營養素與基因是如何共同作用於疾病的？

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兩者會協調或者是抑制嗎？

&>&>雖然目測應該沒人看，但是實在是很喜歡這個話題，畢竟它代表著營養學的未來之一_(:3」∠)_不管了我把我知道的都先介紹出來，拋磚引玉，能炸出幾個同道是幾個，造福知乎23333
&>&>閱讀本答案可能需要一定遺傳學和血脂異常的基礎知識，否則可能讀不懂……可是我已經儘力了QAQ
&>&>預先感謝各位同行補充指正，我知道我答得肯定不全_(:3」∠)_

在營養學這個領域裡，除非基因形成了嚴重的缺陷（比如銅代謝障礙的Wilson病，再比如家族性高膽固醇血症），否則它很難在致病過程中起到直接而決定性的作用。所以，對於這個星球上絕大部分人來說，一般都需要點兒不均衡飲食、缺乏運動、生活節律紊亂之類的外來因素來推動，才會真正導致肥胖、2型糖尿病、高脂血症之類的營養相關的疾病的發生。

這裡以血脂水平為例，簡單地列舉出幾種常見的基因-營養素交互作用的情況，供題主你理解~

0. 什麼是血脂和血脂異常

血脂水平（circulating cholesterol level）是一組典型的連續數量性狀，通常指甘油三酯TG、總膽固醇TC、高密度脂蛋白膽固醇HDL-C、低密度脂蛋白LDL-C這四種物質在血漿中的含量。請記住它們四個叫啥，因為後面會多次提到。（醫院的血脂檢驗單上也會有它們哦=v=所以給我記住啊魂淡！）

正常情況下，血脂水平會在一個可以容許的範圍內不斷上下波動，而當血脂水平的波動長期超出正常範圍，發展成為真正的血脂異常時，尤其是形成以高TG、高TC、高LDL-C、低HDL-C為代表的「高血脂」時（記不得縮寫再回上段複習複習！），就會成為肥胖、心血管疾病、腦卒中等多種疾病的重要危險因素。

1. 基因可以形成人體對血脂異常的易感性或抗性

人們身邊總是有那麼幾個不管怎麼吃都不會胖的拉仇恨的瘦子。同樣的，在血脂這一塊，也有一些人天生就更不容易發生血脂異常。（刪除線起）然後這種天生不容易血脂異常的人就在酒席上使勁兒吹牛勸人吃肥肉，說自己就怎麼吃都不會有事兒，然後就禍害了另一位易感的人，讓這位容易得血脂異常的人生病（刪除線完）。

這方面的研究最多，就不一一列舉了。隨便舉一個例子：有研究發現，在芬蘭和瑞典的成年人群中，如果APOB基因上的rs693位點發生突變，可能導致攜帶這一種基因突變的人天生LDL-C水平較高[1]（還記得前面說的嗎，LDL-C是高了不好的那三個之一），這就像是一種與生俱來的高血脂發病前的「易感狀態」；相反的是，攜帶PCSK9基因上的rs11591147位點的突變的人群，LDL-C水平相對則更低[1]，這就像是與生俱來的一種「低風險狀態」了。（順便一提，PCSK9的抑製劑，已經被開發成為了新型降血脂藥物。）

2. 血脂異常發生後，基因多樣性可以影響病人對治療措施的敏感性

長期以來，醫生們在臨床中注意到，即使針對病情較為相似的高血脂症患者，採取同樣的治療措施之後，收穫的療效也會在病人與病人之間顯示出明顯的差異。而且，經過研究發現，即使是排除了各位患者本身血脂異常嚴重程度和生活習慣的造成的影響，這些人與人之間對藥物治療的敏感性的差異也依然存在。而近年來的研究表明，這些差異有一部分可以被基因多樣性所解釋。

比如說，在西班牙兒童中進行的研究就顯示，如果ABCG8基因中rs6544718位點發生單點突變，可能導致攜帶這樣的突變的孩子在患高脂血症後，低脂飲食干預所產生的效果比別人差[2]，這將增大治療的難度。此外，有學者針對家族性高膽固醇血症患者進行研究，發現他們的CETP和MDR1基因上的一些突變可能導致氟伐他汀（一種降血脂葯）對他們的治療效果減弱[3]。也有研究發現，在正常人群中，基因的多樣性也會影響他汀類藥物（一類降血脂葯）的治療效果[4]。

研究者普遍認為，是許許多多個基因位點（loci）的小幅度效應累加起來，形成了同一種甚至同一劑量的同種高血脂治療藥物在不同的人身上最終產生的療效的明顯差異中的很大一部分。

3. 基因與營養素在疾病產生過程中的交互作用的實際應用

以上這些研究雖然看上去層次還比較分子，不過個性化營養學（personalized nutrition）已經早早出發了。現在，已經有很多機構在研究，如何根據這些基因特點，來給一個人量身定做一套膳食方案甚至生活方案，以預防疾病和最大化延緩疾病的到來。

比如說，如果基因說你比別人更容易得高血壓，我們就早早地要求你堅持DASH diet（一種可以預防高血壓的膳食）並且控制膳食鈉攝入、增加膳食鉀攝入；或者，如果基因說你連續坐著不動的時間每天都超過8小時的話猝死風險比別人高，我們就提醒你隔一個小時一定要站起來走走……凡此種種，不一而足。

此外，臨床上也在考慮開展使用基因多樣性作為標記來調整用藥方案的精準醫學相關研究，感興趣可以去搜索看看。

如果需要進一步的了解，可以去看看Jim Kaput著的《Nutritional Genomics: Discovering the Path to Personalized Nutrition》。書不新了，但是對於感興趣的非本領域科研人員可以作為相關的營養學基礎、遺傳學基礎和營養基因組學基礎大致的入門書籍。

我相信，在我可能活不到的某一個未來，人們生下來就能知道老天給自己這副初始牌到底是好牌還是爛牌，從而把這副牌的潛能發揮到極致。最近看到我國直接把精準醫學都寫進十三五規划了，真是萬分激動，啊醫學學科的前景是多麼的誘人！

ref:
[1]Kathiresan S, Melander O, Guiducci C, et al. Six new loci associated with blood low-density lipoprotein cholesterol, high-density lipoprotein cholesterol or triglycerides in humans[J]. Nature genetics, 2008, 40(2): 189-197.
[2]Abdullah M M H, Jones P J H, Eck P K. Nutrigenetics of cholesterol metabolism: observational and dietary intervention studies in the postgenomic era[J]. Nutrition reviews, 2015, 73(8): 523-543.
[3]Bercovich D, Friedlander Y, Korem S, et al. The association of common SNPs and haplotypes in the CETP and MDR1 genes with lipids response to fluvastatin in familial hypercholesterolemia[J]. Atherosclerosis, 2006, 185(1): 97-107.
[4]Barber M J, Mangravite L M, Hyde C L, et al. Genome-wide association of lipid-lowering response to statins in combined study populations[J]. PloS one, 2010, 5(3): e9763.

ps 本來擔心我如果吐槽題主這問題可能會被扣友善度，不過看大家都這麼認為……
我說題主啊，一般人問這種小眾問題都是騙綜述的，你這下的大包圍已經不是騙綜述了，這是至少要騙五本專著的節奏啊→_→

謝 @KellyWeaver 邀
這個問題太大了，大到完全可以當做一個專門的研究分支，一門新的學科，精準營養學之類的了。
籠統的講，醫學上有個說法，絕大多數疾病，包括最複雜的癌症，代謝性疾病等，都屬於遺傳和環境共同影響的疾病。遺傳，大致可以理解為基因，而環境中間，很重要的一部分就是日常飲食和營養了。因此，營養和基因確實會相互影響，共同作用從而導致或者改善疾病。具體某一個基因或某種營養素對某種疾病有何影響，則要具體情況具體分析了。

@KellyWeaver 提到了基因和營養對高血脂的影響，那麼我就再補充一點點我了解的。對於高血脂，除了使用他汀類藥物進行干預，利用深海魚油進行營養干預也是一種常見的緩解措施。深海魚油之所以有營養干預的效果，是因為其中含有兩種重要的n-3類長鏈多不飽和脂肪酸EPA和DHA。但是呢，深海魚油挺貴，來源有限制，那麼有沒有別的辦法補充DHA和EPA呢？有趣的是，EPA和DHA其實人體自己可以合成的，當然了，合成需要的前體 alpha亞麻酸還是必需由飲食補充，這也是alpha亞麻酸被稱為必需脂肪酸的原因。alpha亞麻酸在很多植物油裡面都含有，亞麻籽油和紫蘇油里含量很高，常見食用油中，雙低菜籽油里含量也還不錯。那麼既然EPA和DHA對緩解高血脂有作用，人體又能合成，那麼能不能直接補充alpha亞麻酸然後人體自己合成DHA和EPA供給身體所需呢？

不一定。

因為人體內將alpha亞麻酸通過碳鏈延伸合成EPA和DHA所需的酶Delta-5和delta-6去飽和酶是由FADS1和FADS2基因編碼的，而這個基因的編碼順序不同（特別是rs7115739和rs174570位點單核苷酸多態性SNP）會決定alpha-亞麻酸轉化為EPA和DHA的效率，進而影響高血脂的改善效果。吃同樣的alpha亞麻酸，基因型不同的人群會有不同的代謝效率和血脂改善效果，這就是個典型的基因影響營養素代謝效率從而影響疾病干預效果的例子。而且從另一個角度去看，這個位點對於本身就深海魚攝入很多的因紐特人和很少機會吃深海魚的我們的影響還不一樣，這也是個很有趣的問題，同樣的基因型，對不同的營養攝入水平，也會有不同的影響。因紐特人不需要很高的Delta-5去飽和酶活性，畢竟這些酶還會促進花生四烯酸的合成，他們靠飲食中的深海魚足夠補充EPA和DHA了；但對於我們來說，這些酶活性低就可能導致自身合成的EPA和DHA不足，這時候深海魚油攝入又不足，就更容易引起脂代謝失衡了。

參考文獻
1. Matteo Fumagalli, Moltke Ida, Grarup Niels, Racimo Fernando, Bjerregaard Peter, J?rgensen Marit E., Korneliussen Thorfinn S., Gerbault Pascale, Skotte Line, Linneberg Allan, Christensen Cramer, Brandslund Ivan, J?rgensen Torben, Huerta-Sánchez Emilia, Schmidt Erik B., Pedersen Oluf, Hansen Torben, Albrechtsen Anders, Nielsen Rasmus. Greenlandic Inuit show genetic signatures of diet and climate adaptation. Science. 2015;349(6254):1343-7.

樓上的大神們都太專業了，大部分小白讀者可能看不懂哦。而且，這個話題確實太大，涉及疾病、基因、營養的範疇。

我簡單講一個非常通俗的例子：

我們在削蘋果時，偶爾會劃破手指而小出血。但是過幾天，傷口（皮膚以及血管）會完好無損。這是大家都能知道、看到的現象。那麼這種現象的本質是什麼呢？

其原理就是基因和營養素的共同協調作用造成的自愈現象。一切可自愈的疾病（普通感冒等），其原理都是一樣的。

基因決定了身體有自愈的功能，而營養素就是自愈時的修復材料（我們都知道，人體是營養素構成的）。

如果身體是一座大房子。那麼基因就是偉大的建築工人，它不僅可以造出房子，還能修復受損的房子。而營養素就是鋼筋水泥等材料。

對付某些疾病，兩者缺一不可，不過一般來講，我們注重營養素對疾病的作用。

因為基因是天生的，也是神秘的，科學還看不破身體自愈的秘密。基因可以說是大自然的產物，在大自然面前，科學是渺小的存在。

以上是營養與基因的協調，對抗可自愈疾病的部分。事物都有兩面性，據我所知。非均衡劑量（過少或過多）的營養素對基因是有抑制作用的，這是大部分疾病產生的根本原因。

問題太大，研究的文章可以堆成山??並且這是我同學想做的博士課題啊！也是她終生奮鬥目標啊！
英文裝一下就是nutrigenetics,nitrigenomics and precision nutrition??
你就這麼一個知乎問題問這兒了感覺她會好心塞??
而且她可能努力五年搞搞糖尿病研究還不一定能搞出啥……
佔個坑要是五年後她文章發了我一定貼在這兒……

營養素與基因是如何共同作用於疾病的，這是分子營養學的研究內容。
分子營養學是分子生物學在營養學中的應用，它研究的包括營養素與營養素之間、營養素與基因之間和基因與基因之間的相互作用及其對機體健康影響的規律和機制，並據此提出促進健康和防治營養相關疾病措施的一門學科。

我就準備幾張圖吧。

一、下圖是如何作用的過程，當然只是簡化版本。

二、營養素和基因共同作用分為五種模式

模型A描述的情況是基因型決定了某種營養素是危險因素，然後該種營養素才導致疾病；
模型B中營養素可直接導致疾病，基因型不直接導致疾病，但可在營養素導致疾病過程中起促進或加重作用；
模型C中基因型可導致疾病，營養素不直接導致疾病，但可在基因型導致疾病過程中起促進或加重作用；
模型D中營養素與基因型相互作用，共同導致疾病，而且兩者均是導致疾病危險性升高所必需的；
模型E中營養素和基因型均可單獨影響疾病的危險性，若兩者同時存在，可明顯增加疾病危險性（與單一因素存在相比）。

以上內容參考自《營養與食品衛生學》第7版，主編孫長顥。p23，p34。

非專業的半吊子回答：基因就相當於一張圖紙，由細胞這個「工廠」由「原料」來製造「產品」——各種蛋白質，這些蛋白質是維持身體正常運轉必須的物質。工廠的「原料」有蛋白質也有氨基酸；舉個簡單的例子，假設某病的成因是缺乏某種蛋白質功能因子C，而功能因子C可以由蛋白質B合成，蛋白質B由氨基酸A合成，現在有三種基因型：基因型I，基因型II，基因型III，其中基因I型是一張「完整」的「圖紙」，可以執行氨基酸A→蛋白質B→功能因子C的合成；基因型II和III存在缺陷，基因II可以通過氨基酸A合成蛋白質B，但是無法用蛋白質B合成功能因子C，而基因III是可以通過蛋白質B合成功能因子C，但是無法用氨基酸A合成蛋白質B。也就是說，在體內只有氨基酸A的情況下，只有基因型I能夠實現氨基酸A到功能因子C的合成鏈，基因型III因為缺陷，需要從外面直接補充功能因子C來滿足身體需求，也可以補充蛋白質B通過細胞來合成功能因子C滿足；但是基因型II只能通過補充功能因子C，因為缺乏合成C的步驟。上面的例子中，基因型I的人由於不缺乏功能因子C所以沒有該疾病，而II和III都因為缺乏C而患有該疾病，解決辦法就是從外界給II和III補充C，但是III還可以通過補充B來達到同樣的效果，而II不能。例子中中蛋白質B和功能因子C都可以視為營養素。
總結就是基因是先天因素，營養素是後天因素，可以用後天因素彌補先天的不足。
（為了通俗易懂，舉的例子可能不夠嚴謹，望大神們輕噴）

莫泊桑曾經說過，任何真誠的見解都值得敬重~毛姆先生也曾說過，每把剃刀都有它的哲學~
鄙人本科食品安全，碩士期間導師研究方向是醫學營養(聽起來是個大坑)!入坑兩年，通俗來講，我們既做基礎研究也涉獵了一些流行病學(現在都流行學科交叉，聽起來很牛逼有木有)!現在談一下鄙人淺薄的認知，正巧昨天剛聽完哈佛公衛學院祁祿教授關於基因和環境交互作用和二型糖尿病關係的講座。
這幾年，我們越來越關注自身的健康，因此各種營養學理論此起彼伏。這些理論有些是資本家們的把戲有些是科學家們的武器。基因和營養素的交互作用和一些疾病之間的關係這個觀點本身現在還是非常新的理論，對此在人群上的研究數據還是很少的。那這個結論是從何而來呢?
以鄙人不務正業的科研態度來說這個真是有點心虛。從流行病角度來說，一個conlunsion在臨床上的應用是需要靠有力的證據來支撐的。舉個例子，比如富含糖漿的飲料攝入是否與肥胖相關，這個理論的產生遠沒那麼簡單，是需要一層一層證據來支撐，而這些證據幾乎貫穿了我們這些各個生物科學領域(其實是很博大精深的)。在流行病學上的證據等級如下(從強到弱，牛津循證醫學中心.2001)：1.系統綜述2.臨床隨機對照試驗3.隊列或者前瞻性研究4. 描述性研究5.專家意見6.動物試驗7.體外試驗(細胞試驗)。
下面，我就以富含糖類飲料的攝入是否和肥胖相關這個觀點來簡單說說這個證據等級是如何支撐這個觀點的。
這個要從100年前的一個貴族家庭說起了，別笑，我說真的!因為，在100年吃糖這件飲食文化可是只有貴族才能玩的，是身份的象徵好么!扯遠了~說說100年後現在的事兒：隨著文明的進步，經濟的發展，一些發達或者發展中的地區，人們開始注意到，雖然我們在物質上享受到了前所未有的快感，但是我們的壽命卻並沒有因此延長，相反的，越來多多的人被各種肥胖，心血管疾病，糖尿病等非傳染性慢性疾病(俗稱文明病)困擾~於是乎有一位科學家開始思考，是否是和我們的飲食相關，糖類攝入太多?脂肪攝入太多?於是，這位科學家開始求證了，但是直接在一個人身上做實驗太不道德不是么!於是，他把目光移到了可伶的小白鼠身上，於是他開始設計試驗每天給小白們是攝入不同成分食物。這位科學家發現，那組餵了一個多月糖水的小白鼠體重竟然比沒有喂糖水的重了那麼多!bingo!第一層的證據產生了，那就是動物試驗的結果。當然，其實這只是表型，還是不能輕易的下結論，需要一些分子甚至基因上的理論支持，於是小白鼠被可憐解剖了~人們發現，那組小白鼠的脂肪層真的好厚!很開心，在動物上有了新發現(同理細胞)~可是，問題來了，小白鼠是小白鼠，我們是人，不同種之間結論適用么~於是，科學家開始打起了人的主意，即臨床實驗~然後發現，在人群中也有同樣的結果!這其中省略了好多細節：比如在人群中結論的可重複性等等~於是乎不同國家地區人種之間也開始了同樣的研究，這樣就可能產生了不同或者截然相反的結論。這時候，流行病學出現了~沒錯，最有powerful的證據終於粉墨登場。流行病學就是在已有的實驗數據結果基礎上經過一系列統計學理論的二次處理再等到結果的一種方法學!
先吃飯去。。

我在為什麼你應該忘了膳食寶塔？（二）：營養基因組學的崛起 - 無麩質飲食 - 知乎專欄寫過的一些內容可能可以回答一部分。

事實上，真正的營養學只關於你。每個人擁有獨一無二的基因、腸道菌群和代謝能力，你需要根據自己的真正需要來選擇適合自己的膳食。
而今，營養基因組學正在崛起。這門學科下的兩個分支——營養基因學（Nutrigenomics）和營養遺傳學（Nutrigenetics ）正在改變我們對營養的看法。
營養和基因是相互影響的。營養基因學，即是研究食物和食物成分對基因表達的影響。而營養遺傳學則關注基因對某些疾病的遺傳易感性，以及食物攝入對遺傳變異造成的影響。
那麼，我們就從營養基因組學的角度來剖析一下——你到底應該怎樣吃？

低碳水飲食
FTO基因是一種與肥胖相關的等位基因，如果你在FTO基因的Rs1558902位點上的等位基因是"A"，那麼你選擇高蛋白質低碳水的飲食可以更好地減重。
TCF7L2基因與II型糖尿病等疾病相關聯。某些TCF7L2基因的基因型缺乏降低血糖的能力。這個時候你再攝入高碳水的飲食，你就很容易出現高血脂、胰島素抵抗以及非酒精性脂肪肝等問題。這些基因型的人群可以通過低碳水化合物飲食獲益，而大約30%的人群攜帶有相關基因。
（位點Rs7903146的基因型為TT或CT；位點Rs12255372的基因型為TT或CT時，患病風險會增加)
載脂蛋白E基因與老年痴呆症以及動脈粥樣硬化症相關聯。如果你的載脂蛋白E基因是E4基因型（14%的人擁有這種基因型），那麼你吃低碳水高脂肪的飲食就容易造成老年痴呆症和動脈粥樣硬化。（不過好消息是，擁有這種基因型的人維生素D水平會更高）
所以，低碳水化合物可能會讓你獲益，但它也並非適合所有人。

低脂肪飲食
GCKR基因與II型糖尿病相關。如果你的GCKR基因rs1260326位點上的等位基因是"T"，那麼你應該避免高碳水化合物的飲食。擁有"T"等位基因的人在攝入低脂肪高碳水的飲食時更容易引起高血糖和高血脂。人群中51%的人含有"T"等位基因。

吃動物油還是植物油？
我們的身體中有一個叫FADS1的基因，它能控制合成我們肝臟中的一種酶，而這種酶能將植物油中的多元不飽和脂肪酸（PUFAs）轉化為具有生物活性的脂肪酸形式。
當我們攝入亞麻籽油、菜籽油和豆油的時候，我們就攝入了較多的a-亞麻酸（C18:3 ω-3) 和亞油酸(C18:2 ω-6)。而這兩種脂肪酸需要轉化為更長鏈的形式才能被人體很好的利用。
這個時候，FADS1基因就在起作用，它控制合成的酶能將這些脂肪酸轉化為EPA（C20:5 ω-3)、DHA(C22:6 ω-3)以及花生四烯酸(C20:4 ω-6)。
但問題是，40%-90%的中國人和日本人，在FADS1基因的rs174550位點上存在一個或兩個C等位基因，這就使得他們不能很好地轉化植物油中的多元不飽和脂肪酸。
我們都知道，EPA、DHA和花生四烯酸對我們的健康起著非常重要的作用。它們是我們細胞膜的組成成分，充當著細胞間的信息傳遞者，並參加著許多重要的生理反應。而缺乏這些重要的脂肪酸常常和炎症、代謝失調、糖尿病、心臟病等疾病相關聯。對於新生兒大腦的發育而言，這些脂肪酸也是至關重要的。
此外這些重要的脂肪酸能夠激活PPARs信號通路。這一信號通路與我們的脂肪代謝、炎症及免疫反應密切相關。它能夠糾正血脂的紊亂防止動脈粥樣硬化，抑制炎症反應，輔助T細胞的表達從而發揮免疫調節作用。
對於無法很好轉化植物油中的多元不飽和脂肪酸人而言，他們需要從動物食材中攝取不飽和脂肪酸才能滿足人體的生理需求。
而如今，絕大多數的中國人吃的植物油都過多，這種與基因不匹配的吃法就可能會引起慢性的炎症，從而造成各種代謝性疾病。