营养相关疾病分子营养学基础知识汇总
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营养相关疾病的分子营养学基础知识汇 总
一、分子营养学(molecular nutrition) 的定义及发展简史
营养相关疾病的分子营养学基础知识汇 总
(一)分子营养学定义
目前关于分子营养学尚无公认的定义。我们暂且 定义为：分子营养学主要是研究营养素与基因之间的 相互作用。一方面研究营养素对基因表达的调控作用； 另一方面研究遗传因素对营养素消化、吸收、分布、 代谢和排泄的决定作用。在此基础上，探讨二者相互 作用对生物体表型特征(如营养充足、营养缺乏、营养 相关疾病、先天代谢性缺陷)影响的规律，从而针对不 同基因型或变异或针对营养素对基因表达的特异调节 作用，制订出营养素需要量、供给量标准和膳食指南， 或特殊膳食平衡计划，为促进健康、预防和控制营养 缺乏病、营养相关疾病和先天代谢性疾病提供真实、 可靠的科学依据。营养相关疾病的分子营养学基础知识汇
总
分子营养学研究内容主要包括：
1．营养素对基因表达的调控作用及调节机制，从 而对营养素的生理功能进行更完全，更深入的认识。
2．如何利用营养素促进有益健康基因的表达和抑 制有害健康基因的表达。
3．遗传变异或基因多态性对营养素消化、吸收、 分布、代谢和排泄的影响。
4．营养素需要量存在个体差异的遗传学基础。
营养相关疾病的分子营养学基础 知识汇总
营养相关疾病的分子营养学基础知识汇 总
人类对生命现象与本质的认识，经历了由整个机体水 平向器官、组织、细胞、亚细胞结构及分子水平这样一 个逐渐深入的过程。
近几十年，随着分子生物学理论与实验技术在生命 科学领域的各个学科的渗透及应用，产生了许多新兴学 科。分子营养学就是营养学与现代分子生物学原理和技 术有机结合而产生的一门新兴边缘学科，它在阐述营养 素与基因如何相互作用，导致营养相关疾病发生发展方 面取得了许多重要进展。目前该学科刚具雏形，正处于 不断完善和发展阶段，相信不久的将来，它必将成为一 门在理论和实践方面均具有重要意义的学科。
酪氨酸的含量。先天代谢性缺陷的治疗就是营养
素与基因之间相互作用的一个早期例子，虽然营
养素没有对基因产生直接作用，但营养素可弥补
基因的缺陷。
营养相关疾病的分子营养学基础知识汇 总
由于在先天代谢性疾病研究与治疗方面积累了丰富的经 验，并获得了突出成就，1975年春天，美国实验生物学科 学家联合会第59届年会在亚特兰大举行了“营养与遗传因素 相互作用”专题讨论会。美国国立卫生研究所(NIH)营养协 调委员会主席Artemis P Simopoulos博士认为，这是营养 学历史上具有里程碑意义的一次盛会。
然而，由于当时受分子生物学发展的限制，分子营养 学的发展还是非常缓慢的。尽管上个世纪50年代Waltson和 Crick提出了DNA双螺旋模板学说；60年代Monod和Jacob提 出了基因调节控制的操纵子学说；以及70年代初期DNA限制 性内切酶的发现和一整套DNA重组技术的发展，推动了分子 生物学在广度和深度两个方面以空前的高速度发展，但在 一段时间还没有广泛应用于营养学研究。
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先天代谢性缺陷的病因是由于基因突变，导
致某种酶缺乏，从而使营养素代谢和利用发生障
碍；反过来讲，可针对代谢缺陷的特征，利用营
养素来弥补或纠正这种缺陷。如典型的PKU，由
ห้องสมุดไป่ตู้
于苯丙氨酸羧化酶缺乏，使苯丙氨酸不能代谢为
酪氨酸，从而导致苯丙氨酸堆积和酪氨酸减少，
因此可在膳食配方中限制苯丙氨酸的含量，增加
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二、营养素对基因表达的调控
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机体从受孕、细胞分裂、分化到生长发育，从健 康状态、疾病状态到死亡等一切生命现象，无一不是 基因表达的有条不紊调控的结果。而环境因素，尤其 是营养或营养素对基因表达会产生直接或间接作用， 从而对上述生命现象产生重要影响。从精子与卵细胞 结合的一刹那，就决定了一个个体的遗传学命运(即 决定一个个体所携带的遗传物质，该物质决定了个体 的生命特征和含有哪些致病基因及大致什么时间出现 疾病、寿命的长短等)。营养素虽然在短时间内不能 改变这种遗传学命运，但可通过营养素修饰这些基因 的表达，从而改变这些遗传学命运出现的时间进程。
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1985年，还是Artemis P Simopoulos 博士在西雅图 举行的“海洋食物与健康”的会议上，首次使用了分子营 养学这个名词术语，并在1988年指出，由于分子生物学、 分子遗传学、生理学、内分泌学、遗传流行病学等所取 得快速发展及向营养学研究领域的渗透，从1988年开始， 营养学研究进入了黄金时代。从文献检索的情况看， 1988年以前的有关营养素与基因之间相互作用的文章寥 寥无几，而从1988年以后，该领域研究的论文与综述骤 然增多，并逐年呈几何增加的趋势。发表文章所涉及的 内容大致可分为以下几类：
5．营养素—基因相互作用导致营养缺乏病、营养 相关疾病和先天代谢性缺陷的机理及膳食干预研究。
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(二)分子营养学的发展简史
人们对营养素与基因之间相互作用的最初认识， 应该始于先天代谢性缺陷。1908年，Dr.Archibald E. Garrod在推测尿黑酸尿症(alcaptonuria)的病因时， 首先使用了“先天代谢性缺陷”(inborn errors of metabolism)这个名词术语，并由此第一个提出了基 因—酶的概念(理论)，即一个基因负责调节一个特异 酶的合成。该理论认为，先天代谢性缺陷的发生是由 于基因突变或缺失，导致某种酶缺乏、代谢途径某个 环节发生障碍、中间代谢产物发生堆积的结果。
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1948年，Gibson发现隐性高铁血红蛋白血症 (recessive methemoglobinemia)是由于依赖NADH 高铁血红蛋白还原酶缺乏所致；1952年，Cori提 供证据表明葡萄糖-6-磷酸酶缺乏可导致冯奇尔克 症(Von Gierke‘s disease)；1953年，Jervis的 研究表明苯丙酮酸尿症(phenylketonuria, PKU) 的发生是由于苯丙氨酸羧化酶缺乏所致。到目前 为止，已发现了300多个先天代谢性缺陷。
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(1)分子生物学技术在营养学研究中的应用； (2)分子生物学与营养学结合的必要性； (3)基因转录的代谢调节； (4)基因表达的营养(或营养素)调节； (5)营养与变异； (6)基因多态性与营养素之间的相互作用对营养相关
疾病的影响； (7)基因多态性对营养素需要量的影响。
一、分子营养学(molecular nutrition) 的定义及发展简史
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(一)分子营养学定义
目前关于分子营养学尚无公认的定义。我们暂且 定义为：分子营养学主要是研究营养素与基因之间的 相互作用。一方面研究营养素对基因表达的调控作用； 另一方面研究遗传因素对营养素消化、吸收、分布、 代谢和排泄的决定作用。在此基础上，探讨二者相互 作用对生物体表型特征(如营养充足、营养缺乏、营养 相关疾病、先天代谢性缺陷)影响的规律，从而针对不 同基因型或变异或针对营养素对基因表达的特异调节 作用，制订出营养素需要量、供给量标准和膳食指南， 或特殊膳食平衡计划，为促进健康、预防和控制营养 缺乏病、营养相关疾病和先天代谢性疾病提供真实、 可靠的科学依据。营养相关疾病的分子营养学基础知识汇
总
分子营养学研究内容主要包括：
1．营养素对基因表达的调控作用及调节机制，从 而对营养素的生理功能进行更完全，更深入的认识。
2．如何利用营养素促进有益健康基因的表达和抑 制有害健康基因的表达。
3．遗传变异或基因多态性对营养素消化、吸收、 分布、代谢和排泄的影响。
4．营养素需要量存在个体差异的遗传学基础。
营养相关疾病的分子营养学基础 知识汇总
营养相关疾病的分子营养学基础知识汇 总
人类对生命现象与本质的认识，经历了由整个机体水 平向器官、组织、细胞、亚细胞结构及分子水平这样一 个逐渐深入的过程。
近几十年，随着分子生物学理论与实验技术在生命 科学领域的各个学科的渗透及应用，产生了许多新兴学 科。分子营养学就是营养学与现代分子生物学原理和技 术有机结合而产生的一门新兴边缘学科，它在阐述营养 素与基因如何相互作用，导致营养相关疾病发生发展方 面取得了许多重要进展。目前该学科刚具雏形，正处于 不断完善和发展阶段，相信不久的将来，它必将成为一 门在理论和实践方面均具有重要意义的学科。
酪氨酸的含量。先天代谢性缺陷的治疗就是营养
素与基因之间相互作用的一个早期例子，虽然营
养素没有对基因产生直接作用，但营养素可弥补
基因的缺陷。
营养相关疾病的分子营养学基础知识汇 总
由于在先天代谢性疾病研究与治疗方面积累了丰富的经 验，并获得了突出成就，1975年春天，美国实验生物学科 学家联合会第59届年会在亚特兰大举行了“营养与遗传因素 相互作用”专题讨论会。美国国立卫生研究所(NIH)营养协 调委员会主席Artemis P Simopoulos博士认为，这是营养 学历史上具有里程碑意义的一次盛会。
然而，由于当时受分子生物学发展的限制，分子营养 学的发展还是非常缓慢的。尽管上个世纪50年代Waltson和 Crick提出了DNA双螺旋模板学说；60年代Monod和Jacob提 出了基因调节控制的操纵子学说；以及70年代初期DNA限制 性内切酶的发现和一整套DNA重组技术的发展，推动了分子 生物学在广度和深度两个方面以空前的高速度发展，但在 一段时间还没有广泛应用于营养学研究。
营养相关疾病的分子营养学基础知识汇 总
先天代谢性缺陷的病因是由于基因突变，导
致某种酶缺乏，从而使营养素代谢和利用发生障
碍；反过来讲，可针对代谢缺陷的特征，利用营
养素来弥补或纠正这种缺陷。如典型的PKU，由
ห้องสมุดไป่ตู้
于苯丙氨酸羧化酶缺乏，使苯丙氨酸不能代谢为
酪氨酸，从而导致苯丙氨酸堆积和酪氨酸减少，
因此可在膳食配方中限制苯丙氨酸的含量，增加
营养相关疾病的分子营养学基础知识汇 总
二、营养素对基因表达的调控
营养相关疾病的分子营养学基础知识汇 总
机体从受孕、细胞分裂、分化到生长发育，从健 康状态、疾病状态到死亡等一切生命现象，无一不是 基因表达的有条不紊调控的结果。而环境因素，尤其 是营养或营养素对基因表达会产生直接或间接作用， 从而对上述生命现象产生重要影响。从精子与卵细胞 结合的一刹那，就决定了一个个体的遗传学命运(即 决定一个个体所携带的遗传物质，该物质决定了个体 的生命特征和含有哪些致病基因及大致什么时间出现 疾病、寿命的长短等)。营养素虽然在短时间内不能 改变这种遗传学命运，但可通过营养素修饰这些基因 的表达，从而改变这些遗传学命运出现的时间进程。
营养相关疾病的分子营养学基础知识汇 总
1985年，还是Artemis P Simopoulos 博士在西雅图 举行的“海洋食物与健康”的会议上，首次使用了分子营 养学这个名词术语，并在1988年指出，由于分子生物学、 分子遗传学、生理学、内分泌学、遗传流行病学等所取 得快速发展及向营养学研究领域的渗透，从1988年开始， 营养学研究进入了黄金时代。从文献检索的情况看， 1988年以前的有关营养素与基因之间相互作用的文章寥 寥无几，而从1988年以后，该领域研究的论文与综述骤 然增多，并逐年呈几何增加的趋势。发表文章所涉及的 内容大致可分为以下几类：
5．营养素—基因相互作用导致营养缺乏病、营养 相关疾病和先天代谢性缺陷的机理及膳食干预研究。
营养相关疾病的分子营养学基础知识汇 总
(二)分子营养学的发展简史
人们对营养素与基因之间相互作用的最初认识， 应该始于先天代谢性缺陷。1908年，Dr.Archibald E. Garrod在推测尿黑酸尿症(alcaptonuria)的病因时， 首先使用了“先天代谢性缺陷”(inborn errors of metabolism)这个名词术语，并由此第一个提出了基 因—酶的概念(理论)，即一个基因负责调节一个特异 酶的合成。该理论认为，先天代谢性缺陷的发生是由 于基因突变或缺失，导致某种酶缺乏、代谢途径某个 环节发生障碍、中间代谢产物发生堆积的结果。
营养相关疾病的分子营养学基础知识汇 总
1948年，Gibson发现隐性高铁血红蛋白血症 (recessive methemoglobinemia)是由于依赖NADH 高铁血红蛋白还原酶缺乏所致；1952年，Cori提 供证据表明葡萄糖-6-磷酸酶缺乏可导致冯奇尔克 症(Von Gierke‘s disease)；1953年，Jervis的 研究表明苯丙酮酸尿症(phenylketonuria, PKU) 的发生是由于苯丙氨酸羧化酶缺乏所致。到目前 为止，已发现了300多个先天代谢性缺陷。
营养相关疾病的分子营养学基础知识汇 总
(1)分子生物学技术在营养学研究中的应用； (2)分子生物学与营养学结合的必要性； (3)基因转录的代谢调节； (4)基因表达的营养(或营养素)调节； (5)营养与变异； (6)基因多态性与营养素之间的相互作用对营养相关
疾病的影响； (7)基因多态性对营养素需要量的影响。