1、第二节第二节 分子生物学在营养学中的应用分子生物学在营养学中的应用q分子营养学（molecular nutrition)的定义：是研究营养素与基因之间的相互作用及其对机体健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。q研究营养素对基因表达的调控作用及基因结构和稳定性的影响，进而对健康产生影响（营养基因组学，nutrigeneomics）。q研究遗传因素对营养素消化吸收代谢及生理功能的作用。DNANutrigeneticsNutritional EpigeneticsNutritional TranscriptomicsProteomicsMetabolomicsBi
2、oactive Food ComponentRNAProteinMetaboliteThe“Omics”of NutritionPhenotypeNutrigenomics The Central Dogma&Data DNAmRNATranscriptionProteinTranslationMetaboliteCellular processesPhenotypeEmbryologyOrganismal BiologyGenetic Data SNPs Single Nucleotide Polymorphisms Re-sequencing CNV-Copy Number Variati
3、on Microsatellites Transcript Data Micro-array data Gene Expression Exon Splice JunctionProteomic Data NMR Mass Spectrometry 2D-gel electrophoresisMetabonomic Data NMR Mass Spectrometry 2D-Gel electrophoresisPhenotypic Data Clinical Phenotypes Disease Status Quantitative Traits Blood Pressure Body M
4、ass IndexProtein-DNA binding Data Chip-chip protein arraysGenetic MappingTranscriptomicsProteomicsMetabonomicsGenetical Genomics基因组学基因组学转录组学转录组学蛋白质组学蛋白质组学代谢组学代谢组学系统生物学系统生物学相互作用组学相互作用组学表型组学表型组学系统生物学系统生物学系统生物学系统生物学代谢组学代谢组学metabonomics基因组学基因组学genomics转录组学转录组学transcriptomics蛋白质组学蛋白质组学proteomicsPrDNAmRNA
5、GLOBAL SYSTEM BIOLOGY分子营养学的研究方法分子营养学的研究方法q基因组学方法 q蛋白质组学方法 q表观遗传学研究方法 q基因多态性的研究方法 分子营养学的研究内容分子营养学的研究内容q筛选和鉴定机体对营养素作出应答反应的基因。q明确受膳食因素调节的基因的功能。q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，一方面可从基因水平深入理解营养素发挥已知生理功能的机制，另一方面有助于发现营养素新的功能。q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中的作用。q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。分子营养学的
6、研究内容分子营养学的研究内容q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。q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。q基因多态性对营养素需要量的影响。q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。q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。分子营养学的研究内容分子营养学的研究内容q生命早期饮食经历对成年后营养相关疾病发生的影响及机制。q根据上述研究结果，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
7、方等。q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。基因多态性对营养素需要量的影响基因多态性对营养素需要量的影响q高同型半胱氨酸血症是动脉粥样硬化独立的危险因子。q同型半胱氨酸是蛋氨酸甲基化和转硫途径的枢纽，参与同型半胱氨酸代谢中的关键酶是5、10-亚甲基四氢叶酸还原酶（MTHFR），叶酸为其重要的辅助因子。qMTHFR基因突变可引起同型半胱氨酸血浓度升高。如当MTHFR基因C677突变为T677，酶的活性降低50%。MTHFR发生突变后，如同时伴有叶酸营养不良，血中同型半胱氨酸水平显著升高。qMTHFR突变后血同型半胱氨酸升高与否，
8、由叶酸营养状况而定，携带MTHFR突变基因个体对叶酸需要量要高于MTHFR基因正常者。第三节第三节 流行病学在营养学中的应用流行病学在营养学中的应用n营养流行病学营养流行病学（nutritional epidemiology）n是流行病学一个新的分支学科；n是应用流行病学方法研究膳食因素在疾病发生、发展中的作用；n监测人群营养状态，制定和评估人群健康的膳食模式；n研究健康和疾病状态下膳食因素与体力活动的关系及协同作用的科学。营养流行病学概述营养流行病学概述 n营养流行病学的研究目的营养流行病学的研究目的n监测食物消费、营养素摄入量和人群营养状态；n预防疾病和改善人群健康状况；n寻找新的证据以支
9、持或反驳现有的假说，进一步证实膳食因素与疾病的关系；n确定膳食因素在人类与营养相关疾病中的作用，特别是在慢性病中的重要作用。营养流行病学概述营养流行病学概述 n营养流行病学的应用营养流行病学的应用 n了解人群营养状况；n制定膳食指南；n研究营养在慢性病中的作用；n确定与营养相关疾病的病因。营养流行病学概述营养流行病学概述 n营养流行病学的优势营养流行病学的优势n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；n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。n营养流行病学的局限性营养流行病学的局限性 n缺乏实用的精确测量膳食暴露水平的方法；n混杂因素
10、的影响。膳食暴露的测量膳食暴露的测量 n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，它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。n24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。营养流行病学研究方法营养流行病学研究方法 n流行病学的研究可分为两大类：描述和分析性流行病学，实验流行病学。n描述和分析性流行病学阐述特定的膳食摄入模式和因素与疾病的关系，包括横断面调查、生态学研究、病例对照研究和队列研究。n实验流行病学研究则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或对于某种疾病有保护作用的膳食因素。横断面研究在营
11、养学中的应用横断面研究在营养学中的应用 n横断面研究横断面研究（cross-sectional study）：又称现况调查（prevalence survey），是按照事先设计好的要求，在某一短时间内或某一时点，对某一特定人群的疾病或健康状况及相关因素进行调查，从而描述该病或健康状况的分布及其与相关因素的关系。n目的与用途目的与用途 n了解一个国家或地区的营养状况、健康水平及变化趋势；n描述疾病或健康分布和相关的膳食因素；n评价疾病的防治和干预措施的效果。横断面研究在营养学中的应用横断面研究在营养学中的应用 n研究步骤研究步骤 n确定研究目的；n确定研究方法；n确定研究内容和设计调查表；n资料
12、收集；n资料整理与分析。生态学研究在营养学中的应用生态学研究在营养学中的应用 n生态学研究生态学研究（ecologic study）：是描述性研究的一种，在群体水平上研究膳食因素与疾病或健康之间的关系，不是以个体为分析单位，而是以群体为一个生态学分析单位，研究不同的生态学群体的膳食特征与疾病或健康状态发生频率之间的关系。n目的与用途目的与用途 n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；n从群体角度提供膳食因素作为病因的线索；n评价营养干预对群体疾病或健康状态的影响。生态学研究在营养学中的应用生态学研究在营养学中的应用 n营养生态学研究的优点营养生态学研究的优点n国家或地区间膳食摄入
13、的差异较大；n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；n拥有较大的样本量，随机误差小。n营养生态学研究的缺点营养生态学研究的缺点n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；n此种研究常见的逻辑错误是把从群体数据所得到的因果关系推论到个体。病例对照研究在营养学中的应用病例对照研究在营养学中的应用 n病例对照研究病例对照研究（case-control study）n将某种疾病患者与未患该病的对照组先前的膳食相关资料作比较；n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；n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
14、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。病例对照研究在营养学中的应用病例对照研究在营养学中的应用 n病例对照研究的特点病例对照研究的特点 n病例对照研究是一种回顾性调查研究，研究者不能主动控制病例组和对照组对危险因素的暴露，因为暴露与否已为既成事实；n病例对照研究是一种从果到因的调查；n研究对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；n通过比较患某病病例组和不患该病对照组与可疑致病因素间的暴露情况，分析判断暴露与疾病的关系。病例对照研究在营养学中的应用病例对照研究在营养学中的应用 n研究步骤研究步骤 n病例的选择；n对照的选择；n样品含量的估计；n资料的整理
15、；n数据的分析等。队列研究在营养学中的应用队列研究在营养学中的应用 n队列研究队列研究（cohort study）n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；n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。队列研究在营养学中的应用队列研究在营养学中的应用 n队列研究的特点队列研究的特点 n由因到果的研究，研究人群在开始均是未患病的个体，但是每位进入研究的个体都有可能发生该研究的疾病；n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。n只要基线调查时
16、调查项目比较全面，就可以同时研究多种慢性病的病因。队列研究在营养学中的应用队列研究在营养学中的应用 n研究步骤研究步骤 n选择暴露人群；n选择对照人群；n确定样本的大小；n基线资料的收集；n随访和数据的分析等。流行病学实验研究在营养学中的应用流行病学实验研究在营养学中的应用 n流行病学实验研究流行病学实验研究（epidemiological experiment）n按随机分配的原则将研究对象分为研究组与对照组；n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）。流行病学实验研究在营养学中的应用流行
17、病学实验研究在营养学中的应用 n流行病学实验研究的特点流行病学实验研究的特点 n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；n必须有平行的实验组和对照组，要求在开始实验时，两组在有关各方面必须相当近似或可比；n必须施加一种或多种干预处理，干预措施是人为施加的；n研究方向是前瞻性的，即是从“因”到“果”的研究；n大多数的研究均采用盲法收集资料。流行病学实验研究在营养学中的应用流行病学实验研究在营养学中的应用 n研究步骤研究步骤 n确定实验目的；n研究现场的选择；n确定研究对象；n估计样本量；n随机化分组；n盲法的应用；n评价效果指标等。流行病学实验研究在营养学中的应用流行病学实验研究在营养学中的应用 n对一种膳食与疾病关系假设的最好的验证方法是随机双盲干预实验。n随机化实验最大的优点是潜在的混淆因素在处理组和对照组中是随机分配的，因此，最大程度地避免了那些非直接相关的混杂因素的影响。n干预实验对评价膳食中的微量营养素（如矿物质或维生素）可以预防疾病的假说尤其可行，因为这些营养素可以制成药丸或胶囊形式，并采用同样形式的安慰剂。谢谢 谢！谢！
