不管是自己以前在當保健食品原料的 PM 還是看到魚油相關的資料,總是會強調 EPA/DHA 的重要性,並說來自植物的 α-次亞麻油酸(α-Linolenic acid,縮寫 ALA)的轉換成 EPA 與 DHA 的效率不好,直接補充才會夠。那時還常會聽聞「住在北極圈的因紐特人就是吃很多魚才沒有心血管疾病」的說法。

但總覺得哪邊怪怪的,事情有這麼單純嗎?你想想看喔,在過去運輸保存技術不發達的年代,那些住在山上或內陸地區的人,還有飲食以植物來源主的人們,這些人其實沒什麼機會吃到富含 EPA 和 DHA 的魚,但人家還不是一直活得好好的?

後來在「盲眼的尼安德塔石器匠」看到人類脂肪酸去飽和酶會受環境選汰的文章後,嗯,這或許是個好方向喔!

必需脂肪酸、Omega3 和 Omega6 是什麼意思

在進入正題前,還是要先聊一下什麼是「必需脂肪酸」。一般人成長到一定階段後,會有兩個必需脂肪酸,分別是 Omega-6 的亞油酸(Linoleic acid,LA) Omega-3 的 ALA,由於人類的細胞沒辦法做出 Omega-3/6 基本架構的關係,就得從外在的環境獲取啦。

總是聽人講 Omega 幾的,那到底 Omega 是什麼意思呢? 它是一種表示脂肪酸鏈上的位置,以第一個碳(CH3 那端)開始數,Omega-3 的意思就是從第一個碳開始數的第三個碳上有雙鍵,看文字可能比較難想像,請看下圖的例子吧。

必須脂肪酸-演化-Omega3-Omega6-脂肪酸結構

資料來源:Wikipedia

 

有了 LA 與 ALA,就能夠合成花生四烯酸(Arachidonic acid,AA)、EPA 和 DHA … 等長度更長、雙鍵更多的長鏈多元不飽和脂肪酸( long chain polyunsaturated acids,LC-PUFAs),就算飲食中很少攝取到含有 AA、EPA 或 DHA 的食物,身體就有辦法自己做出來。

像是磷脂質裡脂肪酸的比例會改變細胞膜的流動性,可能影響細胞膜對訊息的接受,之前有提過細胞膜流動性差可能會影響胰島素的作用

在分子層級當中,LC-PUFAs 還能發揮好幾種其他重要的功能,例如在細胞內的訊息途徑當中作為第二訊息者,或者調節轉譯。此外,LC-PUFAs 也是類二十碳酸的前軀物(白三烯素與前列腺素),與發炎反應的發生與消除有密切的關係。

下圖簡略呈現出 LA 與 ALA 在人體內變成 AA、EPA 與 DHA 的路徑,以及人們主要獲取的食物來源。這裡的主要不是說只有這類的食物才有,而是在飲食來源中佔比較多,其他來源的食物也可能含有這些脂肪酸,例如牛肉也是會有 EPA 與 DHA,只是相對含量比較少而已。

 

必須脂肪酸-演化-Omega3-Omega6-代謝途徑

在粉紅與淡藍色的色塊中間,有 FADS1 與 FADS2,它們是脂肪酸去飽和酶(fatty acid desaturase)1 與 2,FADS2 能讓 18 碳與 24 碳脂肪酸的碳鏈上增加一個雙鍵,而 FADS1 則是幫 20 碳的 Omeg-3/6 增加一個雙鍵,變成花生四烯酸與 EPA。(還有 FADS3,不過現在還不清楚它的作用是什麼。)

飲食變遷與必需脂肪酸的代謝適應

人類的飲食生活並不是一成不變,從採集狩獵、農業到現代,不管是食物的來源、營養素的比例還是形式都有很大的不同,為適應不同時期的飲食,身體會跟著演化成適合該環境的樣子,例如在唾液澱粉酶的文章裡提到進入農業時代的族群,可能因長期攝取較多的澱粉食物,唾液澱粉酶基因(AMY1)以增加拷貝數的方式來強化對這類食物的消化能力,反之,維持採集狩獵的族群因為飲食當中沒有處理那麼多澱粉食物的需求,AMY1 的拷貝數就可能不需要那麼多個。

然而,從採集狩獵轉變到農業時代的飲食變化可不僅止於吃比較多澱粉而已,多元不飽和脂肪酸的分佈也跟著變動,原本動物或海洋來源食物的 AA 與 EPA 含量比較高,變成以植物來源食物為主的時候,就變成 LA 與 ALA 吃比較多。本來不用太努力合成 AA 與 EPA,但飲食改變之後,為了維持跟過去一樣的量,就得從 LA 和 ALA 來製造啦。

脂肪酸去飽和酶(FADS1 與 2)是必需脂肪酸代謝中的關鍵酵素,研究發現編碼這些酵素的基因在不同的族群上會有些不同,和唾液澱粉酶多拷貝幾份 AMY1 的基因不同,FADS 的變化是某些等位基因上的單一鹼基出現了變化,也就是單核苷酸多態性(Single Nucleotide Polymorphism,簡稱 SNP),讓 FDAS 的酵素活性發生改變,例如是 T 變 C ,研究發現 FADS1 的 rs174546 位置上的多樣性會影響對攝取脂肪酸後,血液循環中 AA、EPA 與 DHA 的比例。

rs174546 是什麼? 這種編碼方式稱為「Rs Numbers,Rsid」是用來註記特定 SNPs 的位置。

如果你想更了解關於 FADS1 與 2 基因的變化,推薦你閱讀盲眼的尼安德塔石器匠的文章:

1. Gene Online – 油脂人生(上):不可或缺的去飽和酶
2. Gene Online – 油脂人生(下):千變萬化,屢受選汰的去飽和酶

 

FADS1 多樣性與飲食 PUFAs 攝取對循環脂肪酸比例的影響

也因為對 FADS1 的了解,2018 年有篇研究就去看 FADS1 的基因、飲食脂肪酸攝取以及血中脂肪酸分佈之間的關係。研究發表在《美國臨床營養學期刊》上,研究者從 Nurses’ Health Study 和 Health Professionals Follow-Up Study 取得 2,288 位受試者的資料,包含血液樣本、半定量食物頻率問卷以及 FADS1 的定序。

最後發現 FADS1 rs174546 的等位基因是 C 的人,血中有較高比例的 AA、EPA 與 DHA,且較低比例的 LA 與 ALA,換言之,等位基因是 T 的人得從飲食多攝取 AA、EPA 與 DHA,血中這些脂肪酸的濃度才能和 C 等位基因的人相當。換句話說 FADS1 rs174546 上帶有 T 的人能在食物富含 AA、EPA 與 DHA 的環境下活得好,反之,帶有 C 的人就算在食物富含 LA 與 ALA 的環境也能活得很好。

從這個結果衍伸出來的問題就是魚油這類富含 EPA 與 DHA 補充品的適用對象,或許先了解個人的基因再做建議可能會比較契合需要。

 

25 年前上演的侏羅紀公園有句經典的台詞:生命會找到出路(Life finds a way.)。
在看過幾篇演化與營養相關的研究之後,忍不住覺得 … 那台詞很貼切呀!

 

PS:對於基因還有演化的知識,我還在學習中,如果有錯誤的地方或理解錯誤的地方,請給席尼親切的指教一下。

 

參考文獻

  1. Lattka, E., Illig, T., Heinrich, J., & Koletzko, B. (2009). FADS gene cluster polymorphisms: important modulators of fatty acid levels and their impact on atopic diseases. Journal of nutrigenetics and nutrigenomics, 2(3), 119-128.
  2. Buckley, M. T., Racimo, F., Allentoft, M. E., Jensen, M. K., Jonsson, A., Huang, H., … & Jørgensen, M. E. (2017). Selection in Europeans on fatty acid desaturases associated with dietary changes. Molecular biology and evolution, 34(6), 1307-1318.
  3. Juan, J., Huang, H., Jiang, X., Ardisson Korat, A. V., Song, M., Sun, Q., … & Kraft, P. (2018). Joint effects of fatty acid desaturase 1 polymorphisms and dietary polyunsaturated fatty acid intake on circulating fatty acid proportions. The American journal of clinical nutrition, 107(5), 826-833.