1、营养与食品卫生学孙长颢 哈尔滨医科大学黄国伟 天津医科大学第第八章章 分子营养学与营养流行病学分子营养学与营养流行病学孙长颢 哈尔滨医科目录第一节：分子营养学第二节：营养流行病学0102目录第一节：分子营养学第二节：营养流行病学0 1 0 2重点难点分子营养学的概念、研究对象和研究内容营养素与基因的相互作用及与疾病的关系膳食暴露的测量，膳食模式的分析方法营养流行病学的概念、研究方法及其特点重点难点分子营养学的概念、研究对象和研究内容第一节 分子营养学第一节 分子营养学（一）分子营养学的定义 分子营养学（molecular nutrition）是主要研究营养素与遗传因素之间的相互作用及其对机体健
2、康影响的规律和机制，并据此提出促进健康和防治营养相关疾病措施的一门学科。一、分子营养学概述第一节 分子营养学（一）分子营养学的定义一、分子营养学概述第一节 分子营养学（二）分子营养学的研究对象1.营养素和膳食因素。2.基因表达、调控和基因组结构稳定性。3.机体健康和疾病。第一节 分子营养学一、分子营养学概述（二）分子营养学的研究对象第一节 分子营养学一、分子营养学（三）分子营养学的研究内容1.筛选和鉴定机体对营养素作出应答反应的基因。2.明确受膳食因素调节的基因的功能。3.研究营养素对基因表达和基因组结构的影响及其作用机制。4.鉴定与营养相关疾病有关的基因，并明确在疾病发生、发展和疾病严重程度
3、中的作用。5.利用营养素修饰基因表达或基因结构，以促进有益健康基因的表达，抑制有害健康基因的表达。6.筛选和鉴定机体对营养素反应存在差异的基因多态性或变异。第一节 分子营养学一、分子营养学概述（三）分子营养学的研究内容第一节 分子营养学一、分子营养学7.基因多态性或变异对营养素消化、吸收、分布、代谢和排泄的影响及其对生理功能的影响。8.基因多态性对营养素需要量的影响。9.基因多态性对营养相关疾病发生发展和疾病严重程度的影响。10.营养素与基因相互作用导致营养相关疾病和先天代谢性缺陷的过程及机制。第一节 分子营养学一、分子营养学概述基因多态性或变异对营养素消化、吸收、分布、代谢和排泄的影响及11
4、.生命早期营养对基因表达程序化影响。12.为促进健康和防治营养相关疾病，制订膳食干预方案：个体化的营养素需要量；特殊人群（营养相关疾病易感人群）的特殊膳食指南及营养素供给量；营养相关疾病病人的特殊食疗配方等。13.根据基因与营养素相互作用的原理，构建转基因动物，开展基因治疗和以营养素为母体开发治疗营养相关疾病的药物。第一节 分子营养学一、分子营养学概述生命早期营养对基因表达程序化影响。第一节 分子营养学一、分（四）分子营养学的研究方法1.基因组学方法2.蛋白质组学方法3.表观遗传学研究方法4.基因多态性的研究方法第一节 分子营养学一、分子营养学概述（四）分子营养学的研究方法第一节 分子营养学一
5、、分子营养学概1.营养素对基因表达的作用特点 几乎所有营养素对基因的表达都有调节作用：一种营养素可调节多种基因的表达；一种基因表达又受多种营养素的调节；一种营养素还可影响其他营养素代谢途径所涉及的基因表达；营养素不仅可影响细胞增殖、分化及机体的生长发育的有关基因表达，而且还可对致病基因的表达产生重要的调节作用。二、营养素对基因表达的调控第一节 分子营养学（一）营养素对基因表达的调控机制1.营养素对基因表达的作用特点二、营养素对基因表达的调控第2.营养素对基因表达的调控水平 基因表达的所有水平（转录前、转录、转录后、翻译和翻译后）3.营养素对基因表达的调控途径第一节 分子营养学营养素细胞内受体配
6、体受体结合配体受体结合辅助激活因子（可有可无）基因表达调节蛋白活性转录因子基因配体受体结合增加或降低表达磷酸化或去磷酸化营养素对基因表达调控的过程二、营养素对基因表达的调控（一）营养素对基因表达的调控机制2.营养素对基因表达的调控水平第一节 分子营养学营养素细 1.碳水化合物对基因表达的调控第一节 分子营养学（二）几种营养素对基因表达的调控葡萄糖调节L-PK基因和S14基因表达的过程实际意义：为防止高碳水化合物膳食引起的肥胖:1.可通过降低碳水化合物的摄入。2.可通过对葡萄糖刺激L-PK基因表达的途径进行干预。葡萄糖葡萄糖激酶葡萄糖-6-磷酸配体受体结合磷酸化去磷酸化USF辅助因子HNF-4D
7、NA特异反应元件基因表达二、营养素对基因表达的调控 1.碳水化合物对基因表达的调控第一节 分子营养学（二）2.脂肪酸对基因表达的调节二、营养素对基因表达的调控第一节 分子营养学脂肪酸调节基因表达的机制G蛋白偶联细胞表面受体途径PPAR途径miRNA和lncRNA途径 其他转录因子途径实际意义 脂肪酸可通过细胞膜受体信号途径和转录因子活化途径而具有调节基因表达的功能；通过对脂肪酸特异调节的转录因子和非编码RNA的不断发现，认识到脂肪酸的其他重要功能。2.脂肪酸对基因表达的调节二、营养素对基因表达的调控第一节3.维生素D对基因表达的调控第一节 分子营养学VDR对基因表达的调控机制VDR受体途径通过
8、影响非编码RNA调控基因表达实际意义 通过维生素D调节基因表达的研究，除了了解维生素D传统功能的机制外，还发现维生素D能调节许多基因表达，并具有许多新的功能。临床上常用维生素D衍生物来治疗肿瘤和银屑病。二、营养素对基因表达的调控3.维生素D 对基因表达的调控第一节 分子营养学V D R 对基4.铁对基因表达的调控第一节 分子营养学铁对基因表达的调控机制铁对转铁蛋白受体及铁蛋白基因表达的调控机制通过影响miRNA调控基因表达实际意义 发现IRP中的铁-硫簇是感受细胞铁浓度的感受器,可通过对 IRP的干预来调节铁代谢。有助于理解炎症对铁代谢的影响。二、营养素对基因表达的调控4.铁对基因表达的调控第
9、一节 分子营养学铁对基因表达的调1.营养素作为酶的底物或辅助因子影响酶的活性2.氧化应激 3.营养表观遗传学第一节 分子营养学（一）营养素影响基因组结构和稳定性的机制三、营养素对基因结构和稳定性的影响营养素作为酶的底物或辅助因子影响酶的活性第一节 分子营养学 营养素对基因组结构和稳定性的影响是近些年来营养学领域提出的新观点。认识营养素在基因组结构和稳定性方面的作用，更加有利于指导人们合理膳食。营养素对基因组稳定性的影响关系到DRIs的制定。第一节 分子营养学（二）研究营养素对基因组结构和稳定性影响的实际意义三、营养素对基因结构和稳定性的影响 营养素对基因组结构和稳定性的影响是近些年来营 基因多
10、态性决定了个体之间的差异，如果基因多态性存在于与营养有关的基因之中，就会导致不同个体对营养素吸收、代谢和利用存在很大差异，并最终导致个体对营养素需要量的不同。第一节 分子营养学（一）维生素D受体基因多态性对钙吸收及骨密度的影响（二）亚甲基四氢叶酸还原酶基因多态性对叶酸需要量的影响四、基因多态性对营养素吸收、代谢和利用的影响 基因多态性决定了个体之间的差异，如果基因多态第一节 分子营养学（一）营养因素变化与遗传因素进化之间的矛盾 现代社会的膳食结构的特征是能量摄入增加而消耗减少；而人类的基因却没有变化或变化甚微。膳食结构的快速变化（尤其是在过去的150年里）必然会导致一些慢性疾病，如动脉粥样硬化
11、、高血压、肥胖、糖尿病和一些癌症（乳腺癌、结肠癌、前列腺癌）的发病率升高。五、营养素与基因相互作用在疾病发生中的作用第一节 分子营养学（一）营养因素变化与遗传因素进化之间的矛第一节 分子营养学（二）营养素与基因相互作用的模式及在疾病发生中的作用环境因素与基因相互作用的五种模式基因型危险因素疾病AB疾病危险因素基因型C基因型危险因素疾病DE基因型基因型危险因素危险因素疾病疾病五、营养素与基因相互作用在疾病发生中的作用第一节 分子营养学（二）营养素与基因相互作用的模式及在疾病第二节 营养流行病学第二节 营养流行病学（一）营养流行病学的定义 营养流行病学（nutritional epidemiolo
12、gy）是指采用流行病学的方法研究人群营养以及营养与健康、疾病关系的科学。（二）营养流行病学的应用1.了解人群营养状况和健康状况2.公共营养监测3.制订膳食指南4.研究营养与疾病的关系一、营养流行病学概述第二节 营养流行病学（一）营养流行病学的定义一、营养流行病学概述第二节 营养流（三）营养流行病学的优势和局限性1.优势：以人群为研究对象，其研究结果可直接用于评估疾病风险，制定营养素参考摄入量和食物消费模式；比较不同生态学人群的膳食因素与疾病或健康之间的关系。2.局限性：缺乏实用的精确测量膳食暴露水平的方法；混杂因素的影响。第二节 营养流行病学一、营养流行病学概述（三）营养流行病学的优势和局限性
13、第二节 营养流行病学一、营（四）营养流行病学的特点1.样本量大、随访或干预时间长2.研究结论往往不一致3.多因素联合作用第二节 营养流行病学一、营养流行病学概述（四）营养流行病学的特点第二节 营养流行病学一、营养流行病（一）食物频率问卷食物频率问卷调查是营养流行病学最常用的膳食暴露测量方法，反映过去较长时间内的膳食摄入水平，可同时采用24 小时膳食回顾法和记账法来检验它的真实性。24 小时膳食回顾法和记账法是反映短期膳食暴露水平的测量方法。（二）膳食生物标记物可以定义为膳食摄入/营养状况的生物化学指示物，或者是营养代谢的指标，或者是膳食摄入结果的生物学标志。主要优点：是膳食摄入/营养状况客观的
14、评价，可避免问卷调查方法产生偏倚和误差。二、膳食暴露的测量第二节 营养流行病学（一）食物频率问卷二、膳食暴露的测量第二节 营养流行病学（一）膳食模式概念膳食模式是指膳食中各类食物的数量及其在膳食中所占的比重。膳食模式分析是将所有食物、营养素作为整体进行研究，探讨膳食与健康结局(如营养素摄入水平)以及慢性疾病之间关系。三、膳食模式的分析第二节 营养流行病学（一）膳食模式概念三、膳食模式的分析第二节 营养流行病学（二）膳食模式统计学分析方法1.推理方法：是以现有的膳食指南或其他科学饮食建议为基础，通过将个体的饮食与之比较进行评分。2.归纳方法：是以膳食调查数据为基础，运用统计方法确定膳食模式种类，
15、包括因子分析、聚类分析和潜类别分析等。3.先验法和后验法的综合运用：主要包括降秩回归法和偏最小二乘回归法，既利用了先验信息，又基于当前的研究，综合了先验法和后验法的优点。第二节 营养流行病学三、膳食模式的分析（二）膳食模式统计学分析方法第二节 营养流行病学三、膳食模评价系统包括证据等级评价和证据体评价。证据等级评价是在世界卫生组织推荐的有关研究方法制定证据等级标准的基础上，对每一项研究的证据强度、效应量和结局变量的临床相关性进行评价，进而得出其证据的等级。证据体评价在综合考量各项研究的证据等级、一致性、健康影响、人群外推及实际应用的基础上，形成推荐意见强度。四、营养与健康科学证据的收集及评价第
16、二节 营养流行病学评价系统包括证据等级评价和证据体评价。四、营养与健康科学证据流行病学的研究可分为三大类：描述性研究、分析性研究和实验性研究。描述性研究和分析性研究也称观察性研究，阐述人群营养以及营养与健康、疾病的关系，主要包括横断面调查、生态学研究、病例对照研究和队列研究。实验流行病学研究是通过实验方法验证特定的假设，以确定影响健康或造成某种疾病的膳食因素。五、营养流行病学研究方法第二节 营养流行病学流行病学的研究可分为三大类：描述性研究、分析性研究和实验性研（一）横断面调查在营养流行病学中的应用 横断面研究（cross-sectional study）又称现况调查（prevalence s
17、urvey），主要调查特定时间内，特定人群的营养、健康、疾病及相关因素，从而描述该疾病或健康状况的分布及其与相关因素的关系。1.目的与用途 了解一个国家或地区的营养状况、健康水平及变化趋势；描述疾病或健康分布和相关的膳食因素；评价疾病的防治和干预措施的效果。2.研究步骤 确定研究目的、研究方法、研究内容和设计调查表；资料收集；资料整理与分析。五、营养流行病学研究方法第二节 营养流行病学（一）横断面调查在营养流行病学中的应用五、营养流行病学研究方（二）生态学研究在营养流行病学中的应用 生态学研究（ecologic study）是在群体水平上研究膳食因素与疾病或健康之间的关系，即以群体为观察单位、
18、分析单位，描述不同人群中膳食特征与疾病或健康状态发生频率之间的关系。1.目的与用途 比较不同生态学群体的膳食因素与疾病或健康之间的关系；从群体角度提供膳食因素作为病因的线索；评价营养干预对群体疾病或健康状态的影响。第二节 营养流行病学五、营养流行病学研究方法（二）生态学研究在营养流行病学中的应用第二节 营养流行病学2.营养生态学研究的特点优点：国家或地区间膳食摄入的差异较大；在一段时间内，一个国家或地区人群的平均食物消费量要比个体食物消费量更稳定；拥有较大的样本量，随机误差小。缺点：产生“生态学错误”，即得出的结论可能不适于个体水平的结果；潜在混杂因素难以控制。第二节 营养流行病学五、营养流行
19、病学研究方法2.营养生态学研究的特点第二节 营养流行病学五、营养流行（三）病例对照研究在营养流行病学中的应用 病例对照研究（case-control study）是将患某种疾病的病例组与未患该病的对照组的先前的膳食相关资料作比较，调查各组人群过去暴露于某种或某些可疑危险因素的比例或水平，通过比较各组之间暴露比例或水平的差异，判断暴露因素是否与研究的疾病有关联及其关联程度大小的一种分析流行病学的研究方法。第二节 营养流行病学 病例对照研究示意图五、营养流行病学研究方法（三）病例对照研究在营养流行病学中的应用第二节 营养流行病1.病例对照研究的特点是一种回顾性调查研究；是一种从果到因的调查；研究对
20、象是按发病与否分成病例组与对照组，所需研究对象较少，无须进行随访；为病因学探索、防治策略制定和预后研究提供重要信息，但不能确切地论证病因学因果关系。2.研究步骤病例和对照的选择；样品含量的估计；资料的整理；数据的分析等。第二节 营养流行病学五、营养流行病学研究方法1.病例对照研究的特点第二节 营养流行病学五、营养流行病（四）队列研究在营养流行病学中的应用 队列研究（cohort study）是收集未患某种疾病人群的膳食资料，按是否暴露于某可疑因素或暴露程度分为不同的亚组，对其进行随访，追踪各组的结局并比较其差异，从而判定暴露因素与结局之间有无关联及关联程度大小的一种分析流行病学的研究方法。第二
21、节 营养流行病学 队列研究示意图五、营养流行病学研究方法（四）队列研究在营养流行病学中的应用第二节 营养流行病学 1.队列研究的特点由因到果的研究；在研究膳食因素与疾病的因果关系中，队列研究是较好的研究方法，论证因果关系的能力较强。只要基线调查时调查项目比较全面，就可以同时研究多种慢性病的病因。2.研究步骤选择暴露人群和对照人群；确定样本的大小；基线资料的收集；随访和数据的分析等。第二节 营养流行病学五、营养流行病学研究方法1.队列研究的特点第二节 营养流行病学五、营养流行病学研（五）实验性研究在营养流行病学中的应用 实验性研究（epidemiological study）是指按随机分配的原则
22、将研究对象分为研究组与对照组，将某种干预措施施予研究组，并给对照组以安慰剂，同时随访并比较两组的结果，以判断干预措施的效果，也称干预实验（intervention trial）。实验性研究示意图第二节 营养流行病学五、营养流行病学研究方法（五）实验性研究在营养流行病学中的应用实验性研究示意图第二节1.实验性研究的特点研究对象必须来自总体的随机抽样人群，并随机分配到实验组和对照组中去；必须有平行的实验组和对照组；对实验组施加由研究者所控制的干预措施；研究方向是前瞻性的，即是从“因”到“果”的研究；大多数的研究均采用盲法收集资料。2.研究步骤确定实验目的；选择研究现场；确定研究对象；估计样本量；随
23、机化分组；盲法的应用；评价效果指标等。第二节 营养流行病学五、营养流行病学研究方法1.实验性研究的特点第二节 营养流行病学五、营养流行病学小结 本章介绍了营养学的两个常用研究方法。分子营养学中主要介绍了分子营养学概述、营养素对基因表达的调控、对基因结构和稳定性的影响、基因多态性对营养素吸收、代谢和利用的影响以及营养素与基因相互作用在疾病发生中的作用。营养流行病学中介绍了营养流行病学概述、营养流行病学的应用及营养流行病学的优势和局限性；膳食暴露的测量方法食物频率问卷和膳食生物标志物；膳食模式统计学分析方法；营养与健康科学证据的收集及评价；营养流行病学研究方法的应用，包括横断面调查、生态学研究、病例对照研究、队列研究及实验性研究。小结 本章介绍了营养学的两个常用研究方法。分子营养学中营养师分子营养学与营养流行病学p p t
