基于营养基因组学的新视点在运动营养学中的应用展望.docx

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1、基于营养基因组学的新视点在运动营养学中的应用展望 摘要：近些年来，随着分子生物学的发展，基因组学、养分基因组学等新兴学科在生命科学领域得到应用，并快速成为养分学探讨的新前沿。应用养分基因组学建立运动员养分素利用效率的评价体系和方法，将为更深一步相识运动过程中养分素如何影响代谢途径和机体稳态限制，发觉与养分有关分子调整与基因型的关系供应有效的科学依据。重点介绍养分基因组学的最新探讨与内容，并对其在运动养分学领域中的探讨趋势作一展望。 关键词：基因组学；养分基因组学I运动养分 中图分类号：G804.7 文章编号：1019-783X(2022)03-0056-03 文献标识码：A 竞技体育对运动员体

2、能等方面的要求越来越高，缺乏科学指导的训练和没有养分学协助的单纯“苦练”已经无法保证运动员在竞赛中取胜。运动疲惫的延迟及复原已成为保证训练效果的关键。因此，实行有效的养分学补充及复原手段，将成为科学化训练的重要环节。养分基因组学主要探讨养分素对人体基因的转录、翻译、表达以及代谢机制，对体育科学的发展尤其是运动养分学的探讨将起到重要推动作用。 1基因组学及养分基因组学概述 11基因组学及养分基因组学概念的提出 基因组学(Genomics)是指对全部基因进行基因组作图(包括遗传图谱、物理图谱、转录本图谱)，核苷酸序列分析，基因定位和基因功能分析的一门科学。是11016年由美国科学家Thomas R

3、oderick提出的。养分基因组学这一概念最先由Della Penna提出，是利用基因组学探讨成果及方法技术来发觉与养分的合成、积累、汲取、转运及代谢等有关基因的综合性方法。简而言之，养分基因组学将主要探讨在分子水平上以及人群水平上膳食养分与基因的相互作用及其对人类健康的影响，并将致力于建立基于个体基因组结构特征上的膳食干预方法和养分保健手段，提出更具特性化的养分策略，从而使得养分学探讨的成果能够更有效地应用于疾病预防，促进人类健康。 12 养分学及养分基因组学的发展 1900年至今，随着养分学探讨的不断深化，主要经验了3个阶段：(1)机体生物学时代：不断地相识着大量养分素、维生素和矿物元素的

4、代谢途径与作用，特殊是养分素在代谢中作用及作为酶协助因子的功能；(2)细胞时代：主要探讨养分素在体内代谢、生理功能及其对组织细胞的影响；(3)进入21世纪后，在世界多国科学家的共同努力下，人类及模式生物的基因组草图、基因组序列图相继绘制完成，为人类阐明基因组及全部基因的结构与功能揭开生命奇妙奠定了基础。人类基因组测序完成后，探讨的重点已由测序与辩识基因深化到探察基因的功能，即从基因序列信息中开发利用具有潜在医用价值的基因与编码蛋白，阐明基因在代谢中的作用。养分科学也由对单个基因表达及其作用的分析，起先朝着基因组及其表达产物在代谢调整中的作用探讨即养分基因组方向发展。 13养分基因组学探讨的特征

5、及主要内容 基因表达是一个困难的过程，养分作为一种环境因素，不仅可以作每个环节的参加者，还可作为基因表达的调控者，其关键作用之一在于探讨特别基因多态性和养分素个体化反应之间的联系。由于一个人的基因背景确定了其对某种养分的须要量及可承受量。因此，要实现人类养分健康，必需解决养分来源及养分摄入最适度的问题，而养分基因组学正是解决这类问题的强有力的工具。 养分基因组学一个显著特征是能够监测极大数目的分子表达、基因变异等，该学科涵盖了一个广泛的领域，其主要探讨内容包括以下几个方面：(1)探究养分素调控特别基因产物的产生与作用机制，以及蛋白产物对养分素的反馈作用；(2)探讨养分素和基因表达的相互影响；(

6、3)利用DNA微阵列和RT-PCR等技术，探讨基因产物的特性和这些产物的生理功能及相互关系；(4)基于个体对象的基因型特征，预料其对养分素的反应，以供应个体化膳食养分建议；(5)检测和操纵植物中的微量养分代谢途径，为鉴定对人类养分有重要作用的植物次级代谢途径的相关基因供应依据。 2养分基因组学模式的建立与运动养分学 21 运动养分学探讨中存在的问题及解决方案 养分探讨的核心是了解机体如何利用食物中的养分素以及养分素对组织细胞功能的调整作用，迄今积累的大量养分学探讨结果，奠定了养分学的基本原理与相识的基础，但由于运动养分学在运动医学中起步较晚。因此，在早期的运动竞赛中，对于运动养分的学问，仅仅是

7、依据获胜运动员的饮食习惯来推想，还未从科学上加以相识。传统的对养分素作用探讨多是基于养分、剂量对机体表观性状及体内生理生化指标改变的反应，由于视察这些指标和种类有限，使得可捕获、获得的信息量少，特殊是难以完整地获得不同代谢途径关系的信息，影响了对养分素功能的全面客观相识，存在较大的局限性，而假如能明确养分素干脆调控的基因，并进行多组间的比较与分析，采纳分子生物学方法，从DNA、mRNA及转录产物蛋白质水平，探讨养分素对细胞中众多基因的调控，将有助于揭示养分素的功能，这在方法学上是一次革命性的转变。 22养分基因组学模式的建立在运动养分学中应用及意义 养分素作为一种调控因素或调控物，可通过激素、

8、细胞因子和生长因子一其次信使或细胞信号转导系统与特定的转录因子相互作用激活基因表达。从本质上讲，养分代谢过程取决于细胞或器官众多mRNA分子表达和众多密码蛋白质的相互作用。通过养分与基因表达的探讨拓宽了对养分素功能的相识，养分基因组学模式的建立是基于养分素或药物与基因相互作用的探讨，在运动养分学中可被用于以下几个方面：(1)针对个体运动员或者一般人供应有关养分状况的，诊断性分析结果；(2)对动植物中对人体有用的元素进行提取、加工，对一些养分素进行分子水平上的培育、改造，使将来的人类面对的养分品更加丰富；(3)揭示养分效应的奇妙；(4)基于动物的遗传潜力，供应能满意群体或个体养分须要的日常膳食；

9、(5)评价养分素的毒性作用；(6)借助于功能基因组学的技术手段，通过对从DNA和RNA到蛋白质等不同阶段基因表达的调控及从细胞到整体等不同层次的探讨，来找寻、发觉相宜的分子标记物，作为评价养分素状况的新指标；(7)依据生理学、生物化学的基本原理及机体的须要，利用基因组技术，不断开发、研制具有提高运动实力的养分产品，以订正运动性养分不足，治疗运动性疾病；(8)应用基因组学技术将阐明与养分相关的单核苷酸多态性，并用来探讨运动员对某些运动疾病的易感性以及对养分素需求的个体间差异。 随着科学技术的不断发展，在运动养分学的探讨中，用代谢探讨和分子生物学方面的方法，从宏观转向微观，从亚细胞水平到分子水平有

10、了很大的发展。利用人类基因组的探讨成果，可以设计出更加有效的补剂配方，同时可以利用 纳米技术，将养分成分制成纳米粉或悬浮液，增加机体的汲取率，更好地发挥养分补剂的生物活性。另外，随着近年来竞技体育的发展和反兴奋剂的开展，对运动养分的发展也起着推动作用，通过养分加速消退运动疲惫，提高运动实力，增加体力，保证运动员的身体健康，这是反兴奋剂的最有力的手段。由于基因组学的形成和发展、基因芯片技术及其他相关技术逐步完善，人们对运动养分科学的探讨将更加深化。 3 养分基因组学、运动养分与健康 31 基因、膳食、健康三者之间交互作用关系 受益于基因探讨的进展，运动养分学探讨目前已不仅可以关注运动员膳食与健康

11、的双向关系，而且可以了解基因、膳食和健康之间相互作用的三边关系。基因组学注意的全基因组方法将促进发觉全部可能影响多因素健康和疾病基因的成分，并着眼于这些基因在疾病发生过程中的综合作用。如何针对不同的项目，依据运动员个体特征来科学地制定膳食，最大程度上提高运动实力和疲惫的复原，已经成为了运动养分学的发展趋势。 32 养分基因组学与运动养分保健食品的开发应用 养分基因组学结合药物基因组学、肿瘤基因组学，将提高运用基因工程的方法，高效的基因组技术使探讨者能有效地发觉哪些既能受食物中生物活性组分调控，又在疾病病理过程扮演重要角色的生物学标记物。功能基因组技术将促进对食物中具有保健作用的生物活性成分的筛

12、选，有助于食物中具有生物活性物质的探讨以及提出更合理的食疗和预防措施。应用植物基因组学技术，可以阐明养分素和生物活性物质的生物合成途径，并能生产出富含养分素和具有生物活性植物化学物质的/超级养分食品。由于能量蛋白质对生长调整基因表达的影响可能具有组织特异性。因此，在竞技运动中，可以针对个体运动员基因片段的差异，来进行不同的养分搭配。 应用养分基因组学技术将有助于开发出一些对个体针对性强、功效明显、科技含量高的保健(功能)食品。 33利用养分基因组学制定科学的膳食参考 养分调控基因表达是机体适应养分环境的重要机制，驾驭这种机制不但对于彻底弄清机体的养分代谢过程，最大限度提高机体对养分的利用效率具

13、有重要的养分学意义，而且对于相识生命的本质，协调生命活动，提高生命质量，维系生物界物种的平衡具有重要的生物学意义。目前已有的举荐膳食供应量都很少是依据基因表达来制定的，而且也只有极少数是依据生化指标来制定的。养分基因组技术将有助于发觉大批分子水平上可特异地反映养分素水平的指标。假如结合基因表达与蛋白质表达的结果并与代谢联系起来，将为确认人体对养分素精确须要量的生物标记物奠定坚实的基础。应用含有人全部基因的cDNA芯片来探讨在养分素缺乏、相宜和过剩等状况下的基因表达图谱，将发觉更多的、能用来评价养分状况的分子生物标记物。这将为制定更精确、合理的膳食参考摄入量供应分子基础，可使养分须要量的建立基于

14、更科学的分子机制基础上。 4养分基因组学在运动养分科学中的应用展望 在竞技体育、全民健身与健康探讨中，开展养分功能基因组学探讨是运动养分学和现代生物学前沿不断接近的反映，它有助于通过养分手段减缓与防治养分性代谢紊乱疾病，全面相识养分素与其他功能因子在人与动物机体功能基因表达的转录、翻译中的作用，确立养分性疾病诊断的生物标识，开发新的养分补充剂与治疗方法，提出改善运动员与大众膳食健康有效的途径；同时，可以利用养分基因组学技术能够提高养分保健品的产品质量，促进运动养分品的发展。在将来的探讨中，探讨运动对相关疾病基因的影响将成为运动养分科学探讨的热点。主要体现在以下几点：(1)利用养分基因组学技术分

15、析与运动员健康相关的功能性食物的成分与平安性；(2)分析运动养分品促进运动实力的分子机制；(3)分析运动员个体基因表型对养分与运动实力的影响；(4)评价用于功能性食品功效与危急性的生物学标记物；(5)探讨将更趋向于个体化。因此，将来的运动养分学通过对基因构成以及代谢型的鉴定，列出每个运动员的最佳食谱，从而使个体的养分状况通过调整饮食达到最佳，有针对地促进运动性疲惫的复原，提高运动成果。 第9页 共9页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页