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  • 营养干预调控基因表达


    从前述资料及大量其他研究资料中也可看到,当特殊基因产物功能特征有异常时,同样可通过代谢控制机制或饮食选择,或者两者共同作用,不同程度地降低特殊基因产物对机体健康影响,甚至使某些遗传学“异常”个体表现完全正常。特别值得一提的是,近年来医学和营养学领域有关学者正在此基础上积极努力,尝试运用饮食和特殊营养物质来调整基因表达,以达到防治疾病、促进健康的目的。

    利用羟基脲或丁酸盐治疗镰形细胞贫血,可说是营养干预调节基因表达改变遗传性疾病的典型例子。镰形细胞贫血是以血红蛋白结构缺陷为特征的遗传病。原因是β链第6位残基Val取代Glu。患有镰形细胞贫血患者红细胞中血红蛋白分子彼此黏附。这种血红蛋白结晶使细胞形态发生改变,以致不能通过微循环进入器官,导致红细胞损伤和镰形细胞病疼痛。研究者发现羟基脲或丁酸盐可调整镰形细胞遗传特异性表达,即此种物质可唤醒基因组中胎儿血红蛋白沉睡信息。当胎儿还在子宫里时,血红蛋白结构单一,有能力获取母体血氧。婴儿出生以后,产生这种胎儿血红蛋白的信息开始沉睡,代之以产生成人血红蛋白信息,而胎儿血红蛋白信息仍然存在于基因组中,只是不表达而已。给那些携带产生镰形血红蛋白遗传信息的人食用羟基脲或丁酸盐,可唤醒产生正常血红蛋白信息,新产生胎儿血红蛋白能稀释镰形血红蛋白,阻止其结晶,从而改变遗传性疾病的发生过程。应该说镰形细胞贫血遗传突变是严重,因为是纯合型突变。其他一些与年龄相关疾病,遗传性状并非如此严重,基因表达营养调控应该更易成功。
    最近报道类黄酮4,5,7-三羟黄烷酮作用也可说是基因表达营养调控的成功例子。4’,5,7一三羟黄烷酮是存在于葡萄柚中的一种物质,可加强器官移植术后防止排异反应的昂贵药物环孢霉素的作用。在肾脏或肝脏移植术后,给患者饮用一品脱葡萄柚汁,可提高环孢霉素的抗排异反应作用。4’,5,7一三羟黄烷酮可抑制肝脏一种环孢霉素解毒酶的基因表达,通过抑制这种酶表达,防止环孢霉素降解,减慢其从体内排出,使患者能充分地利用环孢霉素。
    随着对营养素影响基因表达研究的深入,现已知许多食物生物活性物质可调节基因表达。人一生中这些活性物质对于健康和疾病的影响,可能要比他或她在某一阶段所服用药物更为重要。这一点在肿瘤防治方面得到充分体现。在20世纪80年代,一些科学家在分析有关资料后提出,在癌症治疗研究上,人类进行大量投资,但治愈癌症仍然是这个时代最大的医学难题之一。所以再次呼吁应将重点放到癌症预防上。经过十多年的努力,对预防癌症机制有了巨大进步,其中包括对某些营养物质,尤其是抗氧化营养物质如何通过影响基因表达,产生防治癌症发生及发展作用认识。
    在癌症流行病学调查中最一致的发现是每日食用新鲜水果和蔬菜可降低大多数患癌瘤的危险性。荷兰大学一项对照研究发现,食用布鲁塞尔汤菜者,体内重要的解毒酶谷胱甘肽-S-转移酶基因表达和活性都有明显增大。同是这些人,当摄入同样量食物,但不含有同等量来自这些蔬菜芥子油苷,则没有发现谷胱甘肽-S-转移酶活性增大。这种重要解毒酶可保护机体免受致癌化学物质危害。谷胱甘肽-S-转移酶保护作用可用来解释为什么食用较多十字花科蔬菜的人群结肠癌发生率较低。
    萜二烯是一种存在于葡萄柚汁和橘子汁中的单萜烯营养素,可抑制肿瘤形成,其机制也是激活谷胱甘肽-S-转移酶基因。柑橘果肉和橘白富含一类称为葡糖二酸酯的植物化合物。正在研究这类物质是如何改变与乳腺癌相关基因表达及这类物质在女性经前期综合征相关激素紊乱中所起的作用。
    前述大豆也含有与基因交流和支持解毒酶功能基因表达的植物化学物质。大豆刺激解毒酶基因表达化学物质可能包括生物类黄酮、吲哚、维生素E、异硫氰酸盐和硫代氨基甲酸盐等。其中生物类黄酮在促进解毒功能基因表达方面有着重要作用。解毒酶分为两类:Ⅰ相和Ⅱ相解毒酶,而大部分化学致癌剂是原致癌物,需要Ⅰ相解毒酶活化成终致癌物才有诱变与致癌作用,这些活化产物随后又可被Ⅱ相解毒酶所灭活。毒理学家已确定当一种解毒酶系统相互处于平衡状态时才出现最佳解毒能力。但大多数毒性物质进入体内通过对基因影响可增加Ⅰ相解毒酶系统表达,而不增加Ⅱ相解毒酶系统表达。解毒酶系统不平衡,对机体来说是非常有害的,因为解毒酶系统不平衡所产生的部分解毒物质,通常比开始时接触毒性物质的毒性还要大。毒性物质完全解毒要求Ⅰ相和Ⅱ相解毒酶系统成分基因表达平衡地增加。大量研究资料显示,生物类黄酮物质可促进Ⅱ相解毒酶基因表达,帮助修复解毒酶系统平衡,减少部分解毒过程中生成中间物质积累。根据有关研究结果,要想获得对解毒酶系统有益的效果,要求每天摄人豆类量相当于112g豆腐或168g豆奶,也可在饮食中加入豆粉、粗豆蛋白、印尼豆豉、豆泥等等。生物类黄酮不仅存在于大豆植物中,几乎每种植物性食品中都存在生物类黄酮。绿茶、红茶、葡萄、洋葱、大蒜和柑橘类水果,特别是橘子肉质内皮,含有多种生物类黄酮,对促进解毒酶基因表达也有显著影响。
    已知DNA内源性氧化损伤可促使癌瘤发生,而水果和蔬菜中含有抗氧化物质(如抗坏血酸、生育酚类、β_胡萝卜素和类黄酮)可防止DNA内源性氧化损伤,这也是水果、蔬菜有保护作用的部分原因。最近,我国多项人群研究显示,同时补充多种有抗氧化作用的维生素/矿物质,可使癌症大大降低。营养物质中最有防癌作用的是抗氧化剂维生素E、C,胡萝卜素和微量元素硒。研究人员已发现维生素E和其他抗氧化剂一起,可帮助发送信息给基因,使细胞分裂正常化,并帮助对抗癌症。此发现有助于解释摄入高于饮食营养素参考摄入量维生素E、C和A可防止许多癌症,包括乳腺癌、前列腺癌和肺癌的机制。
    还有不少证据显示,改变食物脂肪含量和脂肪种类,避免食用含有高剂量部分氢化植物油、饱和脂肪和植物油(包括玉米油、红花油和葵花籽油),而用单不饱和橄榄油、桂皮油、亚麻籽油和富含n-3鱼油来取代,也能在降低癌症表达相对风险中起重要作用。
    综上所述,遗传因素可导致个体及不同亚群营养需要和饮食反应差异和营养素能够影响基因表达已获得充分证据。可说:在饮食、体力活动及其他环境因素影响下经过千万年进化形成人类基因组。基因变异影响或决定饮食反应,基因可决定健康及疾病易感的可能性,而环境因素则可决定哪些易感个体会发病,故在决定饮食参考摄入量时需要考虑遗传变异。特别是对有家族疾病倾向的个体来说,因遗传因素倾向性需要特异饮食改变。而在疾病防治,尤其是在冠状动脉疾病、高血压、糖尿病、高脂血症、肥胖和癌症等慢性疾病防治过程中,应充分考虑遗传和环境因素的交互作用,营养可改变危险性。我们应该通过选择摄取恰当食物和营养成分,优化生活环境、建立健康生活习惯等方式来影响基因表达,激活对健康有益的基因,抑制不利基因的表达,使我们有健康“表型”。


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