又到年底,今年你體檢了嗎?

不少人看到體檢報告上的異常指標,才意識到自己身體已悄然出現了問題。然而,常規體檢的大多檢測指標是依據疾病診斷標準而定的,僅能提示你是否“生病”,無法精準判斷早期的器官功能和代謝受損情況。

若想要更早、更精準地了解自身存在的健康風險,我們首先要從什么是 “健康”說起。

“內穩態”研究取得開創性進展

近日,湯臣倍健與中國科學院上海營養與健康研究所、中國科學院分子細胞科學卓越創新中心合作開展的“內穩態健康評估體系”研究成果,在國際權威科研期刊National Science Review上發表,在全球率先對內穩態概念的多維度量化評估取得突破性進展。

世界衛生組織(WHO)早在1948年就指出“健康不僅是沒有疾病或羸弱,而是生理、心理和社會功能的完全健全狀態”,然而如何定義和量化“健康”仍是國際上的難點,因此一直沿用臨床疾病診斷標準定義來定義“健康”,而且多數是基于空腹的體檢數據。

近年來有研究提出,健康的關鍵特征之一是機體在應對進食和應激等外界壓力后,重獲內穩態平衡的能力,即“穩態彈性”。實際上,我們體內有一個“自我調節系統”,能應對各種生理和環境變化,以維持內部環境的平衡與穩定。但如果壓力超出人體可承受范圍,平衡狀態被打破,各種毛病就容易接踵而至。例如,有研究發現雖然個體空腹血糖、甘油三酯等水平在正常范圍內,但如果其餐后水平異常依然會獨立地增加心血管疾病的風險。然而目前常規的健康體檢主要基于空腹數據,如何定義和量化內穩態健康仍是全球科學家面臨的挑戰。

跨領域跨學科,中國科學家合力攻關

2019年,研究項目正式啟動,由中國科學院上海營養與健康研究所林旭團隊牽頭,攜手中國科學院分子細胞科學卓越創新中心陳洛南研究員、曾嶸研究員以及湯臣倍健營養健康研究院研究人員共同完成,匯聚了營養科學、計算生物學、代謝組學等領域的高水平研究團隊,致力于建立以內穩態為基礎的全新代謝健康評估體系。

研究團隊招募了111名年齡跨度從20歲至70歲的健康、肥胖和代謝高危個體,通過營養“壓力實驗”,即給予研究參與者含有糖、脂、蛋白質三大宏量營養素的標準混合食物,從而觀察其在空腹狀態下的代謝狀況和餐后的“穩態彈性”,以及對糖、脂、蛋白質的應答反應。

人體代謝是一個復雜的過程,為了確保研究的科學性、嚴謹性和可操作性,研究人員花了一年多時間與相關的國內外專家對研究方案開展了多輪的研討論證,包括對研究參加者的納入和排除標準,檢測指標的選擇等。光是操作手冊就有上百頁,細致到參與者要在多長時間內吃完食物、餐后抽血期間能喝多少毫升水等等都有精確要求。

這些數據涉及參與者在空腹狀態以及攝入含有糖、脂、蛋白質標準混合食物后5個時間點的上百種的代謝組學和肝臟、腸道、胰腺等主要器官功能相關指標的動態變化。通過分析發現哪些才是反應代謝穩態的關鍵指標?不同維度的數據之間隱藏著什么關聯?如何通過整合數據建立新的模型提供通常臨床評估無法提供的新信息?這些問題考驗著研究團隊的智慧。

醫學相關領域的專家比較擅長從個體的遺傳、生活方式和代謝表型的角度闡述決定個體健康的生物學基礎,調控因素為健康評估、疾病預測和干預方案的制定提供科學依據;而生物信息專家則更擅長運用數學模型解釋生物現象和規律。這種學科間的差異,構成了團隊跨學科合作中的一大挑戰。

“如何用生物信息專家能聽懂的語言讓他們理解代謝規律和內穩態的理念,通過建立全新的模型回答‘離健康有多遠?’而不是傳統的‘離疾病有多遠?’,這個融合過程十分困難。”林旭回憶項目攻關經歷時說道。小到哪個數據需要納入統計,大到采用什么研究范式,團隊常常會有深入的觀點碰撞。

不同學科的交叉融合也為健康評估開辟了更全面的視角。歷經多次推翻重來、上千次參數調整,研究團隊開創性地構建了一個全新的代謝健康量化模型——“健康狀況圖譜”(Health State Map, HSM),為能夠全面反映個體空腹時的健康狀況和餐后的代謝穩態恢復能力提供了全新的評估方案。

研究發現,即使空腹狀態下代謝健康狀況相似的人群,其餐后代謝穩態能力也表現出顯著差異。而即使某些個體在餐后整體恢復穩態的能力相似,他們在糖、脂、蛋白質代謝應答方面也存在差異,而這種差異有助于識別那些特定營養素代謝穩態受損的個體。例如,糖代謝穩態能力較弱的人可能血糖上升速度較快,而恢復速度較慢;而脂代謝穩態能力較弱的人則可能在餐后甘油三酯水平升高幅度較大。

這些代謝信息有望為個性化營養干預提供科學依據。結合更多的后續研究,人們可以根據自己的健康狀況和營養代謝功能,選擇更適合自己的營養攝入方案。例如,減肥人群可以通過代謝穩態評估,識別自己對糖、脂和蛋白質代謝的能力,從而更精準地調整飲食結構,以期達到最佳的減肥效果。這樣的個性化營養指導,有助于提高營養干預的效率和效果。

此外,研究還觀察到,體力活動水平、夜晚睡眠時長以及特定的腸道菌群結構會不同程度地影響個體的代謝穩態能力。

重新定義代謝健康,研究獲國內外專家高度認可

這項歷時6年的研究,開拓性地運用新理念和新算法對人體進行全面的代謝健康評估,為建立以“健康為中心”的評估體系提供了新的策略和手段,在全球率先對內穩態概念的多維度量化評估方面取得突破性進展,亦引起國內外專家的關注。

廣州國家實驗室研究員、國家生物數據中心體系粵港澳大灣區節點平臺首席科學家兼主任李亦學表示,此項基于新概念的方法學上的突破,在全面和動態地重新評估代謝健康和提供精準營養解決方案方面具有重要的發展潛力。

中國科學院分子細胞科學卓越創新中心研究員吳家睿指出,內穩態研究是中國科學院先導項目“多維大數據驅動的中國人群精準健康研究”的重要研究內容之一,HSM的提出和建立是整個先導項目的重要成果之一,為重新定義代謝健康,即回答從傳統的“離疾病有多遠”轉變為“離健康有多遠”,提供了一種全新的工具。

歐洲科學院院士、牛津大學紐菲爾德人口健康系首任理查德·佩托流行病學講席教授、“中國慢性病前瞻性研究”英方首席科學家陳錚鳴認為,如果將來能經過外部數據的驗證,該HSM將會是通過強調人們代謝適應性或彈性,重新定義代謝健康的標志性轉折點。該工作不僅為將來干預中提升器官/組織功能障礙的早期發現,更為靶向的預防和治療策略提供重要信息。

粵港澳大灣區精準醫學研究院(廣州)助理院長及線粒體遺傳與健康研究中心主任顧正龍表示,該研究為重新定義代謝健康提供了新的視角和有發展前景的方法,將引導創新型的精準營養策略發展,這也是精準營養乃至預防醫學領域亟需解決的問題。

近兩年,美國國立衛生研究院(NIH)也啟動了大規模的飲食代謝反應量化模型研究來助推精準營養發展,通過營養壓力實驗來量化代謝健康的新模式儼然已成為國際主流。

產學研深度融合,精準營養打開想象力

隨著人口老齡化進程加速,慢性病預防與管理面臨眾多挑戰,實現“千人千面”的個性化精準營養逐漸成為大眾健康需求。這不僅是科學家們關心的研究主題,也是龍頭企業積極探索的方向。

“我們的科研工作應該做到‘頂天立地’,既要做國際前沿的基礎研究,也要解決社會發展的實際問題。此次與多位科學家的合作,為后續的精準營養干預打開了想象力。”湯臣倍健營養健康研究院副院長賀瑞坤表示。

湯臣倍健作為VDS(膳食營養補充劑)行業的唯一代表,一直參與內穩態研究。早在2016年,公司就開始布局精準營養領域的技術研究及產業轉化,2020年自主建成了國內首個全自動在線干血斑檢測中心,并與中國科學院上海營養與健康研究所相關團隊合作對干血斑檢測方法進行驗證,雙方還共同開發了首款營養基因芯片,為根據個體的遺傳特點提供更精準的營養補充提供了科學依據。

通過系列的合作研究,湯臣倍健從多維度精準評估個體的營養狀況,持續構建精準營養健康管理閉環。未來,湯臣倍健將繼續和科學家們共同對內穩態健康評估體系進行優化,探索更多營養素對代謝穩態的影響,用科學營養生命,提升更高質量的生命體驗。

或許有一天,更多的營養科技將從科幻走進現實。在科幻作品描繪的世界里,太空休眠艙能精確控制氧氣和營養物質的供給,機器人可以掃描檢測人體的各項生命指數,人類甚至能在細胞層面實現營養的精準輸送……