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食品与基因的相关联性在功能食品配料领域的发展前景

作者:admin 发布时间：2010/9/29 阅读次数：1904 字体大小: 【小】【中】【大】

膳食是基因所接触的一个重要的环境因素并且贯穿生命始终。基因表达的结果就是形成了在人体内用无数种方式作用的蛋白质，它们以酶、转运蛋白、荷尔蒙和阻断蛋白等的形式在整个机体中发挥着作用。简单来说，基因表达支配着我们的存在，营养素则通过调节基因的复制与转译，轮流控制着不同机体中的不同蛋白质的浓度、核心RNA（核糖核酸）的作用过程、信使RNA的稳定性及降解等。可依食物各组成成分的代谢总量与吸收的频率，来确定膳食信息的强度及对结果的响应。处于发育阶段的个体也可以测定哪些基因受到了影响（Clarke，2001）。由于做一篇详尽评论的科学文献已经超出了本报告的范围，所以只是给出了一个概述。

研究已经表明营养素影响基因表达，并影响在形成酶、结构蛋白和其他化学物质的过程中，断点处的各种蛋白质的构成，而上述各种化学物质是生命所依赖的。因此，在基因表达过程中，营养素的数量甚至是构成都会影响蛋白质的合成，有可能导致生成的蛋白质不足，或具有最佳功能性结构的产品较少，甚至根本没有蛋白质生成。上述的各种情况都可能由于基因拥有的不同遗传形式而发生，无论是正常的基因，还是具有多态性从而影响基因表达的基因。

已经展开了相关研究，以确定膳食对那些决定健康状况的生化成分的遗传信息表达的特殊影响，这使得为改良基因表达而调整膳食的提议显得迫在眉睫（见表4）。在代谢过程中，营养素作为底物、辅助因子、辅酶等发挥作用，这在传统的营养学研究和流行病学观察中已经为人所熟知。新的基因研究技术发现营养素也能够调节基因，而基因通过基因表达形成酶，转运蛋白和结构单元等，这些物质构成了活的具有功能的生物体。

在生命的第一周和第一个月所消耗的食物对代谢具有永久性的影响，这种假说并不是一个新的概念。实际上，在40多年前人们已经认识到了两者之间的关系（McCance，1962）。进一步研究人类和动物的结果表明，早期的膳食对成人的代谢、认知功能以及机体的组成具有永久性的影响，这种影响是通过激活或抑制基因表达，或是将基因“打开”或“关闭”来实现的（Barker等人，1993年；Hattersley 和Tooke，1999年; Moor和Davies，2001年; 以及Ong和Dunger，2002年都有相关研究成果）。充分的科学证据表明，膳食在人类或个体的遗传表达上，即使不是关键性的决定因素，也是重要的环境决定因素，（相关报道见Ames 等人，2002; Choi等人，2000; Clarke，2001; Deeb等人，1998; Halushka等人，1999; Jeanpierre，1998; Jensen等人，1999; Krauss，2000; Lucas，1998; Rantala等人，2000; Schwanstecher和Schwanstecher，2002; Stoll等人，1999）。

这些影响可以很明显，例如维生素缺乏病; 也可以是微妙而复杂的，如在2型糖尿病、与肥胖相关的疾病和其他慢性病中的影响就比较复杂而隐晦。例如，对出生前受过饥饿影响的成人的流行病学调查，以及对出生体重较低的儿童的胰岛素抵抗的生物化学研究均表明：出生时体重较低则长大后患2型糖尿病的风险就相应增加，是具有基因基础的。这表明，在出生之前，就已经发生了基因改变的情况（Barker， 1997; Goldberg and Prentice，1994; Langley-Evans 等人， 1998）。

虽然科学家们已经知道了早期膳食与基因表达之间的这种关系，但是他们不能了解这种作用是如何发生的。如今，遗传学与营养学的结合将使人们从分子水平上理解膳食如何影响基因的表达产生。这种新的理解在食品组成和食品选择上，为许多可能的营养调节方式打开了一扇门。

个体的膳食与个体的基因构造之间的相互作用能影响健康，这一结论已经被再三论证。实际上，通过膳食调节已经成功的控制了一些代谢中威胁生命的错误。例如，半乳糖血症，其特点是遗传性失调，即不能将半乳糖转化成葡萄糖，这种病症通常发生在出生后不久而喂食牛奶的婴儿身上，因为牛奶中含有大量的半乳糖。如不治疗，半乳糖血症会引发白内障，肝脾肿大和智力迟钝等病症。其治疗方法就是终生不喝牛奶，不食用其他奶制品。另一个新陈代谢先天性障碍的例子是苯丙酮酸尿症（PKU）。这种病的原因是肝脏中缺少分解苯丙氨酸的酶，结果就是苯基丙氨酸在体内堆积而造成智力迟钝。虽然PKU无法预防，但若在生命初期即发现的话，可以通过摄入苯基丙氨酸含量低的膳食来成功的治疗。

人类基因组工程和相关计划已经为科学家们提供了基础，使他们能够继续追踪关键问题。例如：在疾病和健康情况下什么DNA发生了变化？环境如何与基因相互作用，从而导致某些人在很小的年龄即患上肥胖症、心血管疾病和老年痴呆症等，而其他人却可以长寿而且很少或几乎不得疾病？

遗传因子可能能赋予某种疾病以敏感性和抵抗力，并且可能能够决定疾病的严重程度或级别。由于我们还不知道在这些复杂的途径中所包含的所有因子，所以研究人员发现要对很多疾病和失调情况进行筛选实验非常困难。如今，这一问题可以通过对某种DNA的伸展进行研究而得到解决，人们已经发现此种DNA藏有与疾病特性相关的单核苷多态现象（SNP）。研究人员可以先找到与疾病相关的相应基因以及它们对各种膳食成分的反应。通过SNP性状可以预知在特殊的脂肪组成的膳食条件下，心血管的健康状态，因此可利用SNP性状来确定个体（Couture等人，2000）。定义和了解遗传因子在疾病中的作用，也可以帮助研究人员更好的评估非遗传性因子如行为、膳食、生活方式、体育活动等对疾病的影响。

在确定了与某些疾病有关的单核苷多态现象或多态现象的同时，仍需要完成大量生物学的研究，以便采取因果等式的方式，将健康或疾病的表型表达对摄入特定的营养素或生物活性成分的反应清晰的表达出来。实验结果表明，个体的基因构成中若包含某些特殊的单核苷多态现象，则可能与膳食成分发生反应，从而产生导致疾病表型的基因表达。

营养遗传学所面临的挑战与药品发展过程中所遇到的挑战类似。很多普通的疾病不是因为单一基因的遗传变异而引起的，而是由多个基因间复杂的相互作用引起的，环境因素与生活方式等也会产生一定影响。尽管环境和生活方式等因素都对疾病的发生具有非常大的影响，但是目前要测定和评估他们的相对影响与作用还是非常困难。

既然已经把人类的染色体编成了目录，接下来要做的就是确定每个基因的功能意义，理解其复杂的功能网络和控制机理，并且描绘出基因与环境在决定个体的基因表型中所起的作用。功能性研究发展到今天，对某一个基因在某一时间的的情况已经做了大量评估了，但是要想真正理解基因主导的生物学过程，研究者们还需要同时研究功能的相互作用、功能网络和作用途径。在充分的数据与合适的生物信息工具的支持下，科学家们将能够模拟出遗传途径，以确定如膳食等生活方式在优化生物结果方面的影响，从而选择有利于生物结果最优化的健康良好的生活方式。

来源：功能食品配料网

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