营养基因组学在现代营养学中的研究

营养基因组学涵盖的内容非常广泛，主要研究营养素对基因转录、蛋白质表达和新陈代谢的影响，用生物组学来定义“健康”的表征。早期营养基因组学的概念是针对营养与疾病预防，随后也应用于其他研究领域。营养基因组学的研究内容主要包括以下5个方面。

1.营养对基因表达的调控　营养调控基因表达主要通过两种途径：一种是营养物质直接调节基因表达，如微量元素锌对基因表达的作用；另一种是营养物质通过其代谢产物或激素介导基因表达调控，如脂肪酸通过其中间产物脂酞辅酶A硫脂来介导基因的表达，维生素A对基因表达的影响是通过其代谢产物视黄酸介导的。多种维生素参与DNA保护和维持基因稳定，膳食中维生素缺乏可能增加DNA损害，继而引起细胞功能障碍，促进衰老、诱发癌症等。例如，体外实验和人体研究都证实，类胡萝卜素能通过清除氧自由基发挥抗氧化作用，减少了DNA损害，促进人成纤维细胞中细胞间通道蛋白connexin 43的表达，还可诱导编码微粒体酶的血红素氧化酶-1基因的表达。对维生素E的研究发现，它能增加受损DNA的清除率，调节人成纤维细胞中热休克蛋白的合成。

2.制定个体化的营养素需要量　营养素的推荐膳食供给量或膳食参考摄入量都是对群体而言的。大量调查和研究揭示，人群营养素需要量存在明显的个体差异，这与基因构成的差异有关。对于营养素需要量的个体差异，过去常以遗传差异解释，但对于遗传差异的本质很难予以深入论述。近年来，随着分子生物学技术方法发展，使营养工作者能够从分子水平认识个体营养素需要量差异的本质，发现基因多态性（也叫遗传易感性：基因序列和拷贝数目改变）会影响营养素的吸收、代谢和作用位点，所以携带特异营养素敏感基因单核昔酸多态性（SNPs）的个体可能对某些营养素有特别的需求，他们可能对膳食营养素过度敏感或过度不敏感，更易发生某些疾病或抵抗某些疾病的发生。

据估计，基因组中平均每500～1000 bp长度就会出现1个单核苷酸基因多态性（SNP），这样SNP在整个基因组的分布就会达到300万个。其中20万多个存在于编码区中，这可能是人体对营养素需求及响应差异的重要分子基础。通过对基因构成以及代谢型的鉴定，列出每个人的最佳食谱，应该多吃或少吃某些食品，从而使个体的营养状况通过调整饮食达到最佳状态。

3.营养与疾病的关系　随着生活水平的提高和生活方式的改变，肥胖、高血压、高血脂、冠心病、糖尿病和癌症等慢性非传染性疾病的患病率增加，这些疾病均属于营养代谢病的范畴。在该类疾病的发生、发展过程中，涉及营养物质代谢的相关酶、辅酶、蛋白质的基因表达必定会发生改变。因此，研究该类疾病的基因差异表达情况，对阐明营养代谢病的发病机制、寻找特异性基因诊断方法及治疗药物具有重要意义。例如，对冠心病研究的结果发现，全世界冠心病的患病率有很大的不同。西方国家及过着西方生活方式的人群中发生率最高；在发展中国家的群体中发生率通常很低。在美国，20世纪中叶冠心病的死亡率逐年增加，但通过营养教育引起人们对饮食的注意，冠心病的发病率又显著降低。当移居者从低发生率国家（如日本）移居到高发生率地区（如美国）后，冠心病的发病率增高。进一步研究发现，个体遗传差异使得部分人对引起冠心病的某些环境因素，如饮食更加易感，冠心病的发生是营养素与基因相互作用的结果。(www.xing528.com)

乳糖不耐受的发生也与SNP的存在有关。成年人中绝大多数都是乳糖不耐受的，而导致这种现象产生的原因是在9000年前的北欧人的乳糖分解酶——根皮苷水解酶（lactase phlorizin hydrolase，LCH）基因发生了一个突变。这个基因中有11个SNP，而这11个SNP又可以分成4种（A、B、C和U）常见的单倍体型，在位于LCH上游14 kb处C13910T的SNP则与人体对乳糖的耐受性显著关联。通常认为，这个多突变可以改变蛋白质-DNA间的相互作用，从而对基因的表达进行调控。对乳糖耐受性的A单倍体型在北欧人群中的分布频率为86%，在南欧人群中的频率却只有36%。在群体中的A单倍体优势基因型对于增加人群乳制品摄入量，提高营养水平，预防脱水和改善钙的吸收具有重要的作用。

4.营养素对不同个体健康与疾病影响程度的差异和个体基因型差异的相关性　基因组学技术可以帮助确认一些与疾病发生有关的基因，建立基于个体基因组结构特征上的膳食干预方法和营养保健手段，提出个体化营养策略，从而使得营养学研究的成果能够更有效的应用于疾病预防，促进人类健康。

5.动物性食品安全的营养基因组学　目前，急待研究的动物性食品的营养基因组学课题包括食物过敏及转基因食品的安全。WHO认定的人类八大类主要食物过敏物质中就包括乳、鸡蛋、鱼类和贝类，而这些食物是人类摄取蛋白质的主要来源，它们导致部分人群不敢摄入这类物质，而严重地影响了他们的生活质量。对该领域的研究工作重点包括：①开展动物性食品过敏原结构与功能关系的研究；②研究动物性食品过敏原激发人体过敏反应的阈值；③建立高效、特异、快速检测动物性食品过敏原的方法；④开展动物性食品过敏原的生物信息学研究。

在转基因动物性食品安全方面，转基因食品安全风险主要集中在转基因食品过敏和耐药基因转移方面。尽管转基因动物性食品并没有商业化生产，但是大量转基因植物的出现，通过饲料进入动物的食物链，并将一些抗营养成分、过敏成分传递给人类，也可以将一些抗生素抗性基因传递给人类。因此，需要就外源基因或由其所编码蛋白质的功能及毒害性、外源基因的“基因逃逸”、外源基因编码蛋白的过敏性、转基因食品中外源基因的次生效应及其安全性等方面进行进一步的研究。