2025-03-19
Highlights
1、本文匯總了食(shi)品營養與健(jian)康領域中(zhong)的熱點研究方向及組學研究思路。
2、傳統(tong)營養學研究常受限(xian)于(yu)單一(yi)維度的分析，而多(duo)組學聯合分析技術的崛(jue)起(qi)，正為食品營養與(yu)健康領域打(da)開一(yi)扇(shan)全景(jing)視窗——從基(ji)因到代謝(xie)，從腸道菌群到細胞信號，揭示食物與(yu)人(ren)體(ti)互作的深層(ceng)密碼(ma)！
3、派森諾提供多組學檢(jian)測服(fu)務，包括微生物組、基因組、轉錄組、蛋白組、代謝組及表觀調控等，結合多組學聯合分析技術，助力食品營養與健康科學高效突(tu)破，案例成果多多。
隨(sui)著慢(man)性疾病高發與(yu)健康(kang)意識覺醒，“吃什么、怎么吃”早已(yi)超越溫飽需求，成(cheng)為關(guan)乎生命(ming)質量的核心議題(ti)。當傳統營(ying)(ying)養學遭遇技術革(ge)命(ming)，食品營(ying)(ying)養與(yu)健康(kang)研究(jiu)正以多組學技術為引(yin)擎，掀起一場從微觀基因到宏觀健康(kang)的認知變革(ge)。今天(tian)，讓(rang)我們揭開這場科學盛(sheng)宴的神秘面紗，探尋未來(lai)健康(kang)飲(yin)食的底層邏輯。
以下是當前該領域的熱(re)點(dian)方(fang)向及(ji)典型研究(jiu)思路：
1. 個性化營(ying)養干預(yu)
研(yan)究思路：通過(guo)整合基因組、代謝組和(he)微生物(wu)組數(shu)據，解(jie)析個體(ti)對(dui)食物(wu)吸收、代謝的差異(yi)，建(jian)立精準營養模型。
涉及組學(xue)：基因組學(xue)（SNP分析）、代謝(xie)(xie)組學(xue)（血液/尿(niao)液代謝(xie)(xie)物）、微生物組學(xue)（腸道菌群）。
實驗設計：
①隊(dui)列研究：招募(mu)不(bu)同(tong)表(biao)型（如(ru)肥胖、糖尿(niao)病）人群(qun)，采集生(sheng)物樣本(ben)（血液、糞便）。
②干預實驗：定制飲食(shi)方案，跟蹤代謝標志(zhi)物和菌群(qun)變化(hua)（如低GI飲食(shi)對血(xue)糖波動的影響(xiang)）。
分析方法：
機器學習模(mo)型（如隨機森林）預(yu)測飲食響應(ying)；
多組(zu)學數據整(zheng)合（如基因-代謝物-菌群網絡分析）。
2. 腸(chang)道微生物與代謝調控
研究(jiu)思路：探究(jiu)特定飲(yin)食成(cheng)分（膳食纖維、多酚）如何通過調(diao)節腸道菌群結構，影響宿主代(dai)謝（如短鏈(lian)脂肪(fang)酸生(sheng)成(cheng)）。
涉(she)及組學：宏基(ji)因組學（菌群(qun)結(jie)構(gou)以及功能基(ji)因）、代謝組學（宿主(zhu)/菌群(qun)代謝物）、轉錄組學（宿主(zhu)腸道(dao)基(ji)因表達）。
實驗設計：
①動(dong)物(wu)模型：無菌小鼠(shu)定植人源(yuan)菌群，給予不同(tong)膳食干(gan)預(yu)；
②人(ren)群(qun)試驗(yan)：高纖維(wei)飲食干預，對比干預前(qian)后菌群(qun)多樣性和炎(yan)癥指標（如IL-6）。
分析方法：
相關性網絡分析（如菌群(qun)-代(dai)謝(xie)物共現網絡）；
代謝通路富集（KEGG、MetaCyc數據(ju)庫）。
3. 功能性食品開(kai)發(fa)
研究思路：利用(yong)多組學(xue)技(ji)術解(jie)析天然活性成分（如姜黃素(su)、Omega-3）的作用(yong)靶點及分子機制。
涉及(ji)組(zu)學(xue)：蛋白質組(zu)學(xue)（靶蛋白鑒定）、代謝組(zu)學(xue)（藥效代謝物）、表(biao)觀(guan)t組(zu)學(xue)（甲基(ji)化修飾）。
實驗設計：
①體(ti)外實驗：細胞(bao)(bao)模型（如Caco-2腸(chang)道細胞(bao)(bao)）分析(xi)抗炎活性；
②臨床(chuang)試驗(yan)：雙盲隨機(ji)對照試驗(yan)（RCT）驗(yan)證功能性食品(pin)效果（如降血脂）。
分析方法：
差異表達(da)蛋白/代(dai)謝物篩(shai)選（如TMT標記(ji)定量蛋白質組學(xue)）；
多組學聯合(he)通路分析（如IPA、MetaboAnalyst）。
4. 慢(man)性病(bing)預(yu)(yu)防(fang)與靶向(xiang)干預(yu)(yu)
研究思(si)路：識(shi)別飲食因素與(yu)慢性(xing)病(bing)（心血管疾病(bing)、糖尿病(bing)）相關(guan)的生物標(biao)志(zhi)物，開發早期(qi)預警模(mo)型。
涉及組學：脂(zhi)質(zhi)組學（脂(zhi)質(zhi)代(dai)謝譜）、蛋白(bai)質(zhi)組學（炎癥因子）、代(dai)謝組學（糖基(ji)化終產物）。
實驗設計：
①前(qian)瞻(zhan)性隊列(lie)：長期跟蹤健康人群，采(cai)集(ji)基線多(duo)組學(xue)數(shu)據，分析疾病發生關(guan)聯；
②病(bing)例(li)對(dui)照研究：對(dui)比患者與健康(kang)人的(de)組學特征差異（如氧化應激標志物）。
分析方法：
多變量統計分析(xi)（PLS-DA、OPLS-DA）；
生物(wu)標(biao)志物(wu)組合篩選(xuan)（ROC曲線評估(gu)診(zhen)斷(duan)效能）。
技術路(lu)線
案例分享
多組(zu)學聯合揭(jie)示豬去氧膽酸治療非酒精性脂肪肝的(de)機制
Hyodeoxycholic acid alleviates non-alcoholic fatty liver disease through modulating the gut-liver axis
發表期(qi)刊：Cell Metabolism
影響(xiang)因子：29
通訊單位：上(shang)海交通大(da)學醫學院(yuan)(yuan)附屬第六人民醫院(yuan)(yuan)
組(zu)學(xue)技術：轉錄(lu)組(zu)、宏基因組(zu)、膽(dan)汁酸靶向代謝組(zu)
研究背(bei)景：非(fei)酒精性脂肪(fang)性肝病(bing)(NAFLD)被(bei)認為是(shi)一(yi)種影響(xiang)全球約四分(fen)之一(yi)人口的(de)流行病(bing)。但驅動NAFLD發生和發展的(de)病(bing)因(yin)(yin)和病(bing)理因(yin)(yin)素尚(shang)未(wei)完(wan)全闡明。此(ci)外，尚(shang)未(wei)有抗NAFLD藥物得(de)到國際權威機構的(de)批準。膽(dan)汁酸(suan)(BAs)是(shi)一(yi)組由肝細胞內膽(dan)固醇(chun)合成的(de)兩(liang)親(qin)性分(fen)子，BA-腸道菌群(qun)串擾(rao)與包括(kuo)NAFLD在(zai)內的(de)代謝(xie)性疾病(bing)有關，在(zai)調(diao)節宿(su)主葡萄糖和脂質(zhi)代謝(xie)中起重要(yao)作用。前(qian)期研究顯示(shi)非(fei)12α-羥基化膽(dan)汁酸(suan)、豬膽(dan)酸(suan)（HCA）和豬脫氧膽(dan)酸(suan)（HDCA）在(zai)調(diao)節葡萄糖穩態(tai)和預測2型糖尿病(bing)未(wei)來風險方面具有治(zhi)(zhi)療(liao)(liao)潛力。因(yin)(yin)此(ci)我們假設了一(yi)種藥物治(zhi)(zhi)療(liao)(liao)策略，通(tong)過靶向替代BA合成通(tong)路來治(zhi)(zhi)療(liao)(liao)代謝(xie)性疾病(bing)。
技術路線：
部分(fen)研究結果：BA作(zuo)為一種信號分子，在NAFLD的(de)(de)(de)(de)(de)發病(bing)(bing)機制中(zhong)(zhong)發揮(hui)著(zhu)重要作(zuo)用(yong)，已被越來(lai)(lai)越多的(de)(de)(de)(de)(de)人所(suo)認(ren)識。本研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)首次發現(xian)(xian)，在從脂肪變(bian)性到肝(gan)(gan)硬變(bian)的(de)(de)(de)(de)(de)所(suo)有階段，NAFLD患者的(de)(de)(de)(de)(de)血清HDCA水(shui)平都顯(xian)(xian)著(zhu)降(jiang)(jiang)低(di)，而在NAFLD和(he)(he)糖(tang)尿病(bing)(bing)患者以(yi)及動(dong)(dong)物模型中(zhong)(zhong)，HDCA水(shui)平的(de)(de)(de)(de)(de)下降(jiang)(jiang)更為明(ming)顯(xian)(xian)。值(zhi)得注意的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)，使用(yong)HDCA治療后，小(xiao)鼠(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)NAFLD表(biao)型和(he)(he)IR顯(xian)(xian)著(zhu)改(gai)善(shan)。肝(gan)(gan)臟(zang)經(jing)典(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)BA合(he)(he)成途(tu)徑(jing)和(he)(he)替(ti)代(dai)(dai)的(de)(de)(de)(de)(de)BA合(he)(he)成途(tu)徑(jing)分別產生12OH和(he)(he)非12OH BA。在生理條(tiao)件下，寄主(zhu)在兩條(tiao)合(he)(he)成途(tu)徑(jing)之間保(bao)持著(zhu)微妙的(de)(de)(de)(de)(de)動(dong)(dong)態平衡。在HDCA干(gan)預后，我們觀察到非12OHbas的(de)(de)(de)(de)(de)比(bi)例增加，12OHbas的(de)(de)(de)(de)(de)比(bi)例降(jiang)(jiang)低(di)。以(yi)前的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)已經(jing)報道了12OHbas升高與(yu)宿主(zhu)糖(tang)和(he)(he)脂代(dai)(dai)謝(xie)紊亂(luan)之間的(de)(de)(de)(de)(de)高度相關(guan)(guan)性。肝(gan)(gan)細(xi)胞色(se)素P7B1是(shi)BA合(he)(he)成途(tu)徑(jing)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)限速(su)酶，與(yu)NAFLD和(he)(he)糖(tang)尿病(bing)(bing)的(de)(de)(de)(de)(de)進(jin)展和(he)(he)治療密切相關(guan)(guan)。研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)者還提出，通(tong)過激(ji)活(huo)CYP7B1驅動(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)替(ti)代(dai)(dai)BA合(he)(he)成途(tu)徑(jing)來(lai)(lai)恢復BA生物合(he)(he)成的(de)(de)(de)(de)(de)動(dong)(dong)態平衡狀(zhuang)態，有利于許多代(dai)(dai)謝(xie)性疾(ji)病(bing)(bing)，包括肥胖、糖(tang)尿病(bing)(bing)、高膽固醇血癥和(he)(he)NAFLD。在本研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)中(zhong)(zhong)，我們發現(xian)(xian)選(xuan)擇性地(di)激(ji)活(huo)BA的(de)(de)(de)(de)(de)替(ti)代(dai)(dai)合(he)(he)成途(tu)徑(jing)可以(yi)顯(xian)(xian)著(zhu)降(jiang)(jiang)低(di)肝(gan)(gan)甘油三(san)酯(zhi)。這(zhe)些結果為經(jing)典(dian)途(tu)徑(jing)和(he)(he)替(ti)代(dai)(dai)途(tu)徑(jing)在調節肝(gan)(gan)脂代(dai)(dai)謝(xie)中(zhong)(zhong)可能發揮(hui)不同作(zuo)用(yong)提供了證據。
圖(tu) 在NAFLD患(huan)者和hfd誘(you)導的NAFLD小鼠的HCA種類減少(shao)
圖 HDCA減弱了NAFLD相關的代謝表型
圖 HDCA以腸道依賴的方(fang)式減輕肝脂肪變性
圖 HDCA富集了(le)異裂副(fu)桿(gan)菌及其衍生的脂(zhi)肪酸
圖 CYP7A1被(bei)腸道(dao)菌群(qun)產(chan)生的脂肪(fang)酸介導的PPARα激活所抑制
圖 HDCA改善肝脂(zhi)肪(fang)變性的分子機制(zhi)
研究(jiu)結論：本文研(yan)究了(le)一組由(you)腸道微生(sheng)(sheng)物(wu)群(qun)修飾(shi)的(de)膽汁酸(suan)（BAs），即(ji)豬去(qu)氧(yang)膽酸(suan)（HDCA）species，與非酒精性脂肪肝(gan)病的(de)存(cun)在和嚴重程度(du)呈負相(xiang)關。在多種(zhong)小鼠模型(xing)中，HDCA被(bei)證實能夠通過(guo)抑制(zhi)腸道的(de)法尼酯X受體(ti)（FXR）并上調(diao)肝(gan)臟的(de)CYP7B1來緩解NAFLD。此外，HDCA顯著(zhu)增加了(le)益(yi)生(sheng)(sheng)菌種(zhong)類如狄氏(shi)副擬(ni)桿菌的(de)豐度(du)，這種(zhong)益(yi)生(sheng)(sheng)菌通過(guo)脂肪酸(suan)-肝(gan)臟過(guo)氧(yang)化物(wu)酶體(ti)增殖(zhi)物(wu)激(ji)活受體(ti)α（PPARα）信號通路增強脂質分解代謝，進而上調(diao)肝(gan)臟的(de)FXR。這些發現表(biao)明，HDCA具有治療(liao)NAFLD的(de)潛力，其獨特(te)機制(zhi)是同時(shi)激(ji)活肝(gan)臟的(de)CYP7B1和PPARα。
