《营养相关疾病的分子营养学基础》培训课件.ppt

营养相关疾病的分子营养学基础
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。
一、分子营养学(molecular nutrition)的定义及发展简史
(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。
分子营养学研究内容主要包括:
,从而对营养素的生理功能进行更完全,更深入的认识。
。
、吸收、分布、代谢和排泄的影响。
。
—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。
(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, 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。
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***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。
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。
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。
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