Acid béo không no Omega-3 với sức khỏe con người
PGS.TS. Hà Hoàng Kiệm, BV 103
"Nên ăn ít nhất hai bữa cá mỗi tuần" đây là lời khuyên của Hội Tim mạch Hoa Kỳ. Tại sao lại cần ăn nhiều cá hơn thịt, vì trong cá, nhất là mỡ cá có nhiều Omega-3. Omega-3 là một acid béo không no đa nối đôi thiết yếu có vai trò quan trọng đối với sức khỏe con người. Trong bài này chúng tôi trình bày vai trò của Omega-3 đối với sức khỏe con người qua các nghiên cứu của các tác giả trong những năm gần đây để bạn đọc có thêm cơ sở khoa học cho những thông tin về loại acid béo không no đa nối đôi này.
1. Acid béo không no Omega-3, Omega-6
Acid béo là một chuỗi nguyên tử carbon liên kết với nhau bởi các liên kết hóa học. Một đầu của chuỗi carbon là nhóm Methyl (- CH3) đầu kia là nhóm Carboxyl (- COOH). Liên kết hóa học giữa các nguyên tử carbon có thể hoặc là liên kết đơn hoặc là liên kết đôi. Các liên kết này xác định phân tử acid béo là bão hòa hoặc không bão hòa. Các acid béo có chiều dài khác nhau: acid béo chuỗi ngắn có ít hơn 6 nguyên tử carbon, các acid béo chuỗi dài có 12 hoặc hơn số nguyên tử carbon.
Các acid béo bão hòa: chỉ chứa các liên kết đơn trong phân tử của nó. Các acid béo bão hòa có nhiều trong mỡ động vật, bơ, kem, trứng, thịt màu đỏ, chocolate.
Các acid béo không bão hòa đơn nối đôi: trong phân tử chỉ có một nối đôi. Các dầu hạt thực vật có chứa nhiều loại acid béo này như dầu oliu, hạt dẻ, dầu lạc.
Các acid béo không bão hòa đa nối đôi: trong phân tử có chứa từ hai nối đôi trở lên. Các thực phẩm chứa nhiều loại acid béo này là dầu gan cá, thịt cá nhất là các loại cá biển tự nhiên, dầu thực vật, dầu ngũ cốc, dầu hướng dương, đậu.
Các acid béo thiết yếu là các acid béo không bão hòa, đa nối đôi cần thiết cho chức năng chuyển hóa của cơ thể mà cơ thể không tự tổng hợp được, trong đó quan trọng là các acid béo Omega-3 và Omega-6.
Acid béo Omega-3 là loại acid béo không no, đa nối đôi thiết yếu có nối đôi đầu tiên ở carbon thứ 3 tính từ đầu chuỗi có gốc methyl, trong đó quan trọng nhất là EPA (Eicosapentaenoic acid) và DHA (Decosa herxaenoic acid). Các thực phẩm chứa nhiều acid béo Omega-3 là các loại cá biển, các thực phẩm biển như tôm, cua biển.
Acid béo Omega-6 cũng là loại acid béo không no đa nôi đôi thiết yếu, có nối đôi đầu tiên ở carbon thứ 6 tính từ đầu chuỗi có gốc methyl. Trong đó quan trọng nhất là AA (Arachidonic acid) và LA (Linoleic acid). Các thực phẩm giàu acid béo Omega-6 gồm các thịt động vật màu đỏ, ngũ cốc, dầu hạt hướng dương, đậu, dầu hạt bông.
Các acid béo không no đa nôi đôi là thành phần quan trọng của phospholipid trong cấu trúc màng tế bào của tất cả các tế bào trong cơ thể như hồng cầu, tiểu cầu, tế bào nội mạc, monocyte, lymphocyte, bạch cầu đa nhân, tế bào xơ non, tế bào lưới, tế bào gan, tế bào thần kinh. Tỉ lệ giữa acid béo Omega-6/Omega-3 ở màng tế bào thích hợp nhất là 4-5/1. Có sự cạnh tranh lẫn nhau giữa Omega-3 và Omega-6 trong thành phần cấu trúc màng tế bào tùy theo thực phẩm được cung cấp. Nếu các thực phẩm sử dụng hàng ngày chủ yếu là Omega-6 (như khẩu phần ăn hiện nay của con người đặc biệt là người châu Âu) thì tỉ lệ Omega-6/Omega-3 ở màng tế bào là 10-30/1. Khi cung cấp các thực phẩm giàu Omega -3 như cá biển và các thực phẩm biển, sau 2 tuần các tác giả thấy Omega-3 thay thế Omega-6 trong cấu trúc màng tế bào. Phân tích thành phần acid béo ở màng tế bào neutrophil người sau 6 tuần uống dầu cá thấy giảm 33% acid arachidronic (Omega-6), EPA (Omega-3) tăng gấp 20 lần so với giai đoạn trước khi uống dầu cá.
Các acid béo Omega-3 trong thực phẩm của người thường thường là các chuỗi có 18, 20 hoặc 22 nguyên tử carbon và các phân tử acid béo này thường có 3, 5 hoặc 6 nối đôi. Các nối đôi trong phân tử acid béo tạo nên hình dạng không gian của phân tử acid béo, do 2 nguyên tử hydro ở về cùng một phía của nôi đôi, đã tạo ra cấu trúc không gian 3 chiều của phân tử acid béo Omega-3 cũng như là cấu trúc của phospholipid chứa Omega-3. Cấu trúc chuỗi carbon của Omega-3 không thẳng mà gấp khúc xoắn, điều này tạo nên sự khác nhau về cấu trúc sinh học của lớp lipid 2 cực của màng tế bào giàu acid béo không no đa nôi đôi Omega-3 hay Omega-6.
2. Vai trò của Omega-3 đối với phản ứng viêm và miễn dịch
2.1. Vai trò của acid béo Omega-6 và Omega-3 với chuyển hóa prostaglandin
Dưới tác dụng của phospholipase, phospholipid màng tế bào giải phóng ra các acid béo không no đa nôi đôi Omega-6, cụ thể là acid arachidonic. Acid arachidonic dưới tác dụng của enzym cyclo oxygenase và lypoxygenose sẽ chuyển hóa thành các eicosanoid gồm: prostaglandin (PG), prostacyclin, thromboxan hoặc leukotrien, chúng là các chất sinh học đóng vai trò quan trọng trong sinh bệnh học của viêm Prostaglandin F1 và prostaglandin I1 gây đau
Thromboxan A2 gây ngưng kết tiểu cầu và co mạch
Leukotrien B4 gây viêm và hóa ứng động bạch cầu
Prostacyclin (PGI2) gây giãn mạch và ức chế ngưng kết tiểu cầu
Thromboxan A3 ức chế ngưng kết tiểu cầu và ức chế co mạch
Leukotrien B5 làm giảm viêm và giảm hóa ứng động bạch cầu
Khi tỉ lệ acid béo Omega-6/Omega-3 là quá cao trong cấu trúc của phospholipid màng tế bào sẽ gây ra chuyển hóa quá mức tạo ra các phostaglandin và leukotrien làm quá trình viêm phát triển. Khi cung cấp thực phẩm chứa nhiều Omega-3 thì Omega-3 sẽ cạnh tranh thay thế Omega-6 trong cấu trúc phân tử phospholipid màng tế bào, và Omega-3 cạnh tranh với Omega-6 trong quá trình sinh tổng hợp các eicosanoid. EPA (eicosapentanoic acid - một Omega-3) sẽ cạnh tranh với AA (acid arachidonic - một Omega-6) trong quá trình tổng hợp prostaglanddin và leukotrien dưới tác dụng của cyclo oxygenase (COX) và lypoxygenase và làm giảm rõ rệt việc sản sinh các chất tiền viêm này. Các nghiên cứu cho thấy khi cung cấp thực phẩm chứa nhiều acid béo Omega-3 sau 2 tuần thì: Sản sinh PGE2 giảm, giảm thromboxin A2, giảm leukotrien B4 và làm tăng thromboxan A3, tăng prostacyclin I3 nhưng không làm giảm prostacyclin I2 làm prostacyclin tổng lượng tăng, tăng leukotrien B5.
Nhiều nguyên nhân gây ra phản ứng viêm như vi khuẩn, vi rút, yếu tố miễn dịch. Các tác nhân trên có thể khởi đầu đáp ứng viêm bằng cách hoạt hóa các chất trung gian miễn dịch dịch thể và tế bào. Trong pha đầu của viêm thường thấy tăng quá mức các chất trung gian inlerleukin và các chất tiền viêm…giải phóng từ phospholipid màng như prostaglandin, throboxan và leukotrien. Nếu được cung cấp Omega-3, chúng sẽ cạnh tranh với Omega-6 trong quá trình tạo ra các chất tiền viêm và hóa ứng động bạch cầu làm giảm phản ứng viêm.
Ngoài tác dụng làm thay đổi chuyển hóa prostaglandin, Omega-3 còn làm giảm triglyxerid, giảm cholesterol, tăng HDL – C, giảm LDL – C.
Các chất ức chế cycloxygenase (COX) khác nhau bao gồm các thuốc kháng viêm non-steroid (NSAIDs) được dùng để điều trị viêm, đau và sốt. Mặc dù NSAIDs ức chế COX và là tác nhân chống viêm có hiệu quả, nhưng các tác dụng không mong muốn trầm trọng đã hạn chế việc sử dụng các thuốc này. Hai dạng của COX đã được xác định COX-1 là COX sinh lý, COX-2 sinh ra do các cytokin có mặt tổ trong tổ chức viêm. Người ta thấy rằng độc tính của NSAIDs là do ức chế COX-1, trong khi chất ức chế COX-2 chỉ tác động ở vị trí viêm. Tuy nhiên hiện nay chưa có thuốc nào thực sự chỉ ức chế chọn lọc COX-2. Acid béo Omega-3 từ những năm 80 của thế kỷ 20 đã được biết như là một chất hỗ trợ cho thuốc để điều trị viêm (làm tăng hiệu quả của thuốc và giúp giảm liều thuốc chống viêm) hoặc là làm giảm độc tính của thuốc.
Khi tăng acid béo Omega-3 và giảm acid béo Omega-6 trong khẩu phần ăn đã làm tăng được hiệu quả và giảm được liều thuốc NSAIDs ở bệnh nhân bị viêm khớp dạng thấp và bệnh hen. Weber FC 2006; Seed MP, Willonghly DA 1997, cho người tình nguyện bình thường uống dầu cá giàu Omega-3, thấy Omega-3 nhanh chóng thay thế Omega-6 trong thành phần phospholipid màng các tế bào trong tuần hoàn. Định lượng Omega-3 trong thành phần phospholipid màng tế bào monocyte thấy mức EPA (một Omega-3) tăng sau 2 tuần uống dầu cá và đạt tối đa sau 6 tuần, DHA đạt tới đỉnh sau 18 tuần.
2.2. Vai trò của acid béo Omega-3 với interleukin-1 (IL1) và tác nhân hoại tử khối u (TNF)
Interleukin-1 (IL-1), tác nhân hoại tử khối u (TNF- alpha) và interleukin-6 (IL-6) là các cytokin được tiết ra từ các tế bào meonocyte và macrophase, các cytokin này đóng vai trò quan trọng trong tương tác giữa các tế bào có thẩm quyền miễn dịch và các tế bào viêm. Khi các cytokin này được sản sinh ra với một số lượng thích hợp thì có lợi cho đáp ứng viêm, nhưng khi chúng được sản sinh với số lượng không thích hợp, quá mức cần thiết thì chúng gây ra các phản ứng quá mức có hại, đặc biệt TNF - alpha có vai trò quan trọng trong bệnh lý viêm. Các cytokin này gây sốt, kích thích gan tăng tổng hợp các protein pha cấp tính như C-protein reactive, amyloid A huyết thanh, fibrinogen, alpha1-anti trypsin và haptoglobin, hoạt hóa tế bào lympho T và B và tế bào nội mạc, chúng liên quan tới nhiều khía cạnh khác của đáp ứng viêm trong pha cấp tính. IL-1 và TNF- alpha ảnh hưởng trên một phạm vi rộng các chức năng sinh học, IL-1 hoạt hóa các yếu tố tiền đông máu. Tăng sản sinh chất tức chế chất hoạt hóa plasminogen và tăng sản sinh các eicosanoid, chúng làm tăng kết dính bạch cầu do sinh ra các phần tử kết dính và làm tăng tính thấm protein qua mạch máu.
Các thuốc có tác dụng làm giảm tổng hợp interleukin-1 và TNF-alpha là corticosteroids và cyclosporin A. Vì IL-1 và TNF-alpha là các chất trung gian gây viêm quan trọng làm giảm sản sinh các cytokin này sẽ giúp giảm triệu chứng viêm. nghiên cứu trên người tình nguyện bình thường, Weber PC, Leaf A (2006) chỉ ra rằng khi được cung cấp acid béo Omega-3 bằng uống dầu cá thì tế bào monocyte ở tuần hoàn những người này giảm khả năng sản sinh IL-1beta khi được kích thích bằng nội độc tố, hiệu quả này còn kéo dài 10 tuần sau khi ngừng cung cấp Omega-3, kết quả trên gợi ý có sự tồn tại kéo dài các acid béo Omega-3 trong các tế bào monocyte trong tuần hoàn. Kết quả tương tự cũng đượcVassalli P, 1992 quan sát thấy đối với IL-1beta và TNF. Các kết quả trên trước đây chỉ đạt được khi sử dụng corticoid hoặc cyclosporin A. Nhưng corticoid và cyclosporin A có nhiều tác dụng không mong muốn, đặc biệt khi dùng với thời gian dài. Thử nghiệm lâm sàng trong vòng 1 năm với chế độ ăn bổ xung dầu cá (6g dầu cá có chứa 3g Omega-3 một ngày) ở bệnh nhân sau ghép thận cùng với uống cyclosporin A trong một nghiên cứu mù đôi ngẫu nhiên, các tác giả Homan vander Hei de JJ, Bilo HJG, Donker JM 1993 thấy nhóm bệnh nhân uống dầu cá có tỉ lệ thải ghép thấp hơn nhóm chứng và có khuynh hướng tăng thời gian sống dư của mảnh ghép. Ở những bệnh nhân bị bệnh thận IgA được ghép thận, điều trị với dầu cá trong 2 năm đã làm giảm tỉ lệ mảnh ghép bị mất chức năng có ý nghĩa. Acid béo Omega-3 trong dầu cá còn làm giảm triglycerid, cholesterol, LDL- C và làm tăng HDL-C, làm tăng khả năng biến dạng của hồng cầu. Caughey và CS, đã chứng minh cho chế độ ăn giàu dầu hạt phỉ (chứa nhiều Omega-3) đã ức chế khả năng sản sinh các cytokin tới 30% trong 4 tuần. Tiếp tục cho uống 9g dầu cá trong vòng 4 tuần thấy ức chế sản sinh IL-1beta tới 80% và TNF-alpha tới 70%. Dầu hạt phỉ làm tăng EPA nhưng không tăng DHA ở màng tế bào monocyte. Kết quả nghiên cứu trên động vật và người cho thấy acid béo Omega-3 có tác dụng ức chế đáp ứng miễn dịch trung gian tế bào, một phần bởi ức chế chức năng của tế bào trình diện kháng nguyên, làm tăng trạng thái lỏng của màng tế bào và làm thay đổi khả nămg bộc lộ protein màng. Khả năng này là do cấu trúc không gian của Omega-3 khi thay thế cho Omega-6 để làm thay đổi vị trí protein màng. Hầu hết các nghiên cứu trên người đã chỉ ra acid béo Omega-3 ức chế các cytokin tiền viêm TNF và IL-1.
Omega-3 còn ức chế tác nhân hoạt hóa tiểu cầu PAF (platelet Activating Factor). PAF làm ngưng kết tiểu cầu và hoạt hóa bạch cầu, làm tăng mạnh chuyển hóa acid arachidonic. Người ta thấy rằng PAF là một phospholipase A2 phụ thuộc phospholipid, đóng vai trò cốt yếu trong bệnh sinh của viêm khớp dạng thấp, hen, shock nhiễm độc và thải ghép thận cấp tính.
Như vậy các eicosanoid được tạo ra từ phospholipid màng tế bào dưới tác dụng của cyclo oxygenase và lypoxygenase cùng với các cytokin được tiết ra từ các monocytes và macrophase là các chất trung gian quan trọng nhất trong đáp ứng viêm và đáp ứng miễn dịch. Các chất này được sản sinh quá mức là bệnh sinh chính của bệnh lý viêm và các bệnh tự miễn dịch. Việc sản sinh quá mức các eicosanoid và các cytokin có liên quan đến tỉ lệ acid béo Omega-6/Omega-3 trong phân tử phospholipid màng tế bào quá cao. Như trên đã nói tỉ lệ có lợi nhất đối với cơ thể người của Omega-6/Omega-3 ở màng tế bào là 4-5/1. Trong khoảng 150 năm trở lại đây, loài người đã thay đổi thói quen ăn, từ thói quen ăn chủ yếu các thực phẩm biển giàu Omega-3 sang các thực phẩm thịt màu đỏ và các ngũ cốc, nhất là các sản phẩm của công nghệ thực phẩm giàu Omega-6, ít Omega-3, làm cho tỉ lệ Omega-6/Omega-3 ở màng tế bào của tất cả các tế bào viêm khoảng 10-30/1. Có lẽ vì vậy mà các bệnh viêm mãn tính, các bệnh tự miễn, bệnh tim mạch gia tăng. Các nghiên cứu dịch tễ học từ 1980 cho thấy những người Eskimos sống tại Greenland và người Nhật vẫn giữ thói quen ăn nhiều thực phẩm biển (chứa hàm lượng cao Omega-3, ít Omega-6) có tỉ lệ thấp nhồi máu cơ tim, các bệnh viêm mãn tính và bệnh tự miễn khi so sánh với chính những tộc người này sống ở các nước Phương Tây hoặc ở phía Tây của Greenland có thói quen các thực phẩm giàu Omega-6 ít Omega-3 (thịt động vật màu đỏ, ngũ cốc). Trong các acid béo Omega-3 được chiết xuất từ mỡ cá biển có 2 acid là EPA (eicosapentaenoic acid) và DHA (decosaherxaenoic acid) có tiềm năng sinh học cao hơn là -lenoleic acid (ALA). Acid béo Omega-3 có vai trò điều hòa tổng hợp các eicosanoid. Các thực nghiệm trên động vật và các nghiên cứu can thiệp lâm sàng cho thấy Omega-3 có đặc tính chống viêm và đã được sử dụng để kiểm soát các bệnh viêm và miễn dịch, bệnh tim vành, bệnh trầm cảm, các bệnh tự miễn liên quan với tăng mức interleukin – 1 và các leukotrien tiền viêm sinh ra bởi acid béo Omega-6 (-lenoleic acid, arachidonic acid...) như các bệnh viêm khớp dạng thấp, bệnh crohn, lupus ban đỏ hệ thống, bệnh vảy nến. Các thử nghiệm lâm sàng cho thấy cung cấp thêm dầu cá trong chế độ ăn với người bị bệnh tự miễn và viêm mạn tính nặng để làm giảm các đợt hoạt động của bệnh, giảm được liều thuốc kháng viêm.
3. Lời kết
Vai trò của acid béo Omega-3 đối với sức khỏe con người nói chung và vai trò của chúng đối kiểm soát các bệnh viêm, tự miễn, bệnh tim vành đã được cơ quan quản lý thuốc và dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) công nhận. Trong một thông báo ngày 8/9/2004 của FDA cho phép sử dụng Omega-3 như một thực phẩm chức năng.
Tài liệu tham khảo
1. Artemis P. Simopolus, MD, FACN (2012). Omega-3 fatty acids in inflammation and autoimmune diseases. Nutri (Journal of the American College of Nutrition). Vol 21. No 6. P. 495-505.
2. Aller BR (2011). Fish oil in combination with other therapies in the treatment of proriasis. World Rev Nutr diet. Basel: Karger, p.436-445.
3. Appel LJ, Miller ER, Seidler Aj, Whelton (2012) Does supplementation of diet with “fish oil” reduce blood pressure? A meta-analysis of controled clinical trials. Arch intern Med. p. 153.
4. Blok WL. De Bruijn MF, Leenen PJ, Eling WM, Van Rooijen N, et al (2006). Dietary N-3 fatty acids increase pleen size and postendotoxin circulating TNF in mice; Role of macrophages, macrophage precursors, and colony-stimulating factor-1. J. Immuno 1157: 5569-5573 [abtract].
5. Blok WL, Katan MB, Van der Meer JW (2006). Modulation of inflammation and cytokine production by dietary (N-3) fatty acids. J. Nutr 126: 1515-1533.
6. Broughton KS, Johson CS, Pace BK (2007). Reduced asthmasymtoms with N-3 fatty acid ingestion are related to 5-series leukotriene production. Am J. Clin Nutr 65: 1011-1017 [Medline].
7. Clark WF, Parbtani A, Naylor CD, Levinton CM, et al (2003) Fish oil in lupus nephritis: Clinical findings and methodological implications. Kidney Int 44: 75-86 [Medline].
8. Clark SD: Polyunsaturated fatty acid regulation of gene transcription (2011): a molecular mechanism to improve the metabolic syndrome. J. Nutr 131: 1129-1132.
9. Caughey GE, Mantzioris E, Gibson RA, Cleland LG, James MJ (2006). The iffect on human tumor necrosis factor alpha and interleukin 1 beta production of diets enriched in N-3 fatty acids from vegetable oil or fish oil. An J. Clin Nutr 63: 116-122 [abtract].
10. Culp BR, Lands WF, Lucches BR, Pitt B, Romson J (2010). The effect of dietary supplementation of fish oil on experiment myocardial infartion, Prostaglandin. 20: 1021-1031 [Medline].
11. Chandrasekar B, Fernandes G (2004). Decreased pro-inflammatory cytokines and increased antioxidant enzyme gene expression by
12. Clelan LG, James MJ (2007). Rhumatoid arthritis and the balance of dietary N-6 and N-3 essential fatty acids. Br. J. Rhumato 136: 513-514.
13. Clelan LG, Hill CL, Jame MJ (2005). Diet and arthritis. Baillieres clin Rhumato 19: 771-785 [Medline].
14. Dyerberg J, Bang HO (2009). Haemostatic function and platelet and polyunsaturated fatty acids in Eskimos. Lancet: 433-435 [Medline].
15. Endres S, Ghorbani R, Kelley VE, Georgilis K, et al (2009). The effect of dietary supplementation with N-3 polyunsatutated fatty acids on synthesis of interleukin-1 and tumor necrosis factor by mononuclear cells. N Engl J Med 320: 265-271 [Abtract].
16. Ertel W, Morrison MH, Ayala A, Chaudry IM (2003). Modulation of macrophage membrane phospholipids by N-3 polyunsaturated fatty acids increases interleukin-1 release and prevents supression of cellular immunity following hemorrhagic shock. Arch surg 128: 15-20 [Abtract].
17. Fishman D, Faulds G, Jeffery R, et al (2008). The effect of novel polymorphisms in the interleukin (IL-6) gene on IL-6 transcription and plasma IL-6 levels, and an association with systemic-onset juvenile cleronic arthritis. J clin invest 102: 1369-1376 [Abtract].
18. Firtin PR, Lew RA, Liang MH, Wright EA, Beckett LA (2005). Validation of a meta-analysis the effects of fish oil in Rheumatoid arthritis. J, Clin Epidemic 148: 1379-1390 [Medline].
19. FDA (2004): Announces Qualified health claims for Omega-3 Fatty acids. FDA News for immediate release, p 04-84, september 8, U.S. food and drug administration.
