營養基因體學(Nutrigenomics)

“營養基因體學”是一門非常新的學問,英文又稱為Nutritional Genomics,或譯作“人類食物基因體學”。

1993年,美、英、法、日與中國的科學家合作進行“人類基因組計劃”(Human Genome Project),預定在12年內,亦即是2005年時完成。但在1998年,美國科學家克萊×溫特(Craic Venter)宣佈成立賽雷拉基因公司(Celera Genomics),加入對人類基因圖譜的研究,因此形成了競爭,促使研究工作加速進行。

2000年6月26日,美國“國立人類基因研究所”(National Human Genome Research Institute)主任法蘭西斯×柯林斯(Francis Collins)與“賽雷拉基因公司”創辦人克萊×溫特共同宣佈完成人類基因圖譜(見《Time》,2000年7月3日)。

人體共有23對染色體,約有31億個DNA單位順序排列。DNA長約兩公尺,存在於每個細胞中,裡面包含了人體所有生理結構的指令。人類基因圖譜的完成,可說是21世紀生物學的偉大成就,對未來醫學與保健抗老的發展可以預期地必會有重大的影響。它將幫助醫生正確瞭解疾病的原因,提升診斷技術,研究抗老的營養補充與預防、及治療疾病的新藥,大幅提升人類的健康品質,延長壽命,接著必然會改變人口年齡層的結構和社會的結構,將是21世紀文明進步的一個新的里程碑。

現在科學才慢慢地瞭解,因為每個人的基因都不是十全十美,不同的基因發生了變質與傷害是很多疾病發生的重要原因。美國伯克萊加州大學(University of California,Berkeley)艾美斯博士(Bruce N.Ames,Ph.D.)是一個世界著名的細胞生理學家(cell biologist)說:由於基因缺陷引起的疾病可能多過50種,都可以用高能量的維他命及其他營養的補充得到治療。他樂觀地預測,在一個新的醫藥世紀,醫生將可以研判病人基因的弱點,開出特定處方的維他命等營養補充品,以補強其基因弱點,作所謂前導治療(precussor therapy),增加病人自身的生理活動,使其恢復健康。

基因的缺陷可能是與生俱來,也可能是後天的老化相關的自由基的損害。

艾美斯博士特別強調的營養素包括:8種維他命B群、維他命D、維他命E、維他命K、阿爾發脂肪酸、肉鹼(carmitine)等重要營養素。

例如:總人口中約有10-20%的人因為基因的缺陷使身體無法處理維他命B2與葉酸而增加偏頭痛、胎兒缺陷、以及冠心病等的危險。這種病人,如給予高劑量的營養素補充,就可以預防或反轉這種失調。

再如:大量的維他命B6顯示對治療焦躁、敵意、與心情的低落甚有幫助。

又如:為甚麼有些女性會罹患乳癌、子宮癌?現在知道這些癌細胞之所以出現,是因為BRGN基因出現突變。

人體的APOE基因負責調節膽固醇。APOE有3種:E2、E3、E4。有些人的基因產生過多的E4。有一位科學家指出:若一個人有過多的E4而又抽煙的話,他必死無疑。不是較高的機率,而是肯定的。

“賽雷拉基因公司”創辦人溫特知道自己的APOE基因出了問題,可能會患上老人痴呆症。他正在服用抗衡藥物。現在也知道,HER-2基因會影響乳癌細胞的形成。如飲用大量綠茶可壓制這種基因。GST基因失常會導致心臟病。多吃花椰菜(broccoli)是補救之道。P53基因可以消滅突變的細胞,而黃豆就具有增強P53的功能。COX-2基因會製造炎症性化合物,因而導致直腸癌與老人痴呆症。經發現咖哩能壓制COX-2。

抗氧化物質(antioxidants)可以預防與修補自由基對細胞內DNA的傷害。抗氧化物質在新鮮蔬果中都很豐富,如維他命C、維他命E、胡蘿蔔素、以及OPC等,因此都有保健抗老的功效。

蘇格蘭“羅威特研究所”(Rowett Research Institute, Aberdeen, Scotland)的蘇珊杜德博士(Susan J.Duthie, Ph.D.)曾以100位煙客與100位不抽煙的人士作研究。兩組中,一半的人每天補充維他命C 100mg、維他命E 280mg、胡蘿蔔素25mg,經過20週以後,發現無論是煙客或非煙客,補充維他命的人對自由基的攻擊更有抵抗力,其DNA的損害減少三分之一。

德國的研究人員也曾在《癌症月刊》(Journal Carcinogenesis)提出研究報告:健康的人食物中含胡蘿蔔素高,很明顯地可以減低DNA的自由基傷害。食物中的紅蘿蔔含胡蘿蔔素很高,效果最大。其他如番茄,含茄紅素(clycopene)很高。菠菜,葉黃素(lutein)豐富,都可以大量減少DNA的破壞。

大蒜中的抗氧化物質與硫(胺基酸成份之一)也可以預防DNA的損壞。法國的研究人員以實驗室的老鼠作試驗,發現預先餵食大蒜精的老鼠可以預防黃麴毒素(aflatoxin)等對DNA的破壞。

其實,DNA本身就有自我校正、在變成永久性變質前自我修補的能力。但是如果營養缺乏,就會干擾DNA的修補與合成的能力。

以上這些資料是近幾年來基因研究的部分進展。影響到健康老化與疾病的基因變化情形實在太多。即使現在已知道的一些資料,也還要有更長時間的觀察與試驗,才能用作醫療與保健方面的實際應用。

科學家們預測:不出幾年,有關個人營養的基因測驗將會成為保健的例行檢查。很多的研究已經顯示:吃某些食物、增加某些營養補品、或改進一個人的生活方式,即可以抵消基因的變質傾向,也就減少了很多重大疾病的長期危險。

不過,食物或營養補品與基因有互動性,而每個人的情形都不同。這就是為甚麼有些人天天大魚大肉也不會胖,也不會膽固醇過高,而有些人無論吃什麼都會胖。有些胖子甚至說他們就是喝水也會胖。抽煙會傷害基因,偏偏有一些百歲老人說他天天都抽煙。不過大多數的人沒有那麼幸運。千萬別拿自己的健康作賭注!

有關均衡的營養,大家認同的美國農業部與健康服務部所制訂的飲食原則、與本年才公佈的《2005年美國飲食指南》、以及大家所熟悉的《飲食金字塔》、或是《每日營養建議攝取量》(Recommended Dietary Allowances–RDA),只是一種平均數。對大多數人來說,是很好的,但並不一定適合所有的人。因為每個人的文化、社會、及經濟情況、生理狀況,特別是基因的結構都不一樣。但絕對不要因此就否定了這些《飲食指南》的價值。

新推出的“個人營養需求基因測試”(DNA Testing for Personalized Nutrition),近幾年來,就出現了很多基因公司提供這種服務,宣稱個人基因測試後,可以為顧客調製特別的營養補品,並建議生活方面應有的調整。不過到目前為止(2005年),多數的測試還沒有超過20個基因,而收費則在美金300-525元不等,不是每一個人所能夠或願意負擔。台灣於1999年成立了一個“台灣基因科技公司”(Taiwan Genome Sciences, Inc.),提供各種基因檢測服務。但其服務項目還沒有包括“個人營養需求基因測試”。希望將來他們能有這項服務,而收費也要低一點,才能嘉惠社會大眾。

專家們認為只測試20個基因是不夠的。將來也許會提高到測試1,000個基因,甚至更多。檢測後也不必作長篇的報告,只要將全部檢測資料輸入到個人的“健保卡”內的晶片。看病時,只要將“健保卡”插入電腦,醫生就知道你的毛病在哪裡,該用什麼藥,飲食該如何調整。電腦馬上可以印出一份資料給你。事實上,可能病人也用不著到醫院排隊掛號看病,只要用電腦上網,插入基因測驗晶片,再答覆一套問卷,就可以得到處方與生活方面的建議。這些都不是夢想,而是正在起步之中,不久的將來即可以逐步實現的美麗遠景。

 

什麼是“基因”?

所謂“基因”就是一個DNA(deoxyribonucleic acid,簡稱“脫氧核糖核酸”)。1953年,科學家佛朗西斯×克里克(Francis Crick, Caius/Churchill Colleges)、詹姆斯×華生(James Watson, Clare College)、與模里斯×威爾京斯(Maurice Wilkins, St.John’s College)等3人首次發現了DNA分子的結構。其形狀為一個雙螺旋梯形(double helix ladder)結構[他們因此分享了1962年諾貝爾醫學獎(Nobel prize in medicine)],使醫學跨入了一個新里程碑。曾在地球上生活過的所有生物,從最大的恐龍到最小的病毒,都是紀錄在其特殊的DNA分子中的信息的產物。

地球上所有物質中,惟有帶遺傳信息的DNA能夠自我複製。這是生物與非生物的差別。例如:鹽晶體也是一種信息,其中鈉原子與氯原子按精確順序排列,但卻不能自我複製。人類基因超過31億。要找一個特定的基因,就像在大草堆裡找一根針一樣的困難。現在的科技是辦得到,不過要全部地瞭解,可能還有一段很長的路程。

從表面上看,生命的要素都薀藏在這個複雜的基因信息之中。但是我們不禁會問,為甚麼一行文字或一列數字同樣是傳輸信息,卻沒有生命,而DNA的信息卻能自我複製?顯然其中一定還包括了某種超自然的力量,使基因能自我複製。這正是目前基因研究的科學家們“知其然而不知其所以然”的最後一個謎。

人類的基因除了同卵雙胞胎外,沒有一個人是相同的。這些基因決定了一個人的頭髮、皮膚的顏色,智商,與性格,也可能決定你會生什麼病。但大多數的疾病是一個人的基因、營養、及生活方式的互動而造成。所以你個子的高矮,會不會禿頂,也許可以怨父母的基因遺傳。而會生病,則大部分還是由於飲食的失調,與不健康的生活方式,怨不得別人。

你的基因檢測出有變異不見得是壞事。要正好碰上某種生活方式與某種營養的缺乏,才會促成疾病的發生。例如:有癌症傾向的變異基因,再碰上引發癌症的生活方式與環境,才會引發癌症。

再如:兩個人同樣是高油脂、高膽固醇的飲食。一個帶有保護性基因變異的人就可能不會引發心臟病。不過,誰也不知道自己是否有保護性,現在也還沒有辦法查出來。所以好的保健辦法,還是離不開“健康的生活方式”(healthy lifestyle)。