Niedobory witaminowe u dzieci w wieku szkolnym, a zdolność
1. W ITAMINY MAJĄCE SZCZEGÓLNE ZNACZENIE DLA ROZWOJU I FUNKCJI MÓZGU
Współczesna definicja ,,witamina” ma swoją genezę: „pierwsza odkryta witamina (B1) została wydzielona przez polskiego biochemika Kazimierza Funka w 1913 roku”3. Badana przez Funka witamina B1 zawiera grupę aminową, stąd termin użyty przez Niego: „witae – życie” i „ amina – witami-na B1”4.
Encyklopedia Popularna z 1966 roku podaje następującą definicję wi-tamin: „są to organiczne związki chemiczne, których niewielkie ilości wpro-wadzone do organizmu zwierzęcia/ludzkiego wraz z pokarmem warunkują prawidłowy przebieg procesów życiowych”5.
Według M. Jarosza „Witaminy są związkami organicznymi o różnorod-nej budowie chemiczróżnorod-nej. Występują dość powszechnie w żywności zarówno pochodzenia roślinnego, jak i zwierzęcego. Substancje te nie dostarczają energii, nie są też strukturalnymi składnikami tkanek, jednakże są nie-zbędne do właściwego wzrostu i rozwoju człowieka, pomimo, że organizm potrzebuje ich w niewielkich ilościach. Większość witamin człowiek musi pobrać z pożywieniem, tylko niektóre z nich mogą być syntetyzowane w organizmie, np. witamina D powstaje wyniku fotosyntezy skórnej, zaś niacyna może tworzyć się z tryptofanu. Niedobory witamin (hipowitaminozy) prowadzą do różnych nieprawidłowości w funkcjonowaniu organizmu. Dłu-gotrwały i głęboki niedobór danej witaminy powoduje choroby (awitamino-zy), np. szkorbut – brak witaminy C, pelagra – brak niacyny. Nadmierne spożycie niektórych witamin może być szkodliwe i powodować niekorzystne zaburzenia zwane hiperwitaminozą.”6.
Człowiek bez witamin nie byłby w stanie prawidłowo funkcjonować, a wiele procesów życiowych byłoby niemożliwych. W literaturze przedmiotu najczęściej stosowany jest podział witamin na dwie podstawowe grupy:
2 A. Stanek-Gonera, Dzieci – profilaktyka i terapia nadwagi i otyłości dziecięcej, Wrocław 2017, Fundacja Insulinooporność, s. 11-77.
3 [htpps://pl.wikipedia.org/wiki/witaminy] – 20.07.2021.
4 Tamże.
5 Encyklopedia Popularna, PWN, Warszawa, 1966, s. 1206.
6 M. Jarosz, E. Rychlik, K. Stoś i in., Normy żywienia dla populacji Polski i ich zastosowanie, Narodowy Instytut Zdrowia Publicznego, Państwowy Zakład Higieny, Warszawa 2020, s. 171.
NIEDOBORY WITAMINOWE U DZIECI W WIEKU SZKOLNYM,
A ZDOLNOŚĆ UCZENIA SIĘ 139
1. Witaminy rozpuszczalne w tłuszczach, takie jak: A, D, E, K.
2. Do witamin rozpuszczalnych w wodzie należą: witamina C, B1 (tia-mina), B2 (ryboflawina), B3 (niacyna), witamina B6 (pirydoksyna), foliany, witamina B12 (kobalamina), biotyna, kwas pantotenowy, cholina6.
Każda witamina spełnia w organizmie swoją specyficzną rolę, a działa-nie wszystkich witamin decyduje o normalnym rozwoju dziecka w wieku szkolnym i o dobrym stanie jego zdrowia, co ma wpływ na zdolność uczenia się.
Przyjmując, że witaminy są niezbędne dla procesów życiowych i jest to ich podstawową funkcją, należy podkreślić, że ich rola w kontekście dziecka w wieku szkolnym i jego zdolności uczenia się, dotyczy między innymi:
ogólnego stanu zdrowia, kondycji fizycznej, odporności organizmu, prawi-dłowej pracy mózgu, metabolizmu energetycznego, płodności, jakości wzro-ku, wyglądu naszej sylwetki, witalności bądź przemęczenia, urody poszcze-gólnych części ciała, pracy wszystkich narządów6.
Rozważając problem niedoboru tych witamin, których brak w organi-zmie dziecka w wieku szkolnym ma niekorzystny wpływ na jego zdolność do nauki należy przyjąć, że są to przede wszystkim witaminy: D, z grupy B, A, K i E.
Witamina D (ergokalcyferol – D2 oraz cholekalcyferol – D3)
Witamina D to kluczowy dla homeostazy organizmu składnik. Witami-na D wpływa Witami-na metabolizm wapnia, w efekcie utrzymuje integralność ko-ści, usprawnia funkcjonowanie zarówno tkanki nerwowej jak i glejowej.
Niedobór tej witaminy niesie za sobą konsekwencje zdrowotne. Odpowiedni poziom witaminy D w organizmie pozwala na uniknięcie rozwoju otępienia, depresji, niedotlenienia mózgu. Otępienie spowodowane jest podniesionym poziomem rozpuszczalnych i nierozpuszczalnych peptydów amyloidu-β w mózgu. Obniżenie właściwości przeciwzapalnych, które powstaje na sku-tek niedoboru witaminy D, może być powiązane z zaistnieniem depresji.
Zaburzenie metabolizmu wapnia, spowodowane zmniejszeniem przyswoje-nia odpowiednich witamin, prowadzi do zwiększonego buforowaprzyswoje-nia wapprzyswoje-nia w mózgu7.
W pracy Máčová L. i in. wykazano, że witamina D ma zdolność modu-lacji biosyntezy neuroprzekaźników. Udowodniono również, że w ośrodko-wym układzie nerwoośrodko-wym, który ma kluczowe znaczenie dla rozwoju funkcji poznawczych znajduje się receptor witaminy D. Oznacza to, że obecność witaminy D w układzie nerwowym jest kluczowa dla prawidłowego funkcjo-nowania umysłu podczas procesu nauki. Uznaje się niedobór omawianej witaminy jako czynnika podnoszącego ryzyko wymienionych wcześniej cho-rób. Brak wystarczającej ilości tej witaminy, jest również uznawany za
7 I. Anjum, S. S. Jaffrey, M. Fayyaz i in., The Role of Vitamin D in Brain Health: A Mini Litera-ture Review, [w:] „Cureus Journal of Medical Science”, wyd. 10, Houston, USA, nr 7/2018, s. 2960.
Elżbieta Gałęska 140
tencjalny czynnik ryzyka wystąpienia u dzieci autyzmu, co rzutuje na ich możliwości poznawcze w szkole. Warto jednak zauważyć iż mechanizm tej zależności nie został jeszcze wystarczająco dobrze poznany8.
Witaminy z grupy B [tiamina (B1), ryboflawina (B2), niacyna (PP) (B3), cholina (B4) kwas pantotenowy (B5), pirydoksyna (B6), biotyna (B7), inozytol (B8), kwas foliowy (B9), kwas p-aminobenzoesowy (PABA) (B10), kobalamina (B12), kwas orotowy (B13), kwas pangamowy (B15), letril (B17)]
Wiele witamin z grupy B znajduje się w dużej ilości w produktach po-chodzenia zwierzęcego. Udowodniono, że witaminy te wpływają na poprawę rozwoju poznawczego u dzieci w wieku szkolnym. Witaminy z grupy B, w tym witamina B2 (ryboflawina), B6 (pirydoksyna), B9 (kwas foliowy) oraz B12 (kobalamina) mają udział w prawidłowym strukturalnym rozwoju mó-zgu. Dzieje się tak z powodu podniesienia intensywności mielinizacji osło-nek komórek nerwowych, arboryzacji dendrytycznej oraz połączeń synap-tycznych. Udowodniono na modelu świńskim, że niedobór kluczowych składników pokarmowych we wczesnym okresie życia upośledza rozwój mózgu9.
Rysunek 1. Średnia wyników z egzaminów przeprowadzanych w szkołach pomiędzy dziećmi będącymi na diecie we-getariańskiej, a osobami spożywającymi mięso oraz mleko
Źródło: M. Balehegn, Z. Mekuriaw, L. Miller i in., Animal-sourced foods for improved co-gnitive development, [w:] „Animal Frontiers”, wyd. 9, Addis Ababa, Ethiopia, nr 4/2019, s. 50–57.
8 L. Máčová, M. Bičíkovej, D. Ostatníková i in., Vitamin D, neurosteroids and autism, [w:]
„Physiological Research”, Bratislava, Slovak Republic, nr 66/2017, s. 333-340.
NIEDOBORY WITAMINOWE U DZIECI W WIEKU SZKOLNYM,
A ZDOLNOŚĆ UCZENIA SIĘ 141
Według Balehegn M. i in. suplementacja żywności pochodzenia zwie-rzęcego poprawiła wyniki w nauce i ogólnym rozwoju uczniów. Na wykresie 1. przedstawiono różnicę w osiągnieciach w testach arytmetycznych prze-prowadzanych w szkołach pomiędzy osobami będącymi na diecie wegeta-riańskiej, a osobami spożywającymi mięso oraz mleko. W porównaniu z uczniami będącymi wegetarianami, pozostałe dzieci uzyskały lepsze wyni-ki. W przypadku osób spożywających mleko osiągnięte wyniki były o 28%
lepsze, a spożywających mięso o 45% lepsze przy średniej dla wszystkich przedmiotów i semestrów szkolnych. Badacze zauważyli również, że suple-mentacja witaminami z grupy B podniosła umiejętności przywódcze w gru-pie szkolnej9.
Witamina A (związki organiczne z grupy retinoidów)
Witamina A powstaje przy udziale bioaktywnego metabolitu jakim jest kwas retinoidowy. Kwas ten jest cząsteczką o charakterze sygnalizacyjnym obecną w mózgach rosnących zwierząt. Dzięki witaminie A regulowane są liczne procesy neurologiczne, w tym żywotność komórek neuronowych oraz ich plastyczność synaptyczna. Wartości zapotrzebowania dla tej witaminy podawane są w mikrogramach (µg = 10-9 kg)10.
Większość społeczeństwa boryka się z problemem niedoboru witaminy A w organizmie, można więc powiedzieć, że jest to globalny problem. Wyka-zano w badaniu Olson C. R. i in., że mogą istnieć korelacje pomiędzy stęże-niem retinoidów, a deficytami pamięci oraz problemami w uczeniu się. Pro-blem zbadano na modelach zwierzęcych z wykorzystaniem dorosłych gryzo-ni oraz ptaków śpiewających. Suplementacja witaminy A poprawiła proces uczenia się oraz pamięć w przypadku gryzoni. Dodatkowo wykazano, że taka suplementacja może złagodzić pogorszenie funkcji poznawczych zwie-rząt10.
W badaniach Olson C. R. i in. wykazano, że witamina A ma duże zna-czenie dla prawidłowego funkcjonowania mózgu. Spadek zdolności poznaw-czych może zostać zahamowany lub nawet cofnięty przy wykorzystaniu su-plementacji tym składnikiem pokarmowym. Witamina A jest więc kluczowa dla prawidłowego rozwoju młodego organizmu oraz zdobywaniu przez niego wiedzy niezbędnej do tego rozwoju10.
Witamina K (witamina K1 (filochinon, fitomenadion, fitonation) oraz witamina K2 (menachinon))
W badaniu Gancheva S. M. i in. wykazano, że witamina K ma działanie prewencyjnie względem rozwoju lęku oraz depresji. Istnieje możliwość, że działanie przeciw lękowe tego składnika jest uwarunkowane obecnością odpowiedniego stężenia glukozy we krwi. Działanie przeciwdepresyjnie oraz przeciwlękowe jest istotne dla efektywnego procesu uczenia się młodych
9 M. Balehegn, Z. Mekuriaw, L. Miller i in., Animal-sourced foods for improved cognitive devel-opment, [w:] „Animal Frontiers”, wyd. 9, Addis Ababa, Ethiopia, nr 4/2019, s. 50–57.
10 C. R. Olson, C. V. Mello, Significance of vitamin A to brain function, behavior and learning, [w:] „Molecular Nutrition & Food Research”, Portland, USA, nr 54/2010, s. 489–495.
Elżbieta Gałęska 142
ludzi. Poczucie stabilności emocjonalnej pozwala na osiąganie przez uczniów dobrych wyników w szkole11.
Witamina K jest składnikiem odżywczym, którego znaczenie w procesie krzepnięcia krwi została dokładnie zbadana. Wykazano również działanie przeciwapoptotyczne i przeciwzapalne witaminy K. Funkcje te warunkowa-ne są aktywacją genu specyficzwarunkowa-nego dla zahamowania aktywności białka ostrej fazy. Ostatnie badania podkreślają, że witamina ta bierze znaczny udział w rozwoju i przeżyciu komórek budujących mózg. W związku z tym witamina K wpływa na funkcjonowanie mózgu i poszczególnych funkcji tego narządu, w tym uczenia się. Witamina K wpływa na metabolizm sfingolipi-dów, które są klasą lipidową biorącą udział w różnicowaniu się, proliferacji i przeżyciu komórek mózgowych. Badania Alisi L. i in. pokazują, że istnieje pewna bezpośrednia korelacja pomiędzy poziomem witaminy K, a umiejęt-nościami poznawczymi i wydajnością tych umiejętności12.
Witamina E (tokoferole)
Witamina E może występować w postaci α- i γ-tokoferolu. W badaniu Alghadira A. H
.
i in. ukazano powiązanie między aktywnością fizyczną, po-ziomem witaminy E i całkowitą zdolnością antyoksydacyjną na wyniki w nauce i funkcje wykonawcze młodzieży w wieku 15–18 lat. W badaniu wzięło udział 120 uczniów ze średnią wieku 16,36 ± 0,77 lat. Wśród wszystkich badanych uczniów było 70 chłopców oraz 50 dziewcząt. Zaob-serwowano, że poziom witaminy E w surowicy był wyższy w grupach o umiarkowanej i wysokiej aktywności. Badacze zaobserwowali istotną ko-relację pomiędzy wiekiem uczniów, ich płcią, całkowitą zdolnością antyok-sydacyjną, a także ilością α- i γ-tokoferolu i wynikami w nauce. Wyniki w nauce są więc zależne od stężeń frakcji witaminy E w organizmie13.Niedobór witaminy E wiąże się z niskim stężeniem witaminy C, β-karotenu oraz innych substancji o charakterze przeciwutleniaczy. Niedobór witaminy E jest więc powiązany z ogólnym zwiększonym stresem oksyda-cyjnym. Istotne dla zachowania stężenia witaminy E na odpowiednim po-ziomie są dieta niskotłuszczowa, wprowadzenie do jadłospisu owoców oraz warzyw, a także produktów pełnoziarnistych. Alghadira A. H
.
i in. zauważa-ją, że pomimo oczywistej szkodliwości niedoboru w organizmie witaminy E jej nadmiar może być równie niepożądany, ponieważ prowadzi do efektów toksycznych13.Witamina E bierze również udział w innych procesach fizjologicznych, w tym reakcji odpornościowych, kontroluje stany zapalnego, może regulo-wać ekspresję genową oraz ogólną wydajność poznawczą rzutującą na
11 S. M. Gancheva, M. D. Zhelyazkova-Savova, Vitamin K2 Improves Anxiety and Depression but not Cognition in Rats with Metabolic Syndrome: a Role of Blood Glucose?, [w:] „Folia Medica”, Varna, Bulgaria, nr 4/2016, s. 264-272.
12 L. Alisi, R. Cao, C. Angelis i in., The Relationships Between Vitamin K and Cognition:
A Review of Current Evidence, [w:] „Frontiers in Neurology”, Elena, Italy, nr 10/2019, s. 1-9.
13 A. H. Alghadir, S. A. Gabr, Z. A. Iqbal i in., Association of physical activity, vitamin E levels, and total antioxidant capacity with academic performance and executive functions of adoles-cents, [w:] „BMC Pediatrics”, wyd. 19, Riyadh, Kingdom of Saudi Arabia, nr 156/2019, s. 1-8.
NIEDOBORY WITAMINOWE U DZIECI W WIEKU SZKOLNYM,
A ZDOLNOŚĆ UCZENIA SIĘ 143
tywne przyswajanie informacji. Niedobór witaminy E związany jest z zabu-rzeniami mózgu, takich jak pogorszenie funkcji poznawczych oraz pojawie-nie się i rozwój choroby Niemanna-Picka (nazywanej też dziecięcym Alzhei-merem). Alghadira A. H
.
i in. wykazali, że przy zastosowaniu suplementacji tokoferolu mechanizmy patologiczne pogarszające aktywność umysłową są odwracalne13.Reasumując, wymienione powyżej witaminy mają szczególne znaczenie dla rozwoju i funkcji mózgu dzieci w wieku szkolnym oraz wpływają na ich zdolność uczenia się. Wpływ ten ma swoją genezę w odpowiednim odżywie-niu kluczowych organów, zachowaodżywie-niu prawidłowego funkcjonowania ośrodkowego układu nerwowego i odpowiednim metabolizmie komórkowym wraz z jego oddziaływaniem na układ krwionośny. Prawidłowo odżywione organy dziecka prowadzą do optymalnej pracy wszystkich układów. W efek-cie organizm znajduje się w stanie homeostazy, czyli dobrostanu ustrojowe-go.