2024-06-04
2017年，我国为贯彻落实《“健康中国2030”规划纲要》，提高国民营养健康水平，制定了《国民营养计划（2017-2030年）》，积极推动食品营养与健康产业的发展，引导居民形成科学的膳食习惯，高效识别并量化食品中的功能成分，促进功能性食品的研发；推动开展婴幼儿、学生、老人、临床慢病病人等膳食营养行动。可以看出，我国将国民健康居于首位，同时食品营养与健康产业对实施健康中国战略具有重大作用。
随着高通量测序技术、生物信息学及人工智能等科技的不断进步，为食品多组学研究提供了前所未有的可能性。以微生物组学、基因组学、转录组学、蛋白质组学以及代谢组学等为核心的多组学技术及其串联研究，为食品科学提供了前所未有的深度和广度，使科学家能够从分子层面全面解析食品的组成、功能及其对人体健康的影响，进而推动食品科学进入大数据时代。多组学理论及技术的广泛应用，高品质、高营养、高技术含量产品的研发和制造，都是食品营养与健康产业科技创新的展现。随着食品精准营养与个性化调控逐渐融入产品开发，未来食品也将更安全、更营养、更方便、更美味、更可持续。
多组学在食品营养与健康研究中的应用思路
在食品营养与健康研究中，多组学是一种综合利用多种技术手段来研究生物体的整体组成和功能的方法。如何应用多组学思路来探究食品营养与健康的关系，可以从以下几个方面入手：
微生物组学
微生物组学可以帮助研究人员了解肠道菌群对食品代谢和健康的影响。通过对肠道微生物群落的研究，可以发现不同饮食对肠道微生态平衡的影响。微生物多样性与宏基因组的研究可以揭示肠道微生物与食品营养之间的关联，为食品和肠道微生物的干预策略提供依据。
基因组学
基因组学可以帮助研究人员了解个体对某些食物的代谢方式。通过对个体的基因组进行测序和分析，结合基因型和表型之间的关联，可以发现与食品营养和健康相关的基因变异。通过基因组学的研究，可以揭示个体对不同食品的反应差异，了解食品营养与基因之间的相互作用。
转录组学
转录组学可以揭示在饮食因素影响下，细胞内基因的表达方式。研究人员可以通过分析基因的转录产物（mRNA）的表达水平，可以了解不同食品对基因表达的影响。通过转录组学的研究，可以识别出受食品营养调控的关键基因，从而揭示食品对机体的调控机制。
蛋白质组学
蛋白质组学可以帮助研究人员了解人体内在饮食作用下蛋白质的组成和功能。通过对生物体内蛋白质的组成和功能进行分析，可以了解食品对蛋白质表达和修饰的影响。通过蛋白质组学的研究，可以发现与食品营养相关的重要蛋白质，进一步了解食品对健康的影响。
代谢组学
代谢组学可以对食品中的营养成分进行定性和定量分析，同时也可以帮助研究人员查看人体在消化吸收后，对特定食物成分的代谢产物的变化情况。通过分析生物体内代谢产物的组成和变化，可以了解食品与代谢之间的关系。通过代谢组学的研究，可以揭示不同食品对代谢途径的调节作用，为食品营养与健康提供更深入的认识。
综上所述，多组学思路在食品营养与健康研究中的应用可以通过微生物组学、基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等方面来探索食品与健康之间的关系，从而为人们提供更科学的饮食指导和健康管理方案。
食品领域多组学案例分享
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1、Cell Metabolism：多组学联合揭示猪去氧胆酸治疗非酒精性脂肪肝的机制
非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)被认为是一种影响全球约四分之一人口的流行病。但驱动NAFLD发生和发展的病因和病理因素尚未完全阐明。胆汁酸(BAs)是一组由肝细胞内胆固醇合成的两亲性分子，BA-肠道菌群串扰与包括NAFLD在内的代谢性疾病有关，在调节宿主葡萄糖和脂质代谢中起重要作用。前期研究显示非12α-羟基化胆汁酸、猪胆酸（HCA）和猪脱氧胆酸（HDCA）在调节葡萄糖稳态和预测2型糖尿病未来风险方面具有治疗潜力。本文研究了一组由肠道微生物群修饰的胆汁酸（BAs），即猪去氧胆酸（HDCA）species，与非酒精性脂肪肝病的存在和严重程度呈负相关。在多种小鼠模型中，HDCA被证实能够通过抑制肠道的法尼酯X受体（FXR）并上调肝脏的CYP7B1来缓解NAFLD。此外，HDCA显著增加了益生菌种类如狄氏副拟杆菌的丰度，这种益生菌通过脂肪酸-肝脏过氧化物酶体增殖物激活受体α（PPARα）信号通路增强脂质分解代谢，进而上调肝脏的FXR。这些发现表明，HDCA具有治疗NAFLD的潜力，其独特机制是同时激活肝脏的CYP7B1和PPARα。
2、Carbohydrate Polymers：代谢组+多样性+蛋白组揭示水溶性羊肚菌多糖保肝活性与潜在机制
酒精性肝病（ALD）是由长期过量饮酒引起的，其特征是脂肪在肝脏中积聚，并逐渐发展为脂肪变性，伴有炎症、肝纤维化和肝硬化。羊肚菌（Morchella esculenta，ME）是一种高营养价值的独特药用和食用同源真菌，主要生长在中国、韩国、日本和欧洲阔叶或混交针叶林的腐殖质层中。ME主要用于治疗消化不良、痰相关疾病和呼吸急促。在酒精诱导的急性肝损伤小鼠模型中，ME通过调节NF-kB/Nrf2信号通路具有肝脏保护作用。从羊肚菌中提取并纯化了水溶性羊肚菌多糖2（MEP2），分子量为959kDa的MEP2具有a→4)-α-D-Glcp-(1→葡聚糖主链，并且该分支在H-6位置被α-D-Glcp-(1→4)-α-D-Glcp-(1→残基和α-D-Glcp-(1→残基。在慢性酒精诱导的肝损伤小鼠中，MEP2通过Usp10/Nrf2/NF-kB信号通路调节血清代谢产物和肠道微生物群的水平，以抑制炎症反应和氧化应激，减轻肝损伤。这些数据支持了MEP2作为酒精性肝损伤潜在治疗策略的应用。
3、Food&Function：肠道微生物组和代谢组综合分析揭示植物乳杆菌CBT对结直肠癌的抑制作用
结直肠癌（CRC）是全球癌症相关死亡的第二大主要原因。肠道菌群的微生态稳定性在预防和治疗结直肠癌（CRC）中起着关键作用。植物乳杆菌虽然具有安全性和潜在的健康优势，但其在结直肠癌中的影响机制仍缺乏全面的了解。本研究探讨了Lactobacillus plantarum CBT（LP-CBT）是否通过诱导肠道微生物群组成和相关代谢物的改变来预防结直肠癌。通过对肠道微生物组和代谢组的分析，结果表明，LP-CBT通过修复肠道屏障功能抑制AOM/DSS处理小鼠结直肠肿瘤的发生。此外，LP-CBT还降低了促炎细胞因子和抗炎细胞因子。重要的是，LP-CBT通过增加益生菌（粪球菌属、黏液螺旋菌属和乳酸杆菌属）和减少有害菌（多尔氏菌属、志贺菌属、另枝杆菌、副普雷沃氏菌属、拟杆菌属、萨特氏菌属、Turisibacter属、双歧杆菌属、梭菌属、Allobaculum属）来影响肠道稳态，显著影响精氨酸的生物合成。因此，LP-CBT处理调节了精氨酸途径相关的转化酶和代谢物。此外，利用MC38皮下肿瘤模型进一步证实了LP-CBT对结直肠癌的抑制作用。总的来说，这些发现提供了令人信服的证据，支持LP-CBT作为预防CRC的可行策略的潜力。
食品领域多组学文章集锦
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