油脂組學(xué)在人體營(yíng)養(yǎng)健康研究中的應(yīng)用進(jìn)展

葉 展，徐勇將，劉元法?

（1. 江南大學(xué) 食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫 214122；2. 江南大學(xué) 食品學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214122）

油脂是人體所需三大營(yíng)養(yǎng)素之一，其不僅可以為人體提供能量和必需脂肪酸，還是人體脂溶性維生素、甾醇、角鯊烯、多酚等多種功能性成分的重要供給來(lái)源[1]。2020至2021年度我國(guó)食用油消費(fèi)量為 4 254.5萬(wàn) t，2021年我國(guó)人均食用油消費(fèi)量為 30.1 kg，顯著超過(guò)世界人均食用油消費(fèi)量27.0 kg的水平，日均攝入量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于《中國(guó)居民膳食指南》的推薦值的上限（25～30 g/天）[2-3]。

食用油過(guò)量消費(fèi)和不合理攝入導(dǎo)致慢性代謝類(lèi)疾病風(fēng)險(xiǎn)因子升高，已經(jīng)成為影響我國(guó)居民健康的重要因素之一。國(guó)務(wù)院在《“健康中國(guó)2030”規(guī)劃綱要》中提出：推進(jìn)健康中國(guó)建設(shè)，堅(jiān)持預(yù)防為主，推行健康文明的生活方式，營(yíng)造綠色安全的健康環(huán)境，減少疾病發(fā)生，降低社會(huì)醫(yī)療負(fù)擔(dān)，為實(shí)現(xiàn)民族復(fù)興打下健康基礎(chǔ)。因此，保障人群營(yíng)養(yǎng)與健康，預(yù)防慢性疾病是這一工作的重點(diǎn)。

油脂組學(xué)以其強(qiáng)有力的組學(xué)研究方法，已經(jīng)成為油脂營(yíng)養(yǎng)與人群健康相關(guān)研究的重要手段。基于油脂組學(xué)技術(shù)，研究膳食油脂因子對(duì)機(jī)體營(yíng)養(yǎng)代謝的影響，最終實(shí)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)素的精準(zhǔn)靶向供給和人群慢病的定向防控，對(duì)于提升膳食油脂食用營(yíng)養(yǎng)安全，提升全民健康水平，助力“健康中國(guó)”具有重要作用。本文對(duì)當(dāng)前油脂組學(xué)在油脂營(yíng)養(yǎng)與人體健康方面的主要研究手段和研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，并對(duì)未來(lái)發(fā)展方向和趨勢(shì)進(jìn)行了展望，以進(jìn)一步闡明油脂組學(xué)概念，構(gòu)建起油脂營(yíng)養(yǎng)因子與人體健康之間的信息互作橋梁，為居民健康油脂膳食提供依據(jù)，有效防控慢性代謝類(lèi)疾病。

1 油脂組學(xué)概念的提出

傳統(tǒng)脂質(zhì)組學(xué)作為代謝組學(xué)的重要分支，由HAN等[4]2003年提出，即系統(tǒng)、全面地研究和分析生物體、組織和細(xì)胞中脂質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)及含量等信息，推測(cè)與脂質(zhì)代謝相互作用的生物分子的變化，進(jìn)而闡釋脂質(zhì)代謝在基因調(diào)控與表達(dá)等各類(lèi)生命現(xiàn)象中作用機(jī)制的一門(mén)學(xué)科。自概念提出以來(lái)，脂質(zhì)組學(xué)一直是研究熱點(diǎn)，并被廣泛應(yīng)用于疾病預(yù)防、藥物研究和食品科學(xué)等不同領(lǐng)域。油脂組學(xué)的概念由筆者團(tuán)隊(duì)于2021年首次提出[5]，隨即引發(fā)關(guān)注和反響。油脂組學(xué)是一個(gè)包含廣泛學(xué)科的新概念，其與脂質(zhì)組學(xué)不同，油脂組學(xué)是基于多組學(xué)技術(shù)，研究油料生產(chǎn)、加工到消費(fèi)使用和人類(lèi)營(yíng)養(yǎng)全鏈條過(guò)程中物理和化學(xué)特性、營(yíng)養(yǎng)和安全問(wèn)題的綜合性學(xué)科，是食品組學(xué)的組成部分[5]。

油脂組學(xué)要求從油料脂質(zhì)分子組成、油脂脂蛋白結(jié)構(gòu)、油脂微量營(yíng)養(yǎng)成分功能、油料油脂內(nèi)外源成分特征，以及基于此的分子譜庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建等方面，研究油料與油脂的品質(zhì)特點(diǎn)和營(yíng)養(yǎng)基礎(chǔ)；實(shí)現(xiàn)高通量、高靈敏度、全覆蓋地解析油脂組分、揮發(fā)性化合物、衍生物質(zhì)等在油料油脂制備加工、油脂烹飪熱加工和油脂作為食品配料加工等過(guò)程中動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。從營(yíng)養(yǎng)組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)等角度，闡釋油脂成分及其伴隨物的代謝途徑和對(duì)慢性代謝疾病的調(diào)控作用，從基因組學(xué)、代謝組學(xué)和脂質(zhì)組學(xué)角度，快速、高效、準(zhǔn)確地評(píng)估油脂安全性、真?zhèn)涡院涂伤菰葱訹5]。油脂組學(xué)的結(jié)構(gòu)及其在油脂營(yíng)養(yǎng)與健康方面的主要應(yīng)用，如圖1所示。

圖1 油脂組學(xué)的結(jié)構(gòu)及其在人體營(yíng)養(yǎng)與健康方面的主要應(yīng)用Fig.1 The structure of oilomics and their major applications in the areas of human nutrition and health

2 油脂組學(xué)在人體營(yíng)養(yǎng)與健康研究中的主要方法

油脂的加工方式、攝入類(lèi)型、攝入量和應(yīng)用場(chǎng)景等與機(jī)體營(yíng)養(yǎng)和正常代謝狀態(tài)密切相關(guān)[6-7]。由油脂組學(xué)的定義可知，廣義的油脂組學(xué)研究方法包括基因組學(xué)、代謝組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)等組學(xué)技術(shù)，以及生物信息學(xué)技術(shù)對(duì)上述組學(xué)大數(shù)據(jù)的系統(tǒng)分析[5]。探討膳食油脂與人類(lèi)營(yíng)養(yǎng)間的聯(lián)系，對(duì)于明晰油脂營(yíng)養(yǎng)特性、降低慢病風(fēng)險(xiǎn)，提升油脂加工過(guò)程中的營(yíng)養(yǎng)安全保障水平具有極大促進(jìn)作用。因此，油脂組學(xué)技術(shù)在人類(lèi)營(yíng)養(yǎng)與健康方面的研究方法，將重點(diǎn)包括基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)和脂質(zhì)組學(xué)，以及基于上述組學(xué)技術(shù)的多組學(xué)聯(lián)合技術(shù)（圖1）。

基因組學(xué)包括基因結(jié)構(gòu)及其功能的研究，以了解完整基因組的結(jié)構(gòu)為目的，確定整個(gè)生物體的 DNA序列，是對(duì)一個(gè)生物體所有基因進(jìn)行集體表征和量化，并研究它們之間的相互關(guān)系及對(duì)生物體的影響[8]。油脂攝入對(duì)機(jī)體代謝產(chǎn)生多重、多向性影響，整合單一因素產(chǎn)生的不同影響結(jié)果，一直是營(yíng)養(yǎng)學(xué)相關(guān)研究的重要挑戰(zhàn)，而現(xiàn)代基因組學(xué)技術(shù)可以通過(guò)表征生物細(xì)胞中大量的活躍的轉(zhuǎn)錄基因水平，從而明確油脂營(yíng)養(yǎng)因子與生物體基因之間相互作用，可為油脂營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究提供便利[9]。這些年基于高通量基因組測(cè)序技術(shù)研究腸道微生物宏基因組受到廣泛關(guān)注，也為揭示油脂攝入對(duì)慢性疾病的影響提供了新思路[10-11]。另一方面，通過(guò)基因組學(xué)技術(shù)對(duì)油料基因組進(jìn)行分析，闡明油料作物的脂質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)素生成和積累途徑，明確環(huán)境因素導(dǎo)致油脂組分差異的調(diào)控機(jī)制，進(jìn)而培育優(yōu)良油料品種，從源頭上提升油脂的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，也是相關(guān)領(lǐng)域研究重點(diǎn)[12]。

轉(zhuǎn)錄組學(xué)是在基因組學(xué)之后興起的組學(xué)技術(shù)，是一門(mén)從RNA水平上研究基因轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄調(diào)控規(guī)律的學(xué)科，是一種重要的生命科學(xué)研究手段，其以樣品中的全部轉(zhuǎn)錄本為研究對(duì)象，從群體水平上研究功能基因的表達(dá)水平和轉(zhuǎn)錄調(diào)控規(guī)律[13]。轉(zhuǎn)錄組學(xué)中的定性和定量轉(zhuǎn)錄組方法主要分為基于雜交技術(shù)的基因芯片技術(shù)和基于測(cè)序分析的全基因組表達(dá)譜技術(shù)，目前，RNA-seq技術(shù)是基于測(cè)序分析方法的最新代表，已成為轉(zhuǎn)錄組學(xué)最受歡迎和最主要的研究手段[14-15]。應(yīng)用高通量測(cè)序技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組研究，大大降低了測(cè)序所需時(shí)間和成本，使人們能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組和次生代謝相關(guān)基因的研究[16]。有研究者采用RNA-seq技術(shù)分析高、低脂營(yíng)養(yǎng)下的北極狐肝臟組織中脂質(zhì)代謝相關(guān)的差異基因表達(dá)情況，并篩選出與之相關(guān)的lncRNAs，并成功構(gòu)建lncRNA-mRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為明晰實(shí)驗(yàn)動(dòng)物對(duì)高脂攝入耐受的分子調(diào)控機(jī)理提供了基礎(chǔ)[17]。

蛋白質(zhì)組通常指一個(gè)細(xì)胞、一個(gè)基因組以及組織所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)[18]。蛋白質(zhì)組學(xué)即為在整體水平上，研究細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)及其生命活動(dòng)規(guī)律的學(xué)科，其主要采用蛋白質(zhì)分離技術(shù)和蛋白質(zhì)鑒定技術(shù)，對(duì)細(xì)胞或者組織內(nèi)進(jìn)行表達(dá)的所有蛋白質(zhì)及其表達(dá)方式進(jìn)行研究[19]。蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)對(duì)于解析油脂營(yíng)養(yǎng)特性和代謝功能具有重要作用。研究者DE ROOS B等在富含飽和脂肪的食物中分別補(bǔ)充魚(yú)油、共軛亞油酸和反式油酸，采用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)考察其對(duì)ApoE*3-Leiden轉(zhuǎn)基因小鼠（動(dòng)脈粥樣硬化模型小鼠）脂質(zhì)代謝、糖代謝和肝臟蛋白組水平的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)三者影響不同，肝臟蛋白有 65 種胞漿蛋白和 8種膜蛋白水平顯著改變，其中較多蛋白質(zhì)與脂質(zhì)和糖代謝及氧化應(yīng)激相關(guān)[20]。此外，還可利用蛋白質(zhì)組學(xué)方法研究油料作物中脂質(zhì)的形成機(jī)理，以及油脂攝入方式對(duì)于某些慢性代謝疾病的影響機(jī)制，或進(jìn)行疾病標(biāo)志物的鑒定和疾病篩查等[21-23]。

代謝組學(xué)是油脂組學(xué)研究中的另一種重要研究手段，它是通過(guò)分析生物體在受到刺激或擾動(dòng)前后，如環(huán)境影響或基因沉默處理的代謝產(chǎn)物圖譜和動(dòng)態(tài)變化，以研究生物體系代謝網(wǎng)絡(luò)的一種技術(shù)[24]。代謝組學(xué)技術(shù)的研究對(duì)象主要是相對(duì)分子質(zhì)量小于 1 000的小分子代謝產(chǎn)物，如糖、有機(jī)酸、氨基酸、脂類(lèi)等，通過(guò)對(duì)代謝產(chǎn)物進(jìn)行同步檢測(cè)和定性分析，可直接、準(zhǔn)確地解析生物體在內(nèi)外環(huán)境作用下代謝應(yīng)答的變化情況[25-26]。代謝組學(xué)分為靶向代謝組學(xué)或非靶向代謝組學(xué)，前者重點(diǎn)是鑒定和定量特定的預(yù)期代謝產(chǎn)物，其通常需要更高水平的純化，對(duì)代謝物的選擇性提取；后者則側(cè)重于檢測(cè)盡可能多的代謝物種類(lèi)，而不必鑒定或定量特定化合物[27]。代謝組學(xué)在油脂營(yíng)養(yǎng)研究方面被廣泛應(yīng)用，例如，有研究采用代謝組學(xué)技術(shù)分析高脂膳食（HFD）下結(jié)直腸癌（CRC）的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)HFD通過(guò)誘導(dǎo)腸道代謝物變化，如造成對(duì)機(jī)體有害的溶血磷脂酸（LPA）水平升高，促進(jìn)CRC細(xì)胞增殖并損害細(xì)胞緊密連接性，而降低有益代謝物去甲二氫愈創(chuàng)木酸（NDGA）和神經(jīng)酸的水平，引起腸道菌群失調(diào)和代謝紊亂，進(jìn)而促進(jìn)CRC的發(fā)生[28]。目前，在食品脂質(zhì)營(yíng)養(yǎng)研究方面常用的代謝組學(xué)分析手段有核磁共振（NMR）、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS）和毛細(xì)管電泳質(zhì)譜（CE-MS）等技術(shù)[29]。

脂質(zhì)組學(xué)是代謝組學(xué)的分支，其研究手段與代謝組學(xué)相同，它也是油脂組學(xué)在營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究方面的一種重要方法。脂質(zhì)組學(xué)是系統(tǒng)、全面地分析研究生物體組織和細(xì)胞中的脂質(zhì)功能，推測(cè)與脂質(zhì)相互作用的生物分子的變化，進(jìn)而揭示脂質(zhì)代謝在蛋白質(zhì)表達(dá)和基因調(diào)控等各類(lèi)生命過(guò)程中作用機(jī)制的一門(mén)學(xué)科[30-31]。膳食油脂是人體生物脂質(zhì)的重要來(lái)源，脂質(zhì)參與生物體大量的生命活動(dòng)，脂質(zhì)組學(xué)技術(shù)對(duì)于人們了解油脂生物學(xué)功能以及不同膳食油脂攝入形式對(duì)機(jī)體影響，了解代謝分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)慢性代謝類(lèi)疾病，如心腦血管疾病、糖尿病、肥胖等的預(yù)防具有重要意義[32]。之前研究者采用脂質(zhì)組學(xué)技術(shù)，對(duì)比分析了健康個(gè)體和Ⅱ型糖尿病患者（T2MD）患者血漿中磷脂及其代謝物情況，結(jié)果表明，C16:0/C22: 6和C18: 0/C20: 4兩種形式溶血磷脂酰膽堿（lyso-PC）和C16: 0與C18:0兩種形式磷脂酰乙醇胺（PE）具有作為T(mén)2MD的潛在生物標(biāo)志物的潛力[31,33]。

3 油脂組學(xué)在人體營(yíng)養(yǎng)研究中的應(yīng)用進(jìn)展

油脂組學(xué)以其各種強(qiáng)有力的組學(xué)技術(shù)手段，在油脂營(yíng)養(yǎng)與人體健康領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，這些應(yīng)用不僅集中于探明不同油脂類(lèi)型中脂肪酸組成，如飽和脂肪酸（SFA）、單不飽和脂肪酸（MUFA）、多不飽和脂肪酸（PUFA）、必需脂肪酸，以及各類(lèi)非主要脂肪酸，如反式脂肪酸（TFA）、支鏈脂肪酸（BCFA）等對(duì)于機(jī)體營(yíng)養(yǎng)代謝的影響，而且還應(yīng)用于深入解析脂溶性維生素、磷脂、甾醇等油脂伴隨物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及其對(duì)慢性代謝類(lèi)疾病的調(diào)控作用。整合基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、代謝組學(xué)、脂質(zhì)組學(xué)和現(xiàn)代化生物信息學(xué)技術(shù)，用于油脂營(yíng)養(yǎng)與代謝研究，有助于全面而系統(tǒng)地闡明油脂組分與機(jī)體營(yíng)養(yǎng)之間的潛在聯(lián)系，對(duì)于人群慢病調(diào)控、腸內(nèi)營(yíng)養(yǎng)支持和食品脂質(zhì)精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)策略構(gòu)建等方面具有重要意義。油脂組學(xué)在油脂營(yíng)養(yǎng)研究方面的典型應(yīng)用總結(jié)見(jiàn)表1。

表1 油脂組學(xué)在油脂營(yíng)養(yǎng)研究方面的典型應(yīng)用Table 1 Practical applications of oilomics in the studies related with nutrition of oils and fats

續(xù)表1

3.1 油脂組學(xué)與機(jī)體營(yíng)養(yǎng)代謝調(diào)控

膳食油脂來(lái)源廣泛，主要分為動(dòng)物、植物和微生物油脂三大類(lèi)。雖然天然油脂均以不飽和脂肪酸為主，但是不同來(lái)源的油脂其組成存在差異，一般而言，植物油中的不飽和脂肪酸含量，尤其是PUFA含量比動(dòng)物油高；熱帶植物油中SFA含量較非熱帶植物油高；并且動(dòng)物油中還含有一定量膽固醇，不同油脂中的脂溶性活性成分含量也存在差異[43]。因此，不同類(lèi)型、不同加工方式油脂的營(yíng)養(yǎng)性質(zhì)及對(duì)人體健康的影響不同，而采用油脂組學(xué)手段，探究它們?cè)跈C(jī)體營(yíng)養(yǎng)代謝調(diào)控方面作用，探索與慢性代謝疾病之間聯(lián)系，一直是國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。

有研究采用代謝組學(xué)和微生物基因組學(xué)技術(shù)，對(duì)比了高油酸花生油和特級(jí)初榨橄欖油對(duì)膳食誘導(dǎo)的代謝綜合征的緩解作用效果，結(jié)果鑒定出高油酸花生油組大鼠糞便和血清中各有8個(gè)和15個(gè)差異潛在生物標(biāo)志；初榨橄欖油組各有 12個(gè)和6個(gè)差異潛在生物標(biāo)志物。還發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充兩種油脂主要改變糞便和血清中氨基酸、肽類(lèi)及其衍生物水平，支鏈氨基酸（BCAA）生物合成通路是這一調(diào)節(jié)作用的主要途徑，這說(shuō)明補(bǔ)充高油酸油脂可能具有通過(guò)BCAA生物合成途徑來(lái)改善膳食誘導(dǎo)的代謝綜合征[44]的作用。RUOCCO C等采用代謝組學(xué)技術(shù)分析了SFA膳食和等熱量初榨橄欖油膳食對(duì)小鼠心血疾病患病風(fēng)險(xiǎn)的影響，對(duì)血漿和尿液中相關(guān)代謝標(biāo)志物進(jìn)行檢測(cè)后，結(jié)果表明采用初榨橄欖油替代 SFA膳食表現(xiàn)出保護(hù)心血管和肝臟的作用[45]。然而，通過(guò)文獻(xiàn)檢索可知，采用油脂組學(xué)技術(shù)探討橄欖油營(yíng)養(yǎng)特性相關(guān)研究較多，而探討其他油脂類(lèi)型，如大豆油、花生油、菜籽油等國(guó)內(nèi)大宗油脂攝入對(duì)人體營(yíng)養(yǎng)健康的影響研究則相對(duì)較少，因此，隨著組學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和研究的不斷深入，后續(xù)相關(guān)研究有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

油脂中脂肪酸組成具有鏈長(zhǎng)和飽和度的差異，脂肪酸分子在TAG中還存在位置異構(gòu)，不同類(lèi)型脂肪酸的性質(zhì)具有差異，油脂的攝入方式不同，其對(duì)機(jī)體的營(yíng)養(yǎng)代謝影響不同。高脂膳食（HFD）被普遍認(rèn)為是不健康的膳食方式，其易誘發(fā)諸多慢性代謝類(lèi)疾病，如肥胖、非酒精性脂肪肝（NAFLD）等[46-47]。研究者采用靶向代謝組學(xué)技術(shù)，對(duì)HFD誘導(dǎo)的NFALD大鼠血清中脂肪酸組成進(jìn)行分析，其可定量血清中36種脂肪酸衍生物，且發(fā)現(xiàn)在NAFLD病理?xiàng)l件下，總脂肪酸、SFA、不飽和脂肪酸（UFA），如 ω6脂肪酸、脂肪生成指數(shù)、脂肪酸鏈延長(zhǎng)酶指數(shù)和硬脂酰輔酶A去飽和酶1（SCD1）指數(shù)2均增加，而ω3脂肪酸、ω3/ω6脂肪酸比值和 SCD1指數(shù)1水平則降低，而潛在脂肪酸生物標(biāo)志物（C16:0，C18:0，C18:1和C20:4）和血清指標(biāo)（脂肪生成指數(shù)、鏈延長(zhǎng)酶指數(shù)、SFA、UFA和ω6脂肪酸）與LDL-C、TC、TG、ALT和AST呈顯著正相關(guān)[48]。還有研究結(jié)合代謝組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)探討了 HFD對(duì)心血管病患病風(fēng)險(xiǎn)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)HFD不僅顯著增加脂質(zhì)積累，還導(dǎo)致代謝組顯著變化，增加酰基肉堿的種類(lèi)，進(jìn)而可能引發(fā)線粒體功能障礙，轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)果還表明上述變化與脂肪酸利用水平適應(yīng)性增加和抗氧化蛋白催化酶水平增加一致[36]。

近年來(lái)間歇禁食被證明可有效降低代謝類(lèi)疾病風(fēng)險(xiǎn)，有研究采用轉(zhuǎn)錄組學(xué)結(jié)合生化分析方法，對(duì)此進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)模擬禁食膳食方式可預(yù)防高脂依賴性高血糖、高膽固醇血癥和高瘦素血癥，改善葡萄糖和胰島素耐受性；并且還影響脂肪細(xì)胞線粒體代謝和合成相關(guān)基因表達(dá)，促進(jìn)小鼠體內(nèi)酮體持續(xù)生成，進(jìn)而降低其高脂膳食依賴性早死亡[49]。ω3和ω6脂肪酸是膳食油脂中典型的PUFA，也是人體必需脂肪酸，通過(guò)調(diào)節(jié)ω3/ω6脂肪酸比例，可以達(dá)到改善由HFD導(dǎo)致的慢性代謝綜合征的目的，有研究采用定量代謝組學(xué)結(jié)合常規(guī)生化分析手段，對(duì)這其中的潛在機(jī)制進(jìn)行了解析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)高ω3-PUFA不僅抑制了p-mTOR和Raptor蛋白的表達(dá)，還促進(jìn)了線粒體電子傳遞鏈和三羧酸循環(huán)途徑，降低氧化應(yīng)激水平，這表明高ω3/ω6脂肪酸比例可能通過(guò)調(diào)節(jié)mTORC1通路，增強(qiáng)線粒體功能，進(jìn)而緩解代謝綜合征[38]。鑒于ω3和ω6脂肪酸在生物體中發(fā)揮重要作用，許多相關(guān)研究采用脂質(zhì)組學(xué)方法，探索ω3和ω6脂質(zhì)介質(zhì)，如前列腺素、白三烯、血栓素等，作為營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究中慢性炎癥的生物標(biāo)志物[50]。這些相關(guān)研究可為基于油脂組學(xué)技術(shù)，進(jìn)而探索代謝疾病調(diào)控策略提供參考。

此外，由于不同油脂組成不同，油料預(yù)處理方式、油脂加工工藝和油脂的應(yīng)用場(chǎng)景也均可能影響油脂組成，進(jìn)而影響營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及其在人體營(yíng)養(yǎng)代謝方面的調(diào)控作用。例如，研究者通過(guò)脂質(zhì)組學(xué)探究發(fā)現(xiàn)，烘烤處理顯著影響花生油脂質(zhì)組成，特別是脂肪酸、磷脂和氧化脂肪酸含量，在烘烤過(guò)程中，磷脂的熱降解、脂肪酸的氧化，以及氧化脂肪酸的分解是熱烘烤過(guò)程中脂質(zhì)組成變化的主要形式[51]。也有不少研究采用油脂組學(xué)手段對(duì)油料加工方式、油脂烹調(diào)應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)油脂品質(zhì)的影響進(jìn)行了分析[52-54]。筆者所在課題組采用代謝組學(xué)技術(shù)，考察了油脂的制取工藝對(duì)其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，熱榨和水酶法制取花生油，可加劇由HFD引起的血清和肝臟代謝紊亂，而冷榨花生油則表現(xiàn)出緩解作用，這種調(diào)控效果主要表現(xiàn)在下調(diào)部分氨基酸、脂肪酸、磷脂和碳水化合物等代謝物水平方面；此外還發(fā)現(xiàn)，大鼠脂質(zhì)代謝水平的改善與花生油中微量活性成分表現(xiàn)出極強(qiáng)相關(guān)性[34]。本課題組通過(guò)代謝組學(xué)技術(shù)還發(fā)現(xiàn)，棕櫚油在煎炸應(yīng)用過(guò)程中產(chǎn)生的極性化合物可通過(guò)增加磷脂、脂肪酸和膽固醇水平，降低膽堿、甜菜堿和L-乙酰基肉堿而影響動(dòng)物體脂代謝水平；其損傷三羧酸循環(huán)（TCA循環(huán)）和碳水化合物、氨基酸和嘌呤代謝通路，引起某些特定代謝物改變，造成機(jī)體氧化還原指數(shù)異常，增加代謝疾病風(fēng)險(xiǎn)[55]。

因此，油脂組學(xué)在明晰不同油脂功能品質(zhì)、脂肪酸分子營(yíng)養(yǎng)特征，以及油脂加工與應(yīng)用方式對(duì)機(jī)體營(yíng)養(yǎng)代謝調(diào)控作用等方面發(fā)揮重要應(yīng)用，后續(xù)可通過(guò)油脂組學(xué)技術(shù)進(jìn)一步深入探究不同油脂分子營(yíng)養(yǎng)功能，及其在代謝通路中的調(diào)控作用機(jī)制，進(jìn)而為構(gòu)建油脂綠色制造體系和油脂相關(guān)慢病預(yù)防提供依據(jù)。

3.2 油脂組學(xué)與腸內(nèi)營(yíng)養(yǎng)和腸穩(wěn)態(tài)

膳食油脂是通過(guò)在胃腸道中消化吸收后，進(jìn)入人體各器官發(fā)揮營(yíng)養(yǎng)和代謝調(diào)控功能。油脂種類(lèi)不同和油脂組成的多樣性將造成其胃腸道消化吸收過(guò)程的差異，也可能進(jìn)一步導(dǎo)致其營(yíng)養(yǎng)功能的不同，及對(duì)機(jī)體代謝影響的差異[6,56]。油脂的攝入量、種類(lèi)和形式等與多種腸道疾病和代謝疾病，如糖尿病、肥胖等慢性疾病存在聯(lián)系，膳食油脂不平衡攝入會(huì)影響腸道菌群組成和代謝活力、破壞腸穩(wěn)態(tài)功能，這與上述慢性疾病的發(fā)生密切相關(guān)[1]，例如，諸多研究已經(jīng)證實(shí)，腸道粘膜屏障完整性的破壞和腸粘膜炎癥，將導(dǎo)致代謝性內(nèi)毒素，如脂多糖（LPS）向外周組織釋放，引起全身性慢性炎癥，而機(jī)體長(zhǎng)期低水平炎癥是肥胖、T2DM、心血管疾病等慢性代謝疾病風(fēng)險(xiǎn)增加的關(guān)鍵因素[57-58]。因此，采用油脂組學(xué)技術(shù)分析油脂攝入后消化吸收差異性，及其對(duì)腸道粘膜屏障功能的影響，進(jìn)而從腸內(nèi)營(yíng)養(yǎng)和腸道穩(wěn)態(tài)的角度，明確其營(yíng)養(yǎng)功能特性及其在代謝類(lèi)疾病調(diào)控方面的作用，也是當(dāng)前重點(diǎn)研究方向。

油脂組學(xué)技術(shù)可用于分析不同脂質(zhì)消化吸收后的產(chǎn)物的分布情況，明晰其營(yíng)養(yǎng)差異性。有研究者通過(guò)脂質(zhì)組學(xué)技術(shù)，對(duì)比分析了 DHA/EPA-磷脂酰膽堿（PC）型脂質(zhì)體和乳液消化吸收特性，結(jié)果表明，小鼠在飼喂DHA/EPA-PC脂質(zhì)體后，血清中總磷脂（PL）和PL-DHA可以在長(zhǎng)時(shí)間保持較高水平，這可能是因?yàn)橹|(zhì)體形式的 DHA/EPA-PC在小腸內(nèi)中被PLA2消化得更緩慢[39]。乳脂是自然界中最復(fù)雜的脂質(zhì)之一，但通過(guò)脂質(zhì)組技術(shù)可對(duì)消化產(chǎn)物，包括 TAG、DAG、MAG和FFA的含量進(jìn)行定性定量，研究者對(duì)牛乳和羊乳脂消化產(chǎn)物進(jìn)行分析后，共鑒定出105種TAG、64種DAG、14種MAG和30種FFA，并且還確定了各自的濃度范圍，方法驗(yàn)證可靠[59]，這為后續(xù)進(jìn)一步分析乳脂的營(yíng)養(yǎng)功能特性奠定了基礎(chǔ)。SUNG H H等采用脂質(zhì)組學(xué)技術(shù)，對(duì)攝入補(bǔ)充有磷蝦油和魚(yú)油的人群餐后血清進(jìn)行了表征，探討對(duì)兩種不同油脂的吸收差異性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在34種脂質(zhì)中有5種在磷蝦油組高于魚(yú)油組；在總共的701種脂質(zhì)分子中有27種，包括5種醚磷脂在餐后存在顯著差異，此外，補(bǔ)充磷蝦油后，DHA和EPA更傾向于形成磷脂分子；而補(bǔ)充魚(yú)油后，它們更傾向于形成中性脂質(zhì)[40]，這說(shuō)明人體對(duì)不同類(lèi)型的油脂吸收功能存在顯著不同。

油脂組學(xué)在基于研究腸粘膜屏障和腸內(nèi)穩(wěn)態(tài)功能，進(jìn)而明確不同油脂分子營(yíng)養(yǎng)代謝特征，闡明代謝相關(guān)疾病調(diào)控通路和分子機(jī)制等方面同樣被廣泛應(yīng)用，并占據(jù)著重要地位。研究者通過(guò)非靶向代謝組學(xué)結(jié)合基于特征分子的質(zhì)譜網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)，探究小鼠腸道菌群中脂質(zhì)依賴性菌群類(lèi)型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，糞便中約有 24.8%脂質(zhì)分子具有菌群依賴性，是抗生素處理小鼠中的10倍以上，這其中有一些特殊的菌群相關(guān)脂質(zhì)，如酰基α-羥基脂肪酸。對(duì)985種脂質(zhì)和16s rRNA測(cè)序結(jié)果進(jìn)行綜合分析，可以預(yù)測(cè)調(diào)控這些特殊脂質(zhì)生物合成對(duì)應(yīng)的腸道菌群類(lèi)別，這為明晰脂質(zhì)代謝和腸道菌群組成和宿主表型之間聯(lián)系提供參考[60]。腸道菌群作為重要的腸道屏障之一，不同營(yíng)養(yǎng)素?cái)z入對(duì)其結(jié)構(gòu)影響不同，對(duì)血脂組成的影響也不同，代謝組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究也發(fā)現(xiàn)，過(guò)量大豆油和豬油攝入導(dǎo)致小鼠嚴(yán)重胰島素抵抗，并影響血漿血脂譜組成，增加肝臟和脂肪組織中TLR4表達(dá)水平，表明代謝性內(nèi)毒素可促進(jìn)機(jī)體炎癥和胰島素抵抗[61]。

不良膳食習(xí)慣或環(huán)境因素可通過(guò)破壞腸粘膜屏障功能造成腸內(nèi)穩(wěn)態(tài)失衡，進(jìn)而導(dǎo)致慢性代謝類(lèi)疾病風(fēng)險(xiǎn)增加，這其中的調(diào)控機(jī)制錯(cuò)綜復(fù)雜，通過(guò)油脂組學(xué)技術(shù)，明確“環(huán)境（膳食）因子—腸內(nèi)功能—慢性疾病”之間的互作關(guān)系，篩查慢病早期標(biāo)志物，對(duì)于相關(guān)慢病預(yù)防具有重要意義，當(dāng)前有不少研究也集中于此。磷蝦油富含 ω3型PUFA，有研究者采用多組學(xué)方法，對(duì)其調(diào)節(jié)腸道微生物和代謝組的機(jī)制進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，磷蝦油可通過(guò)NF-κB和NOD-樣受體通路，顯著降低LPS誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞炎癥因子分泌，這一過(guò)程與COX2和IKK2抑制劑具有協(xié)同作用；補(bǔ)充磷蝦油可有效恢復(fù)由鞭毛蟲(chóng)誘導(dǎo)的腸粘膜損傷和腸道菌群紊亂，降低Rickettsiales菌和若干Lactobacillus菌的豐度，此外，基于靶向代謝組學(xué)技術(shù)，明確了磷蝦油對(duì)組氨酸代謝的抑制作用，即其通過(guò)抑制結(jié)腸粘膜中編碼L-組氨酸脫羧酶的基因表達(dá)，以及降低組氨酸微生物合成，進(jìn)而降低與組氨酸代謝相關(guān)關(guān)鍵代謝物水平，這有助于抗炎作用的發(fā)揮[42]，其也為通過(guò)膳食（油脂）干預(yù)，調(diào)控腸道微生態(tài)環(huán)境和機(jī)體分子代謝，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)慢病預(yù)防提供了理論思路。還有研究通過(guò)油脂組學(xué)手段，分析了腸道菌群與膳食油脂互作，調(diào)節(jié)肝臟和血漿脂質(zhì)組成的效果，結(jié)果表明，豬油和魚(yú)油組小鼠肝臟脂質(zhì)組表現(xiàn)出差異，腸道菌群也影響肝臟脂質(zhì)組成；豬油組小鼠腸道菌群可增加肝臟中膽固醇和膽固醇酯的水平，而血清膽固醇和膽固醇酯的水平不受腸道菌群影響，豬油組小鼠肝臟中編碼膽固醇生物合成相關(guān)酶的基因被腸道微生物群下調(diào)，然而，其在魚(yú)油組小鼠肝臟中表達(dá)水平較低，且與腸道菌群無(wú)關(guān)[41]，這表明腸道菌群誘導(dǎo)的肝臟膽固醇代謝調(diào)控受到膳食脂質(zhì)組成的影響。

3.3 油脂組學(xué)與人體精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)

食品精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)也稱(chēng)食品個(gè)性化營(yíng)養(yǎng)，是相對(duì)于公共營(yíng)養(yǎng)而言，其是指依據(jù)飲食中的特定成分，對(duì)不同人群或不同情況個(gè)體，量身定制不同的飲食方案，進(jìn)而達(dá)到精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)給和代謝疾病調(diào)控的目的，其中腸道菌群是食品精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)的關(guān)鍵特征之一，目前的研究相對(duì)較多[62-64]。西方研究者很早就開(kāi)始研究食品精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)，并對(duì)其應(yīng)用原則、政策管理和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探討[65-66]；2020年末在上海召開(kāi)的“2020中國(guó)精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)峰會(huì)”上，相關(guān)專(zhuān)家首次在國(guó)內(nèi)提出了精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)研究及轉(zhuǎn)化原則，并將其上升至新的高度[67]。油脂組學(xué)對(duì)于明晰油脂營(yíng)養(yǎng)功能和其攝入對(duì)機(jī)體營(yíng)養(yǎng)代謝的影響，明確代謝調(diào)控靶點(diǎn)，進(jìn)而構(gòu)建膳食因子與精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)之間的橋梁，實(shí)現(xiàn)膳食因素營(yíng)養(yǎng)的定量化、精準(zhǔn)化起到至關(guān)重要的作用。

NAFLD是由肝臟中TG異常積累引起的最典型的膳食誘導(dǎo)型慢性代謝類(lèi)疾病，也被稱(chēng)為肝臟單純脂肪變性。Jung等[68]采用油脂組學(xué)技術(shù)，對(duì)非肥胖型和肥胖型 NAFLD人群血清中脂質(zhì)特征進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其表現(xiàn)出特異性脂質(zhì)組成，特別是飽和鞘磷脂（SM）的種類(lèi)不同，其水平與機(jī)體整體和脂肪組織胰島素抵抗相關(guān)；在兩類(lèi)人群血清中各篩出了7個(gè)和5個(gè)潛質(zhì)脂質(zhì)代謝標(biāo)志物，包括DAG、TAG和SM，這些標(biāo)志物組合表現(xiàn)出對(duì)非肥胖型和肥胖型 NAFLD具有良好的診斷能力，這為代謝慢病精準(zhǔn)診斷和后續(xù)精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)調(diào)控提供了參考。膳食油脂攝入不平衡還可能導(dǎo)致其他慢性疾病問(wèn)題，可以借助油脂組學(xué)手段探明影響機(jī)理和分子通路，例如，GUTTENPLAN K A 等[69]通過(guò)特異性地敲除小鼠星形膠質(zhì)細(xì)胞中的飽和脂質(zhì)合成酶（延伸因子極長(zhǎng)鏈脂肪酸樣蛋白1，ELOVL1）基因，避免長(zhǎng)鏈飽和脂質(zhì)的形成，發(fā)現(xiàn)其可以減輕星形膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的神經(jīng)毒性，而參與此過(guò)程介導(dǎo)作用的是APOE和APOJ顆粒中的脂質(zhì)分子而非蛋白質(zhì)。該研究結(jié)果不僅揭示了星形膠質(zhì)細(xì)胞在中樞神經(jīng)（CNS）損傷和神經(jīng)退行性疾病中的重要作用，還確定了脂質(zhì)在CNS信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中的特定功能。不僅如此，在冠心病患者糖脂代謝調(diào)控相關(guān)研究中，COHAIN A T等[70]結(jié)合基因表達(dá)、代謝組和臨床數(shù)據(jù)，構(gòu)建了高度保守的葡萄糖脂質(zhì)代謝調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)了脂質(zhì)和葡萄糖代謝之間的逆向調(diào)節(jié)關(guān)系，其還可用于揭示糖脂代謝調(diào)節(jié)基因之間的相互作用，此作用是確定血漿脂質(zhì)和血糖代謝雙重調(diào)控的基礎(chǔ)，通過(guò)在小鼠體內(nèi)對(duì)該調(diào)控網(wǎng)絡(luò)主要調(diào)節(jié)因子羊角甾醇合酶（LSS）進(jìn)行驗(yàn)證，確定了模型所預(yù)測(cè)的葡萄糖和脂質(zhì)水平的逆向調(diào)節(jié)關(guān)系，為冠心病人群基于糖脂代謝調(diào)控，實(shí)施營(yíng)養(yǎng)干預(yù)提供了機(jī)制方面的基礎(chǔ)。

不僅如此，在明確膳食因子或活性營(yíng)養(yǎng)素的精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)功能方面，油脂組學(xué)同樣具有廣闊的應(yīng)用潛力。PASTOR ó等[71]采用脂質(zhì)組學(xué)技術(shù)，評(píng)估了補(bǔ)充 ω3脂肪酸對(duì)人體健康的作用，研究發(fā)現(xiàn)囊性纖維化患者在補(bǔ)充ω3脂肪酸十二月后，ω3脂肪酸在血漿中的不同脂質(zhì)中分布不同，高不飽和膽固醇酯（CE）和磷脂酰膽堿（PC）中 DHA含量更高；而其在磷脂酰乙醇胺（PE）和 TAG中分布較低，研究者還開(kāi)發(fā)了一種高效表征DHA/花生四烯酸（ARA）比率的方法，其可用于簡(jiǎn)化富含DHA膳食干預(yù)的營(yíng)養(yǎng)效果評(píng)價(jià)。FENG K等[72]的研究也發(fā)現(xiàn)，膳食補(bǔ)充 0.04%和 0.08%的橘皮素不僅可以顯著降低高脂膳食誘導(dǎo)的小鼠體重增加量、血清TC和LDL水平，而且還改善了肝臟脂肪變性。通過(guò)對(duì)肝臟脂質(zhì)組學(xué)分析表明，這些有益的效果與其降低肝臟脂肪酸、DAG、TAG、神經(jīng)酰胺和 CE水平有關(guān)，進(jìn)一步分析還發(fā)現(xiàn)，這是因?yàn)殚倨に氐臄z入下調(diào)了脂質(zhì)生成相關(guān)基因，而上調(diào)了脂質(zhì)氧化和膽汁酸合成相關(guān)基因的表達(dá)水平，此外，在這一過(guò)程中有21種脂質(zhì)，包括DAG和PE，可以作為潛在脂質(zhì)生物標(biāo)志物，這為橘皮素作為活性膳食因子為高脂誘導(dǎo)的代謝慢病精準(zhǔn)調(diào)控提供了理論依據(jù)。

由這些前人研究總結(jié)可知，油脂組學(xué)技術(shù)在明晰膳食誘導(dǎo)慢性疾病特征，尋找精準(zhǔn)調(diào)控靶點(diǎn)和緩解策略，進(jìn)而研究針對(duì)人群特征，調(diào)節(jié)膳食模式和膳食結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)慢性疾病精準(zhǔn)預(yù)防方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

4 總結(jié)與展望

油脂組學(xué)以其基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)和脂質(zhì)組學(xué)等強(qiáng)有力的組學(xué)技術(shù)手段，在油脂營(yíng)養(yǎng)與健康方面發(fā)揮著重要作用，其被廣泛應(yīng)用于闡明機(jī)體營(yíng)養(yǎng)代謝調(diào)控靶點(diǎn)和分子通路，明確膳食因子對(duì)腸內(nèi)營(yíng)養(yǎng)和腸道內(nèi)穩(wěn)態(tài)的影響，以及實(shí)現(xiàn)食品精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)和膳食誘導(dǎo)的慢性疾病預(yù)防等。

針對(duì)當(dāng)前油脂組學(xué)在人體營(yíng)養(yǎng)健康方面的研究現(xiàn)狀，未來(lái)研究一方面需要繼續(xù)在高靈敏度、高分辨率和高通量組學(xué)分析技術(shù)的開(kāi)發(fā)方面做深入工作，并且基于多組學(xué)聯(lián)合，進(jìn)一步完善組學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)和開(kāi)發(fā)組學(xué)數(shù)據(jù)高效分析和處理方案；另一方面，應(yīng)該開(kāi)展大規(guī)模人群隊(duì)列研究，借助油脂組學(xué)技術(shù)，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)等現(xiàn)代化數(shù)字化技術(shù)手段，建立基于人群性別、年齡、地域和環(huán)境等特征的機(jī)體營(yíng)養(yǎng)需求數(shù)據(jù)庫(kù)，以及基于食品各類(lèi)營(yíng)養(yǎng)素的營(yíng)養(yǎng)和功能特征的全營(yíng)養(yǎng)譜，進(jìn)而構(gòu)建食物營(yíng)養(yǎng)“供給”和機(jī)體營(yíng)養(yǎng)“需求”定向的、量化的精準(zhǔn)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。最后，基于精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)理論，實(shí)現(xiàn)食品原料的品質(zhì)控制，以及食品的智能設(shè)計(jì)與智能制造，從食品原料保障、食品健康制造和營(yíng)養(yǎng)素精準(zhǔn)供給等方面，促進(jìn)人群慢病調(diào)控和防控，全面提升人群營(yíng)養(yǎng)水平，助力實(shí)現(xiàn)健康中國(guó)。