１ 分子營(yíng)養學(xué)定義

　　目前關(guān)于分子營(yíng)養學(xué)ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ尚無(wú)公認的定義。我們暫且定義為：分子營(yíng)養學(xué)主要是研究營(yíng)養素與基因之間的相互作用（包括營(yíng)養素與營(yíng)養素之間、營(yíng)養素與基因之間和基因與基因之間的相互作用）及其對機體健康影響的規律和機制，并據此提出促進(jìn)健康和防治營(yíng)養相關(guān)疾病措施的一門(mén)學(xué)科。一方面研究營(yíng)養素對基因表達的調控作用以及對基因組結構和穩定性的影響，進(jìn)而對健康產(chǎn)生影響（營(yíng)養基因組學(xué)，ｎｕｔｒｉｇｅｎｏｍｉｃｓ）；另一方面研究遺傳因素對營(yíng)養素消化、吸收、分布、代謝和排泄及生理功能的決定作用營(yíng)養遺傳學(xué)，ｎｕｔｒｉｇｅｎｅｔｉｃｓ。在此基礎上，探討二者相互作用對健康影響的規律及機制，從而針對不同基因型或變異或針對營(yíng)養素對基因表達的特異調控作用，制訂出營(yíng)養素需要量、供給量標準和膳食指南，或特殊膳食平衡計劃，為促進(jìn)健康，預防和控制營(yíng)養缺乏病、營(yíng)養相關(guān)疾病和先天代謝性缺陷提供真實(shí)、可靠的科學(xué)依據。

分子營(yíng)養學(xué)的研究對象
　　（１）與營(yíng)養相關(guān)的基因結構及其相關(guān)的ＤＮＡ和染色體結構。
　　（２）基因表達的過(guò)程及其產(chǎn)物（ｍＲＮＡ、蛋白質(zhì)）。
　　（３）膳食因素（營(yíng)養素、植物化學(xué)物等其他非營(yíng)養素）和膳食構成。
　　（４）機體的健康。

分子營(yíng)養學(xué)的主要研究?jì)热?BR>　　（１）篩選和鑒定機體對營(yíng)養素作出應答反應的基因。
　　（２）明確受膳食調控基因的功能。
　　（３）研究營(yíng)養素對基因表達和基因組結構的影響及其作用機制，一方面可從基因水平深入理解營(yíng)養素發(fā)揮已知生理功能的機制，另一方面有助于發(fā)現營(yíng)養素新的功能。
　　（４）鑒定與營(yíng)養相關(guān)疾病有關(guān)的基因，并明確在疾病發(fā)生、發(fā)展和疾病嚴重程度中的作用。
　　（５）利用營(yíng)養素修飾基因表達或基因結構，以促進(jìn)有益健康基因的表達，抑制有害健康基因的表達。
　　（６）篩選和鑒定機體對營(yíng)養素反應存在差異的基因多態(tài)性或變異（ｇｅｎｅ ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ ａｎｄ ｇｅｎｅｔｉｃ ｖａｒｉａｔｉｏｎ）。
　　（７）基因多態(tài)性或變異對營(yíng)養素消化、吸收、分布、代謝和排泄的影響及其對生理功能的影響。
　　（８）基因多態(tài)性對營(yíng)養素需要量的影響。
　　（９）基因多態(tài)性對營(yíng)養相關(guān)疾病發(fā)生發(fā)展和疾病嚴重程度的影響。
　　（１０）營(yíng)養素與基因相互作用導致?tīng)I養相關(guān)疾病和先天代謝性缺陷的過(guò)程及機制。
　　（１１）生命早期飲食經(jīng)歷對成年后營(yíng)養相關(guān)疾病發(fā)生的影響及機制。
　　（１２）根據上述研究結果，為促進(jìn)健康和防治營(yíng)養相關(guān)疾病，制定膳食干預方案；個(gè)體化的營(yíng)養素需要量；特殊人群（營(yíng)養相關(guān)疾病敏感人群）的特殊膳食指南及營(yíng)養素供給量；營(yíng)養相關(guān)疾病病人的特殊食療配方等。
　　（１３）根據基因與營(yíng)養素相互作用的原理，構建轉基因動(dòng)物，開(kāi)展基因治療和以營(yíng)養素為母體開(kāi)發(fā)治療營(yíng)養相關(guān)疾病的藥物。

分子營(yíng)養學(xué)的主要研究方法
　　（１）營(yíng)養學(xué)研究方法。
　　（２）分子生物學(xué)實(shí)驗技術(shù)與方法（Ｎｏｒｔｈｅｒｎ ｂｌｏｔ ＲＴＰＣＲ ｍＲＮＡ差異顯示，Ｗｅｓｔｅｒｎ ｂｌｏｔ基因芯片、基因敲除、轉基因動(dòng)物）。
　　（３）分子遺傳學(xué)研究方法。
　　（４）分子流行病學(xué)研究方法。
　　（５）生物化學(xué)研究方法。
　　（６）細胞生物學(xué)研究方法。

２ 分子營(yíng)養學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史

　　人們對營(yíng)養素與基因之間相互作用的最初認識，應始于對先天代謝性缺陷ｉｎｂｏｒｎ ｅｒｒｏｒｓ ｏｆ ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ的研究。１９０８年，Ｄｒ．Ａｒｃｈｉｂａｌｄ Ｅ． Ｇａｒｒｏｄ在推測尿黑酸尿癥ａｌｃａｐｔｏｎｕｒｉａ的病因時(shí)，首先使用了“先天代謝性缺陷”這個(gè)名詞術(shù)語(yǔ)，并由此第一個(gè)提出了基因－酶的概念理論，即一個(gè)基因負責調控一個(gè)特異酶的合成。該理論認為，先天代謝性缺陷的發(fā)生是由于基因突變或缺失，導致某種酶缺乏、代謝途徑某個(gè)環(huán)節發(fā)生障礙、中間代謝產(chǎn)物發(fā)生堆積的結果。
　　１９１７年，Ｆ．Ｇｏｐｐａｒｔ 發(fā)現了半乳糖血癥，半乳糖血癥是一種罕見(jiàn)的半乳糖－１－磷酸尿苷轉移酶（ｇａｌａｃｔｏｓｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ，ＧＡＬＴ）隱性缺乏病。ＧＡＬＴ缺乏可導致半乳糖在血中堆積，并可導致許多健康問(wèn)題，包括神經(jīng)發(fā)育遲緩。１９３４年，Ａｓｂｊｏｒｎ Ｆｏｌｌｉｎｇ 發(fā)現了苯并酮尿癥（ｐｈｅｎｙｌｋｅｔｏｎｕｒｉａ ＰＫＵ）。１９４８年，Ｇｉｂｓｏｎ發(fā)現隱性高鐵血紅蛋白血癥ｒｅｃｅｓｓｉｖｅ ｍｅｔｈｅｍｏｇｌｏｂｉｎｅｍｉａ是由于依賴(lài)ＮＡＤＨ的高鐵血紅蛋白還原酶缺乏所致；１９５２年，Ｃｏｒｉ提供證據表明葡萄糖６磷酸酶缺乏可導致馮奇爾克癥Ｖｏｎ Ｇｉｅｒｋｅ’ｓ ｄｉｓｅａｓｅ；１９５３年，Ｊｅｒｖｉｓ的研究表明ＰＫＵ的發(fā)生是由于苯丙氨酸羥化酶缺乏所致。到目前為止，已發(fā)現了３００多個(gè)先天代謝性缺陷。
　　先天代謝性缺陷的病因是由于基因突變，導致某種酶缺乏，從而使營(yíng)養素代謝和利用發(fā)生障礙；反過(guò)來(lái)講，可針對代謝缺陷的特征，利用營(yíng)養素來(lái)彌補或糾正這種缺陷。如典型的ＰＫＵ，由于苯丙氨酸羥化酶缺乏，使苯丙氨酸不能代謝為酪氨酸，從而導致苯丙氨酸堆積和酪氨酸減少，因此可在膳食配方中限制苯丙氨酸的含量，增加酪氨酸的含量。先天代謝性缺陷的治療就是營(yíng)養素與基因之間相互作用的一個(gè)早期例子，雖然營(yíng)養素沒(méi)有對基因產(chǎn)生直接作用，但營(yíng)養素可彌補基因的缺陷。由于在先天代謝性缺陷研究與治療方面積累了豐富的經(jīng)驗，并獲得了突出成就，１９７５年春天，美國實(shí)驗生物學(xué)科學(xué)家聯(lián)合會(huì )第５９屆年會(huì )在亞特蘭大舉行了“營(yíng)養與遺傳因素相互作用”專(zhuān)題討論會(huì )，這是營(yíng)養學(xué)歷史上具有里程碑意義的一次盛會(huì )。
　　然而，由于當時(shí)受分子生物學(xué)發(fā)展的限制，分子營(yíng)養學(xué)的發(fā)展還是非常緩慢的。盡管上個(gè)世紀５０年代Ｗａｌｔｓｏｎ和Ｃｒｉｃｋ提出了ＤＮＡ雙螺旋模板學(xué)說(shuō)；６０年代Ｍｏｎｏｄ和Ｊａｃｏｂ提出了基因調控控制的操縱子學(xué)說(shuō)；以及７０年代初期ＤＮＡ限制性?xún)惹忻傅陌l(fā)現和一整套ＤＮＡ重組技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了分子生物學(xué)在廣度和深度兩個(gè)方面以空前的高速發(fā)展，但在一段時(shí)間還沒(méi)有廣泛應用于營(yíng)養學(xué)研究。１９８５年，Ａｒｔｅｍｉｓ Ｐ Ｓｉｍｏｐｏｕｌｏｓ 博士在西雅圖舉行的“海洋食物與健康”的會(huì )議上，首次使用了分子營(yíng)養學(xué)這個(gè)名詞術(shù)語(yǔ)。由于分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)、生理學(xué)、內分泌學(xué)、遺傳流行病學(xué)等所取得的快速發(fā)展及向營(yíng)養學(xué)研究領(lǐng)域的滲透，從１９８８年開(kāi)始，分子營(yíng)養學(xué)研究進(jìn)入了黃金時(shí)代。從文獻檢索的情況看，１９８８年以前的有關(guān)營(yíng)養素與基因之間相互作用的文章寥寥無(wú)幾，而從１９８８年以后，該領(lǐng)域研究的論文與綜述驟然增多，并逐年呈幾何增加的趨勢。發(fā)表文章所涉及的內容大致可分為以下幾類(lèi)：
　　（１）分子生物學(xué)技術(shù)在營(yíng)養學(xué)研究中的應用；
　　（２）分子生物學(xué)與營(yíng)養學(xué)結合的必要性；
　　（３）基因轉錄的代謝調控；
　　（４）基因表達的營(yíng)養或營(yíng)養素調控；
　　（５）營(yíng)養與變異；
　　（６）基因多態(tài)性與營(yíng)養素之間的相互作用對營(yíng)養相關(guān)疾病的影響；
　　（７）基因多態(tài)性對營(yíng)養素需要量的影響；
　　（８）營(yíng)養基因組學(xué)與營(yíng)養遺傳學(xué)；
　　（９）營(yíng)養素對基因組結構及穩定性的影響。例如，葉酸可影響ＤＮＡ的甲基化（ＤＮＡ ｍｅｔｈｙｌａｔｉｏｎ）；ＶＢ１２、葉酸、ＶＢ６、尼克酸、ＶＣ、鐵、鋅等的缺乏，可導致單鏈或雙鏈ＤＮＡ斷裂、氧化性損傷，或兩種損傷均存在。
　　１９９０年由美國科學(xué)家牽頭，世界上十幾個(gè)大國科學(xué)家聯(lián)合，開(kāi)始了人類(lèi)基因組計劃（ｈｕｍａｎ ｇｅｎｏｍｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ＨＧＰ）。２０００年６月２６日美國總統布什，英國首相布萊爾和我國國家主席江澤民聯(lián)合向世界宣布，已完成了人類(lèi)基因組的全部序列測序工作。這個(gè)具有里程碑意義的宏偉計劃，在探索人類(lèi)自身奧秘的進(jìn)程中所起到的作用，不論怎樣過(guò)高的評價(jià)都不過(guò)分，甚至有權威人士說(shuō)，其意義超過(guò)了“阿波羅登月”計劃。人類(lèi)基因組計劃完成過(guò)程中所出現的新技術(shù)新理論，極大推動(dòng)了生命科學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的快速發(fā)展，其標志就是相繼出現了各種“計劃”和“組學(xué)”。如環(huán)境基因組計劃（ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｇｅｎｏｍｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ＥＧＰ），食物基因組計劃ｆｏｏｄ ｇｅｎｏｍｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ＦＧＰ；蛋白質(zhì)組學(xué)ｐｒｏｔｅｏｍｉｃｓ，代謝組學(xué)ｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃｓ和營(yíng)養基因組學(xué)（ｎｕｔｒｉｇｅｎｏｍｉｃｓ）。
　　２００１年以后，營(yíng)養基因組學(xué)這個(gè)名詞在國外的重要學(xué)術(shù)期刊上頻頻出現。正是在這種大的背景條件下，我敢說(shuō)，分子營(yíng)養學(xué)研究又進(jìn)入了一個(gè)新的黃金時(shí)期。美國的Ｎａｎｃｙ ＦｏｇｇＪｏｈｎｓｏｎ博士也堅定地認為，“如果將營(yíng)養學(xué)未來(lái)的發(fā)展方向總結成一句話(huà)，那就是營(yíng)養基因組學(xué)，是營(yíng)養學(xué)研究的下一個(gè)浪潮，并且該領(lǐng)域研究將使普通百姓對營(yíng)養與膳食的認識產(chǎn)生革命性的變化”。
　　因此，營(yíng)養科學(xué)工作者應提前做好準備，盡快學(xué)習一些分子營(yíng)養學(xué)知識和進(jìn)行該領(lǐng)域的研究，以便迎接人類(lèi)基因組計劃完成之后給我們帶來(lái)的種種挑戰。我們堅信，本世紀將是分子營(yíng)養學(xué)蓬勃發(fā)展并大有作為的世紀。

３ 分子營(yíng)養學(xué)的實(shí)際應用價(jià)值

　　（１）制定個(gè)體化的營(yíng)養素需要量和供給量 一方面通過(guò)研究營(yíng)養素對基因表達和基因組結構的影響，在制定營(yíng)養素需要量和供給量時(shí)，要考慮有利于有益健康基因表達和結構穩定，抑制有害健康基因的表達；另一方面通過(guò)研究基因多態(tài)性對營(yíng)養素消化、吸收、代謝和排泄以及生理功能的影響，在制定營(yíng)養素需要量和供給量時(shí)，要考慮不同基因型的影響，即針對不同的基因型制定不同的ＲＤＡ。將來(lái)我們會(huì )象知道我們的血型一樣，知道我們的營(yíng)養需要類(lèi)型。
　　關(guān)于基因多態(tài)性對營(yíng)養素代謝和生理功能影響研究較多的有：膽固醇、鈣、葉酸。
　　（２）個(gè)體化的疾病預測及預防 將來(lái)我們每個(gè)人都會(huì )有自己的基因譜圖，根據基因型的特點(diǎn)，就會(huì )確定哪些膳食因素是哪些疾病的危險因素，從而指導人們在實(shí)際生活中加以避免。
　　（３）臨床上對病人的飲食指導 未來(lái)臨床醫生要給病人開(kāi)兩張處方，一張是治療處方，一張是膳食指導處方，而膳食指導處方的依據就是病人的基因型和營(yíng)養素對基因表達和結構穩定性的影響。
　　（４）開(kāi)發(fā)治療慢性病的藥物 根據營(yíng)養素調控基因表達機制的研究，可針對一些受體或轉錄因子等為靶點(diǎn)，開(kāi)發(fā)安全、有效的治療藥物。例如不飽和脂肪酸是過(guò)氧化物酶體增殖劑激活受體ｐｅｒｏｘｉｓｏｍｅ ｐｒｏｌｉｆｅｒａｔｏｒ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｒｅｃｅｐｔｏｒ ＰＰＡＲ的天然配體，可激活脂肪和糖代謝相關(guān)基因表達，從而具有降脂降糖功能；根據這一現象，可將不飽和脂肪酸結構進(jìn)行修飾，從而開(kāi)發(fā)出了一系列降糖降脂藥物，如ＷＹ１４６３、吉非諾齊、氯貝特（曲格列酮和匹格列酮）。同樣原理，維生素Ｄ的衍生物可用于治療銀屑病和一些腫瘤。
　　（５）構建轉基因動(dòng)物、獲得快速生長(cháng)的動(dòng)物、開(kāi)發(fā)生物工程藥物 由于已經(jīng)非常清楚鋅對金屬硫蛋白（ｍｅｔａｌｌｏｔｈｉｏｎｅｉｎ，ＭＴ）基因表達調控機制，發(fā)現鋅對基因的啟動(dòng)子有特異的調控作用，并使ＭＴ基因表達增加十幾倍，因此可將ＭＴ基因啟動(dòng)子與人生長(cháng)激素基因的編碼區進(jìn)行重組，然后通過(guò)轉基因技術(shù)將該重組基因導入動(dòng)物體內，并在膳食中添加高劑量鋅，通過(guò)鋅的調控可產(chǎn)生大量生長(cháng)激素。如果將重組基因轉到豬體內可獲得快速生長(cháng)的豬；如果將重組基因導入山羊體內，可從山羊奶中獲取生長(cháng)激素多態(tài)類(lèi)藥物，大致過(guò)程見(jiàn)圖１。

　　（６）基因治療 利用上述原理還可開(kāi)展基因治療，大致過(guò)程見(jiàn)圖２。

４ 結語(yǔ)

　　分子營(yíng)養學(xué)是現代分子生物學(xué)技術(shù)與理論在營(yíng)養學(xué)中應用而產(chǎn)生的一門(mén)新興學(xué)科，歷史較短，因此應該說(shuō)它剛具雛形，很不完善、系統。至今在國內外的文獻期刊上沒(méi)有看到有關(guān)分子營(yíng)養學(xué)的確切定義、研究?jì)热荨⒀芯繉ο蟮葍热莸奈恼隆怆m然已經(jīng)出現分子營(yíng)養學(xué)的專(zhuān)著(zhù)，但是筆者通過(guò)通篇閱讀發(fā)現并沒(méi)有明確的分子營(yíng)養學(xué)定義，其內容也屬于廣義上的分子營(yíng)養學(xué)范疇。正因為這樣，筆者在國外，尤其在美國進(jìn)行了大量、細致的文獻檢索，收集相關(guān)文章２００余篇。在將這些零散文章翻譯成中文的基礎上，根據本人從事該領(lǐng)域研究的實(shí)踐經(jīng)驗和理論積累，將文獻中的相關(guān)內容進(jìn)行分類(lèi)、整理，并加上本人的創(chuàng )造性勞動(dòng)，寫(xiě)成了上述分子營(yíng)養學(xué)的內容。由于一些內容（如分子營(yíng)養學(xué)定義、研究?jì)热荨⒀芯繉ο蟆l(fā)展簡(jiǎn)史等）都是根據本人理解寫(xiě)成的；更由于學(xué)識水平有限，加上時(shí)間倉促，錯誤之處在所難免；因此還希望同行給予批評指正。
　　分子營(yíng)養學(xué)發(fā)展的現狀是，許多學(xué)者都在從事相關(guān)的研究工作，有的認識到它屬于分子營(yíng)養學(xué)的范疇，有的還沒(méi)有認識到。但許多人都在從事這方面的研究，只是還沒(méi)有開(kāi)始總結、歸納。打個(gè)比喻，分子營(yíng)養學(xué)就好像母體里孕育的胎兒，名字已經(jīng)起好了，但還沒(méi)有出生，長(cháng)得什么樣也不知道。我提前將它寫(xiě)出來(lái)，很有可能是一個(gè)早產(chǎn)兒。但我之所以急于將這些內容寫(xiě)出來(lái)介紹給大家，主要是因為我已經(jīng)強烈地感覺(jué)到分子營(yíng)養學(xué)快速發(fā)展的勢頭、它在營(yíng)養學(xué)領(lǐng)域里解決實(shí)際問(wèn)題的巨大威力和我國多數學(xué)者對它的陌生。因此為使我國在該領(lǐng)域研究占有一席之地，希望這篇文章能起到拋磚引玉的作用，也希望有更多的學(xué)者參加到這個(gè)領(lǐng)域的研究中來(lái)。