與醫(yī)學(xué)相關(guān)的營養(yǎng)與代謝的新概念

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1供能的營養(yǎng)物質(zhì)不僅是供能

經(jīng)典的營養(yǎng)學(xué)只計算供能營養(yǎng)物質(zhì)的卡路里，忽視了它在提供熱量的同時產(chǎn)生的其他對健康有害或有益的作用。例如，過多攝入飽和脂肪酸會促成高血脂癥及形成動脈斑塊，導(dǎo)致心腦血管病;而相對地攝入同樣量的不飽和脂肪酸就有益無害。但如果不飽和脂肪酸是反式脂肪(酸)(植物油經(jīng)氫化或高溫煎炸生成)，則對身體有極大危害。哈佛大學(xué)Hu等的研究［1］發(fā)現(xiàn)，長期攝食反式脂肪，每增加總熱量的2%，其心血管病發(fā)生率增加0.93倍，而相應(yīng)的飽和脂肪(酸)每增加總熱量的5%，其心血管病的發(fā)生率僅增加0.17倍。研究表明，反式脂肪比飽和脂肪對冠心病的危害性至少高6倍。長期食用反式脂肪者將增加許多疾病的發(fā)病率，例如老年癡呆癥增高4倍［2］，抑郁癥增高40%［3］，2型糖尿病增高39%［4］等。反式脂肪造成如此惡果的機制主要表現(xiàn)在以下幾個方面［5］:(1)因為體內(nèi)參與代謝脂肪酸的酶只能識別天然狀態(tài)的“順式”脂肪酸，對識別“反式”脂肪酸較困難。結(jié)果導(dǎo)致反式脂肪在細胞內(nèi)不易被降解而積聚，影響細胞及器官的功能。若沉積在動脈內(nèi)壁將構(gòu)成斑塊。(2)免疫系統(tǒng)也把反式脂肪視為應(yīng)清除的“另類”。大量免疫細胞聚集到反式脂肪堆積部位，就地分泌多種慢性炎癥因子及細胞因子，以對抗反式脂肪。但事與愿違，這些因子不僅不能清除反式脂肪，反而成為慢性炎癥的基地，不斷釋放到全身各處，殃及全身。(3)天然脂肪均為順式，其立體結(jié)構(gòu)呈柔性，而反式脂肪結(jié)構(gòu)則呈剛性，影響細胞的結(jié)構(gòu)和功能。(4)反式脂肪不但能增高低密度脂蛋白-C(lowdensitylipoprotein-C，LDL-C)，還降低高密度脂蛋白-C(highdensitylipoprotein-C，HDL-C)，使血脂增高更加明顯。(5)反式脂肪極易參入小顆粒LDL中，后者極易氧化浸潤血管壁並吸引膽固醇，使斑塊中的膽固醇含量增高，并吸引巨噬細胞浸潤，巨噬細胞在吞噬大量反式脂肪后變成泡沫細胞，后者極易爆破將斑塊崩裂成栓子，后患無窮。美國政府于2018年頒布法規(guī)，嚴禁在食品中引入反式脂肪。再者，同樣是等熱量的多糖類食物，也有優(yōu)劣之分。如精白米和白面的血糖指數(shù)(glycemicindex，GI)很高(葡萄糖100，白面100，而泰國茉莉香米竟高達109)，長期食用將使糖尿病、肥胖及癌癥的風(fēng)險性增高;若食用GI低的糙米(51)，大麥(25)及燕麥(25)，就無此顧慮［6，7］。高血糖指數(shù)致糖尿病及致癌的機制也不難理解，因為血糖指數(shù)高的食物極易消化，分解成葡萄糖后迅速被吸收，血糖飆升，胰島長期受到頻繁沖擊，功能衰竭或?qū)σ葝u素有抗性而致糖尿病。癌細胞的代謝特點是喜好糖，癌細胞表面有較多胰島素受體［8］，使血糖優(yōu)先進入癌細胞，提供其充足能量，且高水平的胰島素還有類似生長激素的作用，可促進癌細胞瘋長。為此，平時飲食應(yīng)盡量選用血糖指數(shù)低的食物。食物中的蛋白質(zhì)也有優(yōu)劣之分。紅肉(豬、牛、羊肉等)屬于劣質(zhì)蛋白質(zhì)，為健康計，應(yīng)盡量少吃。《美國流行病學(xué)雜志》［9］統(tǒng)計了133萬人，歷時5.5～28年，發(fā)現(xiàn):與每食紅肉少于10g者相比，每d每多吃20g紅肉，總病死率相對增加5%，攝入量增加到170g/d者，其總病死率增加達40%。冠心病罹患率增加42%，2型糖尿病增加51%等。由于紅肉中的肌紅蛋白含有類血紅素，后者在肉食加工尤其高溫煎炒時，以及被腸道細菌腐敗時，可形成雜環(huán)胺類(heterocyclicamines，HCAs)及多環(huán)芳香烴類(polycyclicaromatichydrocarbon，PAH)等致癌物質(zhì);并可通過亞硝基化毒害腸黏膜細胞，導(dǎo)致結(jié)直腸癌。這類毒素也會毒害心、肝、腎等臟器［10］?，F(xiàn)在醫(yī)學(xué)界推崇以植物性食物為主的飲食，認為其能降低多種疾病的病死率。據(jù)《營養(yǎng)代謝年刊》［11］報道，共統(tǒng)計124706人，歷時10～23年，發(fā)現(xiàn)與動植物食物混食的人群相比，以植物性食物為主的人群缺血性心血管病病死率降低29%，癌癥發(fā)病率降低18%。

2對身體有毒害作用的“營養(yǎng)物質(zhì)”

研究發(fā)現(xiàn)，占蔗糖(即食用白糖)成分一半的果糖竟然是促成代謝綜合征、2型糖尿病、心腦血管等疾病的罪魁禍?zhǔn)祝?2］。含糖軟飲料每罐約含蔗糖35克，據(jù)美國《循環(huán)雜志》2019年報道［13］，長期每日飲用含糖軟飲料多于2罐者的人總病死率增加21%。其中，心血管病增加31%，癌癥增加16%。為什么果糖竟能帶來如此多的惡果?原因如下［14］:(1)果糖經(jīng)肝中果糖特異性Glu5轉(zhuǎn)運蛋白進入肝細胞，經(jīng)磷酸化成果糖1，6雙磷酸，此過程并不受胰島素等的調(diào)節(jié);(2)果糖1磷酸在肝中激活膽固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-C(sterol-regulatoryelementbindingprotein-C，SREBP1-C)，促進肝合成脂肪，導(dǎo)致脂肪肝;(3)果糖1磷酸通過激活MKK7及JNK1使胰島素受體底物-1(insulinreceptorsubstrate-1，IRS-1)磷酸化而失活，導(dǎo)致胰島素抗性;(4)在肝中果糖磷酸化的速度比葡萄糖快10倍，消耗大量ATP生成大量AMP，轉(zhuǎn)成IMP而生成尿酸，尿酸可抑制一氧化氮(NO)生成，導(dǎo)致血壓增高及痛風(fēng)癥;(5)果糖還可與蛋白質(zhì)及多不飽和脂肪酸糖化生成糖化蛋白及晚期糖基化終產(chǎn)物(advancedglycationend-product，AGE)。AGE可與細胞內(nèi)其相應(yīng)受體(thereceptorofadvancedglycationend-product，RAGE)結(jié)合，生成活性氧分子以毒害細胞，并誘發(fā)炎性細胞因子，例如核因子κB(nuclearfactorkappa-B，NF-κB)，導(dǎo)致心血管病及癌癥等。(6)果糖抑制饑餓素(ghrelin)的分泌並干擾瘦素(leptin)，使飽足感消失，導(dǎo)致肥胖及代謝綜合征。值得指出的是，水果中雖含果糖，但它在整體水果中與食物纖維等復(fù)合存在，對健康并無大礙［15］。然而高甜水果也不宜多吃。在一定程度上，果糖可視為“毒糖”，其他如反式脂肪也應(yīng)該視為“毒脂肪”，應(yīng)盡量避免或少吃。

3高度重視食物纖維的營養(yǎng)價值

經(jīng)典營養(yǎng)學(xué)曾經(jīng)認為，食物纖維不能被腸道消化吸收，在營養(yǎng)上對人體似乎無甚貢獻?？僧?dāng)今醫(yī)學(xué)界認為，食物纖維在人體腸道中有獨特的不可替代的作用，是極其重要的營養(yǎng)素。食物纖維功能是:(1)食物纖維在腸道中吸收大量水分，軟化和增加糞便容積，防治便秘;(2)吸附腸道毒素、膽固醇和膽汁酸鹽并使其隨糞便排出體外，減少了毒素進入血液毒害全身各臟器，并有助于降血脂;(3)降低能量密度，增加飽腹感，有助于節(jié)制飲食;(4)增加食物在胃及小腸中的潴留時間，使消化吸收更加充分，并可緩沖葡萄糖快速吸收所致的血糖高峰;(5)多吃食物纖維可降低多種疾病的發(fā)病率和病死率。美國國立腫瘤研究所［16］考察了50～71歲老年人群31456人，歷時9年。結(jié)果顯示，進食較大量食物纖維者(26～29g/d)的總病死率較僅攝取少量食物纖維者(11～13g/d)低22%;其中死于心血管疾病者低24%(男)或34%(女)，死于癌癥者低56%(男);(6)食物纖維是腸道有益菌群的最佳養(yǎng)料，而維護正常腸道菌群對人體健康有極其重要的作用。但食物纖維在動物性食物中則缺少，這就是為什么要特別強調(diào)多吃富含食物纖維的蔬菜水果及糙米雜糧。

4維護正常腸道菌群與健康密切相關(guān)

腸道中寄生的細菌達1014之多，人體用消化吸收后的食物殘渣養(yǎng)育腸菌。腸菌也反饋地為維護人體正常生理功能發(fā)揮重要作用［17］。腸菌對人體的作用:(1)消化分解食物殘渣產(chǎn)生許多對身體有益的營養(yǎng)素和代謝物，例如B族維生素、維生素K及短鏈脂肪酸(乙酸、丙酸、丁酸)等。短鏈脂肪酸可滋養(yǎng)腸黏膜上皮細胞，維護腸壁通透性。短鏈脂肪酸還可通過誘導(dǎo)激活核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子抑制NFκB及腫瘤壞死因子(tumornecroticfactor，TNF)等炎性細胞因子以抗炎癥及癌癥;(2)腸菌產(chǎn)生多種神經(jīng)介質(zhì)，與腦交互作用調(diào)節(jié)神經(jīng)活動。例如體內(nèi)90%的5羥色胺(serotonin)和50%的多巴胺(dopamine)均在腸內(nèi)生成，故腸菌紊亂可導(dǎo)致抑郁癥、帕金森氏綜合征及老年癡呆癥等;(3)腸菌中的益生菌可抑制有害菌群的滋生，并激活調(diào)節(jié)性T細胞(Treg細胞)，促抗菌多肽分泌?，F(xiàn)知體內(nèi)的免疫系統(tǒng)80%存在于腸道中，故全身免疫功能與腸菌密切相關(guān)［18］。有害菌群的滋生除擾亂腸道功能，導(dǎo)致腹瀉、便秘、腸易激綜合征(irritablebowelsyndrome，IBS)外，還可產(chǎn)生超氧離子及炎性細胞因子損害腸壁細胞的DNA，導(dǎo)致腸癌;(4)有的肥胖癥很難用節(jié)食及強化鍛煉的方法減肥。由于該類肥胖癥特有的腸菌竟能另辟途徑制造能量，通過使原不產(chǎn)能的食物纖維分解生成大量乙酸，并進入體內(nèi)合成額外脂肪致胖［19］。(5)植物中也含有豐富的共生益生菌，是補充人類腸道正常菌群的極好來源。據(jù)《邊緣微生物》2019報道【20】單個有機蘋果中益生菌的含量高達108，尤以中心部分及果籽中含量最多，這是蔬菜水果有益健康的又一佐證。

5全食物營養(yǎng)的重要性

經(jīng)典營養(yǎng)學(xué)曾經(jīng)認為，人類的主要營養(yǎng)素只是糖、脂肪、蛋白質(zhì)、維生素、無機鹽和水。后來雖將食物纖維也列為營養(yǎng)素，但這只能維持生命，很難設(shè)想長年僅靠輸入上述營養(yǎng)素能增強體質(zhì)、避免疾病、延緩衰老，健康長壽地活下去。因為天然的食物中除含有上述營養(yǎng)素外，另含有其他許多已知和未知的能增進健康的營養(yǎng)成分，全食物營養(yǎng)就是包容了天然食物中凡能增進健康的營養(yǎng)成分［20］。最明顯的是抗氧化劑和植物化學(xué)物質(zhì)。植物性食物中含豐富的抗氧化劑［21］，它可清除體內(nèi)生物氧化過程中產(chǎn)生的有毒副產(chǎn)品———大量超氧離子(自由基)，植物性食物中還含有許多抗炎癥及抗癌的營養(yǎng)成分，如咖喱粉的主要成分姜黃素(turmeric)能抑制NFκB基因表達［22］。需知NFκB可激活多達200種與炎癥及腫瘤相關(guān)的不同基因，與腫瘤及炎癥的發(fā)生發(fā)展密切關(guān)聯(lián)。食物纖維再如大豆中的異黃酮素(isoflavones)、番茄中的番茄紅素(lycopene)、大蒜中的大蒜素(allicin)、綠菜花中的類黃酮素(flavonoid)以及類胡蘿卜素(carotenoid)和藍莓中的花青素(anthocyanin)等。現(xiàn)已有研究證明，它們大多具有抗炎癥、防癌及防止心腦血管病等功效［23］。須知植物性食物中還含有許多有益于人體的營養(yǎng)成分，目前尚屬未知暫統(tǒng)稱為植物營養(yǎng)素或植物化學(xué)物質(zhì)，仍有待發(fā)掘。最后還需指出的是，鑒于人體的生理機能和代謝十分復(fù)雜，常會受到多種因素的影響。如上文中所引《美國流行病學(xué)雜志》［9］舉出，長期攝食紅肉170g/d者，其總病死率增加達40%，但若既攝食紅肉170g/d，又同時大量攝食蔬菜水果者，其總病死率僅增加9%。也就是說，增加蔬菜水果的攝食量，可大大抵消紅肉對身體的危害。

6問題與展望

近年來，與醫(yī)學(xué)相關(guān)的營養(yǎng)與代謝的研究有許多新觀念，限于篇幅本文只擇要舉出以上5個方面，其他另有不少新觀念尚未涉及，如節(jié)制能量可延年益壽;為什么肥胖癥的減肥極其艱難;各營養(yǎng)素的最佳分配比例等。相信隨著營養(yǎng)代謝領(lǐng)域的深入研究，有關(guān)知識必將不斷發(fā)展與更新，使之更切近臨床醫(yī)學(xué)的實際而造福人類。

作者：杜國光 顧文霞單位：北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部生物化學(xué)與分子生物學(xué)系