Witaminy i minerały o działaniu nootropowym

"Witaminy i minerały są bardzo ważne dla naszego organizmu, ponieważ potrzebuje ich do prawidłowego funkcjonowania". To właśnie najczęściej przychodzi nam do głowy, kiedy chcemy uzasadnić potrzebę przyjmowania witamin. Witamina D i wapń są na mocne kości, witamina C jest na odporność, biotyna na ładne włosy, żelazo na krew, magnez na stres. A reszta… Reszta też jest bardzo potrzebna. Niewątpliwie jest to prawda, nawet jeśli w wielkim uogólnieniu. Witaminy, a także makro- i mikroelementy pełnią bowiem funkcje kofaktorów wielu enzymów, których prawidłowa aktywność istotnie jest niezbędna do właściwej pracy wszystkich ważnych narządów.

Często zapominamy o tym, że układ nerwowy także potrzebuje witamin i minerałów do prawidłowego funkcjonowania. Jeśli przyjrzymy się bliżej ich mechanizmom działania, okaże się, że dużą część z nich możemy zaliczyć do związków o właściwościach nootropowych. Wspomagają one bowiem syntezę, uwalnianie i aktywność neuroprzekaźników, które warunkują prawidłowe zdolności poznawcze, a także wspierają procesy powstawania nowych komórek nerwowych, tworzenia się połączeń między nimi czy też ich regeneracji. Poniżej przedstawiamy zestaw informacji na temat nootropowego działania najważniejszych witamin i składników mineralnych.

Na pamięć i myślenie

Acetylocholina to jeden z głównych neuroprzekaźników sfery pobudzającej. Nazywana jest neuromediatorem przyspieszającym, co dobrze oddaje jej charakter – to ona odpowiada za szybkość, z jaką mózg przetwarza dane o środowisku zewnętrznym i łączy nowe dane z tymi, które wcześniej zostały zapisane w pamięci. Dlatego też jest ona kluczowa dla procesów związanych z zapamiętywaniem oraz z tworzeniem się wspomnień. Acetylocholina wspomaga także kreatywność i twórcze myślenie, kojarzenie faktów ze sobą, oraz pamięć semantyczną.

Do wydajnej syntezy acetylocholiny niezbędne są witaminy. Niacyna (witamina B3) zwiększa w mózgu stężenie choliny, prekursora tego neuroprzekaźnika. Dzięki temu staje się ona lepiej dostępna dla neuronów. Kwas pantotenowy (witamina B5), a właściwie jego aktywna forma, czyli koenzym A (CoA), jest nośnikiem grup acetylowych (jako acetylo-CoA), które są dołączane do cząsteczki choliny przez enzym acetylotransferazę cholinową (ChAT) w procesie syntezy neuromediatora. Nad prawidłowym przebiegiem tego procesu czuwa tiamina (witamina B1) lub jej pochodna o lepszej przyswajalności, sulbutiamina. Gdy cząsteczki neuroprzekaźnika są już gotowe i zgromadzone w pęcherzykach na końcu aksonu, kwas askorbinowy (witamina C) stymuluje ich uwalnianie do synapsy w odpowiedzi na elektryczny sygnał z wnętrza neuronu. Ta sama witamina hamuje działanie acetylocholinoesterazy (ACHE) – enzymu, który w synapsie rozkłada cząsteczki neuroprzekaźnika przyspieszającego – dzięki czemu przedłuża czas, w którym pobudzane są receptory neuronu postsynaptycznego. Cynk z kolei wzmacnia przekazywanie sygnałów przez te receptory, gdyż wydłuża czas ich pobudzenia. Na aktywność acetylocholiny korzystnie wpływa też emoksypina, czyli pochodna pirydoksyny (witaminy B6).

Na skupienie, motywację i nastrój

Dopamina i serotonina, choć odmienne jeśli chodzi o właściwości, należą do tej samej grupy neuroprzekaźników: monoamin. Podobnie wyglądają procesy ich wytwarzania, uczestniczy w nich nawet ten sam enzym, dekarboksylaza aromatycznych aminokwasów (AAAD). Podobnie jeśli chodzi o ich rozkładanie – odpowiada za to monoaminooksydaza (MAO). Obie też produkowane są z aminokwasów, ale na tym kończą się podobieństwa.

Dopamina powstaje w wyniku przemian enzymatycznych: fenyloalaniny w tyrozynę, tej zaś w L-DOPA, a następnie w działającą cząsteczkę neurotransmitera. Potem może ona być przekształcana dalej, do noradrenaliny i adrenaliny, lub też unieczynniona przez MAO czy katecholo-O-metylotransferazę (COMT). Gdy jednak obecna jest w synapsie, pełni funkcję neuromediatora pobudzającego. Warunkuje właściwy poziom energii i motywuje do działania, umożliwia skupienie uwagi na konkretnym wycinku rzeczywistości oraz jej płynne przenoszenie między różnymi tematami. Jest źródłem wielozadaniowości, zdolności do myślenia analitycznego, ale również pewności siebie i silnej woli.

Serotonina natomiast powstaje z tryptofanu, który transformowany jest w 5-hydroksytryptofan (5-HTP), a ten – w molekułę neuromediatora, zwanego harmonizującym. Jego zadaniem w ośrodkowym układzie nerwowym jest utrzymanie ładu i sprawnej komunikacji między obiema półkulami mózgu. Wspiera on też dobry nastrój i poczucie wewnętrznego komfortu. Może też powstawać z niego melatonina, zwana obrazowo hormonem snu, więc serotonina dba też o prawidłowy przebieg cyklu dobowego. Bez zdrowego snu procesy przyswajania informacji przez mózg nie mogą zachodzić wydajnie, dlatego też serotonina – kojarzona głównie jako “hormon szczęścia” – również jest istotna z perspektywy zdolności poznawczych.

Cały proces syntezy tych dwóch neuroprzekaźników monoaminowych, a także to, co dzieje się po ich uwolnieniu do synapsy kontrolowane jest przez witaminy i minerały. Niacyna wpływa na zwiększenie wchłaniania tryptofanu z pokarmu, stanowi również kofaktor hydroksylazy tyrozynowej, która przekształca tyrozynę w L-DOPA. Aktywność tego enzymu wspomagają też cholekalcyferol (witamina D3), tokoferol (witamina E) i żelazo. Ono także, wraz z magnezem, jest kofaktorem hydroksylazy tryptofanowej, która z tryptofanu wytwarza 5-HTP. Następnie do gry wchodzi AAAD, wraz z aktywną formą witaminy B6, fosforanem-5-pirydoksalu (P5P) jako kofaktorem. Prawdopodobnie enzym ten może być wspierany też przez emoksypinę, jednak wciąż jest to tematem badań naukowych.

Dla wydajnego neuroprzekaźnictwa ważne jest jednak nie tylko wytwarzanie cząsteczek neuromediatora, ale również to, co dzieje się w synapsie. Tam ważne są minerały: lit i cynk. Pierwszy z nich zwiększa wrażliwość receptorów serotoniny. Drugi natomiast hamuje wychwyt zwrotny dopaminy, dzięki czemu jej molekuły dłużej mogą oddziaływać na docelowy neuron, a dodatkowo zwiększa też wychwyt serotoniny, ułatwiając jej wiązanie się z receptorami. Dokładny mechanizm działania poszczególnych minerałów i witamin wciąż jest badany. Wiadomo, że ryboflawina (witamina B2), kwas pantotenowy, kwas foliowy (B9), kobalamina (B12), selen i mangan także są bardzo ważne dla właściwej aktywności dopaminy i serotoniny, choć to, na którym etapie są wykorzystywane, wciąż pozostaje tajemnicą. Niemniej jednak ich poziom często jest obniżony u osób, które cierpią na depresję, wiążącą się z obniżeniem poziomu neuromediatorów monoaminowych.

Na stres i stabilną koncentrację

Kwas gamma-aminomasłowy (GABA) to najważniejszy z neuroprzekaźników hamujących w ludzkim ośrodkowym układzie nerwowym. Szacuje się, że pobudza receptory w jednej trzeciej synaps całego mózgu. Często określa się go jako swoisty środek uspokajający dla umysłu, gdyż to właśnie on dba o to, aby zbędne czy nadmiarowe impulsy nerwowe nie aktywowały niepotrzebnie neuronów. Jest to źródło odporności na stres i dobrego radzenia sobie w trudnych sytuacjach. Właściwy poziom GABA sprawia, że nastrój jest stabilny i pomaga utrzymać przez dłuższy czas koncentrację na jednym temacie. Bez niego utrudnione jest zapisywanie informacji w pamięci długotrwałej, dlatego też substancje o działaniu nootropowym często wpływają na zwiększenie jego aktywności.

GABA powstaje na drodze przemiany enzymatycznej katalizowanej przez dekarboksylazę kwasu glutaminowego (GAD). Surowcem do jego produkcji jest glutaminian, który również odgrywa rolę neuroprzekaźnika, choć o działaniu przeciwnym do GABA. Kofaktorami GAD są pirydoksyna, emoksypina, żelazo i lit. Również witamina B1 wpływa na zachowanie równowagi między glutaminianem a GABA. Po uwolnieniu do synapsy cząsteczki kwasu gamma-aminomasłowego wiążą się ze swoistymi receptorami. Ułatwiają im to atomy magnezu, które działają jako ich modulatory. Podobną rolę odgrywa niacyna – wykazuje ona pewne powinowactwo do fragmentu receptora GABA zwanego miejscem benzodiazepinowym i, przyłączając się do niego, potęguje efekt, jaki wywierają cząsteczki neuroprzekaźnika. Pozytywny wpływ na aktywność GABA mają też ryboflawina, mangan i selen, ale dokładny mechanizm ich działania pozostaje obecnie nieznany.

Na szybsze przetwarzanie i przyswajanie informacji

Dawniej panowało przekonanie, że mózg to statyczna struktura. A nawet jeśli nie – to jedyne zmiany, jakie mogą w nim zachodzić, to obumieranie komórek. Okazało się jednak, że jest to błędny tok myślenia – w ośrodkowym układzie nerwowym nawet u dorosłych wciąż powstają nowe neurony. Proces, w którym się to odbywa nazywany jest neurogenezą i zachodzi przede wszystkim w hipokampie, strukturze odpowiedzialnej m.in. za pamięć długoterminową. Nowe komórki nerwowe wytwarzają następnie połączenia z już istniejącymi. Utworzona w ten sposób sieć podlega nieustannym zmianom określanym jako neuroplastyczność. Jej podstawa jest powstawanie i utrwalanie się nowych połączeń między neuronami, do czego prowadzi zjawisko długotrwałego wzmocnienia synaptycznego (LTP). Zachodzi ono, gdy para neuronów jest wielokrotnie pobudzana przez silne impulsy. Wówczas rośnie liczba synaps pomiędzy nimi, dzięki czemu w późniejszym czasie nawet słaby impuls nerwowy będzie w stanie wywołać silną reakcję. Te zmiany morfologiczne stanowią fizyczny ślad zapisywanej w pamięci informacji. Neuroprzekaźnikami, które odgrywają najistotniejszą rolę w tym zjawisku są glutaminian, acetylocholina i dopamina. Natomiast procesy neurogenezy i neuroplastyczności nie mogą zachodzić wydajnie bez właściwego stężenia neurotroficznego czynnika pochodzenia mózgowego (BDNF) i czynnika wzrostu nerwów (NGF).

Witaminy i minerały wpływające na zwiększenie aktywności dopaminy i acetylocholiny zostały omówione już wcześniej. Oprócz nich LTP wspomagane jest przez magnez, który nasila neuroprzekaźnictwo przez receptory NMDA glutaminianu. Bardzo ważny jest także wapń, który ułatwia otwieranie się pęcherzyków zawierających cząsteczki neuroprzekaźników i ich uwalnianie do synapsy. Na zjawisko LTP korzystny wpływ mają także retinol (witamina A) i lit, lecz ich dokładny mechanizm działania nie jest w tym przypadku znany. Wiadomo jednak, że ich suplementacja sprzyja indukcji LTP w komórkach hipokampa, a więc tam, gdzie powstaje pamięć długotrwała. Zachodzące tam procesy neurogenezy i neuroplastyczności wspierane zaś są przez cynk, jod, magnez, lit i hesperydynę (witaminę P), których obecność w ośrodkowym układzie nerwowym wpływa na zwiększenie stężenia BDNF i NGF. Z kolei tiamina, biotyna (witamina B7), kobalamina i witamina K biorą udział w produkcji osłonek mielinowych – warstwy wyspecjalizowanych komórek, które owijają się wokół aksonów, chroniąc je i zwiększając szybkość przewodzenia impulsów nerwowych. Także kwas foliowy, ryboflawina i kobalamina są niezbędne do prawidłowego i wydajnego przebiegu procesów neurogenezy i neuroplastyczności, a także do regeneracji neuronów – udowodniono, że ich niedobór prowadzi do nasilenia procesów neurodegeneracyjnych.

Witaminy i minerały chronią także komórki mózgu przed uszkodzeniem. Tokoferol, kwas askorbinowy, selen i mangan są silnymi przeciwutleniaczami, neutralizującymi wolne rodniki. Witaminy B6 i C zmniejszają szkodliwy wpływ beta-amyloidu na neurony, wspomagając tym samym profilaktykę choroby Alzheimera. Żelazo stymuluje produkcję czerwonych krwinek, dzięki czemu do mózgu dociera więcej tlenu. Natomiast witamina D3 stymuluje naprawę DNA, zapobiegając przedwczesnemu starzeniu się komórek, a więc i całego organizmu.

Podsumowanie

W poniższej tabeli zestawiono działanie poszczególnych witamin i składników mineralnych na aktywność neuroprzekaźników.

Witaminy i minerały – wpływ na neuroprzekaźniki
	DOPA	ACH	GABA	SERO	GLU	NORA
B1 (tiamina)		+	+		+
Sulbutiamina	+	+	+
B2 (ryboflawina)	+		+	+
B3 (niacyna)	+	+	+	+
B5 (kwas pantotenowy)	+	+		+
B6 (pirydoksyna)	+		+	+
Emoksypina	+	+	+	+
B7 (biotyna)
B9 (kwas foliowy)	+			+
B12 (kobalamina)	+			+
A (retinol)
C (kwas askorbinowy)		+
D3 (cholekalcyferol)	+
E (tokoferol)	+
K
P (hesperydyna)
Cynk	+	+		+
Jod
Lit			+	+
Magnez			+	+	+
Mangan	+		+
Selen	+		+	+
Wapń
Żelazo	+		+	+

 

W poniższej tabeli przedstawiono wskazówki do stosowania poszczególnych witamin i składników mineralnych.

NAZWA	Z POSIŁKIEM CZY BEZ?	INNE WŁAŚCIWOŚCI	SUGEROWANA DZIENNA PORCJA (mg)
B1 (tiamina)	bez posiłku	stymulacja tworzenia osłonek mielinowych	200-300
Sulbutiamina	z posiłkiem	poprawa pewności siebie	400-1200
B2 (ryboflawina)	bez posiłku	regulacja procesów regeneracyjnych neuronów	50-150
B3 (niacyna)	bez posiłku	stymulacja produkcji energii w neuronach	100-500
B5 (kwas pantotenowy)	bez posiłku	stymulacja produkcji energii w neuronach	250-500
B6 (pirydoksyna)	bez posiłku	wsparcie profilaktyki choroby Alzheimera	50-200
Emoksypina	bez posiłku	wsparcie metabolizmu neuronów	150-300
B7 (biotyna)	bez posiłku	stymulacja tworzenia osłonek mielinowych	2,5-5
B9 (kwas foliowy)	bez posiłku	regulacja procesów regeneracyjnych neuronów	0,4-1
B12 (kobalamina)	bez posiłku	regulacja procesów regeneracyjnych neuronów	0,5-2
A (retinol)	z posiłkiem	wsparcie indukcji LTP	1,5-5
C (kwas askorbinowy)	bez posiłku	właściwości przeciwutleniające, profilaktyka choroby Alzheimera	500-1500
D3 (cholekalcyferol)	z posiłkiem	zapobieganie starzeniu się	0.05-0.25
E (tokoferol)	z posiłkiem	właściwości przeciwutleniające	250-400
K	z posiłkiem	stymulacja tworzenia osłonek mielinowych	0.1-0.2
P (hesperydyna)	z posiłkiem	stymulacja procesów neurogenezy i neuroplastyczności	50-100
Cynk	z posiłkiem lub bez*	stymulacja procesów neurogenezy i neuroplastyczności	20-50
Jod	z posiłkiem lub bez*	stymulacja procesów neurogenezy i neuroplastyczności	0.2-0.35
Lit	z posiłkiem lub bez*	stymulacja procesów neurogenezy, neuroplastyczności i LTP	5-10
Magnez	z posiłkiem lub bez*	stymulacja procesów neurogenezy i neuroplastyczności	200-500
Mangan	z posiłkiem lub bez*	właściwości przeciwutleniające	5-15
Selen	z posiłkiem lub bez*	właściwości przeciwutleniające	0,1-0,2
Wapń	z posiłkiem lub bez*	stymulacja uwalniania neuroprzekaźników do synapsy	600-1200
Żelazo	z posiłkiem lub bez*	poprawa dotlenienia neuronów	10-30

* zależnie od postaci, w której występuje