2024-06-04
2017年，我國(guo)為貫(guan)徹落實(shi)《“健(jian)(jian)康(kang)中(zhong)國(guo)2030”規劃綱要(yao)》，提高國(guo)民(min)營(ying)養(yang)健(jian)(jian)康(kang)水平，制定了《國(guo)民(min)營(ying)養(yang)計劃（2017-2030年）》，積(ji)極推動(dong)食(shi)(shi)品(pin)營(ying)養(yang)與健(jian)(jian)康(kang)產業的(de)(de)發展，引導居民(min)形成科學的(de)(de)膳食(shi)(shi)習慣，高效識別并量化食(shi)(shi)品(pin)中(zhong)的(de)(de)功能成分，促進功能性食(shi)(shi)品(pin)的(de)(de)研發；推動(dong)開展嬰幼兒、學生(sheng)、老人(ren)、臨床慢病病人(ren)等膳食(shi)(shi)營(ying)養(yang)行動(dong)。可(ke)以看出(chu)，我國(guo)將國(guo)民(min)健(jian)(jian)康(kang)居于(yu)首位，同(tong)時食(shi)(shi)品(pin)營(ying)養(yang)與健(jian)(jian)康(kang)產業對(dui)實(shi)施(shi)健(jian)(jian)康(kang)中(zhong)國(guo)戰略具有重大作(zuo)用。
隨(sui)著(zhu)(zhu)高通量測序技術、生物(wu)信息學(xue)(xue)(xue)(xue)及人工智能(neng)等(deng)科技的(de)(de)不斷進步，為食(shi)品(pin)(pin)多(duo)組(zu)(zu)學(xue)(xue)(xue)(xue)研(yan)究提供(gong)了(le)(le)前所(suo)未(wei)(wei)(wei)有(you)的(de)(de)可能(neng)性。以(yi)微生物(wu)組(zu)(zu)學(xue)(xue)(xue)(xue)、基因組(zu)(zu)學(xue)(xue)(xue)(xue)、轉(zhuan)錄(lu)組(zu)(zu)學(xue)(xue)(xue)(xue)、蛋白質(zhi)組(zu)(zu)學(xue)(xue)(xue)(xue)以(yi)及代(dai)謝組(zu)(zu)學(xue)(xue)(xue)(xue)等(deng)為核心的(de)(de)多(duo)組(zu)(zu)學(xue)(xue)(xue)(xue)技術及其串聯研(yan)究，為食(shi)品(pin)(pin)科學(xue)(xue)(xue)(xue)提供(gong)了(le)(le)前所(suo)未(wei)(wei)(wei)有(you)的(de)(de)深度和廣度，使科學(xue)(xue)(xue)(xue)家能(neng)夠從分子(zi)層面全面解析食(shi)品(pin)(pin)的(de)(de)組(zu)(zu)成、功能(neng)及其對人體健(jian)康的(de)(de)影響，進而推動食(shi)品(pin)(pin)科學(xue)(xue)(xue)(xue)進入大數據時代(dai)。多(duo)組(zu)(zu)學(xue)(xue)(xue)(xue)理論及技術的(de)(de)廣泛應用，高品(pin)(pin)質(zhi)、高營(ying)養(yang)、高技術含(han)量產(chan)品(pin)(pin)的(de)(de)研(yan)發(fa)和制造，都是食(shi)品(pin)(pin)營(ying)養(yang)與健(jian)康產(chan)業科技創新的(de)(de)展現。隨(sui)著(zhu)(zhu)食(shi)品(pin)(pin)精準營(ying)養(yang)與個性化調(diao)控逐漸融入產(chan)品(pin)(pin)開發(fa)，未(wei)(wei)(wei)來(lai)食(shi)品(pin)(pin)也將更(geng)安(an)全、更(geng)營(ying)養(yang)、更(geng)方便、更(geng)美味、更(geng)可持續。
多組學在(zai)食(shi)品營養與(yu)健康研究中的應用思路
在食品營養(yang)與(yu)健康(kang)研(yan)究中，多組(zu)學是一種(zhong)綜合利用多種(zhong)技術手段(duan)來研(yan)究生物體的整(zheng)體組(zu)成和功能的方法。如何應用多組(zu)學思路來探究食品營養(yang)與(yu)健康(kang)的關系，可(ke)以從以下(xia)幾個方面入手：
微(wei)生(sheng)物組(zu)學
微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)組(zu)學可以幫(bang)助(zhu)研究人(ren)員了解(jie)腸(chang)道(dao)菌(jun)群對(dui)(dui)食(shi)品(pin)代謝和(he)(he)健康的(de)(de)(de)影響。通過對(dui)(dui)腸(chang)道(dao)微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)群落的(de)(de)(de)研究，可以發現不同飲食(shi)對(dui)(dui)腸(chang)道(dao)微(wei)(wei)生(sheng)態平衡(heng)的(de)(de)(de)影響。微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)多樣(yang)性與(yu)宏基因(yin)組(zu)的(de)(de)(de)研究可以揭示腸(chang)道(dao)微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)與(yu)食(shi)品(pin)營養之間的(de)(de)(de)關聯，為(wei)食(shi)品(pin)和(he)(he)腸(chang)道(dao)微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)的(de)(de)(de)干預策略提(ti)供依據。
基(ji)因組學
基(ji)(ji)因組學(xue)可以幫助研(yan)究人(ren)員了解個體對某(mou)些食物的(de)代(dai)謝方(fang)式。通過對個體的(de)基(ji)(ji)因組進行(xing)測序和(he)分(fen)析，結合基(ji)(ji)因型和(he)表型之(zhi)間的(de)關聯，可以發現與食品營養和(he)健(jian)康相關的(de)基(ji)(ji)因變異(yi)。通過基(ji)(ji)因組學(xue)的(de)研(yan)究，可以揭示個體對不同食品的(de)反應差異(yi)，了解食品營養與基(ji)(ji)因之(zhi)間的(de)相互作用。
轉錄組學
轉錄組(zu)(zu)學可(ke)以揭示在飲食(shi)因(yin)素影響(xiang)下，細胞內基(ji)因(yin)的(de)表(biao)達(da)(da)方式。研究(jiu)人員可(ke)以通過(guo)分析基(ji)因(yin)的(de)轉錄產(chan)物（mRNA）的(de)表(biao)達(da)(da)水平，可(ke)以了解不同食(shi)品(pin)對基(ji)因(yin)表(biao)達(da)(da)的(de)影響(xiang)。通過(guo)轉錄組(zu)(zu)學的(de)研究(jiu)，可(ke)以識(shi)別出受(shou)食(shi)品(pin)營養調(diao)(diao)控(kong)的(de)關鍵基(ji)因(yin)，從而揭示食(shi)品(pin)對機體的(de)調(diao)(diao)控(kong)機制。
蛋白質組學
蛋(dan)白(bai)質(zhi)組學可(ke)以幫(bang)助研(yan)究人員(yuan)了(le)解(jie)(jie)人體內(nei)在(zai)飲食(shi)作用下(xia)蛋(dan)白(bai)質(zhi)的(de)組成和(he)功能。通過對(dui)(dui)生物(wu)體內(nei)蛋(dan)白(bai)質(zhi)的(de)組成和(he)功能進行分析，可(ke)以了(le)解(jie)(jie)食(shi)品對(dui)(dui)蛋(dan)白(bai)質(zhi)表(biao)達和(he)修飾的(de)影(ying)響(xiang)。通過蛋(dan)白(bai)質(zhi)組學的(de)研(yan)究，可(ke)以發現與食(shi)品營養(yang)相關的(de)重要(yao)蛋(dan)白(bai)質(zhi)，進一(yi)步(bu)了(le)解(jie)(jie)食(shi)品對(dui)(dui)健康的(de)影(ying)響(xiang)。
代(dai)謝組學
代謝(xie)組(zu)學可(ke)以(yi)對食(shi)品中的(de)營養(yang)成分(fen)(fen)進行定(ding)性(xing)和(he)定(ding)量分(fen)(fen)析，同時也可(ke)以(yi)幫(bang)助研究(jiu)人員查看人體(ti)在消化(hua)吸收后，對特(te)定(ding)食(shi)物成分(fen)(fen)的(de)代謝(xie)產(chan)物的(de)變(bian)化(hua)情(qing)況。通過分(fen)(fen)析生物體(ti)內代謝(xie)產(chan)物的(de)組(zu)成和(he)變(bian)化(hua)，可(ke)以(yi)了解(jie)食(shi)品與代謝(xie)之間(jian)的(de)關系。通過代謝(xie)組(zu)學的(de)研究(jiu)，可(ke)以(yi)揭(jie)示不同食(shi)品對代謝(xie)途(tu)徑的(de)調節作用，為(wei)食(shi)品營養(yang)與健(jian)康提供更(geng)深入的(de)認識。
綜上(shang)所述，多組(zu)(zu)學(xue)思(si)路在食品營(ying)養與健(jian)康(kang)研究(jiu)中的(de)應用可以通過(guo)微生物(wu)組(zu)(zu)學(xue)、基因組(zu)(zu)學(xue)、轉(zhuan)錄組(zu)(zu)學(xue)、蛋白質組(zu)(zu)學(xue)和(he)代謝組(zu)(zu)學(xue)等方面(mian)來探索食品與健(jian)康(kang)之間的(de)關系，從而為人們提供更科學(xue)的(de)飲食指導和(he)健(jian)康(kang)管理方案。
食(shi)品(pin)領(ling)域多組學案例分(fen)享(xiang)
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非酒(jiu)精(jing)(jing)性(xing)(xing)脂(zhi)(zhi)肪性(xing)(xing)肝(gan)(gan)病(bing)(bing)(bing)(NAFLD)被認為是(shi)一種影響(xiang)全(quan)球約四分(fen)之一人口的(de)流行病(bing)(bing)(bing)。但(dan)驅動NAFLD發(fa)生(sheng)和(he)(he)發(fa)展的(de)病(bing)(bing)(bing)因和(he)(he)病(bing)(bing)(bing)理因素尚(shang)未完全(quan)闡明。膽(dan)(dan)(dan)汁(zhi)酸(BAs)是(shi)一組由(you)(you)肝(gan)(gan)細胞內(nei)(nei)膽(dan)(dan)(dan)固醇合成(cheng)的(de)兩親性(xing)(xing)分(fen)子(zi)，BA-腸(chang)道(dao)菌群(qun)串擾與包括NAFLD在(zai)(zai)內(nei)(nei)的(de)代謝性(xing)(xing)疾病(bing)(bing)(bing)有關(guan)，在(zai)(zai)調(diao)(diao)節宿主(zhu)葡(pu)萄糖和(he)(he)脂(zhi)(zhi)質(zhi)代謝中起重要作(zuo)用。前期研究(jiu)(jiu)顯(xian)示非12α-羥基化膽(dan)(dan)(dan)汁(zhi)酸、豬(zhu)膽(dan)(dan)(dan)酸（HCA）和(he)(he)豬(zhu)脫(tuo)氧(yang)膽(dan)(dan)(dan)酸（HDCA）在(zai)(zai)調(diao)(diao)節葡(pu)萄糖穩態和(he)(he)預測(ce)2型糖尿(niao)病(bing)(bing)(bing)未來風險方(fang)面具有治(zhi)(zhi)療潛(qian)力。本文(wen)研究(jiu)(jiu)了一組由(you)(you)腸(chang)道(dao)微(wei)生(sheng)物群(qun)修飾的(de)膽(dan)(dan)(dan)汁(zhi)酸（BAs），即豬(zhu)去氧(yang)膽(dan)(dan)(dan)酸（HDCA）species，與非酒(jiu)精(jing)(jing)性(xing)(xing)脂(zhi)(zhi)肪肝(gan)(gan)病(bing)(bing)(bing)的(de)存(cun)在(zai)(zai)和(he)(he)嚴重程度呈負相關(guan)。在(zai)(zai)多種小鼠模型中，HDCA被證實能夠通(tong)(tong)過抑制(zhi)腸(chang)道(dao)的(de)法尼酯X受體(ti)（FXR）并上調(diao)(diao)肝(gan)(gan)臟的(de)CYP7B1來緩(huan)解(jie)(jie)NAFLD。此外(wai)，HDCA顯(xian)著增加了益(yi)生(sheng)菌種類如狄氏(shi)副(fu)擬(ni)桿菌的(de)豐度，這(zhe)(zhe)種益(yi)生(sheng)菌通(tong)(tong)過脂(zhi)(zhi)肪酸-肝(gan)(gan)臟過氧(yang)化物酶體(ti)增殖物激(ji)活受體(ti)α（PPARα）信號通(tong)(tong)路增強脂(zhi)(zhi)質(zhi)分(fen)解(jie)(jie)代謝，進而上調(diao)(diao)肝(gan)(gan)臟的(de)FXR。這(zhe)(zhe)些(xie)發(fa)現(xian)表明，HDCA具有治(zhi)(zhi)療NAFLD的(de)潛(qian)力，其獨特機制(zhi)是(shi)同時激(ji)活肝(gan)(gan)臟的(de)CYP7B1和(he)(he)PPARα。
酒精(jing)性(xing)(xing)肝(gan)病（ALD）是由長期過(guo)量(liang)飲酒引起的(de)(de)，其特(te)征是脂肪在(zai)肝(gan)臟中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)積(ji)聚，并(bing)逐漸發展為(wei)脂肪變性(xing)(xing)，伴有(you)(you)炎癥、肝(gan)纖維化和(he)(he)肝(gan)硬化。羊肚(du)菌(jun)（Morchella esculenta，ME）是一種高營養價值(zhi)的(de)(de)獨特(te)藥用(yong)和(he)(he)食用(yong)同源(yuan)真菌(jun)，主要生(sheng)(sheng)長在(zai)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國、韓國、日本和(he)(he)歐洲(zhou)闊葉(xie)或混交針葉(xie)林的(de)(de)腐殖質層中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)。ME主要用(yong)于(yu)治療(liao)消化不良、痰(tan)相(xiang)關疾病和(he)(he)呼吸急促。在(zai)酒精(jing)誘導(dao)(dao)的(de)(de)急性(xing)(xing)肝(gan)損(sun)傷(shang)(shang)小鼠模(mo)型中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，ME通(tong)過(guo)調節NF-kB/Nrf2信號通(tong)路具有(you)(you)肝(gan)臟保護作用(yong)。從羊肚(du)菌(jun)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)提取(qu)并(bing)純化了水溶性(xing)(xing)羊肚(du)菌(jun)多糖2（MEP2），分子量(liang)為(wei)959kDa的(de)(de)MEP2具有(you)(you)a→4)-α-D-Glcp-(1→葡聚糖主鏈，并(bing)且(qie)該分支在(zai)H-6位置被α-D-Glcp-(1→4)-α-D-Glcp-(1→殘(can)基和(he)(he)α-D-Glcp-(1→殘(can)基。在(zai)慢性(xing)(xing)酒精(jing)誘導(dao)(dao)的(de)(de)肝(gan)損(sun)傷(shang)(shang)小鼠中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，MEP2通(tong)過(guo)Usp10/Nrf2/NF-kB信號通(tong)路調節血(xue)清代謝產(chan)物(wu)和(he)(he)腸道微生(sheng)(sheng)物(wu)群的(de)(de)水平，以抑制炎癥反(fan)應和(he)(he)氧化應激(ji)，減輕肝(gan)損(sun)傷(shang)(shang)。這些數據支持了MEP2作為(wei)酒精(jing)性(xing)(xing)肝(gan)損(sun)傷(shang)(shang)潛在(zai)治療(liao)策(ce)略的(de)(de)應用(yong)。
結(jie)(jie)直腸(chang)(chang)(chang)癌(ai)（CRC）是(shi)全球癌(ai)癥(zheng)相關(guan)死亡的(de)(de)(de)第(di)二(er)大主要原因。腸(chang)(chang)(chang)道(dao)菌(jun)(jun)(jun)群的(de)(de)(de)微(wei)生態(tai)穩定性(xing)在預防和(he)(he)治療結(jie)(jie)直腸(chang)(chang)(chang)癌(ai)（CRC）中起著關(guan)鍵(jian)作(zuo)用。植物乳桿(gan)菌(jun)(jun)(jun)雖然具有安(an)全性(xing)和(he)(he)潛(qian)(qian)在的(de)(de)(de)健康優勢，但(dan)其在結(jie)(jie)直腸(chang)(chang)(chang)癌(ai)中的(de)(de)(de)影響(xiang)機制仍缺乏(fa)全面的(de)(de)(de)了解。本研(yan)究(jiu)探討了Lactobacillus plantarum CBT（LP-CBT）是(shi)否通(tong)(tong)過(guo)誘(you)導腸(chang)(chang)(chang)道(dao)微(wei)生物群組成(cheng)和(he)(he)相關(guan)代(dai)謝(xie)物的(de)(de)(de)改變來預防結(jie)(jie)直腸(chang)(chang)(chang)癌(ai)。通(tong)(tong)過(guo)對(dui)腸(chang)(chang)(chang)道(dao)微(wei)生物組和(he)(he)代(dai)謝(xie)組的(de)(de)(de)分析，結(jie)(jie)果表明(ming)，LP-CBT通(tong)(tong)過(guo)修復腸(chang)(chang)(chang)道(dao)屏障功(gong)能抑制AOM/DSS處理(li)小鼠結(jie)(jie)直腸(chang)(chang)(chang)腫(zhong)瘤(liu)的(de)(de)(de)發(fa)生。此外(wai)，LP-CBT還降(jiang)低了促炎細(xi)胞(bao)因子和(he)(he)抗(kang)炎細(xi)胞(bao)因子。重(zhong)要的(de)(de)(de)是(shi)，LP-CBT通(tong)(tong)過(guo)增加(jia)益生菌(jun)(jun)(jun)（糞(fen)球菌(jun)(jun)(jun)屬(shu)(shu)、黏液螺旋菌(jun)(jun)(jun)屬(shu)(shu)和(he)(he)乳酸(suan)桿(gan)菌(jun)(jun)(jun)屬(shu)(shu)）和(he)(he)減少有害菌(jun)(jun)(jun)（多爾氏(shi)菌(jun)(jun)(jun)屬(shu)(shu)、志賀菌(jun)(jun)(jun)屬(shu)(shu)、另(ling)枝桿(gan)菌(jun)(jun)(jun)、副普雷沃氏(shi)菌(jun)(jun)(jun)屬(shu)(shu)、擬桿(gan)菌(jun)(jun)(jun)屬(shu)(shu)、薩(sa)特氏(shi)菌(jun)(jun)(jun)屬(shu)(shu)、Turisibacter屬(shu)(shu)、雙(shuang)歧桿(gan)菌(jun)(jun)(jun)屬(shu)(shu)、梭菌(jun)(jun)(jun)屬(shu)(shu)、Allobaculum屬(shu)(shu)）來影響(xiang)腸(chang)(chang)(chang)道(dao)穩態(tai)，顯(xian)著影響(xiang)精(jing)氨酸(suan)的(de)(de)(de)生物合(he)成(cheng)。因此，LP-CBT處理(li)調(diao)節了精(jing)氨酸(suan)途(tu)徑相關(guan)的(de)(de)(de)轉(zhuan)化酶和(he)(he)代(dai)謝(xie)物。此外(wai)，利用MC38皮下腫(zhong)瘤(liu)模型進一步證(zheng)實(shi)了LP-CBT對(dui)結(jie)(jie)直腸(chang)(chang)(chang)癌(ai)的(de)(de)(de)抑制作(zuo)用。總的(de)(de)(de)來說，這些(xie)發(fa)現提供了令人信服的(de)(de)(de)證(zheng)據(ju)，支(zhi)持LP-CBT作(zuo)為預防CRC的(de)(de)(de)可行策略的(de)(de)(de)潛(qian)(qian)力。
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