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使用遗传学应对营养不良

Jim Kaput解释了为什么应对营养不良的举措应该考虑营养基因组学——食品与遗传结构之间的相互作用。

饥饿的人们不仅仅需要食品。他们需要合适的营养从而维持并促进良好的健康。食品援助可以帮助防止饥饿,但是如果它不是营养平衡的,它也可能对慢性病和早死有贡献。

提供关键的营养——通过全部食品、强化食品或补充剂——在发展中国家具有特别重要的意义。根据无国界医师组织的数据,在发展中国家,营养不良造成了每年五岁以下儿童死亡的约60%。

但是需要什么水平的营养从而维持良好的健康并预防疾病?为了回答这个问题,我们必须求助于营养基因组学——研究营养如何与基因相互作用从而改变代谢的学科。

遗传变异
一个人的基因决定了身体如何吸收和使用营养。由于每个人在遗传上都是独特的,维持良好健康所需的营养数量和类型可能因人而异。

在历史上分离的人群也可能有差异,这些人群在遗传上适应了应对不同的地方环境。

由这种适应导致的最明显的差异就是肤色。从粉色到棕色的变化不仅帮助防止了晒伤,而且还让合适数量的阳光穿透皮肤从而把未激活的前体变成维生素D3。

一个不太明显的遗传适应是乳糖耐受,这是指直到成年后还能制造乳糖酶,后者用于代谢奶中的乳糖。大多数哺乳动物在断奶之后就停止制造乳糖,但是喝牛奶的人类能够从中获取蛋白质、钙和水,帮助他们从北欧和中非的恶劣环境中生存下来。

其结果是,他们的更多后代生存了下来,携带着乳糖基因的这个变种。许多北欧和中非人保持着喝牛奶的习惯,而全世界70%的人口都是不耐受乳糖的。

人群遗传学的差异还可能源于历史上土壤、植物和动物中的营养缺乏或过剩。例如,饮食中缺铁、硒或其他微营养物质可能选择出了帮助摄取、贮藏和使用这些关键营养物质的基因。

类似的力量对驯化的植物和动物起了作用。例如,由于当地土壤、降雨量、温度和其他影响植物生长、成熟和化学组成的条件,在阿肯色三角洲地区生长的水稻与在印度生长的水稻在化学上和营养上有差别。
取得合适的平衡
对于发展中国家,这种遗传变异的主要意义在于单靠食品并不够。种类不对的食品可能和缺乏食品一样对人的健康产生损害。

例如,考虑一下不仅影响食品充足、也影响发展中国家城市地区的肥胖和慢性病的流行,例如中国。根据世界卫生组织的定义,中国有1/6的人(2.15亿人)超重。

过多的热量和脂肪无疑对这一流行有贡献,但是另一个因素是许多加工食品并不营养均衡。工业化国家正在面临这种营养不均衡导致的健康和财政危机,而发展中国家必须应对农村地区营养不足和城市中心营养过剩的双重负担。

矛盾的是,这几种形式的营养不良可能通过一个类似的修改DNA的分子过程——称为表观遗传学——导致使用基因的方式的稳定但不可遗传的变化。营养不足和营养过剩——特别是在胎儿时期——可能导致这种表观遗传程序在“预期”的食品环境与现实环境之间产生一种配合不当。

为育龄妇女和她们的子女提供足够的热量是必要的,但是这不足以优化这种表观遗传编程——微量营养物质的正确平衡对于短期和长期健康都很重要。

当然,为青年女性提供合适的营养是不够的——为她们的子女提供足够的营养也对于维持一种食品环境以促进成年后的最佳健康有关键作用。需要让公共政策和食品强化项目知道这些已经被大家接受了的概念。

个人化营养

营养基因组科学仍然处于它的幼稚阶段,而且人们几乎不知道如何根据人口的遗传特征去提供有针对性地营养干预手段。

进展很慢,因为许多研究把重点放在了地方的、相对同质的人群,使用了不同的实验设计。但是称为微量营养基因组学项目的营养基因组学科学家组成的国际研究组已经开始协调制定协调的实验方案和数据库,用于比较不同地理区域和具有文化独特性的人群中的个体对食品的反应。

这类举措对于向食品政策专家以及国家和国际机构提供解决发展中国家营养不良的知识基础具有关键作用。

对基因和营养之间相互作用的研究已经开始,但是它需要对在遗传和文化上具有多样性的各个人群的基础和应用研究的更多投资。如果设计得当,这种研究可以迅速把基础科学转化成帮助促进营养保障的行动。

Jim Kaput是美国食品与药品管理局(FDA)个人化营养与医学部门的主任。


本文表达的观点并不反映FDA的官方政策。