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１ 分子营养学定义

　　目前关于分子营养学ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ尚无公认的定义。我们暂且定义为：分子营养学主要是研究营养素与基因之间的相互作用（包括营养素与营养素之间、营养素与基因之间和基因与基因之间的相互作用）及其对机体健康影响的规律和机制，并据此提出促进健康和防治营养相关疾病措施的一门学科。一方面研究营养素对基因表达的调控作用以及对基因组结构和稳定性的影响，进而对健康产生影响（营养基因组学，ｎｕｔｒｉｇｅｎｏｍｉｃｓ）；另一方面研究遗传因素对营养素消化、吸收、分布、代谢和排泄及生理功能的决定作用营养遗传学，ｎｕｔｒｉｇｅｎｅｔｉｃｓ。在此基础上，探讨二者相互作用对健康影响的规律及机制，从而针对不同基因型或变异或针对营养素对基因表达的特异调控作用，制订出营养素需要量、供给量标准和膳食指南，或特殊膳食平衡计划，为促进健康，预防和控制营养缺乏病、营养相关疾病和先天代谢性缺陷提供真实、可靠的科学依据。

分子营养学的研究对象
　　（１）与营养相关的基因结构及其相关的ＤＮＡ和染色体结构。
　　（２）基因表达的过程及其产物（ｍＲＮＡ、蛋白质）。
　　（３）膳食因素（营养素、植物化学物等其他非营养素）和膳食构成。
　　（４）机体的健康。

分子营养学的主要研究内容
　　（１）筛选和鉴定机体对营养素作出应答反应的基因。
　　（２）明确受膳食调控基因的功能。
　　（３）研究营养素对基因表达和基因组结构的影响及其作用机制，一方面可从基因水平深入理解营养素发挥已知生理功能的机制，另一方面有助于发现营养素新的功能。
　　（４）鉴定与营养相关疾病有关的基因，并明确在疾病发生、发展和疾病严重程度中的作用。
　　（５）利用营养素修饰基因表达或基因结构，以促进有益健康基因的表达，抑制有害健康基因的表达。
　　（６）筛选和鉴定机体对营养素反应存在差异的基因多态性或变异（ｇｅｎｅ ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ ａｎｄ ｇｅｎｅｔｉｃ ｖａｒｉａｔｉｏｎ）。
　　（７）基因多态性或变异对营养素消化、吸收、分布、代谢和排泄的影响及其对生理功能的影响。
　　（８）基因多态性对营养素需要量的影响。
　　（９）基因多态性对营养相关疾病发生发展和疾病严重程度的影响。
　　（１０）营养素与基因相互作用导致营养相关疾病和先天代谢性缺陷的过程及机制。
　　（１１）生命早期饮食经历对成年后营养相关疾病发生的影响及机制。
　　（１２）根据上述研究结果，为促进健康和防治营养相关疾病，制定膳食干预方案；个体化的营养素需要量；特殊人群（营养相关疾病敏感人群）的特殊膳食指南及营养素供给量；营养相关疾病病人的特殊食疗配方等。
　　（１３）根据基因与营养素相互作用的原理，构建转基因动物，开展基因治疗和以营养素为母体开发治疗营养相关疾病的药物。

分子营养学的主要研究方法
　　（１）营养学研究方法。
　　（２）分子生物学实验技术与方法（Ｎｏｒｔｈｅｒｎ ｂｌｏｔ ＲＴＰＣＲ ｍＲＮＡ差异显示，Ｗｅｓｔｅｒｎ ｂｌｏｔ基因芯片、基因敲除、转基因动物）。
　　（３）分子遗传学研究方法。
　　（４）分子流行病学研究方法。
　　（５）生物化学研究方法。
　　（６）细胞生物学研究方法。

２ 分子营养学的发展简史

　　人们对营养素与基因之间相互作用的最初认识，应始于对先天代谢性缺陷ｉｎｂｏｒｎ ｅｒｒｏｒｓ ｏｆ ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ的研究。１９０８年，Ｄｒ．Ａｒｃｈｉｂａｌｄ Ｅ． Ｇａｒｒｏｄ在推测尿黑酸尿症ａｌｃａｐｔｏｎｕｒｉａ的病因时，首先使用了“先天代谢性缺陷”这个名词术语，并由此第一个提出了基因－酶的概念理论，即一个基因负责调控一个特异酶的合成。该理论认为，先天代谢性缺陷的发生是由于基因突变或缺失，导致某种酶缺乏、代谢途径某个环节发生障碍、中间代谢产物发生堆积的结果。
　　１９１７年，Ｆ．Ｇｏｐｐａｒｔ 发现了半乳糖血症，半乳糖血症是一种罕见的半乳糖－１－磷酸尿苷转移酶（ｇａｌａｃｔｏｓｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ，ＧＡＬＴ）隐性缺乏病。ＧＡＬＴ缺乏可导致半乳糖在血中堆积，并可导致许多健康问题，包括神经发育迟缓。１９３４年，Ａｓｂｊｏｒｎ Ｆｏｌｌｉｎｇ 发现了苯并酮尿症（ｐｈｅｎｙｌｋｅｔｏｎｕｒｉａ ＰＫＵ）。１９４８年，Ｇｉｂｓｏｎ发现隐性高铁血红蛋白血症ｒｅｃｅｓｓｉｖｅ ｍｅｔｈｅｍｏｇｌｏｂｉｎｅｍｉａ是由于依赖ＮＡＤＨ的高铁血红蛋白还原酶缺乏所致；１９５２年，Ｃｏｒｉ提供证据表明葡萄糖６磷酸酶缺乏可导致冯奇尔克症Ｖｏｎ Ｇｉｅｒｋｅ’ｓ ｄｉｓｅａｓｅ；１９５３年，Ｊｅｒｖｉｓ的研究表明ＰＫＵ的发生是由于苯丙氨酸羟化酶缺乏所致。到目前为止，已发现了３００多个先天代谢性缺陷。
　　先天代谢性缺陷的病因是由于基因突变，导致某种酶缺乏，从而使营养素代谢和利用发生障碍；反过来讲，可针对代谢缺陷的特征，利用营养素来弥补或纠正这种缺陷。如典型的ＰＫＵ，由于苯丙氨酸羟化酶缺乏，使苯丙氨酸不能代谢为酪氨酸，从而导致苯丙氨酸堆积和酪氨酸减少，因此可在膳食配方中限制苯丙氨酸的含量，增加酪氨酸的含量。先天代谢性缺陷的治疗就是营养素与基因之间相互作用的一个早期例子，虽然营养素没有对基因产生直接作用，但营养素可弥补基因的缺陷。由于在先天代谢性缺陷研究与治疗方面积累了丰富的经验，并获得了突出成就，１９７５年春天，美国实验生物学科学家联合会第５９届年会在亚特兰大举行了“营养与遗传因素相互作用”专题讨论会，这是营养学历史上具有里程碑意义的一次盛会。
　　然而，由于当时受分子生物学发展的限制，分子营养学的发展还是非常缓慢的。尽管上个世纪５０年代Ｗａｌｔｓｏｎ和Ｃｒｉｃｋ提出了ＤＮＡ双螺旋模板学说；６０年代Ｍｏｎｏｄ和Ｊａｃｏｂ提出了基因调控控制的操纵子学说；以及７０年代初期ＤＮＡ限制性内切酶的发现和一整套ＤＮＡ重组技术的发展，推动了分子生物学在广度和深度两个方面以空前的高速发展，但在一段时间还没有广泛应用于营养学研究。１９８５年，Ａｒｔｅｍｉｓ Ｐ Ｓｉｍｏｐｏｕｌｏｓ 博士在西雅图举行的“海洋食物与健康”的会议上，首次使用了分子营养学这个名词术语。由于分子生物学、分子遗传学、生理学、内分泌学、遗传流行病学等所取得的快速发展及向营养学研究领域的渗透，从１９８８年开始，分子营养学研究进入了黄金时代。从文献检索的情况看，１９８８年以前的有关营养素与基因之间相互作用的文章寥寥无几，而从１９８８年以后，该领域研究的论文与综述骤然增多，并逐年呈几何增加的趋势。发表文章所涉及的内容大致可分为以下几类：
　　（１）分子生物学技术在营养学研究中的应用；
　　（２）分子生物学与营养学结合的必要性；
　　（３）基因转录的代谢调控；
　　（４）基因表达的营养或营养素调控；
　　（５）营养与变异；
　　（６）基因多态性与营养素之间的相互作用对营养相关疾病的影响；
　　（７）基因多态性对营养素需要量的影响；
　　（８）营养基因组学与营养遗传学；
　　（９）营养素对基因组结构及稳定性的影响。例如，叶酸可影响ＤＮＡ的甲基化（ＤＮＡ ｍｅｔｈｙｌａｔｉｏｎ）；ＶＢ１２、叶酸、ＶＢ６、尼克酸、ＶＣ、铁、锌等的缺乏，可导致单链或双链ＤＮＡ断裂、氧化性损伤，或两种损伤均存在。
　　１９９０年由美国科学家牵头，世界上十几个大国科学家联合，开始了人类基因组计划（ｈｕｍａｎ ｇｅｎｏｍｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ＨＧＰ）。２０００年６月２６日美国总统布什，英国首相布莱尔和我国国家主席江泽民联合向世界宣布，已完成了人类基因组的全部序列测序工作。这个具有里程碑意义的宏伟计划，在探索人类自身奥秘的进程中所起到的作用，不论怎样过高的评价都不过分，甚至有权威人士说，其意义超过了“阿波罗登月”计划。人类基因组计划完成过程中所出现的新技术新理论，极大推动了生命科学各个领域的快速发展，其标志就是相继出现了各种“计划”和“组学”。如环境基因组计划（ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｇｅｎｏｍｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ＥＧＰ），食物基因组计划ｆｏｏｄ ｇｅｎｏｍｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ＦＧＰ；蛋白质组学ｐｒｏｔｅｏｍｉｃｓ，代谢组学ｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃｓ和营养基因组学（ｎｕｔｒｉｇｅｎｏｍｉｃｓ）。
　　２００１年以后，营养基因组学这个名词在国外的重要学术期刊上频频出现。正是在这种大的背景条件下，我敢说，分子营养学研究又进入了一个新的黄金时期。美国的Ｎａｎｃｙ ＦｏｇｇＪｏｈｎｓｏｎ博士也坚定地认为，“如果将营养学未来的发展方向总结成一句话，那就是营养基因组学，是营养学研究的下一个浪潮，并且该领域研究将使普通百姓对营养与膳食的认识产生革命性的变化”。
　　因此，营养科学工作者应提前做好准备，尽快学习一些分子营养学知识和进行该领域的研究，以便迎接人类基因组计划完成之后给我们带来的种种挑战。我们坚信，本世纪将是分子营养学蓬勃发展并大有作为的世纪。

３ 分子营养学的实际应用价值

　　（１）制定个体化的营养素需要量和供给量 一方面通过研究营养素对基因表达和基因组结构的影响，在制定营养素需要量和供给量时，要考虑有利于有益健康基因表达和结构稳定，抑制有害健康基因的表达；另一方面通过研究基因多态性对营养素消化、吸收、代谢和排泄以及生理功能的影响，在制定营养素需要量和供给量时，要考虑不同基因型的影响，即针对不同的基因型制定不同的ＲＤＡ。将来我们会象知道我们的血型一样，知道我们的营养需要类型。
　　关于基因多态性对营养素代谢和生理功能影响研究较多的有：胆固醇、钙、叶酸。
　　（２）个体化的疾病预测及预防 将来我们每个人都会有自己的基因谱图，根据基因型的特点，就会确定哪些膳食因素是哪些疾病的危险因素，从而指导人们在实际生活中加以避免。
　　（３）临床上对病人的饮食指导 未来临床医生要给病人开两张处方，一张是治疗处方，一张是膳食指导处方，而膳食指导处方的依据就是病人的基因型和营养素对基因表达和结构稳定性的影响。
　　（４）开发治疗慢性病的药物 根据营养素调控基因表达机制的研究，可针对一些受体或转录因子等为靶点，开发安全、有效的治疗药物。例如不饱和脂肪酸是过氧化物酶体增殖剂激活受体ｐｅｒｏｘｉｓｏｍｅ ｐｒｏｌｉｆｅｒａｔｏｒ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｒｅｃｅｐｔｏｒ ＰＰＡＲ的天然配体，可激活脂肪和糖代谢相关基因表达，从而具有降脂降糖功能；根据这一现象，可将不饱和脂肪酸结构进行修饰，从而开发出了一系列降糖降脂药物，如ＷＹ１４６３、吉非诺齐、氯贝特（曲格列酮和匹格列酮）。同样原理，维生素Ｄ的衍生物可用于治疗银屑病和一些肿瘤。
　　（５）构建转基因动物、获得快速生长的动物、开发生物工程药物 由于已经非常清楚锌对金属硫蛋白（ｍｅｔａｌｌｏｔｈｉｏｎｅｉｎ，ＭＴ）基因表达调控机制，发现锌对基因的启动子有特异的调控作用，并使ＭＴ基因表达增加十几倍，因此可将ＭＴ基因启动子与人生长激素基因的编码区进行重组，然后通过转基因技术将该重组基因导入动物体内，并在膳食中添加高剂量锌，通过锌的调控可产生大量生长激素。如果将重组基因转到猪体内可获得快速生长的猪；如果将重组基因导入山羊体内，可从山羊奶中获取生长激素多态类药物，大致过程见图１。

　　（６）基因治疗 利用上述原理还可开展基因治疗，大致过程见图２。

４ 结语

　　分子营养学是现代分子生物学技术与理论在营养学中应用而产生的一门新兴学科，历史较短，因此应该说它刚具雏形，很不完善、系统。至今在国内外的文献期刊上没有看到有关分子营养学的确切定义、研究内容、研究对象等内容的文章。国外虽然已经出现分子营养学的专著，但是笔者通过通篇阅读发现并没有明确的分子营养学定义，其内容也属于广义上的分子营养学范畴。正因为这样，笔者在国外，尤其在美国进行了大量、细致的文献检索，收集相关文章２００余篇。在将这些零散文章翻译成中文的基础上，根据本人从事该领域研究的实践经验和理论积累，将文献中的相关内容进行分类、整理，并加上本人的创造性劳动，写成了上述分子营养学的内容。由于一些内容（如分子营养学定义、研究内容、研究对象、发展简史等）都是根据本人理解写成的；更由于学识水平有限，加上时间仓促，错误之处在所难免；因此还希望同行给予批评指正。
　　分子营养学发展的现状是，许多学者都在从事相关的研究工作，有的认识到它属于分子营养学的范畴，有的还没有认识到。但许多人都在从事这方面的研究，只是还没有开始总结、归纳。打个比喻，分子营养学就好像母体里孕育的胎儿，名字已经起好了，但还没有出生，长得什么样也不知道。我提前将它写出来，很有可能是一个早产儿。但我之所以急于将这些内容写出来介绍给大家，主要是因为我已经强烈地感觉到分子营养学快速发展的势头、它在营养学领域里解决实际问题的巨大威力和我国多数学者对它的陌生。因此为使我国在该领域研究占有一席之地，希望这篇文章能起到抛砖引玉的作用，也希望有更多的学者参加到这个领域的研究中来。