研究营养代谢和基因的关系,现在已经发展出了一个学科,叫营养基因组学。
说到这个问题,孕妇会吃一种补充剂,叫叶酸。叶酸是一种B族维生素,有预防胎儿神经管畸形的重要作用。这种维生素我们自己不能合成,完全依靠外来的供给,所以孕妇在孕期补充叶酸是常规做法,不补不行。
但是研究发现,这种营养素补多了也不行。叶酸补多了,会干扰体内另一种营养素,锌的代谢,导致胎儿发育迟缓。
也就是说,叶酸补充过少和过多都会带来风险。那算出一个不多也不少的量,严格执行行不行?
国家有【居民膳食指南】,【指南】里有各种营养素的推荐摄入量。那严格按照推荐量来补不就行了吗?
一般人确实可以,但有些人不行。
在叶酸的代谢通路上,有几种重要的酶负责叶酸代谢,而酶的活性决定了我们对叶酸的利用能力。有些人酶的活性低,叶酸代谢效率低下,就需要比一般人补充更多的叶酸。
那现在有一位准妈妈,她想知道自己对叶酸的利用能力怎么样,该补多少叶酸合适,她该怎么办?
营养基因组学就可以满足这样的个性化需求。
营养基因组学是怎么做的呢?
「营养基因组学」这个词中「组学」的意思是,研究对象不是一个,而是「一组」,或者说"一群」。
基因组学就是研究一群基因组的信息和功能。我们经常听到基因组学领域的「人类基因组计划」,它的目标是测定人类30亿个碱基对的基因信息。而营养基因组学,是从这30亿个碱基对的基因信息中,筛选出和营养代谢相关的基因来进行研究。
叶酸代谢能力的检测,就是营养基因组学的应用。这种检测看的是,代谢通路中那几个关键酶的基因型,看看它们有没有发生特定的突变。如果编码基因发生了特定突变,会导致酶的活性下降,叶酸利用能力变低,那叶酸缺乏的风险就相应增加了。
风险增加了,有解决方案吗?有。
简单来说,检测出的叶酸缺乏风险越高,补充参考剂量就会越大。我们国家的疾病预防控制中心妇幼保健中心,也会按照检测风险进行分类,提供更加细化的补充参考剂量。
你需要的话,在各省市的妇幼保健院就可以检测。
不过,并不是所有的营养代谢基因异常,都像叶酸这样,有简单高效的解决方案。有些先天代谢缺陷的情况非常复杂。比如说,苯丙酮尿症就是其中的一种。
得了这种病的婴儿,如果不及时干预,智力和运动能力的发育会明显落后。患病的原因同样是因为基因突变,酶的功能或者总量下降,导致一种叫「苯丙氨酸」的氨基酸在体内大量堆积,影响了神经发育。
苯丙酮尿症目前还没有办法治愈。但是,正因为有了营养基因组学,我们现在有了解决的方向。
比如说,现在苯丙酮尿症筛查,是我们国家新生儿筛查的重要项目了。如果婴儿在患病早期就有了明确诊断,我们按病情的严重程度,控制患者苯丙氨酸的摄入量,就可以最大程度地避免病情发展。
目前,根据这个检测结果做个性化膳食指导,确实已经有应用了。但我觉得,普通人没有必要去做。
因为现在的个性化指导,主要是针对特殊人群的。比如刚才提到的孕期叶酸代谢能力检测,还有新生儿苯丙酮尿症的基因检测。
另外还有一些热门的营养代谢检测项目,看起来好像用得着的,比如用来做减肥指导的项目,也暂时不推荐你花这个钱。原因很简单,因为结论不确定。比方说,哪些基因能决定脂肪可以优先代谢呢?这样的问题目前还没有确切的答案。
对营养基因组学来说,检测技术已经不再是问题了,挑战在于我们能不能正确解读检测的结果,并且把结果和日常饮食联系起来。
随着研究的不断深入,科学家发现,基因和营养代谢的关系并不是单向的,而是双向的。也就是说,营养代谢可以反过来影响基因。
当然,这里说的「影响」,并不是说营养代谢可以影响基因的序列,而是影响基因的表达。
那营养代谢是怎么影响基因表达的呢?记两个关键词就行。
第一个关键词叫「转录因子」。
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。
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。
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。
还有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。
所以,回到开头的问题,叶酸要补,补多少可以去妇幼保健院做基因检测,对营养素的需求高低大致了解后,在孕期的食物和营养素的补充就可以有的放矢了。