营养学是研究机体营养规律及其改善措施的科学。随着基因组学研究的开展，营养科学也逐渐过渡到研究营养相关的基因及其表达产物在营养代谢中作用的方向，营养基因组学应运而生，并迅速成为营养学研究的新前沿。生命早期作为一生中的关键时期，也是营养基因组学关注的重点。

一、什么是基因组学

    营养基因组学是研究营养素和基因相互作用之间的科学。包括两个层面，一是各营养素对基因信息的影响，食物中的蛋白质，脂肪、碳水化合物和微量营养素，除了用于提供能量之外，大量食物成分具有生物活性，并直接或间接影响基因组，转录组和蛋白质组表达，从而调节生物过程；二是基因对各营养素代谢的响应，受基因的影响，即便摄入相同的食物，不同基因型的个体对食物的代谢和吸收也不尽相同，从而产生不同的健康结局^[1,2]。

二、营养基因组学的发展历程

1、1908年英国科学家Archibald E. Garrod首次提出“先天性代谢缺陷”的概念，指出某些疾病的发生与营养素的代谢和吸收异常相关^[2]；

2、随后的几十年间（1917-1970），与基因异常相关的遗传代谢疾病（如半乳糖血症、丙酮尿症、糖原积累症、戎糖尿症等）逐渐被发现^[3]；

3、1986年美国科学家Thomas Roderick提出了基因组学，包括以全基因组测序为目标的结构基因组学和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学，成为营养基因组学的基础^[4]；

4、1990年人类基因组计划开展，基因密码的破译也使得营养学有了突飞猛进的发展，研究饮食与基因之间交互作用成为营养学的新兴领域，营养基因组学由此出现^[4]；

5、21世纪，高通量测序技术的进步，蛋白质组学、转录组学、代谢组学等的发展，使得营养基因组学的研究逐渐成熟。

三、营养基因组学和生命早期营养研究进展

1、生命早期营养对基因表达的影响

    在临床实践中发现，生命早期的营养状况可影响近期及远期的健康状况，随后科学家探究这背后的潜在机制，发现营养素可在发育早期或关键阶段对基因表达的影响，并可影响终身，这种受外界环境因素影响导致基因表型的改变，又称作表观遗传学，是营养基因组学的研究的重要组成部分^[6]。

    这一影响在多项研究中得到证实，研究发现，母乳中含有多种营养物质，不仅可满足婴儿生长发育所需，还可通过直接作用或激素样效应，对其基因表达产生影响。即便婴儿存在某些疾病易感基因，母乳喂养的婴儿发生这些疾病的风险仍较低^[7]，而另有一项来自非洲的研究显示，孕期饮食或可影响癌症抑制基因的表达，且这种影响可持续多年^[8]。

2、生命早期饮食、肠道菌群和代谢性疾病

    多项研究表明，孕期母体的营养状况与子代的肥胖密切相关，而肠道微生物也参与这个过程，孕期母体的饮食不仅直接影响表观遗传的改变，也可影响胎儿和新生儿肠道菌群的建立，进而间接影响子代的表观遗传特征，导致糖、脂肪相关代谢的基因表达改变，产生肥胖等代谢性疾病(图1)^[9]。

    因此，肠道菌群共同参与了人体的营养和代谢，肠道微生物的基因组研究成为营养基因组学的组成部分，或可通过饮食干预改变肠道菌群的丰度、组成及活性，进而预防和改善代谢性疾病。

图1.母亲饮食因素与早期表观遗传机制及肠道微生物群在肥胖调控中的相互作用^[9]

3、营养基因组学和生命早期的个体化营养干预

    根据个体的基因图谱和代谢特征，定制有个体化的营养方案，或及早发现疾病易感基因，并有针对性地通过饮食的干预调节基因表达，以减少疾病的发生是营养基因组学研究的终极目标。但目前，个体化的营养干预刚刚兴起，尚有许多研究空白。营养基因组学的研究首先需要收集大量的人群数据，以明确能够识别个体特征的生物标志物，以对人群的基因型或代谢特征进行区分，避免饮食与基因不匹配而带来的健康风险(图2)；在此基础上，针对特定基因型的干预也需要大样本的循证研究进行验证。这不仅需要多组学全面介入，也需要临床医生、营养学家、计算机科学家和生物学家等的共同参与。

图2.个体化的营养干预示意图

4、加强生命早期营养和基因相互作用的研究

    在生命早期，机体的DNA等遗传物质处于快速合成和增殖的时期，易受到干扰而发生改变，营养不良不仅可直接引起基因突变和损伤，也可引起表观遗传特征，影响成年后的健康和疾病。加强生命早期营养和基因相互作用的研究，在营养基因组学的指导下进行个体化的营养干预方案，是婴幼儿营养研究的重要发展方向^[10]。

参考文献：