微量营养素研究进展

微量营养素研究进展柳启沛微量营养素包括矿物质、维生素，它们在营养素大家族中，是种类既多，作用又非常活跃的成分，在人体内各有其不同的生理生化作用，愈来愈成为现代营养学的研究热点。

在《全书》第一卷多数章节中，多处涉及微量营养素研究的这些方面，本文择其要者作一简单综合介绍。

一、微量营养素与遗传遗传学和营养学的资料表明，不同人群或同一人群不同个体所有基因的结构和功能存在差异，即人群中存在遗传多态性。

而基因结构和功能的多态性将影响生命个体对营养物质的需求或耐受，即一个人携带的独特遗传因子，决定了其基础代谢、营养需求和对环境的敏感性。

微量营养素作为有关遗传代谢的底物或辅助因子，必须维持在适当浓度范围，当微量营养素摄入不足时，将可损伤关键酶的活性而影响基因组的稳定性。

基因组稳定性也受外在环境的影响，而微量营养素是其决定的一个关键因素。

营养素的直接作用大约有80%出现在转录水平，而营养素的见解作用（能量和氨基酸的供应）则出现在基因表达的所有水平。

微量营养素有助于克服维持DNA稳定性的某些遗传代谢障碍，在微量营养素对DNA 影响作用的研究领域里，基因型和膳食的相互作用对于患病危险度的调节效应正日益受到关注。

微量营养素缺乏可出现类似辐射和化学物度DNA 的损伤作用，即导致DNA 单链或双链断裂、氧化损伤等，而染色体畸变如双链断裂时人类肿瘤发生的一个重要征兆。

⒈β-胡萝卜素补充富含番茄红素的蕃茄酱后，对淋巴细胞中H2O2所引起的DNA的损伤有保护作用，可以降低链断裂的发生率。

研究发现类胡萝卜素不仅能防止DNA发生损伤，并且有促进损伤修复的作用。

小鼠淋巴细胞DNA链断裂后，在细胞培养液中添加β-胡萝卜素、维生素C 和维生素E ，经培养后断裂链又重新连接。

补充胡萝卜素的受试者其淋巴细胞的微核率，显著低于给予安慰剂的对照者。

并且，在补充β-胡萝卜素的前后均发现淋巴细胞微核率，与血浆中β-胡萝卜素的浓度逐渐存在明显的负相关。

⒉维生素E 作为高效的抗氧化剂，抑制氧化应激所引起的染色体畸变的出现，提高受损DNA 的清除率，对染色体畸变、DNA加合物以及微核等遗传物质损伤的形成有抑制作用。

维生素E通过抗氧化功能抑制细胞凋亡，如细胞处于不利的生长条件或遭遇DNA 损伤、线粒体损伤、病原体感染及恶性转化等，所有到的不同类型细胞发生的程序性死亡（programmed cell death ,PCD）或凋亡（apoptosis）在加入维生素E后，这些都可得到抑制。

同样，维生素E可以抑制氧化应激所诱导的细胞凋亡；抑制磷脂的氧化过程；抑制人内皮细胞中脂多糖（LPS）所诱导的细胞凋亡等等。

⒊抗坏血酸热门类缺乏在抗坏血酸生物合成途径终端的酶（谷洛糖酸内酯氧化酶），尽管有这种基因存在，由于编码顺序的突变，以致没有基因产物，根据推测这种突变在数百万年以前就已发生，因此必须依靠抗坏血酸才能生存。

在调查发现，诺尔曼人和居于沙漠的部族以熟食为主食，很少使用新鲜蔬菜，虽然射入的维生素C 量少于2mg/d，但不发生坏血病。

另一例证是当Vasco da Gama 在1498年率船员在好望角探险时，由于长期缺乏维生素C 的食物，绝大多数船员死于坏血病，但也有许多人生存下来，有些人并无症状。

可以推测，在一定情况下部分个体也能合成维生素C 可能是这些人保存了生物进化过程中合成维生素C的潜在能力。

⒋叶酸代谢是近年来遗传学、营养学和医学研究的新热点，主要原因是发现叶酸与神经管畸形、肿瘤和心血管疾病有关。

已知亚甲基四氢叶酸还原酶（MTHER）是同型半胱氨酸代谢中的关键酶之一。

MTHER基因遗传变异体，在叶酸水平较低时，易造成同型半胱氨酸血症，这种遗传与营养的交互作用，增加了心血管疾病和神经管缺陷的危险性。

实验证明和临床资料表明，大剂量叶酸补充可增加体内5-甲基四氢叶酸生成，从而降低血浆同型半胱氨酸水平，减少心血管疾病的发病和神经管畸形儿童的出生率。

因此，MTHER 基因突变的个体，对叶酸的需求比普通人群大得多。

叶酸缺乏可以引起甲基化改变，以及DNA 和染色体的损伤。

这是因为叶酸在体内参与一碳单位转移反应，尤其是在嘌呤、嘧啶、氨基酸及蛋氨酸合成中。

叶酸是同型半胱氨酸代谢的主要控制物质。

因此，如果膳食中叶酸的摄入量偏低，可能引起甲基化作用的改变和染色体损伤的危险，这种基因表达改变的损伤，可引起与年龄相关的心智功能丧失和痴呆，还可能是罹患癌症的风险增大。

叶酸在细胞甲基转移途径中并非独立发挥作用，而是和其他的，包括维生素B6、维生素B12和甜菜碱等联合其作用的。

用缺乏叶酸和维生素B12的食物喂养动物，它们的基因不能够正确调控甲基化方式，其细胞或者在成熟前就脱水死亡（凋亡），或者开始迅速增殖，导致癌症发病率升高。

另有用低叶酸饲料喂养动物后，动物解毒能力降低，对环境致癌剂的易感性增强。

这些都表明，叶酸在控制甲基化，对调控基因表达和控制细胞生长是至关重要的，而叶酸、维生素B6、维生素B12 和甜菜碱摄入量不足，可引起甲基化能力下降，进而在易感基因区域内改变了基因表达，促进癌基因或致癌基因的表达。

⒌钙中国儿童膳食钙摄入平均仅250mg~300mg/d,且多数无食用牛奶、奶制品的习惯，（欧美儿童膳食钙一般达到800mg/d或以上，且喝牛奶吃奶制品的习惯）但是欧美人的骨折率却反而比中国人高得多。

研究发现亚洲人钙吸收能力是欧美人的一倍；黑人骨密度（bone mineral density, BMD）比白人高；同卵双胞胎比异卵双胞胎的BMD更为接近能；骨质疏松母亲的女儿的BMD比正常母亲的女儿更低等。

可见遗传因子对BMD有重要作用。

进一步研究发现雌雄素受体基因、TGF-β基因、维生素D受体（VDR）基因的变异均与骨质疏松有关，其中VDR 基因多态性对峰值骨密度的影响占了75%。

遗传差异是否是造成欧美人与亚洲人对膳食钙不同反应的主要原因是值得人们进行深入探讨的问题。

⒍镁在DNA修复中起着非常重要的作用。

在DNA修复过程中，保持基因组完整性，保持DNA 模板复制的高保真度；以及在核苷酸插入，及随后DNA延伸的阶段保证碱基配对准确性等，镁离子都是必不可少的基本元素。

环境诱变剂如紫外线辐射。

多环芳烃以及杂环胺所诱导的DNA损伤主要通过核苷酸切除修复的方式加以去除。

核苷酸切除修复过程通过不同蛋白的协调作用介导，大多数蛋白主要参与损伤的识别、损伤两端的切除等过程，Mg2+几乎是所有的步骤都必不可少的辅助因子。

此外，Mg2+在细胞凋亡过程中，被认为担任这重要作用。

二、微量营养素与免疫免疫是指机体对外来异物的一种反应，使机体识别“自己”与“非己”异物加以排斥和清除，以维持机体内环境平衡稳定的一种生理性防御反应。

20世纪60年代，已发现营养不良与感染相关，其中其重要作用的是免疫系统。

合理营养是维持正常免疫功能的重要条件，当机体某些营养素缺乏，生理功能及生化指标尚属正常时，免疫功能已表现出各种遗传变化，如胸腺、脾脏等淋巴器官的组织形式结构，免疫活性细胞的数量、分布、功能等都会发生改变。

营养与免疫是基础营养血研究的一个非常活跃的领域。

㈠维生素⒈维生素A 对体液免疫和细胞介导的免疫应答器重要辅助作用，能提高机体抗感染和抗肿瘤能力。

维生素A缺乏或不足时对特异性及非特异性免疫功能均可产生显著影响。

缺乏维生素A的动物的胸腺皮质萎缩，脾脏生发中心减少，胸腺和脾脏淋巴细胞明显耗竭，外周血T 细胞减少，细胞体外增殖能力降低，补充后能改善。

维生素A 缺乏血清抗体降低，空斑形成细胞（plapue forming cell ,PEC）降低。

LgG 分泌显著减少，T细胞不能像B细胞传递足够的刺激信号，补充维生素A后T细胞功能恢复。

维生素A缺乏时Ⅱ型T细胞，IL-4或IL-5基因转录受抑，补充维生素A后，动物抗体生成恢复正常。

给动物一次大剂量维生素A后，其原发性和继发性免疫反应均升高。

目前还认为维生素A的更重要的作用，是它直接参与抗体合成。

维生素A 能影响巨噬细胞（MФ）吞噬杀菌能力。

维生素A缺乏动物肺泡巨噬细胞氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化酶活性降低，补充维生素A后肺泡巨噬细胞的细胞毒作用及吞噬能力增强。

补充维生素A动物在感染早期（2~3天），细菌繁殖即受抑制，提示维生素A增强了单核吞噬系统功能，而非T细胞功能。

此外，维生素A能增强自然杀伤细胞（NK 细胞）活性，阻断应急所致的胸腺萎缩，消除由类固醇激素引起的免疫抑制，还能增强抑制职务排斥反应和DCH反应，消除免疫耐受。

维生素A可能通过以下几个方面影响免疫功能：①影响糖蛋白合成，视黄醛磷酸糖肯参与糖基的转移，而T、B 细胞便面有一层糖蛋白外衣，它们能结合有丝分裂原，决定淋巴细胞在体内的分布；②影响基因表达，细胞核是维生素A作用的靶器官，维生素A供给不足，核酸及蛋白质合成减少，使细胞分裂、分化和免疫球蛋白合成受抑；③维生素A缺乏，可是IL-2、IFNjianshao \Th细胞、抗原处理即抗原提呈细胞antigen presenting cell 和树突状细胞）减少、B细胞功能受抑；④淋巴细胞膜通透性。

类胡萝卜素具有很强的抗氧化作用，可以增加特异性淋巴细胞亚群的数量，增强NK细胞、吞--细胞的活性，刺激各种细胞因子的生成。

番茄红素有增强免疫系统潜力的作用。

研究表明对免疫功能受损的人补充β-萝卜素是有益的；对老年人补充β-胡萝卜素可增强NK 细胞的活性。

⒉维生素E 维生素E 对免疫应答可产生多方面的影响，包括对B细胞和T细胞介导的免疫功能。

维生素E能增强淋巴细胞对有丝分裂原刺激反应性和抗原、抗体反应，促进吞噬。

（小鼠）T、B细胞的增殖能力与血浆维生素E 含量显著相关。

维生素E缺乏引起的免疫功能受抑与TH细胞减少有关。

维生素E肯直接刺激B 细胞使其增殖，而使血清中某种免疫抑制因子不被活化。

近来有研究表明，维生素E缺乏时RNA 和蛋白质生物合成受明显抑制，因此维生素E也可能通过影响核酸、蛋白质代谢，进一步影响免疫功能。

维生素E免疫调节作用的困难机制有：①影响细胞膜的流动性：免疫活性细胞有赖于胞浆膜完整的结果，膜流动性改变可能影响膜上受体的运动，受体和配体的识别和结合等，维生素E通过其抗氧化作用维持一定的膜脂流动性，从而影响淋巴细胞功能；②调节前列腺合成：维生素E的抗氧化作用可以防止多不饱和脂肪酸转化成氧化中间代谢产物，如前列腺素、白三烯等，已证实前列腺可以抑制淋巴细胞转化、细胞因子的分泌；③保护淋巴细胞免受MФ产生的抑制物的作用；MФ可以产生前列腺素、白三烯、超氧阴离子、单线氧、过氧化氢等，这些巨噬细胞代谢产物均可抑制免疫反应。

⒊维生素B6 核酸和蛋白质的合成以及细胞的增殖需要维生素B6，因而维生素B6缺乏对免疫系统所产生的影响，比其他B族维生素缺乏时的影响更为严重。