最新國際臨床介入研究發現,特定飲食模式可能透過改變葉酸代謝與基因表現,進一步影響人體的代謝與心血管健康。這項發表於《Clinical Nutrition》的研究,由以色列內蓋夫本.古里安大學(Ben-Gurion University of the Negev)Iris Shai教授與Hila Zelicha Peer博士發表,並與德國萊比錫大學(Leipzig University)、萊比錫代謝中心(Leipzig Center of Metabolism, LieCeM)及美國哈佛大學研究團隊合作。研究團隊指出,部分來自植物的營養素不必直接改變DNA序列,透過改變營養攝取調整細胞內的生物化學路徑,影響基因表現。更重要的是,這類調控具有可逆性; 從表觀遺傳學的角度來看,就像使用一支「表觀遺傳鉛筆」(epigenetic pencil),可以在不改變DNA本身的情況下,調整基因的活性。
研究顯示,遵循「綠色地中海飲食(Green Mediterranean diet, Green-MED)」的參與者,血液中的葉酸濃度明顯高於採取傳統地中海飲食,以及遵循一般健康飲食指南者。葉酸濃度升高在人體中並不只是代表「攝取了更多葉酸」。研究人員發現,增加的葉酸濃度可能進一步促進了人體的單碳代謝(one-carbon metabolism)。在人體中,這是一條重要的生化代謝路徑,參與DNA甲基化等作用,能調控基因表現、維持DNA穩定性,同時與整體代謝健康息息相關。
綠色地中海飲食是一種富含多酚的飲食模式,除了著重於植物性食物,也包含綠茶、核桃,以及每天飲用水生植物「Mankai(Wolffia globosa)」製成的飲品,同時減少紅肉與加工肉品攝取。研究發現,採取這種飲食方式後,參與者的血清葉酸濃度顯著增加。進一步分析顯示,較高的葉酸濃度與多項健康指標改善有關,包括胰島素敏感性(HOMA-IR)提升、發炎指標介白素-6(IL-6)降低、三酸甘油脂/高密度脂蛋白膽固醇(TG/HDL)比值改善,以及內臟脂肪和肝臟脂肪降低。
這項研究也為近年興起的「營養體學(Nutri-Omics)」提供新的證據。此領域探討人體基因差異如何與飲食及營養素產生交互作用,進而影響代謝與健康。在眾多基因中,研究團隊特別針對MTHFR基因的一種常見基因變異rs1801133進行研究。MTHFR是負責製造參與葉酸代謝的重要酵素,而這項基因變異可能降低酵素活性。帶有兩個風險型等位基因的TT基因型者,其葉酸代謝能力可能較弱,並與較低的葉酸濃度相關。
研究發現,雖都是攝取Mankai,Mankai攝取量較低的TT基因型參與者,其Framingham心血管疾病風險評分反而上升。相較之下,同屬於TT基因型、但高度遵循飲食規則、食用富含Mankai的綠色地中海飲食者,心血管疾病風險評分平均降低了7.74分。這項結果顯示先天的代謝問題並不一定完全決定最終的健康狀態;飲食行為可能與遺傳特徵產生交互作用,部分抵銷特定基因變異所帶來的代謝風險。
這篇研究中最引人注目的發現之一,來自轉錄體分析(transcriptomic analysis)的結果。研究人員發現,當TT基因型參與者增加植物性營養素攝取後,細胞似乎會啟動一套適應性生物反應,重新調整葉酸代謝相關機制。血液中的mRNA分析結果顯示,部分替代性的葉酸代謝路徑基因明顯活化,包括MTHFD2與DHFR。這些基因的表現量增加,可能補償先天MTHFR酵素活性較低的問題,使細胞能更有效利用飲食中的葉酸。換句話說,即使天生在葉酸代謝上存在較不利的基因變異,適當的營養介入可促使細胞啟動其他代謝途徑,彌補原本較弱的生化反應。
這項發現也為先前DIRECT-PLUS臨床試驗中觀察到的健康效益提供了可能的機制解釋。過去研究顯示,綠色地中海飲食有助於改善血糖控制、降低內臟與肝臟脂肪,並改善心血管及部分腦部老化相關指標。此次研究進一步指出,葉酸可能是其中重要的代謝節點,透過參與單碳代謝與DNA甲基化,在不改變DNA序列的情況下調節基因活性。這些結果也支持「精準營養」的概念,顯示健康飲食的選擇未來可能進一步考量個人的基因與代謝特徵。
Mankai是這套代謝變化的重要營養來源。這種浮萍科水生植物(Wolffia globosa)富含蛋白質、必需胺基酸、膳食纖維、礦物質及天然葉酸,且葉酸具有良好的生體可利用率。研究發現,Mankai攝取量較高者不僅葉酸濃度較高,轉錄體變化及健康指標的改善也較為明顯,顯示Mankai可能是綠色地中海飲食產生相關效益的重要因素。不過,由於綠色地中海飲食包含多種植物性食物與營養素,目前仍無法確認Mankai是造成這些健康效益的唯一原因。
來自萊比錫大學與萊比錫代謝中心的研究人員,在這項研究的分子遺傳分析中扮演要角。Maria Keller博士與Peter Kovacs教授共同主持營養基因體學(nutrigenomics)及轉錄組研究,協助研究團隊辨識不同基因型對綠色地中海飲食的反應差異,並解析葉酸參與的代謝機制如何與健康效益產生關聯。
研究主持人、內蓋夫本.古里安大學Iris Shai教授,表示他們的研究結果顯示,富含綠色植物性食物的飲食,可能影響與心臟代謝健康相關的葉酸代謝路徑。他們觀察到葉酸濃度、內臟脂肪下降以及基因反應性之間的關聯,進一步強化了個人化營養的科學基礎,也推進了營養體學的發展。Shai教授指出,這些結果意味著葉酸可能不應只被視為「缺乏與否」的營養指標,也可能是一種反映飲食品質、細胞代謝狀態,以及人體啟動保護性代謝與表觀遺傳機制能力的生物標記。
論文第一作者、目前於加州大學洛杉磯分校(UCLA)David Geffen醫學院從事博士後研究的Hila Zelicha Peer博士表示,葉酸過去主要被視為營養缺乏的指標,但此次研究顯示,它也可能反映植物性飲食品質及人體對飲食介入的代謝反應。轉錄體分析進一步發現,像Mankai這類高生體可利用性的植物性食物,可能促進細胞的適應性反應,協助補償先天的代謝差異。
整體而言,這項研究讓「吃什麼」與「基因如何運作」之間的關係更加清晰。研究結果並非意味著飲食可以改變DNA,而是營養素可能透過代謝及表觀遺傳機制改變基因被使用的方式。未來若能進一步釐清不同基因型、營養素與代謝路徑之間的交互作用,或許能讓營養指南從「大家吃一樣的健康飲食」,逐步走向根據個人基因與代謝特徵量身打造的個人化營養策略。
資料來源:
https://www.bgu.ac.il/en/news-and-articles/green-mediterranean-diet-rewires-folate-pathways/