二、国外营养学的起源与发展
国外最早关于营养方面的记载,是在公元前400多年前的著作中。《圣经》中有关于将肝汁挤到眼睛中治疗眼病的描述。当时西方人经常将食物用作化妆品或药品。古希腊的名医,世称医学之父的Hippocrates,在公元前300多年前,首先认识到食物营养对于健康的重要性。他认为健康只有通过适宜的饮食和卫生才能得到保障,提出“食物即药”的观点。这同中国古典营养学提出的“药食同源”的说法具有相似之处。当时西方人还用海藻治疗粗脖子病(甲状腺肿)及用宝剑淬过火的铁水治疗贫血。无论东方还是西方,受当时自然科学发展的局限,对营养学的认识只是对感性经验的总结和假说,是一种朴素的营养学。
现代营养学奠基于18世纪中叶,有“营养学之父”之称的法国化学家Lavoisier首先阐明了生命过程是一个呼吸过程,并提出呼吸是氧化燃烧的理论。整个19世纪到20世纪初,是发现和研究各种营养素的鼎盛时期。19世纪初发现了Na、K、Ca、S、Cl、P等元素;1810年发现第一种氨基酸即亮氨酸;1838年首次提出蛋白质概念。1842年,德国化学家、农业化学和营养化学奠基人之一Liebig提出,机体营养过程是对蛋白质、脂肪、碳水化合物的氧化过程。后来,他的几代学生又通过大量的生理学和有机分析实验,先后创建了氮平衡学说,确定了三大营养素的能量系数,提出了物质代谢理论。其学生Lusk撰写出版了国际上第一本营养学著作(《The Science of Nutrition》)。1912年,人类发现了第一种维生素,即维生素B1,之后35年又陆续发现了其他13种维生素。1929年,亚油酸被证明是人体必需脂肪酸。1935年最后一种必需氨基酸即苏氨酸被发现。当时,科学界逐渐开始接受维生素C缺乏症、脚气病、佝偻病、癞皮病、眼干燥症等致残、致死性疾病是营养素缺乏所致的观点。
20世纪30年代后,学术界掀起了微量元素的研究热潮。当时认为世界各地出现的某些原因不明疾病可能与微量元素有关。1931年,发现人的斑釉牙与饮水中氟含量过多有关;1937年,发现仔猪营养性软骨障碍与饲料中锰缺乏有关,后被确认锰也是人的必需元素。在此后的40多年,陆续发现了锌、铜、硒、钼等多种微量元素为人体所必需,并得以确认。我国首先发现缺硒是克山病的主要致病因素,硒营养的研究处于世界领先水平。
20世纪中后期,营养学的研究工作日益深入。在微观方面,营养素尤其是维生素、微量元素对人体的重要生理作用机制不断得到深入揭示,营养与疾病的关系也得到进一步的阐明,食物中非营养成分的生理功能及对健康的作用成为新的研究热点,分子营养学应运而生。在宏观方面,包括营养调查、监测及各种人群营养干预研究在内的公共营养学有了新的发展,并在各国政府改善国民健康的决策中发挥着重要作用。
现代营养学经过100多年的发展,研究不断拓展和深入,出现多个分支学科和领域,并均已取得重要成就,积累了大量的营养知识和信息。最近几十年,虽然没有新发现并被公认的营养素,但研究更加深入,不断取得新进展。例如,能量平衡受非常灵敏的机制调节,认识还在深化;含碳水化合物食物的血糖指数概念得到认同,并广泛应用;膳食纤维的生理功能逐渐被认识,它对于预防胃肠道疾病、肥胖病、糖尿病、高脂血症等一些慢性非传染性疾病具有重要作用;对维生素D内分泌系统及作用模式等有了新的进展;叶酸、维生素B12、维生素B6与出生缺陷及心血管疾病病因关联的研究已深入到分子水平;多不饱和脂肪酸特别是ω-3系列的α-亚麻酸及其在体内形成的二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid,EPA)和二十二碳六烯酸(docosahexenoic acid,DHA)的生理作用逐渐被揭示,α-亚麻酸已被许多学者重新认定为是人体必需的营养素;硒对癌细胞有促进分化和抑制分裂的双向作用;维生素C、维生素E、β-胡萝卜素等可以直接清除体内自由基,硒、铁、锌、铜、锰等微量元素和维生素B2是体内抗氧化的辅助因子,它们在体内的抗氧化作用及其机制的研究仍在深入。
食物中活性成分是目前营养学研究较活跃的一个领域。有些流行病学观察的结果难以用营养素来解释,而越来越多的动物实验结果表明,食物中许多非营养素生物活性成分特别是一些植物化学物(phytochemicals)具有重要的功能。目前食物中的非营养素生物活性成分研究较多的有植物中的多酚类(酚酸和类黄酮),蔬菜中的类胡萝卜素及异硫氰酸盐,大蒜中的含硫化物,大豆中的异黄酮,香菇、灵芝、魔芋、枸杞子中的多糖类,人参中的皂苷,红曲中的红曲色素等。这些成分中的大多数具有抗氧化、免疫调节和延缓衰老等多种生物学作用,对心血管疾病和某些癌症具有一定的预防和辅助治疗作用。尽管目前还没有可靠的流行病学证据来说明具体从膳食中对这些成分摄入多少量,才对健康有促进作用或对某些慢性病患者有保护作用,但多数学者认为这一新领域无论在理论上还是在实际应用上均有广阔的前景。值得注意的是,这方面的研究往往难以划清食品和药品的界限,加强管理显得十分重要。
随着分子生物学理论与技术在生命科学各个学科中的渗透与应用,营养因素与遗传基因相互作用的研究成为营养学中一个新的热点,并取得一些重要进展。目前对有些营养素功能的认识已达到基因水平,例如,硒可能是通过调节GSH-Px酶的mRNA稳定性来调控GSH-Px酶的基因表达,一些基因的异常表达或突变与某些慢性疾病的发生和发展有着密切关系。在基因-膳食-健康之间相互影响的三边关系,基因因素可能与膳食及生活方式因素发生交互作用,并影响人类对疾病的易患性。此外,膳食因素可能影响基因多态性,从而影响相关疾病的发生。例如,膳食多不饱和脂肪酸的摄入水平可能影响载脂蛋白A-I(APO AL)基因变异与血中高密度脂蛋白胆固醇水平的关联;膳食维生素D和钙的摄入量则可能改变维生素D受体(VDR)多态性与结直肠腺瘤危险性的关联。
许多国家十分重视食品的营养强化。美国食品与药品监督管理局(FDA)自1941年提出第一个强化面粉标准后,强化食品层出不穷。目前,美国大约对92%以上的早餐谷类食物进行了强化。日本的强化食品种类繁多,分别有适用于普通人、患者和一些特殊人群食用的强化食品,并有严格的标准。欧洲各国在20世纪50年代先后对食品强化建立了政府的监督、管理体制。有些国家还法定对某些主食品强制添加一定的营养素,如英国规定面粉中至少应加入维生素B1(2.4mg/kg)和烟酸(16.5mg/kg),人造奶油中必须添加维生素A和维生素D。丹麦也规定人造奶油及精白面粉中必须进行营养强化。我国在20世纪50年代初研制出婴儿强化食品,之后品种逐步增多,对预防一些营养缺乏症起到了一定作用。1994年我国建立了营养强化剂的使用标准,之后涌现出一些用维生素、矿物质和氨基酸强化的食品,尤其是碘强化食盐,取得了显著的成效;强化食用油、强化酱油也已有一定规模,对预防某些营养缺乏症起到了一定的作用。
在世界卫生组织(WHO)与联合国粮食及农业组织(FAO)的努力下,加强了营养工作的宏观调控作用,提出了一些新概念,如营养监测(nutritional surveillance)、营养政策(nutrition policy)、投入与效益评估(assessment of input and benefit)等,逐步形成了公共(社区)营养学或社会营养学(social nutrition),更加重视如何使广大人民群众得到实惠。有的国家颁布了有关社会营养的法律、法规,有的国家在议会中成立了主管营养工作的委员会,或在政府里成立了主管公共营养的机构。为了指导民众合理地选择和搭配食物,世界多国制订了膳食指南(dietary guideline)和营养素每日推荐供给量。膳食指南和营养素推荐摄入量(recommended nutrient intake,RNI)的内容与指标随着营养学的研究进展而不断修改与调整。欧美各国相继举行了膳食营养素供给量的专题讨论会,对其概念和内容进行了研讨,认为营养素不仅具有预防营养缺乏病的作用,而且有预防某些慢性病和延缓衰老的作用;在考虑摄入营养素作用的同时,应考虑摄入安全性,鉴于此,美国学者提出了膳食营养素参考摄入量的概念,在膳食营养素供给量的基础上,增加了适宜摄入量(adequate intake,AI)和可耐受最高摄入量(tolerable upper intake level,UL),其概念现为各国所接受。在罗马召开的有159个国家政府领导人参加的世界营养大会,会上发布了《世界营养宣言》和《营养行动计划》,号召各国政府保障食品供应,控制营养缺乏病,加强宣传教育,并制订国家营养改善行动计划。
当前,随着社会的发展和科学技术的进步,特别是分子生物学和分析检测技术的发展,使营养学向前发展了一大步。在人们日益重视健康的当今世界,营养科学在预防疾病的发生中起着举足轻重的作用,营养学的发展变化大到宏观调控政策,小到分子生物学水平的研究,已成为21世纪的热点课题。基因组学、转录组学及蛋白质组学、代谢组学和系统生物学等在营养学中的应用十分广泛,营养学取得了很大进展,解决了众多营养问题,也促进了疾病的康复。如加速康复外科是现代营养治疗中发展最快的学科,该学科主要采用一系列有循证医学证据的、优化的围术期处理措施,减少手术患者的生理和心理创伤应激,从而达到快速康复的目的,其核心是减少患者的创伤和应激损害。近年来,欧洲国家报道了在结直肠手术时应用快速康复外科的经验,已得到专家共识。