2.87 ± 0.2 1.06+ (1.1* 1.8 ± 0.39* 2.87 3.9 25.4 0.89 9.09 Z3.07 1.67 0.05 0.8*** 0.4 0.04 0.3*** 0.8 u.7HH 0.03 2.07 1.37 1.8 0.5 n.5 0.6 87.1 *p < 0.001 vs. C and CF groups; **p < 0.05vs. C group; ***p < 0.05 vs. C and FO groups. Data are presented as mean ± SEMof 9 animals for each group. Figure 2+ The plateau-value of DHA incorporation (expressed in % of total fatty acids) in the rat brain and retina phosphatidylethanolamine (PE) fractions was computed from reciprocal plotting: the reciprocal of the DHA content (1/DH A) in PE was plotted relative to the reciprocal of the dose (1/ dose), the dose being the concentration of dietary DHA expressed in mg per 100 g of diet (from [29]). The double reciprocal plot results in the value of 1/dose tending toward zero as the external DHA tends toward infinite amounts, which defines the theoretical status of DHAmax. The ordinate at the origin is thus the reciprocal of the DHAmax, and the dose giving rise to twice the value of the ordinate at the origin, i.e., ore haif the DHA max, gives the DHA 50. The straight line drawn through the double rec iprocal data is thus described by the general equation: (1/DHA) = (1/DH A max) + a (1/dose), where a = slope. The reciprocal of the slope (l/a = DHAmax/DHA50) is a reflection of the specific avidity of the tissue phospholipid for DHA (the lower the slope, the higher the avidity for DHA). „ 80 o O u sz □ a) - 0) * SFA -* n-6 PUFA na- MUFA n-3 PUFA 40 20 liver plasma lern ma (SFA; -0.05 A (n-6 PUFA? 022 Crv3PUFA; a 0.26 —-4MUFAJ J3 a J _0.07 n-1-1-1— cardiac sarcolemma O.01 (MUFA) 0.10 (n-3 PUFA) 0.06 (n-6 PUFAl-0.10 20 40 60 80 100 0 Diet composition {%) 20 40 60 80 10-Diet composition {%) Hulbert AJ et al. Biol Rev 2005 Fig. 2. The relationship between diet fatty acid composition and the fatty acid composition of four different rat membrane preparations (liver plasmalcmma3 cardiac sarcolcmma3 cerebral synap to somes and cerebral myelin). The number to the right of each line is the slope of the relationship and represents the degree of responsiveness of membrane lipid composition to diet composition. A value of 0 signifies no influence of dietary fatty acid composition on phospholipid fatty acid composition whilst a value of 1.0 signifies that for the particular fatty acid parameter there is a 100% concordance between change in diet and t iss ue p ho sp ho 1 ip id c o mpo si ti on. D ata fo r th es e an alysi s fo r liver plasmalcmma from Clamp et al. (1997), for cardiac sarco-lcmma are from Vajreswari & Narayanareddy (19921 and for cerebral synaptosomes and myelin are from Srinivasarao et al. (1997). SFA is saturated, ML'FA is mo no unsaturated and n-fi and n-3 PL FA are polyunsaturated fatty acids. C co 2.5 o 2 1.5 ■g Q_ i_ _Q E ■a; 0.5 0 I I i I I I liver plasmale-mrna 1.72 A —□— cardiac sa reo lern in a - * — 0- - cerebral synaptosomes * r p —A— cerebral myelin H j-/ ■■ i 0.88 t F - © 0.26 - / / _p H H ' ' / ^ H - - ' _ H "~ 0.24 1 1 1 1 0.5 1 1.5 2 2.5 S Diet lipid n3/n6 ratio Fig. 3. The relationship between the ratio of no FLFAs to n-6 PL'FAs in die client and the ratio of these polyunsaturates in the lipids from four membranes (liver plasmalomma, cardiac sarco-lcm ma, cerebral synaptoso mes and cerebral myelin) in the rat. Data are from the same sources as Fig. 2. PUFAs, polyunsaturated fattv acids. Hulbert AJ et al. Biol Rev 2005 Reakce různých tkání potkana (složení fosfolipidů) na složení dietetických M K. 0- žádný vztah, 1-kompletní závislost Unsaturation index- počet dvojných vazeb ve všech MK Hulbert AJ et al. Biol Rev 2005 liver colon m usde pancreas thymocytes adipose tissue liver colon m Ljscle pancreas thymocytes adipose tissue liver colon m uscle pancreas thymocytes adipose tissue saturated fatty acids M UFA n-6 PUFA _i_i_ 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Omega-3 VNMK v léčbě psychických onemocnění omeqa-3 VNMK spoienv s -mentálními funkcemi (deprese, schizofrenie, maniodepresivní psychóza, násilí, agrese, hyperaktivita. - neurodegenerativními nemocemi (Alzheimerova a Parkinsonova choroba). Společným rysem jsou snížené hladiny EPA a DHA ( a někdy rovněž AA), které mohou podpořit rozvoj onemocnění. Studie souvislosti změn s kouřením u žen. 1-2g EPA/den je považována za optimální dávku, jsou však nutné další studie. Maniodepresivní psychóza - podávání 1-2 mg EPA k terapii - pozitivní účinky Některé studie prokazují snížený obsah omega-3 v membránách buněk u jedinců s agresivním chováním??? Potřeba dalších studií Schizofrenie - asi 1% US populace, řada neurologických a biochemických změn zahrnujících snížený obsah AA a DHA v membránách buněk. Některé studie prokazují pozitivní účinky nízkých dávek EPA podávaných spolu s dalšími léky. Table L Omega-3 fatty acids in the treatment of schizophrenia: double-blind: placebo-controlled trials Study Dosage regimen Outcome Peet et aM1*] Peet et alJiei] Peet and HorrobH21! Emsley et alJffl] Berger et al.[2S] Fenton et al.^ Add-cn; EPA 2 g/day EPA > DHA = placebo Mono; EPA 2 g/day EPA > placebo Add-cn; etbyl EPA 1, 2 and 4 g-'day EPA > placebo In clozapine subgroup only, most effective Add-on; ethyl EPA 3 g/day EPA > placebo for schizophrenic symptoms and also tardive dyskinesia Add-on; ethyl EPA 2 g/day EPA > placebo for dose of antipsychotic Add-on; ethyl EPA 3 g/day EPA = placebo Add-on = added to existing medication; DHA = docosahexaenoic acid; EPA = eicosapentaenoic acid; mono = monotherapy. Tabic 2. Comparison of major fatty acids of phospholipids from human (schizophrenia and control) and rat (following extreme dietary fat manipulation) cingulatc cortex brain rcgioti Unman {N=$j Grey matter White mtitter Rat (JV= 4-6) Schizo- Schizo- High n-6 n-3 Fatly at ids % phrenia C on (t til phrenia. CoillTtll Low fat SATfct PL; FA HI A 16:0 15.8^ 18.0 11.7 12.8 34.5 26.5 26.0 26.8 L8:0 19.2 20.3 lf^..: 18.6 18.9 22.0 21.3 2 1.6 18: 1 n-9 29.3® 25.3 36.3 34.5 18.3 19.8 16.6 ] 7.7 20:4 n-fi 8.2 9.5 4,2 4.0 10.2 1 1.0 11.6 22:4 n -6 8.1 7.9 S.6 6.8 6.5 4.2 6.5 1.1* 22:f> n -3 10.4® 13.1 3.4 2.3 10.6 13.8 10.9 19.1* % SATs 38.8 41.0 34,5® 36.1 52.4 19.1 47.7 49.1 % MUf As 33.3 27 q|@ 28.5 16.6 1-4.2 20.3 21.7 21.7 22-1 % PLl'As 3 1 j; 16.4 14.8 27.2 29.2 30.5 28.9 All delta, kindly provided by Mr, \\\ It ell and Dr. X. I1. Huang (person til communication). All fatty acid values are expressed as relative percentage where only fatty arid s >4% of total reported. Postmortem human brain samples provided by NI SAD (N euro science Institute of Schizophrenia, and Allied Disorders;- Percentage and source of energy content of rat dietary groups following 12 weeks of feeding; low tat (2%, safflow^r oil); high sat fat (35%, beef tallow, 2%, safflower oil); n-6 PLTA (38 %t safflower oil); and n-3 PUFA {35% fish oil, 2%, safflower oil), Male to female ratio 5: 1. Significant difference between groups at the P< [),[)!> signified hy ® for comparisons between schizophrenic a] if 3 control human samples f Student T-te.st) and by * lor competiLsons between rat di eta ay groups (Anova-Tukeyfine test). SATs, saturated fkttv acids; MLTAs, monounsaturated fattv acids; PLTAs, polyunsaturated fattv acids. Table IL Ornega-3 fatty acids i n the treatment of depression: double-blind placebo-controlled trials Study Dosage regimen Outcome Nemets et al.I2*! Add-on; EPA 2 g/day EPA > placebo Peet and H or robins Add-on; EPA 1. 2 and 4 g/day EPA 1 g/day > placebo Su et alJH Add-on; "fish oil 9.6 g/day Fish oil > placebo Ma range II et alJ£7l Mono: D HA 2 g-'day DHA = placebo Keck et alJa] Add-on; EPA 6 g/day EPA = placebo Frangou and Lewis!30' Add-on: EPA 1 or 2 g/day EPA > placebo Add-on = added to existing medication; DHA = docosahexaenoic acid; EPA = eicosapentaenoic acid; mono = monotherapy. Deprese jsou méně časté v zemích s vysokou spotřebou ryb (Japonsko, Korea, Island) a vyskytují se s vysokou frekvencí např. v USA, Kanadě, Německu. httD://www.fatsoflife.com http://www.fatsoflife.com/fatsoflife/omega-3-fats.asp