03 | 差异：代谢和基因的相互影响
这一讲我们要说的，是营养代谢和基因的关系。
前两讲的课程，我们从“营养是什么”开始，到“营养怎么代谢”，这一讲又到了营养代谢和基因的关系。我们从体外环境讲到体内组织，讲到细胞层面，终于讲到了分子层面。发现了吧，我们是拿着放大镜逐步认识营养科学的。
研究营养代谢和基因的关系，现在已经发展出了一个学科，叫营养基因组学。新的学科出现，一定是它解决了之前解决不了的问题。我举个例子。
你可能听说过，孕妇会吃一种补充剂，叫叶酸。叶酸是一种B族维生素，有预防胎儿神经管畸形的重要作用。这种维生素我们自己不能合成，完全依靠外来的供给，所以孕妇在孕期补充叶酸是常规做法，不补不行。
但是研究发现，这种营养素补多了也不行。叶酸补多了，会干扰体内另一种营养素，锌的代谢，导致胎儿发育迟缓。
也就是说，叶酸补充过少和过多都会带来风险。那算出一个不多也不少的量，严格执行行不行？你可能知道，很多国家都有《居民膳食指南》，中国也有，《指南》里有各种营养素的推荐摄入量。那严格按照推荐量来补不就行了吗？
一般人确实可以，但有些人不行。
在叶酸的代谢通路上，有几种重要的酶负责叶酸代谢，而酶的活性决定了我们对叶酸的利用能力。有些人酶的活性低，叶酸代谢效率低下，就需要比一般人补充更多的叶酸。
那现在有一位准妈妈，她想知道自己对叶酸的利用能力怎么样，该补多少叶酸合适，她该怎么办？
营养基因组学就可以满足这样的个性化需求。
营养基因组学是怎么做的呢？
我们先来拆一下“营养基因组学”这个词。“组学”的意思是，研究对象不是一个，而是“一组”，或者说”一群”。
基因组学就是研究一群基因组的信息和功能。我们经常听到基因组学领域响当当的“人类基因组计划”，它的目标是测定人类30亿个碱基对的基因信息。而营养基因组学，是从这30亿个碱基对的基因信息中，筛选出和营养代谢相关的基因来进行研究。
叶酸代谢能力的检测，就是营养基因组学的应用。这种检测看的是，代谢通路中那几个关键酶的基因型，看看它们有没有发生特定的突变。如果编码基因发生了特定突变，会导致酶的活性下降，叶酸利用能力变低，那叶酸缺乏的风险就相应增加了。
风险增加了，有解决方案吗？有。
简单来说，检测出的叶酸缺乏风险越高，补充参考剂量就会越大。我们国家的疾病预防控制中心妇幼保健中心，也会按照检测风险进行分类，提供更加细化的补充参考剂量。你需要的话，在各省市的妇幼保健院就可以检测。
不过，并不是所有的营养代谢基因异常，都像叶酸这样，有简单高效的解决方案。有些先天代谢缺陷的情况非常复杂。比如说，苯丙酮尿症就是其中的一种。
得了这种病的婴儿，如果不及时干预，智力和运动能力的发育会明显落后。患病的原因呢，同样是因为基因突变，酶的功能或者总量下降，导致一种叫“苯丙氨酸”的氨基酸在体内大量堆积，影响了神经发育。
这该怎么办呢？很遗憾，苯丙酮尿症目前还没有办法治愈。但是，正因为有了营养基因组学，我们现在有了解决的方向。
比如说，现在苯丙酮尿症筛查，是我们国家新生儿筛查的重要项目了。如果婴儿在患病早期就有了明确诊断，我们按病情的严重程度，控制患者苯丙氨酸的摄入量，就可以最大程度地避免病情发展。
你看，虽然还没有完美的解决方案，但营养基因组学的应用，让我们发现了不同人代谢基因的差异。有了对这些差异的认识，我们就能对它们带来的影响有个合理预期，有机会及时干预。
说到这里，有人可能跃跃欲试，也想去做一个营养基因组学方面的检测，看能不能给自己制定一个个性化的食谱。目前，根据这个检测结果做个性化膳食指导，确实已经有应用了。但我觉得，普通人没有必要去做。
为什么呢？因为现在的个性化指导，主要是针对特殊人群的，你用不上。比如我们刚才提到的孕期叶酸代谢能力检测，还有新生儿苯丙酮尿症的基因检测。
另外还有一些热门的营养代谢检测项目，看起来好像你用得着的，比如用来做减肥指导的项目，我也暂时不推荐你花这个钱。原因很简单，因为结论不确定。比方说，哪些基因能决定脂肪可以优先代谢呢？这样的问题目前还没有确切的答案。
对营养基因组学来说，检测技术已经不再是问题了，挑战在于我们能不能正确解读检测的结果，并且把结果和日常饮食联系起来。
好，我们刚刚讲了基因可以影响营养的代谢，本来营养基因组学说到这里就应该结束了。
谁知道，随着研究的不断深入，科学家发现，基因和营养代谢的关系并不是单向的，而是双向的。也就是说，营养代谢可以反过来影响基因。
当然，这里说的“影响”，并不是说营养代谢可以影响基因的序列，而是影响基因的表达。
接下来我会给你讲一些比较“硬核”的知识了，咱们稍微放慢一点节奏。
首先，“基因的表达”是什么意思呢？我们身上的每个细胞里，都含有编码人体所有蛋白质的基因，但不同的细胞会选择性地合成自己需要的蛋白。
比方说，胰岛素基因每个细胞都有，但只有胰腺细胞才会合成胰岛素蛋白质。当胰腺细胞合成胰岛素的时候，我们就会说胰岛素基因被“表达”了。
如果基因序列是枪膛里的子弹，基因表达就是扣动扳机的过程。光有子弹，不扣扳机，不会产生任何杀伤力。同样，基因序列摆在那里，但不表达的话，就发挥不了任何功能。
那营养代谢是怎么影响基因表达的呢？和你分享两种方式，你可以记两个关键词。
第一个关键词叫“转录因子”。咱们从一个案例开始。
有位老人觉得素食更健康，每天都吃清淡的斋饭，不吃肉。结果他有一次去体检的时候发现，自己竟然有了脂肪肝。
他觉得这不可能啊，我都不吃肉，做饭放的油也很少，怎么会突然有脂肪肝了呢？这背后的原因，就可以从“转录因子”说起。
转录因子负责和特定的基因结合，会决定在什么时间、什么细胞里表达什么基因序列。这些转录因子本身是一类功能蛋白质，自己会先被某种代谢产物激活，之后再去激活基因的表达。
在脂肪肝的案例中，有一种基因叫S14，它负责编码肝脏脂肪的合成酶。如果这种基因被激活了，那肝脏上就非常容易堆积脂肪，导致脂肪肝。
一般来说，负责激活S14的转录因子，没那么活跃。但研究发现有一种营养素可以激活它，这种营养素竟然是我们非常熟悉的葡萄糖。
于是，链条形成了，老人长期高碳水饮食激活了转录因子，转录因子又去激活了脂肪合成酶基因，肝脏上的脂肪越来越多，脂肪肝就出现了。
你看，营养代谢产物，可以作为转录因子的激活物来影响基因表达。
营养代谢影响基因表达的第二个关键词，叫“表观遗传学印记”。我们还是从一个案例说起吧。
有位妈妈在怀孕期间，放开了吃，吃了很多高脂肪、高糖的食物。结果她的孩子出生之后，即使饮食健康，肥胖、高血脂和糖尿病的风险也会显著增加。
研究发现，这种母子之间的传递并不是像双眼皮、高鼻梁那样，通过基因来完成的，而是通过“表观遗传学印记”实现的。这种传递，甚至会延续三代以上。
到底什么是表观遗传学印记呢？它们是基因序列之外的原子团，不改变基因的序列，但却是基因表达的开关。
那这和营养代谢有什么关系呢？科学家证实，不少营养素，比如叶酸、维生素B12、胆碱、n-3脂肪酸，以及一些矿物质和必需氨基酸，都是表观遗传学印记的原材料。
我还看到了一个更有意思的研究结果。胎儿身上的表观遗传学印记，可能来自妈妈吃下去的菜。研究发现，某种植物自带的表观遗传学印记，可以进入妈妈的血液，通过胎盘转移，直接调控胎儿的基因表达。
一句话总结一下，营养代谢产物可以作为表观遗传学印记的原材料来影响基因表达。
不管是转录因子，还是表观遗传学印记，这些营养基因组学的研究结果，都在为营养科学打开新的世界，提示我们：吃的东西或许可以用一种有趣的方式和我们体内的基因产生连接。
怪不得有句话叫“人如其食”。营养基因组学告诉我们，你是一个什么样的人，这件事儿不仅由爸妈决定，也部分由食物决定。
总结一下这一讲的内容。
营养基因组学的诞生，让个体的特殊需求得以实现。我们现在已经知道，营养素代谢和基因表达是相互影响的，但具体的细节还没有完全掌握。
未来，这方面的研究结果，能帮助我们获得更加个性化的膳食指导，让我们活得更健康。
