為展現(xiàn)食品科研人的科研經(jīng)歷和智慧人生,《食品科學(xué)》雜志開(kāi)設(shè)“食品科學(xué)家”人物專訪欄目。今天的專訪人物為天津商業(yè)大學(xué)——龐廣昌教授。
個(gè)人簡(jiǎn)介:
龐廣昌(男,1956—),博士,天津商業(yè)大學(xué)(二級(jí))教授,碩導(dǎo),天津科技大學(xué)兼職博導(dǎo),天津市勞動(dòng)模范,享受國(guó)務(wù)院特殊津貼。主要研究領(lǐng)域:食品生物技術(shù)、食品質(zhì)量與安全、生物傳感器(特別是受體傳感器)和食品功能評(píng)價(jià)等,先后承擔(dān)并完成國(guó)家自然科學(xué)基金9 項(xiàng),國(guó)家重大自然科學(xué)基金子課題1 項(xiàng)。承擔(dān)并完成“十五”、“十一五”國(guó)家重大專項(xiàng)課題2 項(xiàng),省、部級(jí)多項(xiàng)。獲省、部級(jí)科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)1 項(xiàng),一等獎(jiǎng)2 項(xiàng),三等獎(jiǎng)4 項(xiàng),天津市教學(xué)成果二等獎(jiǎng)1 項(xiàng),出版專著2 部,編著5 部,教材3 部。發(fā)表重要學(xué)術(shù)論文200多篇,SCI收錄50余篇,其中:1區(qū)(Top)論文:8 篇,影響因子10分以上論文3 篇,7分以上2 篇,2區(qū)8 篇,EI收錄16 篇,單篇最高引用率190。個(gè)人郵箱:pgc@tjcu.edu.cn。
《食品科學(xué)》:
從知網(wǎng)上,我查詢到您早在1998年就開(kāi)始在《食品科學(xué)》上發(fā)表文章,到今年為止,您與《食品科學(xué)》已經(jīng)結(jié)緣24年,共在《食品科學(xué)》發(fā)表了148篇文章,這里面包含了您的很多重要成果。通過(guò)閱讀這些文章,能感受到您從早期研究蛋白、活性肽、酶等發(fā)展到側(cè)重食物在機(jī)體中的合成與分解代謝、免疫調(diào)節(jié)、信號(hào)通路等方面的研究,您能介紹一下您及團(tuán)隊(duì)的研究工作以及研究方向轉(zhuǎn)變的緣由嗎?
龐教授:
個(gè)人認(rèn)為:在科學(xué)領(lǐng)域中,食品科學(xué)應(yīng)該占據(jù)特別重要的地位,因?yàn)椴粌H“民以食為天”,其他動(dòng)、植物都必需以碳、氮營(yíng)養(yǎng)作為生存的基礎(chǔ)。在中國(guó)歷史上,最重要的兩本書(shū)就是《黃帝內(nèi)經(jīng)》和《黃(帝)歷》,都是以黃帝,也就是“帝王”的名譽(yù)編撰而成,后者是通過(guò)農(nóng)耕生產(chǎn)食品的基礎(chǔ),而前者則是飲食與健康的基礎(chǔ)。當(dāng)然我這樣說(shuō)或許會(huì)讓中醫(yī)學(xué)者們感到不爽,因?yàn)橐恢币詠?lái)他們都把《黃帝內(nèi)經(jīng)》作為中醫(yī)著作,但是仔細(xì)研讀一下這本著作不難看出:它所涉及的食品,或“藥食兩用食品”是最多的,化學(xué)藥物直接稱之為“毒藥”。只是從科學(xué)的角度,食品領(lǐng)域因?yàn)榫C合了各學(xué)科領(lǐng)域,因?yàn)槊嫣螅绊懥丝茖W(xué)理論和技術(shù)的縱深發(fā)展水平。我的本科專業(yè)是生物化學(xué),碩士研究生專業(yè)是分子群體遺傳學(xué),而博士專業(yè)則是代謝工程,這些學(xué)科表面上看起來(lái)與食品科學(xué)似乎沒(méi)有直接聯(lián)系,但是我卻堅(jiān)信憑食品科學(xué)的巨大包容性完全可以找到適合自己的研究領(lǐng)域和學(xué)科方向,并將自己所學(xué)的理論、技術(shù)和知識(shí)用于食品科學(xué)研究,為食品科學(xué)作出自己的貢獻(xiàn)。我認(rèn)為我在食品科學(xué)領(lǐng)域中已經(jīng)找到了實(shí)現(xiàn)自我價(jià)值的研究方向,也找到了自我。
正如你所說(shuō)的,開(kāi)始我覺(jué)得在乳制品研究方面最有可能利用我在生物化學(xué)與分子生物學(xué)方面的長(zhǎng)處,做出點(diǎn)像樣的工作來(lái),所以就選擇了乳品及其加工中所產(chǎn)生的生物活性肽作為主要研究方向。因?yàn)槿槭遣溉閯?dòng)物新生兒的第一份食物,而且哺乳動(dòng)物之所以能夠高度進(jìn)化,甚至導(dǎo)致高智商的人類起源、進(jìn)化和文明進(jìn)步,哺乳功不可沒(méi)。所以我迅速組成了我們的研究團(tuán)隊(duì),開(kāi)展了一系列乳及其乳制品加工、進(jìn)入體內(nèi)后所產(chǎn)生的生物活性肽的研究。在國(guó)家攻關(guān)、自然科學(xué)基金和天津市級(jí)項(xiàng)目的支持下先后通過(guò)酶切、分離、純化了多個(gè)具有抗菌、免疫調(diào)節(jié)、抗疲勞、改善睡眠、促進(jìn)鈣、鐵、鎂等生命元素吸收等生物活性肽,其中通過(guò)堿性蛋白酶水解牛乳酪蛋白,分離、純化公認(rèn)具有最好促鈣吸收作用的酪蛋白磷酸肽(CPPs)和促進(jìn)睡眠、抗疲勞(酪啡肽)順利通過(guò)中試,分別添加CPPs或酪啡肽的乳制品相繼實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。根據(jù)目前的研究可知,從乳及其制品,通過(guò)酶解酪蛋白所分離得到的生物活性肽是最豐富的,針對(duì)這些研究結(jié)果,我們從哺乳動(dòng)物進(jìn)化對(duì)哺乳的依賴性和進(jìn)化優(yōu)勢(shì)的角度提出了動(dòng)、植物營(yíng)養(yǎng)和貯藏蛋白來(lái)自功能蛋白(或酶)的功能結(jié)構(gòu)域的編輯與選擇假說(shuō),例如:酪蛋白起源于過(guò)氧化氫酶、溶菌酶、乳鐵蛋白、神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白等功能結(jié)構(gòu)域的組合與編輯,所以哺乳可以在嬰、幼兒體內(nèi)經(jīng)過(guò)胃蛋白酶、胰蛋白酶和凝乳蛋白酶等水解,不僅可以為其提供平衡而重要的氨基酸營(yíng)養(yǎng),而且可以酶解釋放多種具有:抗菌、抗病毒、改善睡眠、抗疲勞、調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)、調(diào)節(jié)血壓、促進(jìn)各種生命元素吸收、生長(zhǎng)和發(fā)育等多種活性肽,正是這些生物活性肽使得哺乳動(dòng)物獲得了進(jìn)化和選擇上的多種優(yōu)勢(shì)。
一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)是:食物除了為機(jī)體提供各種營(yíng)養(yǎng)以外,還對(duì)機(jī)體的健康和功能發(fā)揮重要作用。傳統(tǒng)的食品和營(yíng)養(yǎng)研究一直把營(yíng)養(yǎng)吸收、利用和生存保障作為主要方向,但是所有食物都需要經(jīng)過(guò)腸道吸收才能發(fā)揮營(yíng)養(yǎng)和健康作用。食物經(jīng)過(guò)消化后,淀粉等糖類需要消化為葡萄糖或果糖才能被機(jī)體吸收;蛋白質(zhì)也只能消化成氨基酸或2-3肽才能被機(jī)體吸收;脂肪酸是可以直接被吸收的,但是需要運(yùn)載體和載脂蛋白的幫助和調(diào)控。食物是如何發(fā)揮營(yíng)養(yǎng)以外的功能的呢?這是包括食品科學(xué)家在內(nèi)的幾乎整個(gè)生命科學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)家必需面對(duì)和回答的一個(gè)重大科學(xué)問(wèn)題。生活經(jīng)驗(yàn)告訴我們:可食性纖維素、蛋白質(zhì)、多糖和多種水果、蔬菜都具有多種健康功能,或副作用,甚至毒性,例如蓖麻毒蛋白、脂多糖(LPS)等,其作用途徑和機(jī)制是什么?首先:食物是用來(lái)吃的,不能通過(guò)注射或打點(diǎn)滴途徑直接進(jìn)入體內(nèi),而食物經(jīng)過(guò)胃腸道消化成氨基酸、葡萄糖、核苷酸、脂肪酸等基本營(yíng)養(yǎng)成分吸收以后只能作為機(jī)體的營(yíng)養(yǎng)原料加以利用,發(fā)揮營(yíng)養(yǎng)功能。對(duì)于果蔬(或藥食兩用食品)中豐富的植物化學(xué)物則越來(lái)越多的研究證明其吸收率只有1-3%,而且吸收到體內(nèi)很快就會(huì)被肝、腎清除掉,幾乎不可能通過(guò)胃腸黏膜屏障和血腦屏障等到達(dá)靶組織或靶器官發(fā)揮功能。所以我一直堅(jiān)持認(rèn)為:大多數(shù)食品功能性成分并不是進(jìn)入體內(nèi)發(fā)揮作用的,而是通過(guò)和胃腸黏膜系統(tǒng)互作發(fā)揮調(diào)節(jié)功能。也就是說(shuō):食品發(fā)揮功能的途徑主要有兩條:1、功能性成分通過(guò)和胃腸黏膜互作,再作用于植物神經(jīng),向機(jī)體內(nèi)部,特別是大腦或下丘腦傳遞神經(jīng)、激素、代謝和內(nèi)分泌信號(hào);2、通過(guò)和胃腸黏膜上復(fù)雜的受體系統(tǒng)互作,誘發(fā)腸黏膜組織及腸相關(guān)淋巴組織分泌信號(hào)分子,調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫、代謝和內(nèi)分泌。針對(duì)這一推測(cè),我和我的團(tuán)隊(duì)從2003年開(kāi)始轉(zhuǎn)而進(jìn)行了食物是否,并如何通過(guò)和胃腸黏膜互作發(fā)揮功能的研究,也就是你所說(shuō)的“合成與分解代謝、免疫調(diào)節(jié)、信號(hào)通路等方面的研究”。
首先,在幾乎整個(gè)醫(yī)藥學(xué)領(lǐng)域,多年來(lái)已經(jīng)把大量的研究集中在細(xì)胞因子及其受體的研究方面,并發(fā)現(xiàn)在機(jī)體中細(xì)胞之間實(shí)際上是通過(guò)細(xì)胞因子、趨化因子和激素這三種信號(hào)分子在其分泌細(xì)胞和具有相應(yīng)受體的靶細(xì)胞之間形成一個(gè)機(jī)體內(nèi)、細(xì)胞間的通訊網(wǎng)絡(luò)。正是這個(gè)網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)著機(jī)體的整個(gè)神經(jīng)、生理、代謝、免疫和內(nèi)分泌。但是食品是否也可以通過(guò)細(xì)胞因子、趨化因子或激素發(fā)揮作用呢?我們查閱了大量文獻(xiàn),發(fā)現(xiàn)食品和中草藥的確都可以刺激細(xì)胞分泌不同的細(xì)胞因子或趨化因子。而且有文獻(xiàn)對(duì)細(xì)胞因子的雙重作用,用中國(guó)的“陰”“陽(yáng)”來(lái)解釋,但是進(jìn)一步詳細(xì)分析這些文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn):絕大多數(shù)研究是建立在體外實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,雖然也有動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)報(bào)道,但是都沿用了傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法:經(jīng)過(guò)3-5周的灌胃,在采樣之前禁食一夜。這些研究都有兩個(gè)共同的邏輯問(wèn)題:1、為什么要連續(xù)灌胃3-5周?要知道:那么長(zhǎng)的時(shí)間(相當(dāng)于人類連續(xù)食用5年以上)食用一種食物,生物早就對(duì)信號(hào)刺激產(chǎn)生了耐受性,例如一個(gè)人長(zhǎng)達(dá)數(shù)年服用安眠藥,它還有效嗎?或者還能反映出安眠藥的本來(lái)效果嗎?2、細(xì)胞接受刺激以后需要多長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)始分泌細(xì)胞因子或趨化因子或激素等信號(hào)分子?已知神經(jīng)信號(hào)肯定是“立即”,信號(hào)分子呢?雖然基因表達(dá)需要一段時(shí)間,但是也不應(yīng)該太長(zhǎng)時(shí)間啊!采樣前禁食一夜,一夜的時(shí)間信號(hào)早就衰減掉了吧?
針對(duì)這些問(wèn)題,我們改灌胃3-5周為:第一天不吃待測(cè)食品作為對(duì)照,第二天同樣飲食+待測(cè)食品,兩天都是中午12點(diǎn)吃,飯后2.5小時(shí)采集外周血樣。這個(gè)操作辦法是我們經(jīng)過(guò)近三年實(shí)驗(yàn)建立起來(lái)的:首先我們通過(guò)給家兔灌胃LPS(即:脂多糖,已知可以刺激動(dòng)物強(qiáng)烈炎癥反應(yīng))后間隔采血樣,檢測(cè)多種細(xì)胞因子(或趨化因子)從而弄清楚細(xì)胞因子的分泌規(guī)律,結(jié)果證明:大多數(shù)信號(hào)分子的分泌高峰在食后2.5小時(shí),另一個(gè)需要弄清楚的問(wèn)題是不同季節(jié)、一天內(nèi)的不同時(shí)間機(jī)體對(duì)食物刺激信號(hào)分子分泌的變化規(guī)律,結(jié)果證明:中午(12點(diǎn))的飲食刺激作用最強(qiáng)。還有一個(gè)重要問(wèn)題是:食品是對(duì)人類而言的,動(dòng)物的食品只能稱之為飼料。而且由于飲食習(xí)慣的不同,人對(duì)食品刺激胃腸道的反應(yīng)也不同,換言之因?yàn)樯袩o(wú)和人類飲食習(xí)慣一樣甚至相似的動(dòng)物,所以食品科學(xué)研究應(yīng)該用人體試驗(yàn),而不是用動(dòng)物來(lái)代替人。但是這里有一個(gè)重要的倫理學(xué)問(wèn)題:如果按照流行的實(shí)驗(yàn)方法,護(hù)肝的食品需要先做一個(gè)肝損傷模型才能對(duì)護(hù)肝食品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,那也只能用動(dòng)物了!但是如果食物主要通過(guò)和腸黏膜組織互作,刺激腸黏膜和腸相關(guān)淋巴組織分泌細(xì)胞因子、趨化因子或激素等信號(hào)分子進(jìn)入血液循環(huán)系統(tǒng)再和具有相應(yīng)受體的細(xì)胞互作,形成一個(gè)機(jī)體內(nèi)細(xì)胞間的通訊網(wǎng)絡(luò),通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮功能,那么顯然這個(gè)難題不難解決:只要采集2-3毫升血就可以了,這樣,通過(guò)志愿者就完全可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究了。
確定了這種研究方法以后,我們一直致力于 “機(jī)體內(nèi)細(xì)胞間無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)”的建立方法和研究,至今近20年。我們得出的結(jié)論是:1、食物的確可以通過(guò)和胃腸黏膜互作向循環(huán)系統(tǒng)發(fā)送細(xì)胞因子、趨化因子和激素等信號(hào)分子;2、這些信號(hào)分子的確可以通過(guò)相應(yīng)受體在組織、器官和細(xì)胞之間形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度勝過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(亦即:有線網(wǎng)絡(luò))的無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò);3、利用液體芯片掃描儀可以實(shí)現(xiàn)上百種細(xì)胞因子的同時(shí)測(cè)定;4、對(duì)20種按照中國(guó)傳統(tǒng)飲食經(jīng)驗(yàn)分類的20種對(duì)應(yīng)不同溫、涼、寒、熱、平屬性的食品(五果、五疏、五肉、五谷各5種)進(jìn)行志愿者食用實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明:其細(xì)胞通訊網(wǎng)絡(luò)竟然和這些屬性基本吻合,如:雞肉屬于熱性,激活細(xì)胞通訊網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度;而同為禽類的鴨肉則是涼性,降低(抑制)機(jī)體內(nèi)細(xì)胞間的無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度。
值得一提的是:姜雖然在中國(guó)人的飲食經(jīng)驗(yàn)中屬于溫或熱性(有爭(zhēng)議),而它對(duì)機(jī)體的作用的實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻是降低機(jī)體內(nèi)細(xì)胞間的無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度。這說(shuō)明雖然這個(gè)細(xì)胞通訊網(wǎng)絡(luò)和溫涼寒熱平屬性有一定的內(nèi)在聯(lián)系,但并非起決定性作用,肯定還有其他因素控制該屬性。于是我們從另一個(gè)角度-代謝網(wǎng)絡(luò)通量與控制的角度對(duì)這些食品的溫涼寒熱平屬性進(jìn)行了定量化研究。顯然這些研究沒(méi)有先例,還是要在方法上取得突破。一個(gè)必需弄清楚的問(wèn)題是:食品的溫涼寒熱平屬性的準(zhǔn)確含義是什么?首先它不是食品本身的溫度,而是該食品對(duì)機(jī)體所發(fā)揮的作用,例如狗肉之所以被定為熱性,主要是經(jīng)食用后可以使機(jī)體發(fā)熱(正常發(fā)熱,而不是發(fā)燒),再例如綠豆是涼性食品,飲食后可以使機(jī)體降溫(清涼解暑)。從熱力學(xué)的角度也就是:熱性食品促進(jìn)機(jī)體內(nèi)能量物質(zhì)燃燒,而涼性食品則是降低能量物質(zhì)的燃燒,增加其合成和儲(chǔ)存。顯然,這一定和能量物質(zhì)的分解與合成代謝有關(guān),熱性促進(jìn)分解代謝,涼性降低分解代謝或增加合成代謝。接下來(lái)要解決的問(wèn)題是如何對(duì)機(jī)體合成或分解代謝進(jìn)行定量化測(cè)定?此時(shí),我的本科和博士專業(yè)背景為解決合成與分解代謝的定量化問(wèn)題提供了方法和研究方案:因?yàn)楹铣纱x必定與戊糖途徑所提供的碳骨架轉(zhuǎn)化聯(lián)系在一起,而分解代謝則必需通過(guò)糖酵解、三羧酸循環(huán)所產(chǎn)生的還原力驅(qū)動(dòng)氧化磷酸化才能實(shí)現(xiàn)。在代謝工程領(lǐng)域已經(jīng)有代謝通量及其控制分析方法來(lái)實(shí)現(xiàn)定量化及其調(diào)控。我們從2003年開(kāi)始致力于代謝網(wǎng)絡(luò)及其控制分析研究,先后在植物、乳酸菌、蟾蜍、黃鼠(一種可以冬眠的草原有害鼠類)、果蔬和人類進(jìn)行了以中心代謝途徑為基礎(chǔ)的代謝網(wǎng)絡(luò)通量分析方法的建立和研究。我們之所以能夠進(jìn)行飲食對(duì)機(jī)體合成或分解代謝的定量化測(cè)定主要基于3個(gè)方法上的突破:1、因?yàn)闄C(jī)體的整體代謝交流也是基于血液循環(huán)系統(tǒng),所以我們?nèi)匀豢梢酝ㄟ^(guò)采集3毫升外周血來(lái)實(shí)現(xiàn)合成或分解代謝網(wǎng)絡(luò)通量的測(cè)定;2、利用經(jīng)代謝工程領(lǐng)域多年研究所積累的方法可以用分解代謝和氧化磷酸化通量來(lái)定量化描述溫、熱屬性;用分解代謝通量降低或合成代謝(戊糖途徑)通量來(lái)定量化寒、涼、平屬性。3、用和機(jī)體內(nèi)細(xì)胞間無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)同樣的方法,同時(shí)采集外周血進(jìn)行通訊網(wǎng)絡(luò)和代謝網(wǎng)絡(luò)通量的測(cè)定。我們同樣用這種定量化方法,通過(guò)志愿者食用20種不同屬性的食品后2.5小時(shí)對(duì)合成與分解代謝網(wǎng)絡(luò)通量的作用,結(jié)果令人興奮:完全符合飲食經(jīng)驗(yàn)和中醫(yī)藥學(xué)者對(duì)20種食品屬性和免疫調(diào)節(jié)(陰陽(yáng))所下的結(jié)論!我們找到了定量化測(cè)定食品整體功能的解決方案,將中醫(yī)藥和食品領(lǐng)域只能憑經(jīng)驗(yàn),或品味經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷,難以精確測(cè)量的免疫調(diào)節(jié)和溫涼寒熱平屬性進(jìn)行精確的定量化測(cè)定。
雖然我一直堅(jiān)信:這些問(wèn)題的解決具有十分廣泛的應(yīng)用價(jià)值,但是現(xiàn)代生命科學(xué)往往需要弄清楚其作用機(jī)制,也就是細(xì)胞信號(hào)通路是什么,只有搞清楚這些問(wèn)題才可能得到西方科學(xué)以及有西方留學(xué)和科技、文化背景科學(xué)家的接受和認(rèn)可,這也正是我們現(xiàn)在和將來(lái)將上述問(wèn)題推向分子水平、受體和信號(hào)通路層面的研究的重要原因,但是目前還只是一些方法上的探索,后續(xù)的工作只能由后起之秀來(lái)努力了,我已經(jīng)退休了,期待各位同仁的努力和廣泛、深入的研究吧!
《食品科學(xué)》:
您在2008年曾出版過(guò)一本書(shū)籍《食品免疫論:關(guān)于胃腸粘膜免疫和細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)》,在這本書(shū)中,您結(jié)合自己多年來(lái)的研究成果,系統(tǒng)論證了食品在免疫控制和調(diào)節(jié)、機(jī)體防御以及信號(hào)傳遞中的關(guān)鍵作用。那從現(xiàn)代免疫學(xué)角度出發(fā),您認(rèn)為食品在人類健康中的關(guān)鍵作用是什么呢?
龐教授:
我曾經(jīng)針對(duì)食品如何通過(guò)與胃腸黏膜組織和腸相關(guān)淋巴組織(the gut-associated lymphoid tissue, GALT)互作刺激這些組織或細(xì)胞分泌細(xì)胞因子、趨化因子或激素等信號(hào)分子發(fā)揮生理、代謝、免疫與內(nèi)分泌調(diào)節(jié)功能寫(xiě)過(guò)一篇綜述性文章,記得那是在2006年初,春節(jié)前,我和《食品科學(xué)》的張立方和孫勇主編談及此事,他們當(dāng)即表示:寫(xiě)好以后我們以約稿的形式發(fā)表。可是這篇文章定稿時(shí)的字?jǐn)?shù)接近6萬(wàn)字,按說(shuō)已經(jīng)超出雜志的字?jǐn)?shù)限制,但是他們還是拍板以食品是如何通過(guò)細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)控制人類健康的I、II兩篇在兩期上刊發(fā),這是對(duì)我很大的鼓勵(lì)和支持!那時(shí)候在食品科學(xué)領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)、外科技期刊上還查不到相關(guān)文章。我至今還清楚地記得:在當(dāng)年的食品科學(xué)國(guó)際年會(huì)上述及細(xì)胞因子的時(shí)候,很多同行都為我提出食品可以通過(guò)細(xì)胞因子發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)功能感到驚訝,因?yàn)橐恢币詠?lái),細(xì)胞因子研究主體都似乎限定在免疫學(xué)或醫(yī)藥學(xué)領(lǐng)域。我那時(shí)根據(jù)所查到的海量論文,特別是我們的一些初步研究結(jié)果堅(jiān)信:食品主要是通過(guò)腸道調(diào)節(jié)機(jī)體的生理、代謝、免疫與內(nèi)分泌系統(tǒng),這樣才能夠能夠解釋大部分食品發(fā)揮生物功能的機(jī)制。但是要說(shuō)清楚這些問(wèn)題并不容易,不可能通過(guò)一兩篇文章理清其邏輯關(guān)系。所以下決心拿出2-3年的時(shí)間寫(xiě)一本書(shū),這就是《食品免疫論:關(guān)于胃腸粘膜免疫和細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)》的初衷。事實(shí)上,在這本書(shū)的編撰過(guò)程中,我通過(guò)查閱大量文獻(xiàn)又有了很多新的收獲。在這本書(shū)中,雖然在每一部分都試圖用盡量多的文獻(xiàn)和研究結(jié)果加以證明,并盡可能從免疫、細(xì)胞信號(hào)傳遞和分子生物學(xué)水平上揭示食品的免疫調(diào)節(jié)途徑和機(jī)制,但是時(shí)至今日,還是有很多地方已經(jīng)明顯過(guò)時(shí),很多方面已經(jīng)取得了突破性進(jìn)展,希望以后我的學(xué)生能夠進(jìn)行補(bǔ)充和完善吧。
雖然這本書(shū)將近百萬(wàn)字,但是我最想說(shuō)清楚的問(wèn)題主要有:1、現(xiàn)代人類和哺乳動(dòng)物的始祖可以上推到腔腸動(dòng)物,大腦、免疫、內(nèi)分泌、五臟六腑最早都起源于腔腸,所以在腸道和其他細(xì)胞、組織、器官之間一定有一個(gè)通訊系統(tǒng),雖然腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)神經(jīng)纖維控制整個(gè)機(jī)體的運(yùn)動(dòng),但是胃腸道一定可以通過(guò)植物神經(jīng)和我一直強(qiáng)調(diào)的細(xì)胞因子、趨化因子和激素為信號(hào)分子的機(jī)體內(nèi)細(xì)胞間無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)控制機(jī)體的生理、代謝、內(nèi)分泌和免疫系統(tǒng)。現(xiàn)在已經(jīng)有越來(lái)越多的證據(jù)表明:的確存在一個(gè)以腸道為中心的控制系統(tǒng)即:腸-腦軸、腸-肝軸、腸-腎軸、腸-肺軸、腸-生殖軸等,目前這些研究領(lǐng)域已經(jīng)吸引了大量精英的目光和精力。2、機(jī)體可以通過(guò)眼、耳、鼻、舌、身來(lái)感知周圍的物理世界,但是機(jī)體如何感知周圍的化學(xué)世界的卻很少有人提及,而嗅覺(jué)、味覺(jué)和免疫系統(tǒng)明明是可以傳感和識(shí)別周圍天文數(shù)字的有機(jī)化合物,包括營(yíng)養(yǎng)、有益化合物、有害化合物、毒素、有益菌、有害菌、病毒等。例如:免疫系統(tǒng)是如何識(shí)別周圍的有機(jī)化合物的?這些識(shí)別系統(tǒng)是什么?大量研究證明:B細(xì)胞和T細(xì)胞可以識(shí)別抗原(決定簇)的化學(xué)結(jié)構(gòu)和分布,是免疫學(xué)領(lǐng)域中最重要的研究成果之一,它們識(shí)別抗原(決定簇)結(jié)構(gòu)是靠其表面的T細(xì)胞抗原識(shí)別受體(TCR)和B細(xì)胞表面的B細(xì)胞抗原識(shí)別受體(BCR),這些受體都屬于免疫球蛋白受體超家族,識(shí)別抗原后即可向細(xì)胞內(nèi)發(fā)送信號(hào),激活這些細(xì)胞發(fā)揮抗原特異性細(xì)胞免疫或分泌抗體介導(dǎo)識(shí)別特異性抗原的體液免疫。但是:在人類知曉免疫接種之前,動(dòng)物是如何在自然狀態(tài)下進(jìn)行免疫接種的呢?這個(gè)識(shí)別過(guò)程又是怎么發(fā)生的?唯一的可能是通過(guò)飲食使外部抗原進(jìn)入腸道,也就是在腸黏膜組織和腸相關(guān)淋巴組織中識(shí)別。研究表明:腸黏膜系統(tǒng)的確存在一種特化的細(xì)胞-微皺褶(M)細(xì)胞,分布在Peyer's patches (PP)的底部,被其他單層(杯狀)上皮細(xì)胞包圍在中間,形成一個(gè)具有大量微皺褶的底部,就像個(gè)籃子一樣,專門(mén)用來(lái)采集我們食品中的各種分子,特別是具有抗原特性的大分子,它具有很多專門(mén)的采樣裝置,為免疫細(xì)胞識(shí)別采集抗原。為了把采集到的這些抗原或抗原決定簇運(yùn)輸?shù)礁浇牧馨徒Y(jié)節(jié)或淋巴組織,腸道組織還分布了很多樹(shù)突狀細(xì)胞(DC-細(xì)胞),它們?cè)诒豢乖碳こ墒煲院罂梢蚤L(zhǎng)出很多偽足,賦予成熟的DC細(xì)胞游泳能力,從而可以將抗原(決定簇)運(yùn)送到機(jī)體各處。這個(gè)系統(tǒng)也正是疫苗(菌苗)研究人員試圖用來(lái)研制口服免疫的重要可利用工具。但這不正是飲食可以作為最重要的天然免疫接種系統(tǒng)的有力證據(jù)嗎?而且我們的飲食過(guò)程從嗅覺(jué)開(kāi)始到味覺(jué),再到PP結(jié)中的M細(xì)胞、DC細(xì)胞、腸相關(guān)淋巴組織(已知最大的淋巴組織),它們難道不都是通過(guò)嗅覺(jué)受體、味覺(jué)受體、趨化因子受體(已知這三大類受體基本上都屬于G蛋白偶聯(lián)受體-GPCRs超家族)和TCRs、BCRs嗎?它們都可以依賴其受體胞外結(jié)構(gòu)域識(shí)別各類配體的分子結(jié)構(gòu),從而向細(xì)胞內(nèi)傳遞信號(hào)。3、食品作為天然免疫接種系統(tǒng)對(duì)機(jī)體具有最大的安全性。為什么這樣說(shuō)?因?yàn)槭称吠ㄟ^(guò)嗅覺(jué)、味覺(jué)受體的層層識(shí)別進(jìn)入胃,如果食入了有毒物質(zhì)還可以通過(guò)嘔吐將其排出體外;食物進(jìn)入胃部以后在胃酸和胃蛋白酶的消化下,幾乎可以殺死一切細(xì)菌、病毒等有害微生物,進(jìn)入腸道以后大量的酶對(duì)其中有機(jī)分子,特別是具有抗原性的大分子進(jìn)行消化,只有極少數(shù)完整抗原能夠達(dá)到小腸,使食物中的細(xì)菌、病毒和具有抗原性的大分子幾乎全部被殺死和消化,少量幸存者經(jīng)小腸中的采樣系統(tǒng)傳遞到免疫識(shí)別系統(tǒng),激活先天免疫和獲得性免疫。食物過(guò)敏本身就說(shuō)明腸道中的確存在著一個(gè)對(duì)食物中的抗原進(jìn)行免疫識(shí)別和采樣系統(tǒng)。可見(jiàn)在漫長(zhǎng)的進(jìn)化歷程中,正是食物和胃腸系統(tǒng)為我們不斷地制備滅活疫苗或菌苗,通過(guò)腸道將其結(jié)構(gòu)信息傳遞給先天和獲得性免疫系統(tǒng)。想一想:為什么我們經(jīng)常會(huì)得呼吸道疾病?其重要原因正是呼吸進(jìn)體內(nèi)的細(xì)菌或病毒未經(jīng)消化和滅活。4、食品免疫系統(tǒng)以及由胃腸道中的食物通過(guò)和腸組織、腸相關(guān)淋巴組織互作分泌細(xì)胞因子、趨化因子和激素等信號(hào)分子,再經(jīng)血液循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成機(jī)體內(nèi)細(xì)胞間無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)。研究表明:其網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),說(shuō)明腸道才是機(jī)體各種生理功能的調(diào)節(jié)中心,沒(méi)有大腦,免疫、代謝、生理內(nèi)分泌系統(tǒng)照樣運(yùn)行,如植物人,但是沒(méi)有腸道的調(diào)節(jié),或者腸道調(diào)節(jié)紊亂或失控,大腦也會(huì)失控,機(jī)體無(wú)法存活。“民以食為天”在這里表現(xiàn)得更絕對(duì)、更徹底!5、關(guān)于發(fā)炎、抗炎和免疫力的問(wèn)題,我認(rèn)為在食品科學(xué)乃至醫(yī)藥學(xué)領(lǐng)域存在很多誤區(qū):普遍認(rèn)為可以“抗炎癥提高機(jī)體免疫力”的食品才是值得重視和選擇的保健食品。盡管免疫力這個(gè)中文詞一直被廣泛使用,但是其準(zhǔn)確含義卻無(wú)法說(shuō)清楚,甚至難以找到合適的英文專業(yè)詞與之對(duì)應(yīng)。因?yàn)楸砻婵磥?lái)免疫力可以解釋為免疫能力,但是細(xì)究之則難以準(zhǔn)確解釋,因?yàn)槊庖叩哪芰?yīng)該可以度量,然而免疫力怎么度量?再者就是增強(qiáng)免疫力似乎永遠(yuǎn)是好的,降低免疫力則永遠(yuǎn)是得病的原因和基礎(chǔ)。在免疫學(xué)領(lǐng)域卻往往強(qiáng)調(diào):免疫是一個(gè)雙刃劍,免疫低下固然會(huì)造成反復(fù)感染等疾病,但是過(guò)高了也不好啊,過(guò)高了反而會(huì)得自身免疫性疾病。我在多次學(xué)術(shù)交流中解釋過(guò)如何通過(guò)增強(qiáng)免疫力推出可以治百病的藥物或保健品:“所有的疾病包括癌癥都是因?yàn)槊庖吡Φ拖略斐傻模业谋=∑房梢蕴岣邫C(jī)體的免疫力,免疫力高了自然可以百病不侵”。這些錯(cuò)誤概念的流行,致使所有保健品商家絕不敢聲稱“我的保健品可以降低免疫力”。但是事實(shí)是怎樣的呢?免疫系統(tǒng)作為機(jī)體重要的防御系統(tǒng)是機(jī)體必需優(yōu)先保障的,正常情況下,只要營(yíng)養(yǎng)不缺乏就不會(huì)發(fā)生免疫力低下的問(wèn)題;倒是在營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩的情況下,往往促使機(jī)體免疫力過(guò)強(qiáng),從而造成自身免疫性疾病,甚至肥胖、糖尿病和癌癥。所以過(guò)去度饑荒時(shí)的野菜、糙米、蕎麥、高纖維等低營(yíng)養(yǎng)食品現(xiàn)在反而都成了保健品,其原因就是目前問(wèn)題是:過(guò)量的營(yíng)養(yǎng)造成了免疫過(guò)強(qiáng)的流行。事實(shí)上這些曾經(jīng)用來(lái)度饑荒的食品,例如蒲公英、苦菜等都是降低免疫的食品。再一個(gè)就是發(fā)炎和抗炎的關(guān)系,很多食品或藥物(特別是中草藥)都被描述為“抗炎癥提高機(jī)體免疫力”,但是這句話本身就是矛盾的,首先,不論先天免疫還是獲得性免疫都依賴于發(fā)炎的過(guò)程,也就是促炎細(xì)胞因子的合成與分泌,發(fā)炎是提高和激活免疫系統(tǒng)的基礎(chǔ)。而恰恰相反,抗炎則是機(jī)體避免過(guò)度發(fā)炎所建立的一種自我保護(hù)機(jī)制。在正常情況下,當(dāng)機(jī)體發(fā)生疾病時(shí),例如遭遇病原體入侵就會(huì)通過(guò)發(fā)炎細(xì)胞因子的分泌,激活機(jī)體免疫防御系統(tǒng)來(lái)和入侵者作戰(zhàn),但是當(dāng)入侵者被控制和消滅以后就會(huì)自動(dòng)增加抗炎細(xì)胞因子的分泌以免產(chǎn)生過(guò)頭的炎癥(免疫)。這個(gè)過(guò)程經(jīng)歷一系列細(xì)胞信號(hào)傳遞和調(diào)控機(jī)制,一直都是免疫學(xué)的熱門(mén)領(lǐng)域,并取得了系列突破。
《食品科學(xué)》:
您今年4月份在《食品科學(xué)》發(fā)表了一篇綜述文章《G蛋白偶聯(lián)雌激素受體研究進(jìn)展及在食品功能評(píng)價(jià)中的應(yīng)用》,文中提到植物化學(xué)物、中草藥和植物雌激素類化合物都具有豐富性、多樣性,但是在結(jié)構(gòu)和功能上卻顯示出很多共性——幾乎都具有雌激素類功能。研究發(fā)現(xiàn)植物化學(xué)物在動(dòng)物中發(fā)揮和內(nèi)源性雌激素平行的生物學(xué)作用。您能否介紹一下這些植物化學(xué)物是如何發(fā)揮有益或有害作用的呢?
龐教授:
我已經(jīng)在今年3月份國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目結(jié)題后正式退休。按說(shuō)早已到了退休年齡(已經(jīng)65周歲)該休息一下做自己愛(ài)好的事情了,但是我卻花費(fèi)了將近半年的時(shí)間和精力致力于這篇文章的撰寫(xiě)。一方面我對(duì)《食品科學(xué)》真的很有感情,另一方面我也是一直受到一個(gè)有關(guān)食品,特別是植物性食品功能評(píng)價(jià)問(wèn)題的困擾,去年下半年突然想通了,所以想把這些想法發(fā)表出去。從人類文明史來(lái)看,農(nóng)耕文明和植物性食品的栽培、加工和食用具有重要而復(fù)雜的聯(lián)系。特別是中國(guó)人的祖先憑經(jīng)驗(yàn)和品嘗所建立的飲食文化和中醫(yī)藥科學(xué),其主體更是建立在植物性食品和中草藥的基礎(chǔ)上。近年來(lái)的營(yíng)養(yǎng)基因組學(xué)研究表明至少有十萬(wàn)種植物化學(xué)物對(duì)人類健康發(fā)揮作用,它們甚至和營(yíng)養(yǎng)不沾邊,但是其功能到底是如何發(fā)生的?又如何評(píng)價(jià)?當(dāng)然已經(jīng)有海量的研究涉及到這些植物化學(xué)物的結(jié)構(gòu)和功能評(píng)價(jià),可惜的是:多數(shù)這些研究都是通過(guò)體外實(shí)驗(yàn),甚至是用腫瘤細(xì)胞系做出來(lái)的。但是在我們利用細(xì)胞系評(píng)價(jià)植物化學(xué)物的功能時(shí),一個(gè)不能回避的問(wèn)題擺在面前:有利于腫瘤細(xì)胞系生存、繁殖好呢?還是抑制腫瘤細(xì)胞系的生存、繁殖好?從抗癌藥物篩選的角度當(dāng)然是抑制腫瘤細(xì)胞系好,但是評(píng)價(jià)食品功能呢?用動(dòng)物所做的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)又如何呢?利用致病動(dòng)物模型所做出的結(jié)果對(duì)人類食品功能評(píng)價(jià)到底有多大實(shí)際參考價(jià)值呢?食品是用來(lái)治病的嗎?食品功能是為了治病嗎?大家都知道,政府監(jiān)管系統(tǒng)也一直在強(qiáng)調(diào):食品的功能應(yīng)該是為了保證機(jī)體健康,不能標(biāo)記疾病治療作用,得了病就應(yīng)該去找醫(yī)生。而且尚無(wú)任何動(dòng)物的生活習(xí)慣和人相似,就是不同的民族其生活習(xí)慣也有很大不同,再加上性別、年齡、生理狀態(tài)等差別,致使有關(guān)食品功能評(píng)價(jià)結(jié)果的參考價(jià)值必然大打折扣,更不用說(shuō)經(jīng)得住科學(xué)和實(shí)踐檢驗(yàn)。當(dāng)然科學(xué)和技術(shù)研究的目的并不僅僅是提出問(wèn)題,更重要的是要解決問(wèn)題。所以當(dāng)我在閱讀大量有關(guān)植物化學(xué)物的功能和分子機(jī)制的相關(guān)文獻(xiàn)時(shí)發(fā)現(xiàn):植物化學(xué)物的結(jié)構(gòu)和功能竟然和動(dòng)物(和人類)雌激素受體及其信號(hào)通路具有密切聯(lián)系!只不過(guò)這些雌激素受體大多數(shù)都屬于核受體,可以在接受雌激素類化合物刺激以后通過(guò)多種受體互作形成異常復(fù)雜的核受體互作網(wǎng)絡(luò),并可以直接進(jìn)入細(xì)胞核,調(diào)節(jié)很多基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)。這顯然大大增加了有關(guān)植物化學(xué)物或植物雌激素類化合物發(fā)揮生理作用機(jī)制的復(fù)雜性。但是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)一類G蛋白雌激素受體,分布在細(xì)胞膜系統(tǒng)上,包括質(zhì)膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和其它膜系統(tǒng)。它們具有兩個(gè)重要的信號(hào)傳遞途徑:1、控制著雌激素受體和核受體網(wǎng)絡(luò),從而向細(xì)胞核傳遞信號(hào)(因涉及基因轉(zhuǎn)錄和表達(dá),需要較長(zhǎng)時(shí)間,所以稱之為慢信號(hào)傳遞途徑);2、直接控制已知的G蛋白激活細(xì)胞膜上的多種離子通道開(kāi)關(guān),從而傳遞神經(jīng)和代謝與內(nèi)分泌信號(hào),因?yàn)樵撔盘?hào)傳遞屬于電化學(xué)信號(hào)傳遞,速度很快,所以也稱之為快速電化學(xué)信號(hào)傳遞途徑。顯然這應(yīng)該是雌激素及其類似物發(fā)揮神經(jīng)、生理、代謝、免疫和內(nèi)分泌調(diào)節(jié)的主體途徑。通過(guò)該受體及其信號(hào)途徑來(lái)評(píng)價(jià)食品,特別是植物化學(xué)物的功能可能成為食品功能評(píng)價(jià)的一條重要途徑,而且不涉及復(fù)雜的基因表達(dá)、調(diào)控和表觀遺傳修飾過(guò)程。這就是我花精力寫(xiě)這篇文章的主要原因。最后再補(bǔ)充一下,所謂功能評(píng)價(jià)并不僅僅是有益功能評(píng)價(jià),對(duì)一個(gè)人有益并非對(duì)所有人都有益,例如雌激素活性較強(qiáng)強(qiáng)的化合物-大豆異黃酮只對(duì)更年期婦女可能是有益的,對(duì)男人可能是有害的。有些毒素如:雙酚A就是通過(guò)抑制雌激素受體產(chǎn)生毒性。所以任何化合物對(duì)人類都可能具有有益或有害雙重作用或雙向作用,特別是雌激素類化合物更是如此。我們的學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)致力于G蛋白偶聯(lián)受體傳感器的研究已經(jīng)將近十年,在GPCRs體外合成、納米粒子加大量子點(diǎn)、信號(hào)放大、配體-受體聯(lián)動(dòng)變構(gòu)、電化學(xué)型受體傳感器研制等方面取得了系列成功,現(xiàn)在正在致力于人類GPER的體外表達(dá)、分離純化和納米金電化學(xué)型受體傳感器的研制,并取得了很好的進(jìn)展。我對(duì)利用GPERs納米、組織和細(xì)胞傳感器評(píng)價(jià)植物化學(xué)物,特別是植物雌激素類化合物,進(jìn)行功能評(píng)價(jià)、信號(hào)途徑、作用機(jī)制等研究與應(yīng)用充滿期待。例如研究表明:大豆異黃酮具有雌激素類作用,當(dāng)少女發(fā)育過(guò)程中雌激素分泌過(guò)多時(shí),因?yàn)榇蠖巩慄S酮具有和自身雌激素相似的作用,但是明顯小于天然雌激素,所以適量服用大豆異黃酮時(shí),由于它可以競(jìng)爭(zhēng)性作用于雌激素受體,總體上可以發(fā)揮降低天然雌激素活性的作用;但是對(duì)于更年期婦女,由于自身雌激素分泌快速降低產(chǎn)生更年期癥狀時(shí),則可以適當(dāng)服用大豆異黃酮,用來(lái)補(bǔ)充雌激素的生理作用,避免由于自身雌激素下降過(guò)快所造成的疾病。這些研究往往需要各種技術(shù)和方法的聯(lián)合使用和研究,但是如果我們有了人類雌激素受體傳感器就能實(shí)現(xiàn)定量化、高靈敏大豆異黃酮、天然(內(nèi)源)雌激素和受體互作的動(dòng)力學(xué)比較研究。
注:想詳細(xì)了解該文章,請(qǐng)點(diǎn)擊《G蛋白偶聯(lián)雌激素受體研究進(jìn)展及在食品功能評(píng)價(jià)中的應(yīng)用》
《食品科學(xué)》:
中華民族在對(duì)數(shù)千年農(nóng)耕文明和飲食經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上所總結(jié)的有關(guān)“陰、陽(yáng)”、“熱、溫、平、涼、寒”、“五味調(diào)和”和“平衡與糾偏”理論已經(jīng)深入到每一個(gè)人的生活習(xí)慣和方方面面。您認(rèn)為這些以中醫(yī)藥和飲食“平衡與糾偏”理論為基礎(chǔ)的飲食智慧與目前提倡的個(gè)性化營(yíng)養(yǎng)有怎樣的關(guān)系呢?
龐教授:
隨著科學(xué)技術(shù),特別是現(xiàn)代醫(yī)藥學(xué)和分子生物學(xué)研究的不斷深入,由西方(或傳統(tǒng))營(yíng)養(yǎng)學(xué)家和政府、組織為各種群體所推薦的營(yíng)養(yǎng)配方日益受到挑戰(zhàn),越來(lái)越多的調(diào)查表明:由于遺傳背景、生活習(xí)慣、飲食習(xí)慣和生活狀態(tài)極其巨大的多樣性,造成同一個(gè)營(yíng)養(yǎng)配方對(duì)不同的人具有完全不同的結(jié)果,特別是研究發(fā)現(xiàn):很多非營(yíng)養(yǎng)成分,如:果蔬中的植物化學(xué)物,雖然并非傳統(tǒng)意義上的大營(yíng)養(yǎng),但是卻對(duì)健康發(fā)揮重要作用。隨后便有科學(xué)家提出進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)基因組學(xué)研究,通過(guò)對(duì)人類基因組和營(yíng)養(yǎng)與健康的關(guān)系研究,實(shí)現(xiàn)個(gè)性化營(yíng)養(yǎng)配方。于是有些發(fā)達(dá)國(guó)家便紛紛響應(yīng),提出在營(yíng)養(yǎng)基因組學(xué)研究的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)個(gè)性化營(yíng)養(yǎng)的構(gòu)想。遺憾的是,表觀遺傳學(xué)研究很快證明我們的飲食結(jié)構(gòu)和習(xí)慣可以通過(guò)DNA及核小體組蛋白修飾寫(xiě)入染色體,從而改變基因轉(zhuǎn)錄、調(diào)控和表達(dá),并具有積累和記憶性,甚至可以遺傳給后代。這就意味著:飲食習(xí)慣也可以在染色體上留下并積累印跡,于是科學(xué)家戲稱:“你是你(外)祖母吃出來(lái)的”。既然飲食習(xí)慣可以寫(xiě)入染色體,并在那里留下記憶,那么僅靠遺傳背景的基因組學(xué)數(shù)據(jù)怎么可能實(shí)現(xiàn)個(gè)性化營(yíng)養(yǎng)呢?其實(shí)中國(guó)人都不同程度地懂得:通過(guò)食品的“陰、陽(yáng)”平衡、“熱、溫、平、涼、寒”屬性調(diào)節(jié)和“苦、辛、酸、甜、咸“五味調(diào)和”,以保持“平衡”膳食并及時(shí)“糾偏”是可以達(dá)到健康飲食的。難道這不正是個(gè)性化營(yíng)養(yǎng)一個(gè)可行的解決方案嗎?個(gè)人以為這些發(fā)明和智慧不僅保護(hù)了中華民族繁衍和健康,其意義絕不亞于“四大發(fā)明”。只可惜我們很多人并沒(méi)有利用現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)和方法揭示“陰、陽(yáng)”、“熱、溫、平、涼、寒”和苦、辛、酸、甜、咸“五味調(diào)和”, “平衡”及 “糾偏”理論和概念的本質(zhì)。我們致力于這方面的研究近20年,自認(rèn)為已經(jīng)取得了關(guān)鍵性突破,基本上證明了不同屬性、不同陰陽(yáng)和不同味覺(jué)的食品實(shí)際上對(duì)應(yīng)著上調(diào)或下調(diào)免疫、合成與分解代謝和五臟六腑(味覺(jué)與歸經(jīng))的功能。根據(jù)每個(gè)人的具體情況調(diào)節(jié)它們的平衡或及時(shí)糾偏難道不正是個(gè)性化營(yíng)養(yǎng)的最可行的規(guī)則嗎?只可惜我們這些工作尚未引起國(guó)內(nèi)、外同行和政府的廣泛關(guān)注與推廣應(yīng)用,我是多么希望有一天能夠得到足夠的重視、推廣和應(yīng)用啊!如今我已經(jīng)退休,無(wú)法繼續(xù)研究下去了,好在已經(jīng)有我的研究生愿意繼續(xù)探索,盼望我能在有生之年看到這些愿望的實(shí)現(xiàn)!
《食品科學(xué)》:
同樣的飲食對(duì)不同飲食背景、生存環(huán)境、生活方式、遺傳背景的人群產(chǎn)生的后果不同,對(duì)于這些差別,營(yíng)養(yǎng)基因組學(xué)和表觀遺傳學(xué)有不同的看法,您能簡(jiǎn)單介紹一下嗎?您認(rèn)為食品營(yíng)養(yǎng)及其功能評(píng)價(jià)的核心是什么?未來(lái)發(fā)展方向有哪些呢?
龐教授:
對(duì)于個(gè)性化營(yíng)養(yǎng)和表觀遺傳學(xué)之間的不同看法,我已經(jīng)簡(jiǎn)略介紹過(guò)。毫不隱瞞我自己的觀點(diǎn):個(gè)性化營(yíng)養(yǎng)作為一個(gè)目標(biāo)毫無(wú)疑問(wèn)是龐大而宏偉的,也是科學(xué)的,但是單憑營(yíng)養(yǎng)基因組學(xué)則難以實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)!或者說(shuō)其可行性值得質(zhì)疑和商榷。營(yíng)養(yǎng)基因組學(xué)到目前為止還只是停留在表面,而表觀遺傳學(xué)卻已經(jīng)積累了大量的研究成果,甚至改變了或顛覆了很多傳統(tǒng)的理論和認(rèn)識(shí),兩者不可同日而語(yǔ)。順便強(qiáng)調(diào)幾句:我覺(jué)得食品科學(xué)家應(yīng)該深入學(xué)習(xí)一下表觀遺傳學(xué),了解一下表觀遺傳學(xué)研究進(jìn)展。因?yàn)轱嬍持钥梢詫?xiě)入并在染色體(DNA和核小體組蛋白修飾)上留下標(biāo)記和記憶的正是因?yàn)槠咸烟恰⒅舅帷被岷秃塑账岽x途(中心代謝途徑)徑中的重要中間化合物-乙酰輔酶A、琥珀酰輔酶A、葉酸、NAD+/NADH、丙二酰輔酶A、ATP/ADP等所調(diào)節(jié)或參與的磷酸化、泛素化、乙酰化、琥珀酰化、酯酰化、甲基化修飾(寫(xiě)入)或脫修飾(擦除),而且寫(xiě)入和擦除所需要的復(fù)合物也正是由雌激素受體操縱核受體網(wǎng)絡(luò)參與和調(diào)節(jié)的。一個(gè)無(wú)法否定的事實(shí)是:遺傳改變不了營(yíng)養(yǎng)環(huán)境,而營(yíng)養(yǎng)環(huán)境卻可以通過(guò)表觀遺傳修飾改變遺傳,這才是適應(yīng)和進(jìn)化的基本動(dòng)力。
關(guān)于食品營(yíng)養(yǎng)及其功能評(píng)價(jià)的核心和未來(lái)發(fā)展方向,我覺(jué)得這個(gè)問(wèn)題比較大,難以回答,而且容易引發(fā)爭(zhēng)議。不過(guò),我還是愿意談點(diǎn)個(gè)人看法,也算是知無(wú)不言,言無(wú)不盡吧。我覺(jué)得食品營(yíng)養(yǎng)及其功能評(píng)價(jià)的核心應(yīng)該放在完整食品上,而不是分離和純化出功能性成分分別進(jìn)行研究與評(píng)價(jià)。其實(shí)在食品科學(xué)學(xué)科正式成為國(guó)家自然科學(xué)基金委生命科學(xué)部的一個(gè)學(xué)科以來(lái),委領(lǐng)導(dǎo)就一直要求劃一下食品科學(xué)的界限,不能和其他如化學(xué)學(xué)科、醫(yī)藥學(xué)科、生命科學(xué)的其他學(xué)科,如微生物學(xué)、植物學(xué)、動(dòng)物學(xué)、農(nóng)學(xué)、農(nóng)產(chǎn)品加工、海洋生物學(xué)等學(xué)科重疊。為什么?因?yàn)槭裁磳W(xué)科都是的學(xué)科就不是一個(gè)真正的學(xué)科。我為什么一定要強(qiáng)調(diào)這個(gè)看法?因?yàn)椋寒?dāng)從某種食品中把某個(gè)(或某些)化合物分離出來(lái)進(jìn)行研究時(shí),其主體已經(jīng)變了變成化合物了。所以我認(rèn)為對(duì)可以作為食品操作單元的完整食品功能評(píng)價(jià)才是食品營(yíng)養(yǎng)及其功能評(píng)價(jià)的核心。例如劉瑞海教授對(duì)整個(gè)蘋(píng)果的功能評(píng)價(jià)才算是真正的“食品功能評(píng)價(jià)”。另一個(gè)食品營(yíng)養(yǎng)及其功能評(píng)價(jià)的核心則是通過(guò)志愿者食用所進(jìn)行的評(píng)價(jià)才算是真正意義上的“食品”功能評(píng)價(jià),用動(dòng)物評(píng)價(jià)那只能算是飼喂動(dòng)物的功能評(píng)價(jià),實(shí)質(zhì)上是飼料的功能評(píng)價(jià)。我一再?gòu)?qiáng)調(diào)現(xiàn)代表觀遺傳學(xué)研究已經(jīng)明確:飲食習(xí)慣可以塑造人生。尚無(wú)任何其他動(dòng)物和人類的飲食習(xí)慣相同,或相似。即使勉強(qiáng)有點(diǎn)相似,或者認(rèn)為控制其飲食習(xí)慣和人類相似,那么對(duì)動(dòng)物有好處的“食物”對(duì)人類也有好處嗎?要知道:飼養(yǎng)動(dòng)物的目的是為了人,而人本身就是目的(康德)。我們?cè)陴B(yǎng)豬的時(shí)候雖然也希望豬健康,豬肉產(chǎn)量高、質(zhì)量好,但是我們關(guān)心豬是否長(zhǎng)壽?是否快樂(lè)?智力是否健全嗎?如果我說(shuō)的這兩個(gè)核心還有一些道理,那么人體實(shí)驗(yàn)就不能傷害人本身。這也正是我和我的團(tuán)隊(duì)一直致力于通過(guò)采集少量外周血評(píng)價(jià)食品對(duì)志愿者機(jī)體內(nèi)細(xì)胞間無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)和以中心代謝途徑為基礎(chǔ)的合成與分解代謝網(wǎng)絡(luò)通量和調(diào)節(jié)作用的原因。而通過(guò)體外細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)來(lái)合成人類有關(guān)受體則可以為上述功能評(píng)價(jià)提供輔助證明、有關(guān)機(jī)制和信號(hào)途徑的基礎(chǔ)理論研究。另一個(gè)方面就是:重視對(duì)不同飲食習(xí)慣、不同民族、不同性別、年齡、健康狀態(tài)、生態(tài)環(huán)境等人群進(jìn)行調(diào)查和統(tǒng)計(jì)分析方面的研究。當(dāng)然還有很多,但是我想強(qiáng)調(diào)的就是這些。
《食品科學(xué)》:
近年來(lái),已經(jīng)有越來(lái)越多的研究結(jié)果證明:營(yíng)養(yǎng)限制會(huì)延長(zhǎng)壽命,不難推斷,過(guò)度營(yíng)養(yǎng)不僅會(huì)造成多種疾病,同時(shí)也會(huì)縮短人的壽命。您是如何看待過(guò)度營(yíng)養(yǎng)的呢?過(guò)度營(yíng)養(yǎng)與人體代謝和疾病有怎樣的關(guān)系呢?
龐教授:
營(yíng)養(yǎng),特別是碳、氮營(yíng)養(yǎng)是生命及其活動(dòng)的基礎(chǔ),生存競(jìng)爭(zhēng)的根本目的就是獲取碳、氮營(yíng)養(yǎng)。任何生物想要在營(yíng)養(yǎng)缺乏和逆境中繼續(xù)生存就必須進(jìn)入應(yīng)激狀態(tài)。最近的研究表明:動(dòng)物、植物和微生物在缺少碳源或氮源的情況下就會(huì)催化GTP+ATP合成pp(p)Gpp,啟動(dòng)“嚴(yán)謹(jǐn)反應(yīng)”,降低代謝水平,進(jìn)入休眠狀態(tài),微生物會(huì)生成芽孢,植物會(huì)進(jìn)入有性生殖并結(jié)出種子、而動(dòng)物則會(huì)通過(guò)進(jìn)入冬眠來(lái)適應(yīng)饑寒交迫。一個(gè)不爭(zhēng)的客觀存在是:代謝越快的生命壽命越短,代謝越慢的生物壽命越長(zhǎng),對(duì)于動(dòng)物,心跳越快的動(dòng)物壽命越短,心跳越慢的動(dòng)物壽命越長(zhǎng)。營(yíng)養(yǎng)缺乏時(shí)必需通過(guò)降低代謝活性來(lái)適應(yīng),只要能活著,基礎(chǔ)代謝越低,壽命自然也越長(zhǎng)。這其實(shí)就是營(yíng)養(yǎng)限制或禁食反而可以延長(zhǎng)動(dòng)物壽命的原因。我相信和尚面壁或辟谷也是一種延長(zhǎng)自己壽命的方式。植物在營(yíng)養(yǎng)豐富、雨水充沛、溫度適宜的情況下傾向于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng),而到了秋天,夜里涼了,光照時(shí)間短了,雨水也不那么充沛了,于是寸草結(jié)籽粒,通過(guò)有性生殖結(jié)出種子,因?yàn)榉N子的水分少、代謝慢,所以壽命也長(zhǎng),據(jù)報(bào)道馬王堆棺槨里的種子歷經(jīng)兩千年還有發(fā)芽能力。對(duì)于人類來(lái)講,過(guò)量營(yíng)養(yǎng)(主要是能量)的攝入和吸收,不論是糖、還是脂肪酸,只要超過(guò)個(gè)體能量輸出和自我更新利用的需要,就只能儲(chǔ)存起來(lái),而糖是無(wú)法在肝和肌肉(肝糖原和肌糖原)以外的其他組織中存儲(chǔ)和積累的,于是只能轉(zhuǎn)化為脂肪儲(chǔ)存在皮下,特別是肚皮下。長(zhǎng)此下去那就是肥胖,如果機(jī)體頂不住能量?jī)?chǔ)存的壓力,就只能尿掉,得糖尿病,或者刺激細(xì)胞增殖,那就是癌癥了。
《食品科學(xué)》:
您曾先后承擔(dān)并完成國(guó)家自然科學(xué)基金9 項(xiàng),國(guó)家重大自然科學(xué)基金子課題1 項(xiàng),以及“十五”、“十一五”國(guó)家課題2 項(xiàng),省、部級(jí)多項(xiàng)。還榮獲了省、部級(jí)科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)1 項(xiàng),一等獎(jiǎng)2 項(xiàng),三等獎(jiǎng)4 項(xiàng),教學(xué)成果二等獎(jiǎng)1 項(xiàng)等多項(xiàng)榮譽(yù),您能介紹一些成功申請(qǐng)課題項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)和建議嗎?
龐教授:
我本人雖然申請(qǐng)、承擔(dān)并完成過(guò)不少國(guó)家和省部級(jí)科研課題,但是卻沒(méi)有什么成功的經(jīng)驗(yàn)可談,如果非要我說(shuō)的話那也只能是堅(jiān)持與執(zhí)著。不過(guò)我在這方面的經(jīng)驗(yàn)不多,教訓(xùn)倒是不少,可以分享給各位年輕同仁:1、一定要找到自己的優(yōu)勢(shì)和適合于自己的研究方向,持之以恒地搞下去,才能成為真正的專家,就像袁隆平院士那樣,一輩子搞水稻育種,“不管風(fēng)吹浪打,勝似閑庭信步”!而我除了最后不到20年的堅(jiān)持以外,以前由于各種原因,特別是家庭的原因一直在改變工作環(huán)境和研究方向。大學(xué)畢業(yè)論文做的是人胚腎和海拉細(xì)胞的微載體培養(yǎng)及狂犬病毒疫苗;而碩士研究生則是林木分子群體遺傳學(xué);博士又做的是代謝工程;在中國(guó)林科院做的是林木育種;在河南師范大學(xué)則做的是動(dòng)、植物群體遺傳結(jié)構(gòu)研究,1995年調(diào)到天津商業(yè)大學(xué)才開(kāi)始做食品科學(xué)領(lǐng)域的教學(xué)和研究。2、認(rèn)認(rèn)真真地,大量地閱讀中外科技文獻(xiàn),特別是CNS及其子刊上的相關(guān)文獻(xiàn),從而盡快掌握本科學(xué)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)前沿。這一點(diǎn)我也有很多教訓(xùn),因?yàn)殚L(zhǎng)期擔(dān)任一些小的行政職務(wù),難以拿出充分的時(shí)間和精力查閱文獻(xiàn),特別是英文文獻(xiàn),當(dāng)然客觀條件上也有一些障礙,在我國(guó)加入WTO之前,信息共享,特別是科技文獻(xiàn)共享問(wèn)題客觀上產(chǎn)生一定的局限性,又沒(méi)有長(zhǎng)期留學(xué)發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)歷。但是現(xiàn)在不一樣了,可以說(shuō)在科技文獻(xiàn)共享、學(xué)術(shù)交流等方面,我們和發(fā)達(dá)國(guó)家基本上是同步的,作為一個(gè)科技工作者一定要掌握國(guó)際前沿進(jìn)展,從中找到自己的優(yōu)勢(shì),或者通過(guò)一輩子的努力形成自己的優(yōu)勢(shì)學(xué)科方向;只有形成自己的優(yōu)勢(shì)和特色學(xué)科方向才可能持續(xù)不斷地獲得各類項(xiàng)目資助,才有人愿意跟你合作。3、一定要努力提高自己的講演能力和說(shuō)服能力,廣交同行朋友,多做學(xué)術(shù)交流,盡可能取得較多的話語(yǔ)權(quán)。這方面我倒是一直在努力,雖然沒(méi)有多少經(jīng)驗(yàn),但是也沒(méi)有多少教訓(xùn)。這種能力似乎更大程度上依賴于自己的天賦,如果你確實(shí)沒(méi)有這方面的能力,那就要跟定一個(gè)有天賦、能力強(qiáng)的學(xué)科帶頭人踏踏實(shí)實(shí)地干下去。4、所有項(xiàng)目都不可能從一個(gè)普遍都可以想到,而且可以做到的研究題目開(kāi)始;必需從具體的技術(shù)和問(wèn)題出發(fā)提出具體、可行的技術(shù)路線和解決方案;具體的技術(shù)和科學(xué)問(wèn)題必須來(lái)自于前期研究結(jié)果;技術(shù)路線和解決方案必需建立在國(guó)內(nèi)、外本領(lǐng)域最好的研究基礎(chǔ)上。在這方面我的經(jīng)驗(yàn)是:前一個(gè)項(xiàng)目的目標(biāo)或任務(wù)之一就是找出下一個(gè)項(xiàng)目的題目和技術(shù)路線。
《食品科學(xué)》:
您從事科研工作近40年,您認(rèn)為科研的樂(lè)趣是什么?什么是讓您堅(jiān)持下去的動(dòng)力?可否和大家分享一些經(jīng)歷和感悟?
龐教授:
我的科研樂(lè)趣主要在兩個(gè)方面:1、探索未知,這主要來(lái)自對(duì)事物的觀察和好奇心,以及解決問(wèn)題所帶來(lái)的快感。我在中學(xué)時(shí)最喜歡的課程就是數(shù)學(xué)和物理,特別是數(shù)學(xué)。當(dāng)我面對(duì)一道難題不能解開(kāi)時(shí)往往會(huì)廢寢忘食,突然想通了,解開(kāi)了感到興奮不已;這種好奇心和攻克難題所帶來(lái)的的快感是促使我探索的原始動(dòng)力,特別是卸掉全部行政職務(wù)和退休前這些年的研究主要是因?yàn)楹闷嫘暮团d趣,或許這才是科學(xué)探索者所應(yīng)有的狀態(tài)吧!2、體現(xiàn)自己的人生價(jià)值。我一直特別欣賞李白“天生我材必有用”這句話和這種狀態(tài)。什么叫有用?其實(shí)就是對(duì)家庭、對(duì)人民、對(duì)國(guó)家有好處。年輕時(shí)我給自己定的目標(biāo)是:研制出一個(gè)以上的產(chǎn)品造福百姓;出版一本專著能夠留傳;獲得一項(xiàng)省部級(jí)以上獎(jiǎng)勵(lì)。雖然我一直沒(méi)有泯滅自己的好奇心和探索未知的沖動(dòng),但是“有用”卻是我的最基本的原則,雖然有時(shí)也有探索看不出有什么用的“未知”的沖動(dòng),但那只能作為自己的業(yè)余愛(ài)好,不應(yīng)該,也不能夠占用我的主要精力。
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