秦 垚，張大超

(中國保健協(xié)會保健咨詢服務(wù)工作委員會，北京 100027)

“藥食同源”是營養(yǎng)學(xué)從治病到預(yù)防疾病發(fā)展的趨勢，中醫(yī)認(rèn)為，人體是一個有機整體，“有諸內(nèi)者，必形諸外”，人的外貌與人的氣血、臟腑、營養(yǎng)等密切相關(guān)。科學(xué)研究證明，容貌體形與膳食平衡及攝入足量的維生素、礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)素息息相關(guān)［1-4］。1953年，Watson 和Crick［5發(fā)現(xiàn)了DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)，DNA 結(jié)構(gòu)解釋了遺傳物質(zhì)是如何復(fù)制和傳遞信息的，這次重要發(fā)現(xiàn)繼而引發(fā)了生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的突破性發(fā)展，標(biāo)志著分子生物學(xué)時代的開始。美國科學(xué)家Thomas Roderick［6］于1968年提出了包括以全基因組測序為目標(biāo)的結(jié)構(gòu)基因組學(xué)和以基因功能鑒定為目標(biāo)的功能基因組學(xué)概念。隨著代謝組學(xué)與基因組學(xué)研究的不斷深入，借助各種先進(jìn)的研究手段，很多研究機構(gòu)及學(xué)者都在相繼開展美容功效成分、營養(yǎng)膳食同機體基因間相互作用的研究。故而，一門以研究膳食營養(yǎng)素同機體美容基因之間相互影響為目標(biāo)的營養(yǎng)學(xué)新學(xué)科——美容營養(yǎng)遺傳學(xué)也逐漸成為研究熱點［7］。簡言之，美容營養(yǎng)遺傳學(xué)主要研究在分子水平上以及人群水平上膳食營養(yǎng)與美容基因的相互作用及其對人類皮膚健康的影響，并致力于建立基于個體基因組結(jié)構(gòu)特征上的膳食干預(yù)方法和美容營養(yǎng)保健手段，提出更具個性化的美容營養(yǎng)策略，促進(jìn)機體健康［8］。

1 美容營養(yǎng)遺傳學(xué)的發(fā)展

在美容營養(yǎng)基因和基因組學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)上，Rattan 等人［9］通過對人體衰老過程中外界環(huán)境同皮膚基因相互作用的觀察分析從基因角度闡釋了衰老過程同營養(yǎng)補充之間的內(nèi)在聯(lián)系。近年來，Bergetrom 等［10］通過研究化妝品中含有的各種皮膚營養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)一步揭示了營養(yǎng)物質(zhì)對皮膚抗衰因子的調(diào)節(jié)作用，從而為美容營養(yǎng)遺傳學(xué)的發(fā)展奠定了重要的科學(xué)基礎(chǔ)。故而，美容營養(yǎng)遺傳學(xué)主要通過研究營養(yǎng)素對于皮膚遺傳信息(遺傳突變、標(biāo)志基因等)的相互作用，通過調(diào)整營養(yǎng)物質(zhì)的成分和含量影響肌膚相關(guān)基因的表達(dá)，從而達(dá)到改進(jìn)營養(yǎng)成分的需量，改善營養(yǎng)成分和肌膚相應(yīng)基因之間的相互作用，確保肌膚對營養(yǎng)物質(zhì)的合理利用以及營養(yǎng)物質(zhì)的代謝［11，12］(附圖)。

附圖 美容營養(yǎng)遺傳學(xué)示意圖

美容營養(yǎng)遺傳學(xué)技術(shù)不僅可以幫助確認(rèn)一些與美容健康有關(guān)的基因信息，還可以了解營養(yǎng)活性成分對美容健康代謝途徑及體內(nèi)平衡的影響，以及營養(yǎng)活性成分對不同人體皮膚相關(guān)基因多態(tài)性敏感的差異，并由此來調(diào)節(jié)飲食以及營養(yǎng)素的攝入，借此達(dá)到最佳的美容效果［13］。膳食營養(yǎng)素通過機體吸收經(jīng)轉(zhuǎn)錄系統(tǒng)的作用干預(yù)特定基因以及基因組的表達(dá)活性，諸如維生素、氨基酸、和糖等營養(yǎng)成分，都會通過轉(zhuǎn)錄系統(tǒng)控制機體特定基因表達(dá)活性導(dǎo)致影響皮膚美容相關(guān)基因的表達(dá)與功能的改變［14］。作為營養(yǎng)遺傳學(xué)的發(fā)展分支，美容營養(yǎng)遺傳學(xué)的主旨是建立營養(yǎng)素成分同皮膚美容相關(guān)基因作用功效的評估指標(biāo)。對于遺傳背景不同的人，在復(fù)雜的膳食成分下如何獲得有助于美容功效的營養(yǎng)素。美容營養(yǎng)遺傳學(xué)的另一項重要應(yīng)用是美容遺傳標(biāo)志基因(biomarker)的篩選，由于膳食營養(yǎng)成分不同于藥物，膳食中生物活性物質(zhì)對皮膚和機體的影響相比藥物更為微弱，采用傳統(tǒng)的生化指標(biāo)可能很難反映出這種微弱的改變。美容遺傳標(biāo)志基因通常采用檢測個體遺傳多態(tài)性差異相關(guān)的基因片斷，從而為合理定制適宜不同個體的美容營養(yǎng)素成分提供了指導(dǎo)［4，14］。

2 美容營養(yǎng)遺傳學(xué)的主要研究內(nèi)容

2.1 對皮膚保濕的研究

肌膚的水分非常容易流失，而肌膚缺乏足夠的含水量將直接導(dǎo)致肌膚代謝不正常而產(chǎn)生一系列問題。對于保濕來講，皮膚角質(zhì)層中的水分對維持肌膚健康狀態(tài)及滋潤起到至關(guān)重要的作用。營養(yǎng)物質(zhì)向皮膚深層緩緩滲透，一方面有助于讓水分滲入角質(zhì)層，同時也防止水分過快流失。故而美容營養(yǎng)遺傳學(xué)可以幫助了解營養(yǎng)物質(zhì)對皮膚角質(zhì)層組織水分結(jié)合相關(guān)機制以及基因表達(dá)圖譜的變化，并與個體的遺傳特征建立起聯(lián)系，為皮膚保濕營養(yǎng)品的開發(fā)和功能評價提供指導(dǎo)依據(jù)。

Tsuji 等［15］通過研究口服葡糖神經(jīng)酰胺(glucosylceramide)對于小鼠表皮水分含量的研究發(fā)現(xiàn)，喂養(yǎng)2w后的小鼠表皮層之間水分的流失顯著被抑制;喂養(yǎng)3w后的小鼠，其角質(zhì)層延展性得到了顯著增強，并且激活了皮膚含水相關(guān)基因的表達(dá)。因此，口服葡糖神經(jīng)酰胺對于提高和保障皮膚鎖水性提供了新的科學(xué)依據(jù)。Kim等人［16］通過研究口服蠶絲蛋白對小鼠表皮含水相關(guān)基因表達(dá)的實驗發(fā)現(xiàn)，口服蠶絲蛋白有效促進(jìn)了肽基精氨酸脫亞胺基酶基因(PAD3)、前體微管蛋白(profilaggrin)合成基因等的有效表達(dá)故而增強了表皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)的韌性，從而提高了皮膚的含水能力。Aburada 等［17］通過研究中國傳統(tǒng)中藥方劑白虎人參湯后發(fā)現(xiàn)，其有效成分促進(jìn)了機體水孔蛋白合成酶基因家族(AQPs)的表達(dá)，其中以皮膚AQP3 的基因表達(dá)最為顯著，繼而提高了皮膚的鎖水能力。繼而，研究小組通過進(jìn)一步實驗發(fā)現(xiàn)，白虎人參湯的重要組分石膏有效促進(jìn)了皮膚鈣離子的攝入，從而促進(jìn)了AQP3 的有效表達(dá)［18］。

2.2 對美白的研究

若皮膚黑色素在轉(zhuǎn)移過程中失去控制并過速增長，就會不斷造成肌膚色素沉著并出現(xiàn)膚質(zhì)變黑［19］，因此，美白就是通過調(diào)節(jié)黑色素轉(zhuǎn)移并轉(zhuǎn)化的過程，減少黑色素的生成。多種因素都會造成皮膚黑色素過度生長，分子生物學(xué)對黑色素生成的研究機理表明，表皮細(xì)胞中的酪氨酸在酪氨酸酶的氧化作用下，受環(huán)境因素影響最終轉(zhuǎn)化為黑色素［19］。而營養(yǎng)物質(zhì)富含的有效成分如維生素A、C 等能有效抑制黑色素合成，阻止脂肪氧化，防止脂褐質(zhì)沉積等。美容營養(yǎng)遺傳學(xué)通過研究膳食營養(yǎng)素對酪氨酸酶基因的抑制作用或者對黑色素生成基因通路的表達(dá)抑制，繼而達(dá)到皮膚美白的效果。

甘草作為食品和藥物有效成分具有重要的抗炎、抗氧化以及調(diào)節(jié)代謝平衡等生理作用。Simmler 等［20］通過研究甘草的化學(xué)以及生物學(xué)活性后發(fā)現(xiàn)，甘草有效成分通過誘導(dǎo)抗氧化元件基因的表達(dá)抑制細(xì)胞內(nèi)活躍氧族(ROS)的活性，對皮膚美白起到顯著作用。Chiang等［21］研究發(fā)現(xiàn)，口服紅景天提取物有效抑制了小鼠酪氨酸合成酶的活性，同時抑制了黑素皮質(zhì)素合成基因(MC1R)以及MITF 轉(zhuǎn)錄因子的活性，從而為皮膚美白和防止黑素瘤的發(fā)生提供了重要指導(dǎo)。Kim 等［22］通過研究發(fā)現(xiàn)，柑橘有效抑制了酪氨酸酶的活性特別是Ⅱ型酪氨酸酶基因以及MITF 轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，為柑橘美白健康食品的開發(fā)研制提供了科學(xué)依據(jù)。Jin 等［23］通過研究發(fā)現(xiàn)，山葡萄根部提取的白樺脂酸(betulinic acid)有效抑制了酪氨酸酶的活性，特別是Ⅰ型和Ⅱ型酪氨酸酶合成基因的表達(dá)，同時有效抑制了MITF 轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，為揭開山葡萄美白的分子機制提供了新的依據(jù)。

2.3 對抗衰老的研究

衰老是機體組織、器官功能隨年齡增長而發(fā)生的退行性變化，是機體各種生化反應(yīng)的綜合表現(xiàn)，是機體內(nèi)外各種因素共同作用的結(jié)果［24］。除了環(huán)境污染，物理、化學(xué)刺激等外界因素外，內(nèi)源性機制導(dǎo)致的衰老問題一直是科學(xué)關(guān)注的熱點。當(dāng)正常細(xì)胞由于新陳代謝作用積累了過多的自由基，常常會擾亂機體的正常工作并對機體造成損傷，表現(xiàn)出機體功能紊亂和衰老。由此，可以認(rèn)為過剩的自由基是促使機體衰老的重要因素［25］。營養(yǎng)素成分的抗衰老保健作用源于其綜合抗氧化效果，美容營養(yǎng)遺傳學(xué)通過研究食物對皮膚細(xì)胞生成、組織分化以及抗氧化機制相應(yīng)基因表達(dá)的作用，發(fā)揮其重要調(diào)節(jié)功能，對美容和長壽具有積極作用。

傳統(tǒng)中醫(yī)認(rèn)為，蟲草(Ophiocordyceps sinensis)性甘平，既能補肺陰，又能補腎陽的綜合作用。Yong 等［26］通過對口服蟲草的研究發(fā)現(xiàn)，不同劑量的蟲草可以有效抑制惡性細(xì)胞因子(GRO，sCD40L)的活性，同時對于介白素(P70)合成基因的表達(dá)具有顯著下調(diào)作用，繼而對于細(xì)胞抗炎、趨化因子具有輔助調(diào)節(jié)作用，從而有效提高機體免疫力，起到防止衰老的作用。近期研究證明，口服食用菌發(fā)酵后的黃芪產(chǎn)物有效促進(jìn)了表皮I型膠原蛋白前體合成基因的表達(dá)，同時顯著提高了β1細(xì)胞生長因子(TGF-β1)的表達(dá)，因此，口服黃芪發(fā)酵食品具有促進(jìn)皮膚膠原蛋白合成，進(jìn)而有效緩解了皮膚老化和松弛的問題［27］。Talbourdet 等［28］通過研究發(fā)現(xiàn)，豆蔻對于皮膚角質(zhì)抗氧化相關(guān)通路基因(metallothionein 1、metallothionein 2 和thioredoxin)的激活具有顯著作用。研究者利用基因芯片(microarray)技術(shù)發(fā)現(xiàn)，豆蔻提取物對于皮膚抗衰老基因激活具有重要意義，為保持肌膚年輕活力以及健康狀態(tài)提供了新的依據(jù)。皮膚的年輕狀態(tài)有賴于代謝的穩(wěn)定性，對于有害蛋白的分解在其中起到非常重要的平衡作用。Chondrogianni 等［29］通過研究果蔬多酚類化合物槲皮素(quercetin)及其衍生物后發(fā)現(xiàn)，一定劑量的槲皮素具有促進(jìn)皮膚抗氧化基因元件的表達(dá)作用，并有效激活蛋白酶體的活性，起到分解機體有害物質(zhì)的作用。除此以外，槲皮素還能促進(jìn)表皮成纖維細(xì)胞的生長，為皮膚抗衰和健康保持提供了重要途徑。

2.4 對瘦身的研究

從美容的意義來講，瘦身既包括減少機體脂肪來顯瘦，還包括在不減重的情況下雕塑完美的體型。美容營養(yǎng)遺傳學(xué)利用食物中營養(yǎng)素成分控調(diào)控機體脂肪酸的合成代謝，從而達(dá)到抑制脂肪合成，瘦身美體的功效。

Liu 等［30］通過研究發(fā)現(xiàn)，香椿提取物具有降低機體三羧酸甘油合成基因的表達(dá)從而降低脂肪合成效率的作用。研究小組進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，香椿提取物有效促進(jìn)了過氧化物酶受體因子(PPARα)、三羧酸甘油分解相關(guān)基因(甘油三酯脂肪酶)、以及脂肪酸氧化相關(guān)基因(乙酰輔酶羧酸酶、PPARγ、脂聯(lián)素)的表達(dá)，從而有效抑制了脂肪細(xì)胞的生成。Xu 等［31］通過觀察海參褐藻糖小鼠喂食模型后發(fā)現(xiàn)，海參褐藻糖有效促進(jìn)了脂肪酸分解通路主要基因的表達(dá)(Wnt10b、β-catenin、Fz 、LRP5)，同時抑制了脂肪合成相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)(SREBP-1c、PPARγ、C/EBPα)，從而抑制脂肪細(xì)胞的生成。Kim等［32］通過研究發(fā)現(xiàn)，齊墩果酸有效抑制脂肪酸合成轉(zhuǎn)錄因子STAT1 和STAT3 的表達(dá)，同時促進(jìn)細(xì)胞因子信號蛋白基因(SOCS3)的表達(dá)，從而對脂肪細(xì)胞和脂肪因子的生成起到一定抑制作用。Sanderson 等人［33］通過觀察發(fā)酵博士茶(Aspalathus lineari)提取物處理脂肪細(xì)胞實驗發(fā)現(xiàn)，一定量的博士茶發(fā)酵水溶物可以有效抑制脂肪生成相關(guān)基因 (PPARγ、PPARα、SREBF1、FASN)的表達(dá)，從而有效抑制脂肪細(xì)胞的生成以及脂肪合成代謝途徑。

3 展望

美容營養(yǎng)遺傳學(xué)主要研究在分子水平上營養(yǎng)素與皮膚基因的交互作用及其對人類健康的影響，故而，根據(jù)個體遺傳差異而定制的專屬美容產(chǎn)品勢必成為美容營養(yǎng)遺傳學(xué)未來發(fā)展的趨勢。健康產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域?qū)?，產(chǎn)業(yè)鏈條長，而美容健康產(chǎn)業(yè)作為其中重要的一環(huán)，美容營養(yǎng)遺傳學(xué)的發(fā)展必然會賦予其全新的意義和價值，美容乃至整個健康產(chǎn)業(yè)的格局也會隨之發(fā)生巨變。美容營養(yǎng)遺傳學(xué)作為加速適合個體肌膚的美容功能性化妝品以及保健食品開發(fā)的一個重要工具，必然會對美容、保健食品及整個健康產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)及市場產(chǎn)生牽導(dǎo)作用。

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