精准营养:饮食营养与基因的关系

发布时间:2022年09月29日 阅读:187 次

人类从受孕、细胞分裂、分化到生长发育,从健康、疾病至死亡等生命现象,无一不与基因表达的调控有关。环境因素,尤其营养、营养素对基因表达产生直接或间接影响,对生命过程产生重要的影响。精子与卵细胞结合时,就决定个体遗传学的命运,即决定个体所携带的遗传物质,而该物质决定个体生命特征、致病基因及出现疾病时间、寿命长短等。营养素在短期内不能改变遗传学的特征,但经过营养素修饰这些基因表达,可改变某些遗传学特征的进程。


每种慢性疾病都有其特异的易感基因,包括饮食在内的环境因素对于特异性疾病基因的表达有重要作用。要预防疾病,首先就要防止疾病基因的表达。相当长时间内对营养素功能的认识停留在生物化学、酶学、内分泌学、生理学和细胞学水平上。营养素可调控功能,但认为主要是通过调节激素分泌和激素信号传递来实现。20多年前,才发现营养素对基因表达的调控,这对预防疾病、促进健康和长寿有很重要的意义。


几乎所有营养素对基因表达都有调节作用。其作用特点是一种营养素可调节多种基因的表达;一种基因表达又受多种营养素的调节。营养素不仅可影响细胞增殖、分化及生长发育有关的基因表达,而且还可对致病基因表达产生重要的调节作用。


原始社会人主要靠采集、打猎、捕鱼为生,经常是饥饱不一,在当时营养条件下,人类遗传因素发生适应性变化,即产生所谓“节约基因型”,显然现在不适用。在充足能量和营养时,这些节约基因仍在大量储存能量,导致肥胖、糖尿病心脑血管疾病和高血压。这部分仍携带节约基因型的人群对高脂肪、高能量特别易感,是易感人群。


约4万年前的旧石器时代晚期,人类基因型已确定,且这种基因型确定是适应当时营养状况。当时营养状况与现代社会,尤其是西方社会相比,摄入较高蛋白质、钙、钾和维生素C,而钠摄入量较低。现代社会饮食结构发生重大变化,其特征是能量摄入增加而消耗减少;饱和脂肪、n-6脂肪酸和反式脂肪酸摄入增加,n-3脂肪酸减少;复杂糖类(主要是寡糖)和食物纤维摄入减少。现代社会饮食中,n-6/n-3脂肪酸比例是20:1-14:1,而不是对健康有益的1:1。


过去的1万年里,即从农业革命开始以来,人类饮食结构发生巨大变化,而人类基因却没有变化或变化很小。人类基因组自发突变的频率每百万年为0.5%。因此,在过去年1万年中人类基因只发生很小变化,约为0.005%。


事实上,人类今天所携带基因与4万年前旧石器年代晚期祖先基因几乎相同。营养因素变化快,而遗传因素变化慢。因此,从遗传学角度,人类目前基因型已不能适应目前营养条件,饮食结构快速变化,尤其是近150年里的改变,必然导致某些慢性疾病,如动脉粥样硬化、高血压糖尿病、和某些癌症(乳腺癌、结肠癌、前列腺癌)发病率升高。


从经验上,我们可以有一个判断,人是否容易发胖和父母有一定关系,也就是遗传和基因的关系。那么营养代谢和基因是什么关系呢?它们可以相互影响,基因可以影响营养代谢这个很好理解,比如说孕妇在怀孕期间需要补充一种B族维生素叫叶酸,它补充量的确定就需要检测几个关键的酶的基因型,因为不同的基因编码突变会导致酶的活性不同,进而影响叶酸的吸收效率。那么,营养代谢可以影响基因吗?可以,但并不能直接影响基因序列,可以影响基因的表达。


基因表达,指的是遗传信息从核酸(DNA或RNA)到蛋白质的传递过程,比如说胰岛素基因每个细胞都有,但只有细腺细胞才会合成胰岛素蛋白质,当胰腺细胞合成胰岛素的时候,我们就说胰岛素基因被“表达”了。


营养代谢对基因表达的影响主要有两个方式,有两个关键词:“转录因子”、“表观遗传学印记”,为了便于理解这里直接引用仝卿老师在课程里的例子:


第一个关键词叫“转录因子”。咱们从一个案例开始。


有位老人觉得素食更健康,每天都吃清淡的斋饭,不吃肉。结果他有一次去体检的时候发现,自己竟然有了脂肪肝。他觉得这不可能啊,我都不吃肉,做饭放的油也很少,怎么会突然有脂肪肝了呢?这背后的原因,就可以从“转录因子”说起。转录因子负责和特定的基因结合,会决定在什么时间、什么细胞里表达什么基因序列。这些转录因子本身是一类功能蛋白质,自己会先被某种代谢产物激活,之后再去激活基因的表达。在脂肪肝的案例中,有一种基因叫S14,它负责编码肝脏脂肪的合成酶。如果这种基因被激活了,那肝脏上就非常容易堆积脂肪,导致脂肪肝。一般来说,负责激活S14的转录因子,没那么活跃。但研究发现有一种营养素可以激活它,这种营养素竟然是我们非常熟悉的葡萄糖。于是,链条形成了,老人长期高碳水饮食激活了转录因子,转录因子又去激活了脂肪合成酶基因,肝脏上的脂肪越来越多,脂肪肝就出现了。你看,营养代谢产物,可以作为转录因子的激活物来影响基因表达。


营养代谢影响基因表达的第二个关键词,叫“表观遗传学印记”。我们还是从一个案例说起吧。


有位妈妈在怀孕期间,放开了吃,吃了很多高脂肪、高糖的食物。结果她的孩子出生之后,即使饮食健康,肥胖、高血脂和糖尿病的风险也会显著增加。研究发现,这种母子之间的传递并不是像双眼皮、高鼻梁那样,通过基因来完成的,而是通过“表观遗传学印记”实现的。这种传递,甚至会延续三代以上。到底什么是表观遗传学印记呢?它们是基因序列之外的原子团,不改变基因的序列,但却是基因表达的开关。那这和营养代谢有什么关系呢?科学家证实,不少营养素,比如叶酸、维生素B12、胆碱、n-3脂肪酸,以及一些矿物质和必需氨基酸,都是表观遗传学印记的原材料。


我还看到了一个更有意思的研究结果。胎儿身上的表观遗传学印记,可能来自妈妈吃下去的菜。研究发现,某种植物自带的表观遗传学印记,可以进入妈妈的血液,通过胎盘转移,直接调控胎儿的基因表达。


一句话总结一下,营养代谢产物可以作为表观遗传学印记的原材料来影响基因表达。不管是转录因子,还是表观遗传学印记,这些营养基因组学的研究结果,都在为营养科学打开新的世界,提示我们:吃的东西或许可以用一种有趣的方式和我们体内的基因产生连接。怪不得有句话叫“人如其食”。营养基因组学告诉我们,你是一个什么样的人,这件事儿不仅由爸妈决定,也部分由食物决定。这些知识是营养学底层的逻辑,虽然不能直接知道我们实践,但是可以让我们今后在吃东西的时候理解为什么要这样吃,还是有很大的积极作用的。


因此,调整饮食结构,摄取健康全面且均衡的营养素刻不容缓,那如何摄取到均衡全面且健康的营养素呢?


关于健康,所有的专家都认同并阐述一个正确的观点,就是保持平衡饮食,获取均衡的营养才会使我们获得健康。并且指出,所有的营养素在我们的日常食物中都可以找到,听起来确实很有道理。但问题恰恰出在这里,我们每个人是否有知识、能力、时间和办法通过选择正确食物来完成自己的每一顿饭(或饮食),或每一天、每一个星期、甚至每个月都能保证摄取到这些均衡的营养素,如果再加上每个人的身体健康状况、年龄大小、消化吸收率的不同,甚至偏食爱好等因素,这才是我们在日常饮食中获取均衡营养的难度,也是导致我们营养无法均衡,身体出现不健康状态的真正原因。


本文作者:黑蜂苏先生
黑蜂苏先生
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健康管理师,高级营养师

人生唯爱与健康不可辜负,健康是生命的基础,爱是生命的价值,分享有用的知识,传递爱与健康!

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