Optimale hersenstofwisseling: evolutionaire achtergrond

Steeds meer onderzoek laat zien hoe belangrijk een uitgebalanceerde voeding is voor onze hersenen. Dat geldt in het bijzonder voor de visvetzuren EPA en DHA en zogenaamde hersenselectieve nutriënten zoals ijzer en jodium. Wanneer we  niet voldoende van deze nutriënten binnenkrijgen, staat dit een optimale breingezondheid in de weg. Hierdoor kunnen aandachts-, concentratie-, gedrags- en andere problemen ontstaan.

Groeispurt

Ongeveer 2 miljoen jaar geleden maakten de hersenen van onze verre voorouders een enorme groeispurt door. Volgens onderzoeker Cunnane vond de groeispurt van onze hersenen niet op de Afrikaanse savanne plaats, maar eerder in de nabijheid van zeeën, rivieren en meren (Cunnane & Stewart, 2010). Hij stelt dat het ons op de savanne ontbrak aan een voldoende mate van goede kwaliteit nutriënten. Het groeipotentieel van de hersenen was al aanwezig, maar volgens hem werd versnelde hersengroei pas mogelijk binnen het land-watermilieu. Op het cruciale moment waren we eerder vissers-verzamelaars dan jagers-verzamelaars

Voorwaarden voor hersengroei

Onderzoek van Cunnane, Muskiet, Kuipers en anderen geeft een mooi overzicht van de basisvoorwaarden voor hersengroei:

• Genetische aanleg voor hersenen met groeipotentieel
• Een opeenstapeling van niet-nadelige mutaties in hersenomvang, -vorm en -functie
• Een relatief beschermde, stabiele leefomgeving zonder grote natuurlijke vijanden
• Voldoende energierijke voeding voor verhoogde energienavraag van de hersenen
• Een betrouwbare dagelijkse bron van visvetzuren en hersenselectieve nutriënten

Gebaseerd op Cunnane & Stewart, 2010

De omgeving die het best in deze voorwaarden voorziet, is het land-water-ecosysteem. Met voldoende voeding, een stabiele leefomgeving, geen natuurlijke vijanden en groeiende hersenen kan men de aandacht laten afleiden van overleving en zich gaan richten op sport, spel, creativiteit en ontspanning.

Cognitieve kwetsbaarheid

Als we Cunnane mogen geloven, nam onze hersenomvang toe omdat het kon, niet omdat er een evolutionaire noodzaak bestond. Pas later bleek dit voordelen op te leveren op technologisch en cultureel gebied. Maar het gebrek aan een evolutionaire noodzaak heeft er ook voor gezorgd dat onze hersenen kwetsbaar zijn voor een ontwikkelingsachterstand wanneer niet aan de basisvoorwaarden voor hersengroei wordt voldaan. Dan is de vraag welke van deze voorwaarden op dit moment in ons nadeel werken. Genetische aanleg en niet-nadelige mutaties blijven in ieder geval voorlopig een feit van onze biologie. De meeste westerse mensen leven in een beschermde leefomgeving zonder grote natuurlijke vijanden. Ook energierijke voeding is eerder regel dan uitzondering. Maar hoe zit het met de betrouwbare dagelijkse bron van visvetzuren en hersenselectieve nutriënten?

Omega-3 vetzuren

Omega-3-vetzuren bepalen de kwaliteit van de celmembranen in onze lichaamscellen, waaronder die in de hersenen. Hoe beter deze membranen worden verzorgd, hoe beter ze hun werk kunnen doen. Dit geldt bijvoorbeeld op het gebied van prikkelverwerking in de zenuwcellen.

Omega-3: DHA (docosahexaeenzuur)

De menselijke hersenen hebben een grote behoefte aan het essentiële vetzuur DHA. DHA heeft onder andere een belangrijke structurele functie binnen de celmembranen; zonder deze vetzuren functioneren ze niet goed. Uit onderzoek blijkt duidelijk dat een tekort aan DHA zorgt voor achteruitgang in hersenfunctie en schadelijk is voor de ogen. Een langdurig suboptimale inname van DHA (en EPA) verhoogt verder de kans op:

• ontwikkelingsstoornissen
• depressie
• bipolaire stoornis
• schizofrenie
• borderline stoornis
• stress
• agressie
• cognitieve achteruitgang
• dementie

Er is toenemend wetenschappelijk bewijs dat verhoging van de inname van omega-3 vetzuren (met name DHA) de kans op leeftijdsgerelateerde cognitieve achteruitgang verkleint en (vroege) ziekteprocessen vertraagt die kunnen uitmonden in vasculaire dementie of de ziekte van Alzheimer.

Hoe belangrijk DHA ook is voor een normale functie van de menselijke hersenen, het lichaam is slechts zeer beperkt in staat om het zelf aan te maken. Wellicht is de mens dit vermogen verloren omdat er voldoende DHA in zijn natuurlijke leefomgeving voorhanden was en deze mutatie dus geen nadeel opleverde. Wel kan DHA in beperkte mate uit het omega-3-vetzuur alfalinoleenzuur (ALA) worden aangemaakt. Alfalinoleenzuur (ALA) komt vooral voor in plantaardige oliën van onder andere lijnzaad, chia, walnoten en hennep. De omzetting is echter zo gering dat inname van DHA daarbij als essentieel te beschouwen is.

Savannevoeding arm aan DHA

Wanneer we teruggaan naar onze evolutionaire roots, zien we dat voedsel op de savanne zeer arm is aan DHA. Er bestaan vrijwel geen planten die voldoende calorieën leveren en tegelijkertijd een goede bron zijn van dit vetzuur. Daarbij komt dat planten op het gebied van omega-3 vooral alfalinoleenzuur te bieden hebben. Ook vlees heeft lage en moeilijk toegankelijke gehaltes DHA. Prooidieren bevatten het vetzuur vooral in de hersenen. Deze werden door de vroege mens dan wel samen met de andere organen opgegeten, maar de sporadische opbrengsten uit de jacht voorzagen geenszins in een voldoende hoge, dagelijkse aanvoer. Daar tegenover staat dat de watervoedselketen juist zeer rijk is aan DHA.

Algen, vis, schelpdieren, zeevruchten, water- en kustplanten bevatten allemaal veel DHA. Ook bijvoorbeeld eieren van vogels die nabij water leven hebben een verhoogd gehalte van het vetzuur. Oftewel: als je nabij of in het water leeft, is de toevoer van DHA langs diverse wegen gewaarborgd. Wat ook meespeelt, is dat DHA in de kustgebieden relatief makkelijk toegankelijk is. Ook intelligente zeezoogdieren als orka’s en dolfijnen profiteren daarvan. En watervoedsel is ook nog eens de belangrijkste en makkelijkst toegankelijke bron van andere hersenselectieve nutriënten zoals jodium, dat ook al weinig op de savanne voorkomt. Tegen deze achtergrond is het moeilijk voor te stellen dat de spectaculaire hersengroei bij Homo sapiens binnen een hersennutriëntarme omgeving als de savanne heeft plaatsgevonden.

Omega-3: EPA (eicosapentaeenzuur)

Meer EPA en DHA in het lichaam leidt tot een grotere productie van ontstekingsremmende type-3 eicosanoïden. Zo worden de ontstekingsbevorderende type-2 eicosanoïden geremd, waardoor de totale ontstekingsbelasting in het lichaam afneemt. Bovendien heeft het een gunstig effect op de bloedsomloop (lagere bloeddruk, minder snelle bloedstolling). Naast beïnvloeding van ontstekingsprocessen via de eicosanoïdenstofwisseling, kunnen de vetzuren GLA, EPA en DHA ook directe effecten uitoefenen op het immuunsysteem en ontstekingsreacties. Zo blijkt dat mensen die lijden aan auto-immuunziektes door suppletie met EPA en DHA een verminderde ontstekingsgevoeligheid ontwikkelen.

Hersenselectieve nutriënten

Hersenselectieve nutriënten zijn de nutriënten die we nodig hebben voor een optimale hersenontwikkeling. Naast EPA en DHA, zijn dat jodium, zink, selenium, koper en ijzer. Wanneer er onvoldoende hersenselectieve nutriënten in de voeding zitten, ontstaat op den duur onomkeerbare hersenschade.

Hieronder enkele voorbeelden van de gevolgen die tekorten aan hersenselectieve nutriënten met zich meebrengen.

• Jodiumgebrek tijdens de zwangerschap leidt tot cretinisme, een vorm van dwerggroei waarbij vaak mentale retardatie optreedt. Er bestaat zelfs een theorie dat het uitsterven van de Neanderthalers mede versneld is door een gebrek aan jodium. Een aanwijzing hiervoor is dat het uiterlijk van de Neanderthaler kenmerken vertoont die overeenkomen met cretinisme. In de gebieden waar ze leefden was geen goede bron van jodium aanwezig (Dobson, 1998).
• Bij een gebrek aan ijzer treedt een milde hypoxie op in de hersenen waardoor hersenprocessen minder optimaal verlopen. Ook dalen daardoor de neurotransmittergehaltes, met nadelige gevolgen voor visuele aandacht, leervermogen en verbale prestaties. IJzergrebrek wordt vaak aangetroffen bij mensen met ADHD.
• Koper is essentieel voor de aanmaak van myeline, de isolatielaag rondom de zenuwen die zorgt voor een optimale geleiding van zenuwsignalen. Bij kopertekort treden hypomyelinatie en mentale retardatie op. Demyelinisatie komt men ook tegen bij parkinson en multiple sclerose en zou mogelijk ook een rol kunnen spelen bij ADHD en autisme (Bartzokis, 2012).
• Zink is belangrijk voor de hersenstofwisseling omdat het een belangrijke rol vervult in de hippocampus. Dit hersenorgaan is onder andere betrokken bij de opslag van nieuwe herinneringen, oriëntatie en downregulatie van de stressreactie. Bovendien is zink betrokken bij de stofwisseling van neurotransmitters.
• Selenium gaat oxidatie van het belangrijke visvetzuur DHA en arachidonzuur (AA) tegen. Wanneer DHA en AA oxideren neemt de toevoer naar hersenen en ogen af, waardoor schade kan ontstaan.

Zonder voldoende EPA, DHA en hersenslectieve nutriënten is het moeilijk voor te stellen dat de hersenen voldoende gevoed worden. Het is al helemaal ondenkbaar dat de hersenen zich versneld hebben ontwikkeld zonder gestage aanvoer ervan.

Welke voeding we aten

Welke voeding voorziet het best in hersenselectieve nutriënten? De getallen in de tabel hieronder zijn de grammen van een voedingsstof die men moet eten om in de dagelijkse behoefte te voorzien. De nutriëntengehaltes in rood vormen de grootste beperkende factor binnen de desbetreffende categorie (gebaseerd op Cunnane, 2005).

Hoeveel gram voeding is nodig om te voorzien in hersenselectieve nutriënten?          

Uit deze tabel kunnen enkele interessante conclusies getrokken worden.

Schelpdieren op één, vis op twee

Schelpdieren blijken de eenvoudigste bron van hersenselectieve nutriënten. Van schelpdieren hoeft men maximaal 900 gram per dag te eten om in de behoefte van alle vijf de nutriënten te voorzien. Daarmee lijkt het aannemelijk dat onze verre voorouders op deze voedingsbron zijn gestuit voordat hun hersenomvang versneld begon toe te nemen. Verrassend is dat het Voedingscentrum schelpdieren alleen maar ziet als visvervanger. Ook verrassend is dat vis alleen niet aan de basis kan hebben gestaan van onze spectaculaire hersengroei. De consumptie van enkel vis zou problemen opleveren met ijzer (dagelijks 3500 gram vis nodig), koper (3100 gram) en zink (2700 gram). Wel is het een belangrijke bron van onder andere DHA en EPA. Helaas wordt de richtlijn voor visconsumptie door slechts 14% van de Nederlandse bevolking gehaald (CBS, 2015).

Niet alle combinaties werken

De combinatie van peulvruchten met vis, eieren of schelpdieren levert in deze tabel ook haalbare voedingen op. Helaas bevatten peulvruchten veel fytaten en goiterogenen die de belangrijke hersenselectieve nutriënten wegvangen uit de voeding, waaronder ijzer en jodium. Bovendien leveren peulvruchten geen DHA.

Graan en melk dragen niet veel bij, fruit evenmin

Graanproducten leveren een uiterst geringe bijdrage aan de hersenselectieve nutriëntenstatus. Wanneer men voornamelijk ongejodeerde graanproducten eet, moet men 4800 gram eten om in de behoefte van jodium, ijzer, koper, zink en selenium te voorzien. Van melk moeten we minimaal 5,5 liter per dag drinken om voldoende selenium binnen te krijgen. En voor voldoende zink zelfs 47 liter. Het is dus moeilijk voor te stellen dat melk een belangrijke rol heeft gespeeld in de ontwikkeling van onze hersenen. We waren zeker niet overwegend fruiteters, zoals onze naaste verwanten de chimpanzees zijn, in ieder geval niet ten tijde van onze hersenspurt. Er is bijna tien kilogram fruit nodig om in alle vijf de mineralen te voorzien. Los daarvan blijft fruit met zijn vitaminen en vezels natuurlijk een belangrijk voedingsmiddel op zich, maar niet speciaal voor de hersenen.

Combineer noten met vis en eieren

Noten komen overeen met schelpdieren op het gebied van ijzer, koper en zink. Ook leveren ze goede vetten en eiwitten. Maar zonder vis, schelpdieren of eieren is het lastig om aan voldoende selenium te komen. Binnen de huidige voeding is een combinatie van noten, eieren, vis en schelpdieren dus een verstandige keuze.

Kennis in de praktijk

Steeds vaker zien we mensen met aandachts-, concentratie- en gedragsproblemen in de praktijk. Dit artikel laat zien dat vanuit evolutionair oogpunt de inname van onvoldoende nutriënten die bijdragen aan hersenontwikkeling, een risicofactor is voor de kwetsbare hersenen. Een voedingsinterventie gericht op hersenvoeding, indien nodig ondersteund met gerichte suppletie, is een goede stap richting de oplossing.

Voor mogelijke contra-indicaties en/of interacties met geneesmiddelen, verwijzen wij u naar onze monografieën.

Referenties

1. Brenna JT, Salem N Jr, Sinclair AJ et al; International Society for the Study of Fatty Acids and Lipids, ISSFAL. Alpha-Linolenic acid supplementation and conversion to n-3 long-chain polyunsaturated fatty acids in humans. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids 2009;80:85-91.
2. Carter JR, Schwartz CE, Yang H et al. Fish oil and neurovascular reactivity to mental stress in humans. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2013;304(7):R523-30.
3. Cunnane SC., Survival of the fattest – the key to human brain evolution, World Scientific Publishing Co., London, 2005.
4. Cunnane SC, Stewart KM, Human brain evolution – the influence of freshwater and marine food resources, Wiley-Blackwell, New Jersey, 2010.
5. Dobson JE, The iodine factor in health and evolution, The Geographical Review, 88, 1-18, 1998.
6. Dyerberg J, Madsen P, Møller JM et al. Bioavailability of marine n-3 fatty acid formulations. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids 2010;83:137-141.
7. Kuipers RS, Fatty acids in human evolution: contributions to evolutionary medicine, proefschrift, drukkerij van Denderen, 2012.
8. Marean et al., Early human use of marine resources and pigment in South Africa during the Middle Pleistocene, Nature 449, 905-908.