基因營養醫學

基因營養醫學

Nutrigenomics的核心思想     在醫學的領域中，我們常常會提到「個人體質」這樣的觀念，雖然這個觀念模糊籠統，卻神奇地為社會大眾普遍的接受。事實上，我們在服用各種藥品或營養補充品時，也常常發生「A君吃了有效，而B君吃了卻沒有效」的情況，一般我們都會很自然地歸咎於個人體質的不同，但個人體質究竟是個什麼東西呢？     答案是：基因體(genome) 與其所表現出的各種生理功能。我們每一個人的基因體都不一樣，即使是雙胞胎，也因為相同的基因體表現的方式有些微的不同而有差異，由此建立了屬於個人獨特的體質，因為基因體表現的不同，有的人這個不能吃，有的人那個不能吃，是因為身體代謝功能不同所致。     但話說回來，是否基因注定了一個人的所有一切（包括健康與疾病）呢？並不盡然，科學家發現外在環境的改變會改變同一種基因體的表現方式，從而改變生理代謝的機制，而營養素就是外在環境因子中，對基因體表現具有舉足輕重的重要角色。     藉由營養的精緻調控，身體內基因的運作就能朝比較健康的方式來調整，進而達到預防疾病，增進健康的積極目的，而這就是基因營養學的中心思想。     人類基因圖譜及基因鑑定研究顯示，人和人的基因鹼基序列有99.9％相同，即每1000對鹼基之中存在1對差異，這種差異控制人的頭髮、皮膚顏色、高度和體重等，以及某些疾病，如糖尿病、心血管病、肥胖症、癌症等。由於基因圖譜的差異，每個人的身體對營養素及新陳代謝反應不一，換句話說，同一套飲食標準不能完全符合所有人的「基因要求」。 基因差異影響營養吸收     科學家已知營養素（包括大量營養素、微量營養素及抗營養素）能改變形成分子的過程，包括影響DNA結構、基因表現及新陳代謝等，而這會進一步影響疾病的產生和進展，而個人的基因差異能影響營養素的吸收、新陳代謝、儲存及身體排泄。     所以必須要量身訂做健康餐單，「基因營養學」便是集合多個學科的知識，從多方面去了解基因、飲食及疾病的關係，了解營養是如何影響新陳代謝和體內平衡、不良飲食習慣如何導致疾病產生，以及個人基因在這類疾病中扮演的角色。     例如，某人被驗出有二型糖尿病基因，容易因不良飲食習慣導致二型糖尿病，基因營養學家便針對有關基因及其營養需要，為高危人士量身訂做一套健康飲食餐單，從飲食改變基因表現，可望減低患病風險。     基因營養學家表示，在明白我們的營養需要、營養狀及基因型後，便可根據個人的獨特基因組合配合「智慧營養（intelligent nutrition）」的飲食習慣，達到預防疾病及增強個人健康的效果。將來，人類的許多疾病可能不再用藥物來醫治，而是以「智慧營養」來治療。 細胞分子基因營養醫學 ＜基因營養＞革命即將到來     路透社芝加哥健康消息報導，當營養學與基因學和醫學結合後，過去的「你吃什麼決定你是什麼」就會變為「你是什麼將決定你吃什麼」。因為，未來的消費者可以根據自己的基因圖譜來選擇食品。     美國加州生命科學聯盟營養科學顧問南茜·霍各-詹森博士在最近舉行的美國化學協會年會上說，人類正在步入「營養學的基因時代」。最近公佈的人類基因藍圖觸發了大量的研究去探究如何利用每個病人獨特的遺傳密碼來用藥。     但是，在基因時代，食物和藥物的區別是模糊的，消費者可以以遺傳學為基礎對飲食作出選擇，起到藥物的作用。舉例說，攜帶有某個特定的突變基因的人需要進食更多富含葉酸的食物，以減低心臟病的發病危險。為此，持有本人的基因圖譜可以時刻提醒消費者注意自己的飲食情況，從而降低發病風險。     基因營養學將會成為貫穿人的一生的中心大事。人類在幼年時期就測定基因圖譜，確定飲食方案以確保終身健康。可以設想，將來我們每次買藥或食品時，都例行公事地遞上一冊自己的基因圖譜；食品生產和分銷商也會為不同的基因組人群度身訂造合適的產品。     當然，要實現這些設想因有相當的困難需要克服，如由誰來擁有個人基因序列的保密權，以及要為消費者提供快捷、簡單、價廉的測定基因圖方法等等。 營養和基因---窺探健康飲食的未來 FFA Issue 18 July 2003 - Diet and Genes  - A Look into the Future of the Healthy Eating     正如人與人之間基因的差別決定了我們對各種疾病的感染，基因也決定我們的身體對食品中各種營養和抗營養素的反應。這門研究營養與基因之間的互相影響，以及有關飲食改良的科學領域稱為「基因營養學(Nutrigenomics)」（注：這個英文名詞，在中國譯為「營養基因組學」，在台灣譯為「營養基因體學」，非常學術，但是一般人無法懂，我們認為最貼切的用法應該是「基因營養學」）。     2002年4月完成的人類基因組計畫，已開啟了讓我們更進一步去瞭解基因如何操作的大門。這項計畫也讓我們明白環境因素，其中包括我們的食物，如何影響體內的基因。或許有一天，食療師和醫生 將能依憑個人的基因圖譜，提供更適合個人需求的飲食。     2002年，威斯康辛大學的一組研究員從小鼠的體內剔除了一個稱為SCD-1基因，這項創舉營造了嗜食者的美夢，小鼠即使吃了大量高脂肪食物也不發胖。此外，小鼠體內的脂肪也不在肝臟或其他組織內積累。這些積累的脂肪，在一般情況之下會為健康帶來不良影響。人體中亦存在與SCD-1相等的基因，這說明為何有些人（雖然在人群中僅占少數）極易體格超重和肥胖，而且更易罹患因肥胖而引發有損健康的併發症。     另一個例子是結腸癌，約5% 的結腸癌病例與通過遺傳而來的易感基因有直接關連，另外一些基因則以間接方式操作。這些基因使人對食物的作用更易產生反應，從而加劇或防避癌症的侵襲。     觀察發現基因突變能改變鐵素的吸收，引致一些人士體內鐵素過量。這類突變使小腸對飲食中所含的鐵素吸收，超出正常水平10%。有這類基因突變的人比常人具有更小的每日鐵素最低需要量。幫助這些人更早識別他們對鐵素的需求，可以對飲食作出更適宜的選擇。     照此類推，一系例疾病如心臟病、高血壓、糖尿病，皆可從人與人之間基因的差異，來解釋為何一個飲食相似的群體，會在罹患疾病的傾向這一方面出現巨大的差別。      研究員在調查中尋獲的證據顯示：人們吃的食物與他們的基因能起直接交互作用，並影響基因對人體傳遞的訓令。這種遺傳結構上的差別，一方面會影響營養代謝作用的快慢，導致毒素與致癌化合物在人體內產生；另一方面又會令保護心臟的脂蛋白增產，成為護衛健康的要素。      許多科學家仍然無法明瞭，食物的特定成份如何影響人體的功能。例如，血壓正常的人士，或不因低鹽飲食而令高血壓下降的人士， 能從低鈉的攝取獲得仍未辨認出來的益處。同樣的，低脂肪的飲食，或許未能令基因對此不敏感的人士，降低血液膽固醇的水平，然而他們肯定能從低飽和脂肪的飲食中，獲取其他裨益，例如降低罹患結腸癌、胰腺癌和乳癌等風險，同時更有效地控制體重。      在不久的將來，基因營養學或能設計出適於個人的獨特高效飲食建議。根據美國基因營養學優異中心的看法，基因營養學所期盼的未來成果，是完成專為個人設計的飲食，或稱「智慧營養學」（即營養狀況、營養需求和基因圖譜的學問），從而避免或延遲疾病的發生，並使人類的健康能夠維持於最佳的狀態。      不久的將來或許有一天，食療師在設計特定的飲食之前，首先要進行的是遺傳檢驗。從人類基因組中獲取的資訊，將輔助醫生和食療師繪制出個人對疾病的感染性與營養的交互作用，從而設計屬於個別人士專用的飲食計畫，以提高營養和減低染病的風險。這些計畫除了考慮個人年齡、營養狀況和需求，以及生活方式之外，還以他們的基因圖譜為根據。      基因營養學的研究中最令人振奮的其中一面，是識別了引發慢性退化疾病風險的潛能。在中風、心臟病、糖尿病的病徵出現之前，科學家將為有關人士設計特別配製的飲食和生活方式，以期避免或延遲這些疾病發生。      一些公司已積極研發能記錄個人基因功能的系統，並根據食物與健康補充食品的攝取，進一步瞭解這些基因功能對健康的影響。這些資訊最終將用於配製包含各種成份的食物。因為這些食物以特定的基因圖譜為配製的基礎，所以能保護這些人士免受疾病侵染或提升他們的健康狀態。  看基因來決定吃什麼     在飲食方面，人們喜歡說「吃什麼補什麼」和「看菜吃飯」。前一種說法說的是食物可以決定身體素質、體能、外形和遺傳（基因）特性。後一種說法多指根據具體情況決定採取何種對策；用在飲食上，是講膳食的搭配。     膳食影響遺傳特性，人們曾經從食肉動物與食草動物的營養與生長情況來推論，食肉動物獲得的營養較高，如蛋白質較多，因而比較強壯和具有攻擊力；而食草動物所獲得的蛋白質和激素較少，因而脾氣較為溫和。同樣，歐美人食肉較多，因此不僅比較強壯，也具有較強的攻擊性。而亞洲人主要以植物性食物，所以不僅個頭較小，脾氣也較為溫和。     經過研究，如今人們已經為這種推論找到了直接或間接的證據，即食物的確能影響人的身體素質與遺傳特性。美國研究人員在對老鼠進行研究時發現，如果為雌性小鼠添加4種普通的營養物質，比如葉酸和維生素，就可以改變後代小鼠皮毛的顏色。此外，它們的後代也比沒有添加營養物質的小鼠後代更為健康。     造成這種變化的原因是，食物影響了後代小鼠的基因，使其發生了某種基因突變。研究人員認為，控制小鼠皮毛顏色的基因活性受體內生化反應中甲基化的影響。如果這種基因的甲基化程度高，基因的活性就小，小鼠皮毛的顏色就越接近於棕色。     有人認為，上述推論還可以從反面得到證明。比如，如果某人缺乏乳糖酶基因，其乳糖酶分泌不足，就有可能對牛奶中的乳糖無法消化，這也是為什麼他們無法享受牛奶的原因。這種情況在東南亞人群中出現得比較多。但是在北歐，人們有長期飲用牛奶的習慣，這使他們的基因具備對牛奶具有更強的消化和耐受力的特性。     為什麼要看基因吃飯？人們一方面發現飲食能夠影響人的遺傳基因特性，另一方面，也找到了遺傳基因決定某一類人飲食結構的規律。後者正是人類營養基因組學的理論基礎。     人類營養基因組學是人類基因組學的延伸與發展，根據這種理論，人們吃飯首先要檢測基因，看哪些食物適宜自己。比如，通過基因檢測，能知道牛奶和牛肉比較適合於北歐人，而亞洲人更適合多吃穀物類食物。如果不遵循這種飲食規律，就有可能出現健康問題。例如肯雅和坦桑尼亞境內的馬賽人習慣吃牛羊肉、乳製品以及喝動物的血，這就決定了他們有耐受、消化和吸收這些食物的遺傳基因。當他們改吃不同的食物，如玉米和大豆之後，反而不適應，出現了種種健康問題。     當然，食物與基因的關係有時是很複雜的，並非都能找到明確的原因。比如，由於基因的差異，每個人對某種食物的反應是不一樣的，這就可以造成人們吃同一種食物，卻可以造成很大差別，有的人發胖，有的人仍能保持體形。     所以，隨著人類營養基因組學的發展，未來每個人都可以先測一下基因，再決定選擇適當的飲食。就像未來人們看病服藥，必須根據其個人基因組的差異來決定個體化用藥方案一樣。 營養基因組學：人類健康的金鑰匙     在展望未來的醫學發展狀況時，美國塔夫茨大學營養學與基因組學實驗室主任鐘斯·歐德沃斯的觀點，對那些只能花4美元買杯石榴汁的人而言或許不失為一個好消息。在歐德沃斯看來，那種常常被稱作時尚的、大範圍向所有人提供同一飲食建議的時代可能即將結束。     由於基因的差異，每個人對某種食物的反應是不一樣的，這就會造成人們吃同一種食物但出現的後果卻可能有很大差別。基於此，對於那些只能買石榴汁喝的人來說，只要其基因能充分利用這一飲料中的營養物質，就可能使他們足以保持一個健康的體魄。 看基因下菜單為時不遠     紅酒或許有助於一些人軟化血管，但它不見得就是能讓人人受益的佳釀——換而言之，即便是一些常常飲用紅酒的法國人，有時也會受到心臟病的困擾。心臟病專家常常例行公事般地建議人們食用低鹽食物以控制血壓。但事實證明這一建議對於一半的人群並不適用。而即便這種做法沒有效果，它也不會對人體造成危害，所以醫生們仍是樂此不疲地重複著這一建議。     但是，美國波士頓大學的維克多利亞·海里拉教授卻對此頗有微詞。他認為告訴病人毫無效果的做法，對醫生來說無異于撒謊；人類社會現在需要的是在基因型（genotype）基礎上做出的診斷。     海里拉教授的想法並非天方夜譚。根據營養學家和基因學家的研究狀況，在今後10年，醫生將可以做到根據病人的基因檔案來判定他們具有罹患某種疾病的風險，並為他們制定相應的營養健康計畫。有的人會被建議多吃花椰菜，有的人則可能會被給予其他的忠告。     營養基因組學在5年前幾乎還是一個不存在的領域。它的出現，並不意味著要完全推翻一個世紀以來人類社會提供飲食建議的價值，而是要幫助人們從最基本的層面瞭解健康是如何被基因和營養物質的相互作用所決定的。     過去，人們關於健康的概念模式是一種「單車道」，即某種「壞」食品會讓你得心臟病或癌症、而某種「好」基因的介入則會保護你。然而，新的研究發現，食物與基因之間會發生持續的相互作用；在這個過程中，有些食物會加速有害基因的活動，而另外一些食物則趨向於抑制它們。     此外，個體對於高脂肪或低脂肪的食物、酒、鹽甚至運動的反應都會有很大的差異。這就解釋了為什麼有的人比別人更能適應在大清早去擠車上班，為什麼生活在美國西南部地區印第安部族的比馬人得Ⅱ型糖尿病的概率是美國白人的8倍。 營養基因反應圖譜已現雛形     營養基因組學模式的建立，是基於藥物與基因相互作用的研究工作。實驗人員正在揭示這樣一個神秘的現象：為什麼同樣的一種藥對某個人而言是生命救星但在另外一個人身上則會產生致命的反應？而第三個人在服用後卻根本看不出任何效果？     舉例來說，一些抗抑鬱症的藥物為什麼會對三分之一的患者不起效？美國杜克大學的研究人員發現，一些人患抑鬱症是因為體內的某種基因變異，而這些基因的變異會通過某種方式大大降低血液中複合胺的含量（大約減少80%）；複合胺的不足會導致情緒抑鬱，而且會使這類患者對抗抑鬱藥產生抵抗力。     但是通常情況下，基因與食物間的相互反應要複雜得多。美國疾病控制與預防中心基因學與疾病預防辦公室主任米恩·考雷利博士對此做了分析。他指出，一般而言，人們服用某種藥物後會間隔一段時間，如果他被發現因為攜帶某種變異基因而產生不良反應，那就可以放棄該藥或者改變劑量。但是，人們一生都在吃飯，且無需按照“處方”進食，大量的營養物質會進入人體。而新陳代謝包含著按照多種方式進行的不計其數的基因反應。 借營養改善問題基因     關於營養與基因反應的一項更為詳細的研究，涉及人們常說的Ⅰ期酶和Ⅱ期酶。這項研究的目的是清除人體內的一些特定毒素，如在烤焦的肉皮外表形成的有強致癌性的雜環胺，常常會被人們食用烤肉時一同進入體內。事實上，這種胺並非與生俱來地帶有毒性，只有在Ⅰ期酶開始代謝它們而Ⅱ期酶尚未完成這一工作時，雜環胺才會有危害性。     所以，保持Ⅰ期酶和Ⅱ期酶的平衡顯然至關重要。但是研究發現，一些人具有的一種變異基因能加速體內Ⅰ期酶的生成，從而使得致癌物的形成速度要快於Ⅱ期酶對它們的清除速度。調查表明，具有這種變異基因的人在美國白人中占28％，在非洲裔或西班牙裔美國人中約占40％，在日裔美國人中則接近70％，這種狀況在現實生活中明顯表現為胃癌的發病率在上述三種人種中明顯遞增。     值得高興的是，研究人員已經找到了平衡兩種酶的辦法：大蒜含有的營養物質能夠減少Ⅰ期酶，而花椰菜中的一種物質則可以提高Ⅱ期酶的水平。     美國加州大學營養基因學優化中心負責人雷蒙德·羅德里格茲正在領導一項全新的研究工作，那就是從基因的角度探索飲食對人體健康的影響。     在基因營養學領域，另外一種目前被廣泛研究的物質是薑黃素。薑黃素是咖喱粉的重要成分，能夠使那些與心臟病、結腸癌、老年癡呆症相關的基因的活動減緩。印度是全世界老年癡呆症發病率最低的國家，應該與印度人長期食用咖喱有關。     當加州大學洛杉磯分校的神經病學專家葛列格·科爾夫婦提出這一問題後，他們從一些製藥廠聽到了充滿緊張氣氛的質疑：「你們想幹什麼？想讓我們倒閉嗎？」當然不是！不僅如此，基因營養學的研究，將通過揭示人體飲食治療疾病的秘密，為製藥公司創造更多的機會，幫助它們在分離、濃縮、合成等環節不斷改善產品的成分，使之更加天然——這也正是醫藥界多年來一直追求的目標。