Suplementacja we wsparciu funkcji kognitywnych

Funkcje kognitywne (poznawcze), obejmujące procesy takie jak pamięć, uwaga, rozumowanie czy zdolności poznawcze, odgrywają kluczową rolę w codziennym funkcjonowaniu człowieka. Niewątpliwy wpływ na funkcje poznawcze ma codzienna dieta, która już od pierwszych dni życia nie tylko powinna dostarczać wszystkich składników niezbędnych do prawidłowego rozwoju i funkcjonowania mózgu, ale również ograniczać do minimum podaż substancji negatywnie wpływających na procesy zachodzące w tym narządzie. Do składników mających pozytywny wpływ na pracę mózgu, w tym na przebieg procesów poznawczych, należą: długołańcuchowe wielonienasycone kwasy tłuszczowe, polifenole, aminokwasy (m.in. cholina), witaminy z grupy B (B6, B12, foliany), witaminy D i E, żelazo, magnez, selen oraz probiotyki [1–4]. Z drugiej strony, udowodniony negatywny wpływ na funkcje kognitywne wykazuje wysoka podaż w diecie tłuszczów nasyconych oraz tłuszczów trans, a także węglowodanów prostych [3]. 

Oś mózg–jelito a funkcje kognitywne

Oś mózg–jelito (ang. gut-brain axis, GBA) to złożony system komunikacji między przewodem pokarmowym a mózgiem, który odgrywa istotną rolę w regulacji funkcji poznawczych, emocji oraz zachowań człowieka. W tej dwukierunkowej komunikacji kluczową rolę odgrywają mikroorganizmy zasiedlające jelita, neuroprzekaźniki, układ odpornościowy oraz szlaki neuroendokrynne [5]. To połączenie między centralnym układem nerwowym a przewodem pokarmowym, które może wpływać na stan emocjonalny oraz zdrowie mózgu, sugeruje potencjalne znaczenie suplementacji dla wsparcia funkcji kognitywnych [6].
Mikrobiota jelitowa ma bezpośredni wpływ na funkcje poznawcze poprzez produkcję metabolitów oraz modulowanie reakcji zapalnych. Niektóre szczepy bakterii produkują neurotransmitery, takie jak serotonina, dopamina i kwas gamma-aminomasłowy (GABA), które są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania mózgu [7]. Serotonina, produkowana w dużej mierze w jelitach, wpływa na nastrój, a także na zdolności poznawcze związane z przetwarzaniem emocji i pamięcią [8]. 
Wyniki badań wskazują, że dysbioza jelitowa, często występująca u osób z zaburzeniami kognitywnymi i chorobami neurodegeneracyjnymi (np. w chorobie Alzheimera) może prowadzić do zmian w zachowaniu i nastroju, a także negatywnie wpływać na pamięć i koncentrację [9, 10]. 
Innym kluczowym mechanizmem, przez który mikrobiota wpływa na funkcje poznawcze, jest regulacja stanu zapalnego. Bakterie jelitowe mogą stymulować produkcję cytokin, które są molekułami sygnalizacyjnymi układu odpornościowego. Nadmiar cytokin prozapalnych wynikający z dysbiozy jelitowej może wpływać na barierę krew–mózg, zwiększając przepuszczalność toksyn oraz aktywując reakcje zapalne w mózgu [11]. Przewlekły stan zapalny o niskim nasileniu jest więc silnie powiązany z ryzykiem wystąpienia zaburzeń kognitywnych, a nawet depresji czy chorób neurodegeneracyjnych [12].
Nie bez znaczenia pozostaje również produkcja bakteryjna krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (SCFA), takich jak kwas masłowy, octowy i propionowy, które mogą działać ochronnie na mózg. Kwas masłowy szczególnie wspomaga zdrowie mózgu, redukując stan zapalny i wpływając na produkcję neurotroficznego czynnika pochodzenia mózgowego (BDNF), który jest kluczowy dla plastyczności neuronalnej i procesów pamięciowych [13]. Działa również jako substancja energetyczna dla komórek jelitowych, wspierając barierę jelitową, co zmniejsza ryzyko translokacji toksyn do krwiobiegu, a tym samym ochronę przed rozwojem neurozapalenia [14]. 
W świetle badań nad mikrobiotą jelitową coraz większą uwagę zwraca się na rolę probiotykoterapii, która może przyczyniać się do poprawy funkcji poznawczych. Wyniki badań pokazują, że określone szczepy probiotyków, takie jak Lactobacillus i Bifidobacterium, mogą wpływać na poprawę pamięci, zmniejszać lęk i regulować nastrój. Przykładowo, badanie przeprowadzone przez Steenbergen i wsp. wykazało, że suplementacja wielogatunkowymi probiotykami prowadziła do zmniejszenia reaktywności emocjonalnej na smutek, co może wpływać na odporność emocjonalną i funkcje poznawcze [15]. U osób starszych stosowanie probiotyków wiązało się z kolei z poprawą w zakresie pamięci epizodycznej oraz orientacji przestrzennej [16]. Metaanalizy badań na temat „psychobiotyków”, czyli probiotyków wpływających na zdrowie psychiczne wskazują, że ich stosowanie może przynieść korzyści dla funkcji poznawczych, zwłaszcza w przypadku osób z łagodnymi zaburzeniami poznawczymi [17]. W jednym z badań przeprowadzonym na osobach starszych zaobserwowano, że stosowanie suplementów probiotycznych przez 12 tygodni przyniosło poprawę w testach pamięci i zdolności werbalnych [18]. Wyjaśnieniem tego efektu może być wpływ probiotyków na zmniejszenie zapalenia systemowego oraz poprawę bariery jelitowej, co przekłada się na korzystny wpływ na oś jelitowo-mózgową [19].

Magnez a wsparcie pracy mózgu

Magnez odgrywa kluczową rolę w funkcjonowaniu mózgu, zwłaszcza w procesach związanych z plastycznością synaptyczną, która jest podstawą uczenia się i pamięci. Magnez jest niezbędny dla funkcjonowania receptorów NMDA (N-metylo-D-asparaginianowych), które uczestniczą w procesach związanych z potencjałem czynnościowym neuronów oraz z konsolidacją pamięci [20]. Działa jako naturalny bloker tych receptorów, co chroni mózg przed nadmiernym pobudzeniem, a także stresem oksydacyjnym. Badania kliniczne pokazują, że suplementacja magnezem może poprawiać funkcje poznawcze, szczególnie u osób starszych, u których często występuje niedobór tego pierwiastka. Metaanaliza badań przeprowadzona przez Barbagallo i Dominguez wykazała, że niski poziom magnezu jest powiązany z pogorszeniem pamięci oraz wyższym ryzykiem demencji u osób starszych [20]. W badaniach laboratoryjnych na modelach zwierzęcych stwierdzono również, że zwiększenie poziomu magnezu w płynie mózgowo-rdzeniowym poprawia pamięć długotrwałą i elastyczność synaptyczną [21].
Magnez jest również silnym przeciwutleniaczem, co pomaga chronić komórki nerwowe przed stresem oksydacyjnym, który może prowadzić do neurodegeneracji. Stres oksydacyjny przyczynia się do starzenia się komórek mózgowych, a także rozwoju chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera. Badania przeprowadzone przez Chiu i wsp. wykazały, że suplementacja magnezem zmniejsza poziom stresu oksydacyjnego oraz zapobiega zaburzeniom kognitywnym u osób starszych [22]. Z kolei metaanaliza opublikowana w 2016 roku przez Jiang i wsp., w której przeanalizowano wyniki 12 badań oceniających wpływ suplementacji magnezem na funkcje poznawcze u osób dorosłych, wykazała umiarkowaną poprawę funkcji pamięciowych oraz zdolności koncentracji, szczególnie u osób z wyjściowo niskim poziomem magnezu [23]. Wyniki te sugerują, że suplementacja magnezem może być korzystna w profilaktyce kognitywnej u osób zagrożonych niedoborem magnezu lub problemami poznawczymi. Co więcej, L-treonian, jedna z form magnezu, okazał się szczególnie efektywny w poprawie funkcji pamięciowych i zdolności uczenia się, ponieważ wykazano jego lepszą zdolność do pokonywania bariery krew–mózg [24].

Żelazo a funkcjonowanie poznawcze

Żelazo odgrywa kluczową rolę w produkcji hemoglobiny oraz procesach transportu tlenu do mózgu, co bezpośrednio wpływa na wydolność tego narządu i funkcjonowanie poznawcze [6]. 
Jest ono także niezbędne dla aktywności enzymów, które biorą udział w syntezie neuroprzekaźników, takich jak dopamina czy serotonina, co może wyjaśniać jego wpływ na nastrój i zdolności kognitywne [25]. Ponadto żelazo jest kluczowe dla mielinizacji – procesu, w którym powstaje osłonka mielinowa wokół aksonów neuronów, co umożliwia szybkie przewodzenie impulsów nerwowych. Niedobór żelaza może prowadzić do zaburzeń mielinizacji i pogorszenia funkcji poznawczych, a w konsekwencji do zaburzeń koncentracji, spadku energii oraz osłabienia zdolności poznawczych [26, 27].
Do grupy osób szczególnie narażonych na niedobór żelaza należą kobiety w wieku reprodukcyjnym oraz dzieci, a jego konsekwencje dla zdrowia poznawczego są dobrze udokumentowane. W wyniku badań przeprowadzonych przez Lozoff i wsp. stwierdzono, że dzieci z niedoborem żelaza w wieku niemowlęcym wykazują gorsze wyniki w testach inteligencji oraz funkcji wykonawczych na późniejszych etapach życia [28]. 
Z kolei metaanaliza obejmująca wyniki 21 badań dotyczących wpływu suplementacji żelazem na funkcje poznawcze dzieci i młodzieży z niedoborem tego pierwiastka wykazała, że suplementacja żelazem znacząco poprawiała wyniki w testach pamięciowych oraz w zakresie uwagi, co sugeruje, że uzupełnienie niedoboru żelaza może korzystnie wpłynąć na rozwój poznawczy u dzieci i młodzieży [29].
Deficyt żelaza wpływa negatywnie również na funkcje kognitywne u dorosłych. U osób z niedokrwistością wynikającą z niedoboru żelaza często obserwuje się obniżenie zdolności do koncentracji, pogorszenie pamięci oraz ogólne zmniejszenie zdolności umysłowych. Wyniki badań przeprowadzonych przez Murray-Kolb i wsp. wykazały, że suplementacja żelazem u młodych dorosłych poprawiała wydajność w zadaniach związanych z koncentracją i pamięcią roboczą [30]. Również uzupełnienie niedoboru żelaza znacząco wpływa na poprawę funkcji poznawczych, co może być korzystne również w profilaktyce zaburzeń kognitywnych związanych z wiekiem. 
Co więcej, badania epidemiologiczne wskazują, że niedobór żelaza, nawet w postaci subklinicznej, może negatywnie wpływać na zdolności kognitywne. Suplementacja powinna być jednak ostrożnie dostosowana do indywidualnych potrzeb, ponieważ nadmiar żelaza może prowadzić do uszkodzeń oksydacyjnych i negatywnie wpływać na zdrowie mózgu [30].

Synergia suplementacji – magnez, żelazo i probiotyki

W przypadku funkcji kognitywnych istotne jest nie tylko dostarczanie pojedynczych składników, ale również ich synergistyczne działanie. Magnez i żelazo są dwoma kluczowymi minerałami, które odgrywają odmienne, ale uzupełniające się role w organizmie. Żelazo odpowiada za transport tlenu do mózgu i wsparcie syntezy neuroprzekaźników, a magnez wspomaga stabilizację neuronów, działa neuroprotekcyjnie i przeciwdziała stresowi oksydacyjnemu. Ich synergia jest szczególnie ważna dla osób z niedoborami tych minerałów, ponieważ niedobór jednego z nich może wpływać na biodostępność drugiego [20]. Magnez może poprawiać wchłanianie żelaza, co jest istotne, biorąc pod uwagę, że żelazo potrzebne jest do prawidłowego funkcjonowania układu nerwowego i produkcji mieliny [31]. Z kolei mikrobiota jelitowa (szczególnie szczepy bakterii Lactobacillus i Bifidobacterium) odgrywa kluczową rolę w metabolizmie i wchłanianiu składników mineralnych, wspierając ich biodostępność. Przykładem może być działanie szczepu Bifidobacterium longum, które zwiększa biodostępność żelaza w przewodzie pokarmowym, a także Lactobacillus plantarum, które mogą wspierać przyswajanie magnezu [32]. Wykazano, że zmiana składu mikrobioty jelitowej na korzyść tych szczepów może wspierać efektywne wykorzystanie tych mikroskładników w organizmie, co może poprawiać funkcje kognitywne, zwłaszcza u osób z ich niedoborami. Wskazują na to między innymi wyniki badania Olofin i wsp., zgodnie z którym dzieci przyjmujące suplementację probiotyczną, miały wyższy poziom żelaza w surowicy w porównaniu do dzieci, które jej nie stosowały [33].
Kombinacja magnezu, żelaza i probiotyków może wspierać funkcje poznawcze także poprzez korzystny wpływ na oś mózg–jelito. Probiotykoterapia, poprzez modulowanie składu mikrobioty jelitowej, może obniżać poziom cytokin prozapalnych oraz redukować stres oksydacyjny. Badania pokazują, że prawidłowy skład mikrobioty jelitowej, wspierany przez probiotyki, ma potencjał w ochronie przed neurozapaleniem, które może być przyczyną pogorszenia funkcji poznawczych [34]. 
W ten sposób odpowiednia podaż magnezu i żelaza, wspierana probiotykoterapią, może przyczyniać się do zachowania sprawności intelektualnej i ochrony przed uszkodzeniami neurologicznymi. Metaanaliza przeprowadzona przez Gajos i Beaver analizowała efekty różnych suplementów na zdolności poznawcze, wskazując, że kombinacja mikroelementów i probiotyków prowadziła do poprawy pamięci roboczej oraz zwiększenia koncentracji w porównaniu z osobami, które nie stosowały suplementacji [35]. 
Suplementacja magnezem, żelazem i probiotykami to złożona i wzajemnie wspierająca się strategia wspierania funkcji poznawczych. Magnez chroni przed neurodegeneracją, reguluje neuroprzekaźniki i działa antyoksydacyjnie, żelazo jest kluczowe dla transportu tlenu i syntezy neuroprzekaźników, a probiotyki wspierają przyswajanie obu minerałów, jednocześnie regulując stan zapalny i wpływając na oś mózg–jelito. Wspólne stosowanie tych trzech składników odżywczych może przynieść korzyści dla zdrowia mózgu, szczególnie w profilaktyce zaburzeń poznawczych i wspomaganiu funkcji intelektualnych.

Podsumowanie

Magnez, żelazo i probiotyki są istotnymi składnikami wspierającymi funkcje kognitywne. Odpowiednia suplementacja, szczególnie u osób z niedoborami tych składników, może przynieść wymierne korzyści dla zdrowia mózgu, pamięci oraz zdolności uczenia się. Magnez i żelazo wpływają bezpośrednio na funkcje neuronalne i produkcję neuroprzekaźników, podczas gdy probiotyki oddziałują na funkcje mózgu poprzez oś jelitowo-mózgową. Wydaje się, że przyszłe badania nad synergistycznym wpływem tych składników mogą przynieść dalsze zrozumienie ich roli w poprawie zdrowia kognitywnego. 
 

Bibliografia

1. Willatts P. Effects of Nutrition on the Development of Higher-Order Cognition. Nestle Nutr. Inst. Workshop Ser. 2018; 89: s. 175–184.
2. Banjari I., Vukoje I., Mandić M.L. Brain food: how nutrition alters our mood and behavior. Hrana u zdravlju i bolesti, znanstveno-stručni časopis za nutricionizam i dijetetiku 2014; 3(1): s. 13–21.
3. Gómez-Pinilla F. Brain foods: the effects of nutrients on brain function. Nat. Rev. Neurosci. 2008; 9(7): s. 568–578.
4. Meeusen R. Exercise, nutrition and the brain. Sports Med. 2014; 44(1): s. 47–56.
5. Mayer E.A. Gut feelings: the emerging biology of gut–brain communication. Nat. Rev. Neurosci. 2011; 12(8): s. 453–466.
6. Beard J.L. Iron biology in immune function, muscle metabolism and neuronal functioning. J. Nutr. 2001; 131(2): s. 568–579.
7. Yano J.M., Yu K., Donaldson G.P. et al. Indigenous bacteria from the gut microbiota regulate host serotonin biosynthesis. Cell 2015; 161(2): s. 264–276.
8. Carabotti M., Scirocco A., Maselli M.A., Severi C. The gut-brain axis: interactions between enteric microbiota, central and enteric nervous systems. Ann. Gastroenterol. 2015; 28(2): s. 203–209.
9. Dinan T.G., Cryan J.F. The impact of gut microbiota on brain and behavior: Implications for psychiatry. Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care 2015; 18(6): s. 552–558.
10. Vogt N.M., Kerby R.L., Dill-McFarland K.A. et al. Gut microbiome alterations in Alzheimer’s disease. Sci. Rep. 2017; 7(1): s. 13537.
11. Kim Y.K., Jeon S.W. Neuroinflammation and the immune-kynurenine pathway in anxiety disorders. Curr. Neuropharmacol. 2018; 16(5): s. 574–582.
12. Teixeira A.L. et al. Cytokines and depression: an update. Cytokine 2010; 47(2): s. 163–165.
13. Bourassa M.W. et al. Butyrate, neuroepigenetics and the gut microbiome: Can a high fiber diet improve brain health? Neurosci. Lett. 2016; 625: s. 56–63.
14. Mollica M.P. et al. Butyrate regulates liver mitochondrial function, efficiency, and dynamics in insulin-resistant obese mice. Diabetes 2017; 66(5): s. 1405–1418.
15. Steenbergen L. et al. A randomized controlled trial to test the effect of multispecies probiotics on cognitive reactivity to sad mood. Brain Behav. Immun. 2015; 48: s. 258–264.
16. Kobayashi Y. et al. Effects of probiotic and prebiotic intake on cognitive function in healthy elderly Japanese: a randomized, double-blind, placebo-controlled trial. Biosci. Microbiota Food Health 2019; 38(1): s. 16–25.
17. Wallace C.J., Milev R. The effects of probiotics on depressive symptoms in humans: A systematic review. Ann. Gen. Psychiatry 2017; 16: s. 14.
18. Kobayashi Y., Kuhara T., Oki M., Xiao J.Z. Effects of probiotic and prebiotic intake on cognitive function in healthy elderly Japanese: a randomized, double-blind, placebo-controlled trial. Biosci. Microbiota Food Health 2019; 38(1): s. 16–25.
19. Gill S.R., Pop M., Deboy R.T., Eckburg P.B., Turnbaugh P.J. et al. Metagenomic analysis of the human distal gut microbiome. Science 2006; 312(5778): s. 1355–1359.
20. Barbagallo M., Dominguez L.J. Magnesium and aging. Curr. Pharm. Des. 2010; 16(7): s. 832–839.
21. Slutsky I. et al. Enhancement of learning and memory by elevating brain magnesium. Neuron 2010; 65(2): s. 165–177.
22. Chiu H.Y. et al. Effects of magnesium on subjective anxiety in anxiety-related disorders: a systematic review. J. Clin. Psychopharmacol. 2015; 35(6): s. 707–712.
23. Jiang X. et al. Effects of magnesium supplementation on cognitive function in humans: a systematic review and meta-analysis. Nutrients 2016; 8(6): s. 343.
24. Liu G., Weinger J.G., Lu Z.L., Xue F., Sadeghpour A. Efficacy and safety of magnesium L-threonate supplementation in memory decline: A meta-analysis. Nutrients 2016; 8(1): s. 1–12.
25. Neufeld E.J., Ponka P. Iron metabolism and related genetic diseases. J. Clin. Invest. 2008; 118(4): s. 1251–1260.
26. Lozoff B., Georgieff M.K. Iron deficiency and brain development. Semin. Pediatr. Neurol. 2006; 13(3): s. 158–165.
27. Lozoff B. et al. Long-lasting neural and behavioral effects of iron deficiency in infancy. Nutr. Rev. 2006; 64(5 Pt 2): s. 34–43.
28. Lozoff B. et al. Iron deficiency and cognitive development. Nestle Nutr. Workshop Ser. Pediatr. Program 2006; 57: s. 155–165.
29. Falkingham M. et al. The effects of oral iron supplementation on cognition in older children and adults: a systematic review and meta-analysis. Nutr. J. 2010; 9: s. 4.
30. Murray-Kolb L.E., Beard J.L. Iron deficiency and cognitive functioning in women of reproductive age. Am. J. Clin. Nutr. 2007; 85(4): s. 1146–1152.
31. Skrypnik K., Suliburska J. Association between the gut microbiota and mineral metabolism. J. Sci. Food Agric. 2018; 98(6): s. 2449–2460.
32. Olofin I. et al. Iron supplementation and anemia in low-income countries: analysis of the prospective urban rural epidemiology (PURE) study. Nutr. J. 2013; 12: s. 20.
33. Kau A.L., Ahern P.P., Griffin N.W. et al. Human nutrition, the gut microbiome, and immune system: envisioning the future. Nature 2011; 474(7351): s. 327–336.
34. Dinan T.G., Cryan J.F. Gut–brain axis and neuropsychiatric disorders: role of gut microbiota. Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care 2017; 20(1): s. 42–48.
35. Gajos J.M., Beaver K.M. The effect of omega-3 fatty acids on aggression: a meta-analysis. Neurosci. Biobehav. Rev. 2016; 69: s. 147–158.