马静营养与基因交互作用

营养与基因交互作用,主讲者: 马 静 教授,何为营养？,营养学的基本概念营养：摄取，消化、吸收、代谢，利用食物中的营养素构建机体组织、满足生理功能和体力活动需要的过程。营养素：对身体有用的物质,营养素,1.蛋白质：氨基酸（必需9种）宏量营养素 2.脂类：必需脂肪酸2种 3.碳水化合物：单糖、双糖、多糖、 膳食纤维 4.无机盐（矿物质）微量营养素 常量元素7种，微量元素8种 5.维生素（14种） A、D、E、K B族Vit （种)，VitC 6.水,蛋白质,一、蛋白质的消化 胃 小肠蛋白质 小肽AA胃内消化 ：胃酸pH1.5-2.5、胃蛋白酶小肠内消化：胰腺（各种蛋白酶）（1）内肽酶:水解蛋白质分子内部的肽键，包括胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶（2）外肽酶：可将肽链末端的氨基酸逐个水解，包括氨基肽酶和羧基肽酶,（二）小肠内消化,肠粘膜细胞： 寡肽酶 氨基肽酶、二肽酶 从肽链末端逐个水解释放出氨基酸,二、蛋白质的吸收,（一）氨基酸和寡肽的吸收AA、2-3AA小肽（二）整蛋白的吸收-肠粘膜细胞吞噬作用 母乳抗体、毒素、食物抗原,三、 N平衡,B=I -（U+F+S）平衡 合成分解正平衡 合成分解负平衡 合成分解,蛋白质合成决定生物的性状,蛋氨酸合成酶（MS）,蛋氨酸合成酶（MS）,脂类,脂肪酸的结构与命名,脂肪（甘油三酯）,碳原子,长链脂肪酸分类,长链脂肪酸（按饱和度分类）： 1.饱和脂肪酸 2.单不饱和脂肪酸 3.多不饱和脂肪酸, C C = C C ,多不饱和脂肪酸：,按第一个双键的位置分为： -6系：亚油酸 ARA -3系：-亚麻酸 EPA、DHA,SATURATED & UNSATURATED FATTY ACIDS,脂肪酸的种类,必需脂肪酸可分为： （omega）-6系列 & （omega）-3系列；,必需脂肪酸,-亚麻酸(ALA),二十碳五烯酸(EPA),二十二碳六烯(DHA),亚油酸(LA),花生四烯酸（AA）,两种必需脂 肪酸合成其 它多不饱和 脂肪酸时， 使用同一种 酶，由于竞 争性抑制作 用，使体内合 成速度延慢， 若能从食中 直接获得是最 有效的途径。,脂肪代谢受基因调控,多不饱和脂肪酸对脂肪代谢酶的影响,多不饱和脂肪酸对脂肪代谢酶的影响,多不饱和脂肪酸对脂肪代谢酶的影响,多不饱和脂肪酸对脂肪代谢酶的影响,必需脂肪酸,1.磷脂的主要成分：细胞膜、细胞器磷脂2.参与胆固醇的运输和代谢3.合成前列腺素的前体：花生四烯酸,固醇类,1.胆固醇： 1）构成细胞膜 2）在肝脏转化为胆汁酸进入肠道 3）合成各种激素的前体物质：肾上腺皮质激素、雌激素、维生素D等2.植物固醇： 调节胆固醇,中国居民膳食脂肪适宜摄入量（AI）（脂肪能量占总能量的百分比）,食物脂肪来源,动物：饱和脂肪酸（鱼含有较多3脂肪酸）植物：不饱和脂肪酸（椰子油和可可油含较多的饱和脂肪酸）磷脂丰富的食物：蛋黄，脑、肝、肾等内脏，大豆胆固醇：蛋黄、肉类及内脏,动脉硬化指数（AI）=血总胆固醇（TC）- 高密度脂蛋白（HDL）高密度脂蛋白（HDL）,碳水化合物,1.供给能量：4kcal/g 2.机体构成成分（DNA，RNA）3.节约蛋白质作用4.抗生酮作用5.解毒护肝功能6.增强肠道功能,碳水化合物的消化,1.口腔唾液、胰液、小肠液: -淀粉酶 (-糖苷键）,淀粉,纤维素,碳水化合物的消化,2.小肠粘膜上皮细胞：双糖酶（蔗糖酶、乳糖酶、麦芽糖酶） 乳糖不耐受症,乳糖酶基因,乳糖不耐受症的发病率,血糖葡萄糖（空腹3.96.1mmol/L）,糖代谢受基因调控：胰岛素样生长因子葡萄糖转运蛋白胰高血糖素样肽GhrelinFTO rs9939609GHRNA7PARD3BHNT,不同碳水化合物反应元件（carbohydrate respense element,ChoRE）基因序列,血糖指数：Glycaemic Index, GI血糖（葡萄糖）指数= 进食后2h内血浆葡萄糖曲线的总面积 100 等量葡萄糖食后2h血浆葡萄糖曲线的总面积,GI 图示,按照血糖指数将食物进行分类,乙酰CoA,TAC,2H,呼吸链,H2O,ADP+Pi,ATP,CO2,人体能量来源生物氧化,产能营养素,（一）碳水化合物：主要能源物质多糖 - 单糖（葡萄糖）肝：糖原，糖异生肌肉：糖原（二）脂类：（三）蛋白质：备用能源,能量代谢,体重变化能量平衡（正？负？）,能量摄取,能量消耗,遗传因素 控制和调节因素,饮食结构,体力活动基础代谢,能量守恒定律,能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。 人体能量平衡 能量摄入 =能量消耗 体重不变 能量摄入能量消耗 体重增加 能量摄入能量消耗 体重减少,能量来自于所有食物,粮谷类：碳水化合物油料作物：脂肪动物性食品：脂肪、蛋白质大豆、坚果类：脂肪、蛋白质,喝凉水都长肉,叶酸,1.体内生化反应中一碳单位转移酶系的辅酶，起着一碳单位传递体的作用。2. 参与嘌呤和胸腺嘧啶的合成，进一步合成DNA，RNA。3. 参与氨基酸之间的相互转化。4. 参与血红蛋白及甲基化合物如肾上腺素、胆碱、肌酸等的合成。,何为叶酸？,叶酸由蝶啶、对氨基苯甲酸和L-谷氨酸组成，也叫蝶酰谷氨酸，它是B族维生素的一种。1937年在酵母或肝提取物中发现的一种可用于治疗巨幼红细胞性贫血的因子。1941年Mitchell等从菠菜中发现这种物质， 因而定名为“叶酸”。,叶酸来源,天然食物中的叶酸、叶酸补充剂与强化食品中的叶酸。,叶酸缺乏的危害,胎儿神经管畸形巨幼红细胞性贫血,叶酸缺乏同型半胱氨酸是心脑血管疾病的独立危险因素,1969 年Mccully 从遗传性同型半胱氨酸尿症死亡儿童尸检中发现, 其体循环内存在广泛的动脉血栓形成及动脉粥样硬化（AS）的病理表现提出高同型半胱氨酸血症hyperhomocysteinemia, HHCY）可导致动脉粥样硬化性血管性疾病的假说心肌梗死、脑卒中的病人也检测到HHCY。 高同型半胱氨酸是心脑血管疾病的独立危险因素,叶酸缺乏,叶酸缺乏HHCY, 原因？,叶酸代谢障碍,叶酸摄入不足,叶酸缺乏,叶酸相对缺乏,叶酸代谢（利用）障碍,叶酸利用能力的几个关键基因位点,叶酸利用相关酶,叶酸利用能力的几个关键基因位点,各基因型在人群中的出现概率及对酶活性的影响,以基因位点 C677T位点为例：,677CC,677CT,677TT,MTHFR 活性为100%,MTHFR 活性为71%,MTHFR 活性仅为34%,British Journal of Nutrition (2015), 113, 691698,British Journal of Nutrition (2015), 113, 691698,合理利用叶酸是防治慢病的新靶点,霍勇（北京大学第一医院心血管科）等对8项以脑卒中为终点的研究进行了meta分析，结果显示，“补充叶酸能够使Hcy下降超过20%，进而使脑卒中风险显著下降25%”。霍勇教授带领的团队又对国内基层社区20702例无脑卒中和心肌梗死病史的成年高血压患者开展了一项大样本量的随机对照试验：中国脑卒中一级预防研究（CSPPT）。实验结果验证了我国高血压患者 “低叶酸高Hcy高脑卒中发生率”的不良事件链。Efficacy of folic acid therapy in primary prevention of stroke among adults with hypertension in China. the CSPPT randomized clinical trial. JAMA. 2015 Apr 7;313(13):1325-35Effect of folic acid supplementation on risk of new-onset diabetes in adults with hypertension in China: Findings from the China Stroke Primary Prevention Trial (CSPPT). J Diabetes. 2016 Mar;8(2):286-94.,Schwartz, R.S., H.K. Eltzschig and P. Carmeliet, Hypoxia and Inflammation. New England Journal of Medicine, 2011. 364(7): p. 656-665.,低氧诱导炎症癌症细胞以糖酵解代谢葡萄糖,人群,细胞,运动员,动物,叶酸,男性高脂血症:IL-8、MCP-1、sVCAM-1;高血压： IL-1、IL-6,1. 0 mg /d，3个月，降低TNF-，IL-1、IL-8 ，升高IL-10 /TNF- 比率,治疗Hcy大鼠，降低血同型半胱氨酸水平、MCP-1、ICAM-1,RAW264.7细胞，LPS，降低NO、TNF-、IL-1,Ma Jing*. Folic acid inhibits lipopolysaccharide-induced inflammatory response in RAW264.7 macrophages by suppressing MAPKs and NF-kappaB activation. Inflamm Res, 2011. 60(9): p. 817-22.Ma Jing, et al. Mild hyperhomocysteinemia induced by feeding rats diets rich in methionine or deficient in folate promotes early atherosclerotic inflammatory processes J. Nutr. 2004 , 134:825-830 Ma Jing*. Folic Acid Represses Hypoxia-Induced Inflammation in THP-1 Cells through Inhibition of the PI3K/Akt/HIF-1 Pathway. PLoS ONE 2016, 11(3): e0151553.马静*, 叶酸干预对男性高脂血症者血清炎症因子的影响 华南预防医学 2012,38:6-11马静*, 叶酸干预对运动人群血浆炎症因子的影响 华南预防医学 2014,40:105-108马静*. 高血压人群血清叶酸与炎症因子的相关性研究 中国热带医学 2015,15:521-524,叶酸的抗炎作用,叶酸对低氧诱导THP-1细胞分泌的IL-1和 IL-8蛋白的影响,叶酸对低氧诱导THP-1细胞的IL-1和IL-8的mRNA表达的影响,叶酸对低氧诱导THP-1细胞的TNF-和IL-10的蛋白和mRNA表达的影响,低氧通过激活PI3K/Akt通路，增加HIF-1表达，从而上调IL-1、TNF-的表达，并下调IL-10的表达。叶酸可以抑制PI3K/Akt通路活化，减少HIF-1表达，从