新势力

「精准营养」正在崛起!

图源:摄图网

同一种食物,不同人吃下去,产生的效果一样吗?NO!

正所谓“甲之蜜糖,乙之砒霜”,由于个体受其遗传背景、代谢能力和肠道微生态等因素的影响,对营养素的需求和实际干预的效果存在显著差异;与此同时,不同疾病状态下患者对特定营养素的需求也有所不同,因而精准营养(个性化营养)的意义重大而深远。

“精准营养”是以营养基因组学为理论,配合体检、基因检测或症状型方法,发现个体在营养元素吸收利用能力方面的差异,选择适合自己的营养元素平衡。换句话说,精准营养就是为客户量身打造的个性化营养建议,通过合理饮食、运动方案和科学补充营养补剂,实现对疾病的预防和控制,以达到维持机体健康、有效预防和控制疾病发生发展的目的。

精准营养风口成型

随着我国工业化、城镇化、人口老龄化进程不断加快,居民生活方式、生态环境、食品安全状况等对健康的影响逐步显现,慢病发病、患病和死亡人数不断增多,营养慢性病成井喷趋势发展。

 一直以来,传统方法对营养失衡问题简单粗暴:缺什么就补什么,多什么就减什么。然而,在大健康产业不断迭代革新的今天,“批量”、“均码”的无差别大众健康市场显然已经无法满足消费者的“个体化”、“差异化”需求,而精准营养作为以基因型为基础的饮食干预在预防、减缓甚至治愈慢性疾病方面发挥着越来越大的作用,将为未来人类健康管理和对抗疾病带来革命性变化。

作为可以有效促进人体健康、预防疾病的重要干预手段,“精准营养”对提高国民的整体营养健康水平和生命质量发挥积极作用,拥有巨大的发展空间。根据最新的市场研究报告显示,2018年全球精准营养市场价值约为72亿美元,预计到2025年将达到115亿美元,2020至2025年的年复合增长率为7.03%。

与此同时,精准营养也由概念落到了实处。在中国,《“健康中国2030”规划纲要》和《国民营养计划(2017-2030年)》的印发,标志着国务院将国民营养和健康正式提升至国家战略层面;在美国,营养学会已将个体化营养作为“21世纪营养科学需要优先发展的6个领域”之首,进一步印证了精准营养在健康管理和疾病预防中的重要作用。

精准营养与疾病预防和干预的重要性

在人类基因谱图绘制完成之后,有学者提出“所有疾病可视为基因病”,疾病是环境和基因相互作用的结果,可从基因层面探究病因。虽然,我们无法改变自己的基因,但却能通过食物营养、生活习惯和环境因素的改变来影响基因表达,从而改变基因对健康或疾病的影响方式,其中以食物和基因交流最为持久、影响最为深远。

近年来,伴随着基因、转录、代谢、蛋白质和微生物等各种组学以及大数据分析技术的发展,有效地促进了人们对疾病发生过程的认识,也为实现基于个体特征进行有效营养干预提供了可能。

  • 精准营养与基因遗传疾病

目前,国际诊断明确的单基因遗传病多达6600余种,其中大多由于营养代谢通路的基因变异致其功能异常,影响生理机能,从而产生疾病。常见的单基因遗传性疾病包括苯丙酮尿症、半乳糖血症、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺乏症、抗维生素D性佝偻病、遗传性血色素沉着病等。由于单基因遗传病的病因学、疾病特征相对明确,诊断后进行相应精准营养干预往往能够达到较好的预防和治疗效果

如苯丙酮尿症因其先天性代谢缺陷不能将苯丙氨酸转化为酪氨酸,主要通过饮食疗法控制血液中苯丙氨酸含量,以低或无苯丙氨酸的食物为主要蛋白来源,并联合补充酪氨酸进行治疗[1];典型性半乳糖血症婴幼儿可通过避免摄入富含半乳糖的母乳、牛乳和普通奶粉等,替换为使用豆浆、米粉等喂养,并适当补充钙剂和维生素等,从而降低半乳糖代谢产物对肝、肾、眼睛及脑组织的损伤和婴幼儿的死亡风险,促进其正常发育和健康成长;遗传性血色素沉积症患者则减少富含铁或者促进铁吸收的食物;佝偻病患者可通过补充1,25-二羟维生素D和磷酸盐促进其骨骼正常生长发育等,从而达到控制疾病病程进展、维持和促进健康的目标。

对于遗传性营养代谢异常相关的疾病,越早干预预后效果越好,而精准干预能够预防和控制疾病发生发展,进而维持正常生长发育。

  • 精准营养与慢性代谢性疾病

随着生物医学的发展和对疾病发病机制和机理的深入认识,发现营养代谢异常失衡是多种慢性代谢性疾病、罕见单基因遗传疾病、急性病的重要致病因素,而相应营养干预能有效地预防和控制相关疾病发生,减缓疾病进展状态,说明了营养因素对疾病预防控制的作用和价值。

以糖尿病患者为例,高糖、高脂肪和低纤维均是造成患者血糖过高的主要原因。糖尿病患者往往以有效控制血糖,尤其是餐后血糖浓度为主要目标,并避免血糖水平在日间具有较大幅度水平的波动,从而减少血糖波动对靶向器官的影响。当前,选择低血糖指数、富含膳食纤维的蔬果、全谷物、坚果及豆类且避免精制主食、红肉、加工肉类、饱和脂肪及添加糖食品的健康膳食模式在T2DM国内外指南中都是主要的营养原则[2]。

虽然,这些理念在宏观上一定程度降低了人群的慢性代谢性疾病负担,但却难以兼顾不同个体的营养代谢差异及其对于生活方式和药物干预的不同反馈。在《细胞》杂志(Cell)发表的一项来自以色列魏兹曼研究所(Weizmann Institute)科学家考察不同个体特征对餐后血糖影响的研究论文,发现根据相关的个体特征进行个性化的血糖干预指导,其效果显著好于传统经验的血糖控制方案[3],这为今后糖尿病患者和健康人群进行精准的葡萄糖控制提供了重要思路。

尽管目前研究数量较有限,且多数研究的结论尚需进一步重复验证,但精准营养的理念应用于T2DM研究已显示了广阔的前景。

  • 精准营养与普通人群

相对于疾病人群,普通人群对营养的需求主要侧重于对疾病的预防、满足基本生理需求和生长发育需要,达到机体营养平衡。对于普通人群,精准营养干预依赖于其营养状态、生活习惯和遗传因素的共同作用。要实现针对个体的精准营养干预同样需要精准的营养水平衡量方案、稳定而灵敏的能反映营养水平的效应生物标志物,以及准确的测定方法和安全有效的干预方法。

中国营养学会曾结合我国人口膳食特征、不同年龄和性别人群生理需求状况以及营养学研究进展,制定和完善了适合我国人口营养需求的《中国居民膳食指南(2016)》,并发布了《中国居民膳食营养素参考摄入量(2013版)》,相关标准是基于人群调查和研究数据制定,以满足人群预防已知营养缺乏疾病的需求,这为精准营养干预提供了基准。

但随着科技发展对疾病认识的深入,发现相关标准并不能完全满足不同个体的营养需求。2015年11月刊登在《Cell》杂志的文章,通过采集参与者的血样、粪便,以及血糖数据、肠道菌群等多项数据,并使用调查问卷、App等形式收集食物、锻炼以及睡眠数据分析,发现通过大规模数据收集可帮助制定更加精准、个性化的膳食建议,干预效果优于传统专家建议。因此,应在相关标准基础上根据不同个体生物学背景和生理状态制定更加合理的营养需求摄入和干预标准。

总的来说,精准营养的目标在于针对特定的个体、在正确的时间提供科学合理的精细化营养干预方式,对潜在疾病进行预防和控制,达到促进人群健康、改善临床疾病状态的效果,具有重要的社会价值和科学意义,是营养科学今后的重点发展方向之一。

创新科技助力“精准营养”发展

精准营养干预的实施离不开对个体的遗传代谢、生理状态、生活方式等指标精准化衡量,发展精确的检测技术,包括基因组测序、分子标记物、血液指标测试(血浆、血清、红细胞等)、组织水平营养状态的监测,是精准营养干预的前提与基础。便携灵敏的检测仪器、图形语音识别、可穿戴设备等新技术的研发,可收集一切与个体体征相关的数据信息,建立个体的“健康营养数字档案”。

  • 可穿戴设备助力个体化营养

过去十年里,可穿戴设备快速发展,已不再是健身狂人佩戴的时尚标志或健身工具,而是成为了帮助人们提高工作效率、预防监测糖尿病等慢性疾病的“小助手”。根据 i-scoop 的预测:到2026年,可穿戴设备有望转移到人体的不同部位。 Arizton则预测,全球可穿戴设备市场在 2019-2025年期间将以超过41%的复合年增长率增长。

可穿戴设备利用蓝牙、互联网等技术为寻求改善营养和健康状况的消费者提供了一系列产品。如,澳大利亚墨尔本Nutromics公司推出了全球首款个性化营养可穿戴设备——智能贴片,据称可通过测量饮食中的生物标记物,帮助用户管理Ⅱ型糖尿病等;佐治亚理工学院的研究人员也设计了一款可监测盐的超薄的口腔内穿戴设备,通过蓝牙向App报告每日盐摄入量,进行监控和记录;马萨诸塞州塔夫茨大学的研究人员也开发了一款牙贴,跟踪葡萄糖、盐和酒精的摄入量,并将营养数据传输给选定的设备。

可穿戴设备除了可以帮助高血压患者和糖尿病患者以外,还可预防过敏。如,Aibi 的可穿戴手环,可以通过监测儿童的组胺水平,追踪潜在的过敏反应,能够在严重的过敏反应之前通过智能手机向父母或看护人发出警告信号。必要时,手环还可以自动注射苯海拉明(Benadryl)和肾上腺素;Allergy Amulet 开发的和U盘大小相仿的可穿戴设备,可以通过快速便携式的测试方案帮助用户监测食物是否存在过敏原。

  • 便携灵敏的检测仪器提供个性化定制

随着精准医疗、个性化营养越来越普及,很多食品创新通过结合便携灵敏的检测仪器提供个性化定制,以指导消费者的饮食。

比如,雀巢已经开展的“雀巢健康大使”计划,可将DNA和血液测试与Instagram类组件相结合,为用户推荐特殊配方的补充剂。用户发送食物照片,并在人工智能(AI)的帮助下,就能获得推荐的符合自身营养的茶或冰沙的处方胶囊;百事佳得乐提出每个运动员都是独特的,每个人出汗的方式都不一样。因此,佳得乐推出一款个性化定制的运动补水产品,其使用带有智能芯片的皮肤贴片,专业级Gx“智能”瓶测量和跟踪运动员的水分(包括汗水),以提供适当的水分和营养。

基因结合人工智能的应用在食品饮料行业的创新中不止如此,如旧金山初创公司Habit利用DNA及血液信息为参考,为消费者制定饮食建议,并提供营养指导和量身定制的膳食套餐;日本寿司餐厅Yo!Sushi!与测试公司DNAFit合作,将DNA测试与菜品结合推出YO!Way套餐。消费者需要先完成一项DNA测试,然后将收到由DNAFit和Yo!C餐厅大厨共同打造的个性化饮食建议。

“精准营养”大势所趋

在《2017全球食品营养10大关键趋势(10Key Trends in Food, Nutrition & Health 2017)》报告指出,个性化营养定制将成为食品营养健康领域未来五年的发展方向之一。未来,健康市场将不再是“无差别”的大众健康市场,而是结合个人遗传背景、肠道特征、健康状态而进行的“个性化”的人人健康市场。

伴随着精准医学的发展,精准营养以其在健康维护、疾病预防、辅助临床治疗中的独特作用势必受到关注和重视。12月4日,2020第二届营养智造峰会暨「营养智造」颁奖盛典/2020第二届新植物·双营峰会将于广州举办,现场嘉宾将重点介绍和分享“精准营养”领域的最新研究进展、前沿技术、应用转化的成果及产品等方面的信息,共同推进精准营养行业发展。此外,还有代餐、情绪管理、免疫、肠道健康等多个热门话题,为全民的大健康提供沟通和合作的契机。

参考文献:

「1」:StrisciuglioP, ConcolinoD. New Strategies for the Treatment of Phenylketonuria (PKU) [J]. Metabolites,2014, 4(4):1007-1017. DOI: 10.3390/metabo4041007.

「2」:EvertAB, BoucherJL, CypressM, et al. Nutrition therapy recommendations for the management of adults with diabetes[J]. Diabetes Care, 2014, 37Suppl 1:S120-143. DOI: 10.2337/dc14-S120.

「3」:ZeeviD, KoremT, ZmoraN, et al. Personalized Nutrition by Prediction of Glycemic Responses[J]. Cell, 2015, 163(5):1079-1094. DOI: 10.1016/j.cell.2015.11.001.

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