與醫學相關的營養與代謝的新概念

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1供能的營養物質不僅是供能

經典的營養學只計算供能營養物質的卡路里，忽視了它在提供熱量的同時產生的其他對健康有害或有益的作用。例如，過多攝入飽和脂肪酸會促成高血脂癥及形成動脈斑塊，導致心腦血管病;而相對地攝入同樣量的不飽和脂肪酸就有益無害。但如果不飽和脂肪酸是反式脂肪(酸)(植物油經氫化或高溫煎炸生成)，則對身體有極大危害。哈佛大學Hu等的研究［1］發現，長期攝食反式脂肪，每增加總熱量的2%，其心血管病發生率增加0.93倍，而相應的飽和脂肪(酸)每增加總熱量的5%，其心血管病的發生率僅增加0.17倍。研究表明，反式脂肪比飽和脂肪對冠心病的危害性至少高6倍。長期食用反式脂肪者將增加許多疾病的發病率，例如老年癡呆癥增高4倍［2］，抑郁癥增高40%［3］，2型糖尿病增高39%［4］等。反式脂肪造成如此惡果的機制主要表現在以下幾個方面［5］:(1)因為體內參與代謝脂肪酸的酶只能識別天然狀態的“順式”脂肪酸，對識別“反式”脂肪酸較困難。結果導致反式脂肪在細胞內不易被降解而積聚，影響細胞及器官的功能。若沉積在動脈內壁將構成斑塊。(2)免疫系統也把反式脂肪視為應清除的“另類”。大量免疫細胞聚集到反式脂肪堆積部位，就地分泌多種慢性炎癥因子及細胞因子，以對抗反式脂肪。但事與愿違，這些因子不僅不能清除反式脂肪，反而成為慢性炎癥的基地，不斷釋放到全身各處，殃及全身。(3)天然脂肪均為順式，其立體結構呈柔性，而反式脂肪結構則呈剛性，影響細胞的結構和功能。(4)反式脂肪不但能增高低密度脂蛋白-C(lowdensitylipoprotein-C，LDL-C)，還降低高密度脂蛋白-C(highdensitylipoprotein-C，HDL-C)，使血脂增高更加明顯。(5)反式脂肪極易參入小顆粒LDL中，后者極易氧化浸潤血管壁並吸引膽固醇，使斑塊中的膽固醇含量增高，并吸引巨噬細胞浸潤，巨噬細胞在吞噬大量反式脂肪后變成泡沫細胞，后者極易爆破將斑塊崩裂成栓子，后患無窮。美國政府于2018年頒布法規，嚴禁在食品中引入反式脂肪。再者，同樣是等熱量的多糖類食物，也有優劣之分。如精白米和白面的血糖指數(glycemicindex，GI)很高(葡萄糖100，白面100，而泰國茉莉香米竟高達109)，長期食用將使糖尿病、肥胖及癌癥的風險性增高;若食用GI低的糙米(51)，大麥(25)及燕麥(25)，就無此顧慮［6，7］。高血糖指數致糖尿病及致癌的機制也不難理解，因為血糖指數高的食物極易消化，分解成葡萄糖后迅速被吸收，血糖飆升，胰島長期受到頻繁沖擊，功能衰竭或對胰島素有抗性而致糖尿病。癌細胞的代謝特點是喜好糖，癌細胞表面有較多胰島素受體［8］，使血糖優先進入癌細胞，提供其充足能量，且高水平的胰島素還有類似生長激素的作用，可促進癌細胞瘋長。為此，平時飲食應盡量選用血糖指數低的食物。食物中的蛋白質也有優劣之分。紅肉(豬、牛、羊肉等)屬于劣質蛋白質，為健康計，應盡量少吃。《美國流行病學雜志》［9］統計了133萬人，歷時5.5～28年，發現:與每食紅肉少于10g者相比，每d每多吃20g紅肉，總病死率相對增加5%，攝入量增加到170g/d者，其總病死率增加達40%。冠心病罹患率增加42%，2型糖尿病增加51%等。由于紅肉中的肌紅蛋白含有類血紅素，后者在肉食加工尤其高溫煎炒時，以及被腸道細菌腐敗時，可形成雜環胺類(heterocyclicamines，HCAs)及多環芳香烴類(polycyclicaromatichydrocarbon，PAH)等致癌物質;并可通過亞硝基化毒害腸黏膜細胞，導致結直腸癌。這類毒素也會毒害心、肝、腎等臟器［10］。現在醫學界推崇以植物性食物為主的飲食，認為其能降低多種疾病的病死率。據《營養代謝年刊》［11］報道，共統計124706人，歷時10～23年，發現與動植物食物混食的人群相比，以植物性食物為主的人群缺血性心血管病病死率降低29%，癌癥發病率降低18%。

2對身體有毒害作用的“營養物質”

研究發現，占蔗糖(即食用白糖)成分一半的果糖竟然是促成代謝綜合征、2型糖尿病、心腦血管等疾病的罪魁禍首［12］。含糖軟飲料每罐約含蔗糖35克，據美國《循環雜志》2019年報道［13］，長期每日飲用含糖軟飲料多于2罐者的人總病死率增加21%。其中，心血管病增加31%，癌癥增加16%。為什么果糖竟能帶來如此多的惡果?原因如下［14］:(1)果糖經肝中果糖特異性Glu5轉運蛋白進入肝細胞，經磷酸化成果糖1，6雙磷酸，此過程并不受胰島素等的調節;(2)果糖1磷酸在肝中激活膽固醇調節元件結合蛋白-C(sterol-regulatoryelementbindingprotein-C，SREBP1-C)，促進肝合成脂肪，導致脂肪肝;(3)果糖1磷酸通過激活MKK7及JNK1使胰島素受體底物-1(insulinreceptorsubstrate-1，IRS-1)磷酸化而失活，導致胰島素抗性;(4)在肝中果糖磷酸化的速度比葡萄糖快10倍，消耗大量ATP生成大量AMP，轉成IMP而生成尿酸，尿酸可抑制一氧化氮(NO)生成，導致血壓增高及痛風癥;(5)果糖還可與蛋白質及多不飽和脂肪酸糖化生成糖化蛋白及晚期糖基化終產物(advancedglycationend-product，AGE)。AGE可與細胞內其相應受體(thereceptorofadvancedglycationend-product，RAGE)結合，生成活性氧分子以毒害細胞，并誘發炎性細胞因子，例如核因子κB(nuclearfactorkappa-B，NF-κB)，導致心血管病及癌癥等。(6)果糖抑制饑餓素(ghrelin)的分泌並干擾瘦素(leptin)，使飽足感消失，導致肥胖及代謝綜合征。值得指出的是，水果中雖含果糖，但它在整體水果中與食物纖維等復合存在，對健康并無大礙［15］。然而高甜水果也不宜多吃。在一定程度上，果糖可視為“毒糖”，其他如反式脂肪也應該視為“毒脂肪”，應盡量避免或少吃。

3高度重視食物纖維的營養價值

經典營養學曾經認為，食物纖維不能被腸道消化吸收，在營養上對人體似乎無甚貢獻。可當今醫學界認為，食物纖維在人體腸道中有獨特的不可替代的作用，是極其重要的營養素。食物纖維功能是:(1)食物纖維在腸道中吸收大量水分，軟化和增加糞便容積，防治便秘;(2)吸附腸道毒素、膽固醇和膽汁酸鹽并使其隨糞便排出體外，減少了毒素進入血液毒害全身各臟器，并有助于降血脂;(3)降低能量密度，增加飽腹感，有助于節制飲食;(4)增加食物在胃及小腸中的潴留時間，使消化吸收更加充分，并可緩沖葡萄糖快速吸收所致的血糖高峰;(5)多吃食物纖維可降低多種疾病的發病率和病死率。美國國立腫瘤研究所［16］考察了50～71歲老年人群31456人，歷時9年。結果顯示，進食較大量食物纖維者(26～29g/d)的總病死率較僅攝取少量食物纖維者(11～13g/d)低22%;其中死于心血管疾病者低24%(男)或34%(女)，死于癌癥者低56%(男);(6)食物纖維是腸道有益菌群的最佳養料，而維護正常腸道菌群對人體健康有極其重要的作用。但食物纖維在動物性食物中則缺少，這就是為什么要特別強調多吃富含食物纖維的蔬菜水果及糙米雜糧。

4維護正常腸道菌群與健康密切相關

腸道中寄生的細菌達1014之多，人體用消化吸收后的食物殘渣養育腸菌。腸菌也反饋地為維護人體正常生理功能發揮重要作用［17］。腸菌對人體的作用:(1)消化分解食物殘渣產生許多對身體有益的營養素和代謝物，例如B族維生素、維生素K及短鏈脂肪酸(乙酸、丙酸、丁酸)等。短鏈脂肪酸可滋養腸黏膜上皮細胞，維護腸壁通透性。短鏈脂肪酸還可通過誘導激活核內轉錄因子抑制NFκB及腫瘤壞死因子(tumornecroticfactor，TNF)等炎性細胞因子以抗炎癥及癌癥;(2)腸菌產生多種神經介質，與腦交互作用調節神經活動。例如體內90%的5羥色胺(serotonin)和50%的多巴胺(dopamine)均在腸內生成，故腸菌紊亂可導致抑郁癥、帕金森氏綜合征及老年癡呆癥等;(3)腸菌中的益生菌可抑制有害菌群的滋生，并激活調節性T細胞(Treg細胞)，促抗菌多肽分泌。現知體內的免疫系統80%存在于腸道中，故全身免疫功能與腸菌密切相關［18］。有害菌群的滋生除擾亂腸道功能，導致腹瀉、便秘、腸易激綜合征(irritablebowelsyndrome，IBS)外，還可產生超氧離子及炎性細胞因子損害腸壁細胞的DNA，導致腸癌;(4)有的肥胖癥很難用節食及強化鍛煉的方法減肥。由于該類肥胖癥特有的腸菌竟能另辟途徑制造能量，通過使原不產能的食物纖維分解生成大量乙酸，并進入體內合成額外脂肪致胖［19］。(5)植物中也含有豐富的共生益生菌，是補充人類腸道正常菌群的極好來源。據《邊緣微生物》2019報道【20】單個有機蘋果中益生菌的含量高達108，尤以中心部分及果籽中含量最多，這是蔬菜水果有益健康的又一佐證。

5全食物營養的重要性

經典營養學曾經認為，人類的主要營養素只是糖、脂肪、蛋白質、維生素、無機鹽和水。后來雖將食物纖維也列為營養素，但這只能維持生命，很難設想長年僅靠輸入上述營養素能增強體質、避免疾病、延緩衰老，健康長壽地活下去。因為天然的食物中除含有上述營養素外，另含有其他許多已知和未知的能增進健康的營養成分，全食物營養就是包容了天然食物中凡能增進健康的營養成分［20］。最明顯的是抗氧化劑和植物化學物質。植物性食物中含豐富的抗氧化劑［21］，它可清除體內生物氧化過程中產生的有毒副產品———大量超氧離子(自由基)，植物性食物中還含有許多抗炎癥及抗癌的營養成分，如咖喱粉的主要成分姜黃素(turmeric)能抑制NFκB基因表達［22］。需知NFκB可激活多達200種與炎癥及腫瘤相關的不同基因，與腫瘤及炎癥的發生發展密切關聯。食物纖維再如大豆中的異黃酮素(isoflavones)、番茄中的番茄紅素(lycopene)、大蒜中的大蒜素(allicin)、綠菜花中的類黃酮素(flavonoid)以及類胡蘿卜素(carotenoid)和藍莓中的花青素(anthocyanin)等。現已有研究證明，它們大多具有抗炎癥、防癌及防止心腦血管病等功效［23］。須知植物性食物中還含有許多有益于人體的營養成分，目前尚屬未知暫統稱為植物營養素或植物化學物質，仍有待發掘。最后還需指出的是，鑒于人體的生理機能和代謝十分復雜，常會受到多種因素的影響。如上文中所引《美國流行病學雜志》［9］舉出，長期攝食紅肉170g/d者，其總病死率增加達40%，但若既攝食紅肉170g/d，又同時大量攝食蔬菜水果者，其總病死率僅增加9%。也就是說，增加蔬菜水果的攝食量，可大大抵消紅肉對身體的危害。

6問題與展望

近年來，與醫學相關的營養與代謝的研究有許多新觀念，限于篇幅本文只擇要舉出以上5個方面，其他另有不少新觀念尚未涉及，如節制能量可延年益壽;為什么肥胖癥的減肥極其艱難;各營養素的最佳分配比例等。相信隨著營養代謝領域的深入研究，有關知識必將不斷發展與更新，使之更切近臨床醫學的實際而造福人類。

作者：杜國光 顧文霞單位：北京大學醫學部生物化學與分子生物學系