非營(yíng)養(yǎng)素防治慢性病的食療理論模型

韓世范，馮耀清，高文晴

1.山西醫(yī)科大學(xué)護(hù)理學(xué)院，山西 030001；2.山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院；3.山西省食療和農(nóng)產(chǎn)品處方產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟；4.山西省大健康產(chǎn)教融合重大平臺(tái)載體與實(shí)訓(xùn)基地；5.山西醫(yī)科大學(xué)食療科技研究中心；6.山西衛(wèi)生健康職業(yè)學(xué)院

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類(lèi)疾病譜發(fā)生了很大變化。心血管疾病、糖尿病和腫瘤等慢性非傳染性疾病（以下簡(jiǎn)稱(chēng)慢性?。┏蔀橥{人類(lèi)健康的主要疾病。據(jù)世界衛(wèi)生組織報(bào)道，80%以上的死亡由慢性病導(dǎo)致[1]。根據(jù)《中國(guó)居民營(yíng)養(yǎng)與慢性病狀況報(bào)告(2020)》，慢性病導(dǎo)致的疾病負(fù)擔(dān)占總疾病負(fù)擔(dān)的近70%，導(dǎo)致的死亡占我國(guó)總死亡人數(shù)的86.6%[2]。慢性病特別是心血管疾病、糖尿病、肥胖以及部分腫瘤與不合理膳食密切相關(guān)，稱(chēng)為營(yíng)養(yǎng)相關(guān)疾病。這類(lèi)疾病的病因、發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，雖然流行病研究發(fā)現(xiàn)部分單個(gè)營(yíng)養(yǎng)素與這類(lèi)疾病相關(guān)，但是單個(gè)營(yíng)養(yǎng)素干預(yù)對(duì)慢性病影響的效果往往不一致[3]?，F(xiàn)代營(yíng)養(yǎng)學(xué)共識(shí)認(rèn)為，人類(lèi)是從不同組合的食物中獲得營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)而不是從單一食物中獲得營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。20 世紀(jì)60 年代后，研究者開(kāi)始關(guān)注膳食結(jié)構(gòu)與慢性病的關(guān)聯(lián)，進(jìn)而提出膳食模式的概念。隨著膳食模式與慢性病防治研究的不斷深入，取得了一系列研究成果，如“地中海膳食模式”“江南膳食模式”等。大量研究揭示膳食模式與心血管疾病、糖尿病、肥胖及腫瘤相關(guān)，并可預(yù)測(cè)這類(lèi)疾病的風(fēng)險(xiǎn)[4]。這些研究主要關(guān)注膳食模式中營(yíng)養(yǎng)素結(jié)構(gòu)的合理組合，但膳食中包含營(yíng)養(yǎng)素和非營(yíng)養(yǎng)素成分，已有證據(jù)顯示，非營(yíng)養(yǎng)素是有效防治慢性病不可忽視的重要組成成分[5]。目前的研究缺乏對(duì)非營(yíng)養(yǎng)素的關(guān)注及用非營(yíng)養(yǎng)素食療理論指導(dǎo)護(hù)理實(shí)踐，現(xiàn)從公認(rèn)的健康膳食模式中總結(jié)常見(jiàn)的非營(yíng)養(yǎng)素并對(duì)其防治慢性病的機(jī)制進(jìn)行探討，提出“家庭護(hù)士食療理論”概念與正三棱錐結(jié)構(gòu)的食療理論模型。

1 非營(yíng)養(yǎng)素概述

非營(yíng)養(yǎng)素又稱(chēng)非必需營(yíng)養(yǎng)素，是相對(duì)現(xiàn)代營(yíng)養(yǎng)學(xué)公認(rèn)的必需營(yíng)養(yǎng)素而言的。按照1992 年世界衛(wèi)生組織/聯(lián)合國(guó)糧食和農(nóng)業(yè)組織/國(guó)際健康與體育運(yùn)動(dòng)聯(lián)合會(huì)提出的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，營(yíng)養(yǎng)素包括蛋白質(zhì)中的9 種氨基酸、脂類(lèi)中的2 種多不飽和脂肪酸、1 種碳水化合物、7 種常量元素、8種微量元素、14種維生素，加上水，共42種[6]。非營(yíng)養(yǎng)素不能提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，但是可以幫助人體消化和吸收營(yíng)養(yǎng)素，促進(jìn)新陳代謝，維持人體健康。非營(yíng)養(yǎng)素是指存在于植物類(lèi)草藥、食物中，具有與營(yíng)養(yǎng)素不一致的化學(xué)結(jié)構(gòu)，溶于水或乙醇等媒介中的活性成分。越來(lái)越多的研究表明，飲食中的多種非營(yíng)養(yǎng)成分在維護(hù)人類(lèi)生理功能以及預(yù)防某些疾病方面具有不可或缺的作用。1975 年Jenkins 等[7]在Lancet雜志首次報(bào)道，肯定了果膠、膠體和麥類(lèi)纖維等成分對(duì)血清膽固醇的調(diào)節(jié)作用，引起科學(xué)界的廣泛關(guān)注。食物中所含的非營(yíng)養(yǎng)成分并不多，但種類(lèi)多、作用復(fù)雜，目前尚無(wú)明確分類(lèi)。本文所提到的非營(yíng)養(yǎng)素特指健康膳食模式常見(jiàn)組成部分中的植物類(lèi)生物活性物質(zhì)以及膳食纖維，不包括益生菌及其他食品添加劑。

2 健康膳食模式中的主要非營(yíng)養(yǎng)素

日常膳食中的非營(yíng)養(yǎng)素主要包括酚類(lèi)化合物、萜類(lèi)化合物、硫化物等。傳統(tǒng)地中海膳食模式的特點(diǎn)是含有豐富的植物性食物，如蔬菜、豆類(lèi)、水果、谷物以及堅(jiān)果和魚(yú)類(lèi)等。橄欖油是脂肪的主要來(lái)源，家禽、乳制品和蛋類(lèi)的攝入量是適度的。每餐飲用不同數(shù)量的葡萄酒。另一個(gè)重要的組成部分是烹飪使用的香草和香料。地中海膳食模式中橄欖油的主要保護(hù)作用歸因于單不飽和脂肪酸和酚類(lèi)化學(xué)物，包括簡(jiǎn)單酚類(lèi)、醛類(lèi)、類(lèi)黃酮類(lèi)和木質(zhì)素等的作用。對(duì)患有代謝綜合征的男性進(jìn)行的干預(yù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，地中海膳食模式能顯著減少炎癥反應(yīng)[8]。地中海膳食模式富含復(fù)雜的碳水化合物和膳食纖維。這些代謝物通過(guò)增加輔助性T 細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子、保持腸上皮屏障的完整性、減少腸道炎癥等，發(fā)揮正向免疫調(diào)節(jié)功能[9]。日本居民的飲食模式被認(rèn)為是健康的飲食模式之一，其特點(diǎn)為低膽固醇和低能量攝入。日本飲食對(duì)免疫力影響的研究主要集中在主要食物種類(lèi)中的成分對(duì)免疫功能的影響方面，如富含類(lèi)黃酮的綠茶、大量蔬菜、發(fā)酵的豆制品及新鮮的海產(chǎn)品等[10]。日本膳食模式中蛋白質(zhì)的主要來(lái)源是魚(yú)類(lèi)，特別是鮭魚(yú)和金槍魚(yú)等，它們是n?3 脂肪酸的主要食物來(lái)源。另一種來(lái)源是豆制品，如豆腐。味噌湯中常用的裙帶菜是一種健康的海產(chǎn)蔬菜，富含巖藻黃素，具有很強(qiáng)的抗氧化和抗癌活性。流行病學(xué)研究表明，大豆及其中的蛋白質(zhì)、異黃酮和皂苷等成分具有免疫調(diào)節(jié)作用及抗癌作用[11]。其他與慢性病代謝結(jié)局指標(biāo)密切相關(guān)的健康膳食模式，如dash 膳食模式、沖繩膳食模式以及江南膳食模式，都與地中海膳食模式具有相似的共同點(diǎn)，與地中海膳食評(píng)價(jià)指數(shù)保持相對(duì)較好的一致性。因此，推斷也具有相同的作用機(jī)制[12]。

3 膳食模式中主要非營(yíng)養(yǎng)素與慢性病的關(guān)系

3.1 酚類(lèi)化合物 多酚類(lèi)物質(zhì)是非營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要組成部分?？墒持参镏械姆宇?lèi)化合物一般系酚酸、類(lèi)黃酮、木酚素、香豆素與單寧。類(lèi)黃酮在植物中分布最廣泛，占膳食多酚的2/3，其余1/3 為酚酸，是食物中第二重要的酚類(lèi)。與人體健康相關(guān)的植物性食物中的酚類(lèi)化合物主要有大豆異黃酮、兒茶素、槲皮素、花色苷、原花青素、姜黃素、白藜蘆醇[13]。類(lèi)黃酮通常以糖苷形式存在。酚類(lèi)化合物存在于植物中，在對(duì)其加工的各個(gè)階段中，經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)可形成復(fù)合酚類(lèi)化合物。研究表明，酚類(lèi)化合物具有抗氧化、抗感染、降低心血管疾病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)的作用，同時(shí)具有一定的藥物學(xué)特性，如抗感染、抗病毒、抗細(xì)菌、抗過(guò)敏、抗出血和增強(qiáng)免疫力等。酚類(lèi)化合物是自然界中廣泛分布的植物次生代謝產(chǎn)物，在水果和蔬菜中含量豐富[14]。研究已經(jīng)證明多酚類(lèi)物質(zhì)在預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化和腦血管疾病中的作用[15]。

3.2 萜類(lèi)化合物 萜類(lèi)化合物多存在于水果、蔬菜以及全谷類(lèi)食物中。與營(yíng)養(yǎng)相關(guān)的萜類(lèi)化合物主要有番茄紅素、葉黃素、植物甾醇和海兔素等。富含萜類(lèi)化合物的食物來(lái)源有柑橘類(lèi)水果，傘形科蔬菜如芹菜、胡蘿卜、茴香，茄科如番茄、辣椒、茄子等，葫蘆科如葫蘆、苦瓜、西葫蘆等，豆科如黃豆等。萜類(lèi)化合物具有減少癌癥發(fā)生，降低總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇、降低心血管病風(fēng)險(xiǎn)的作用。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，番茄紅素的抗氧化作用也是其降低心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)和抗腫瘤等生物學(xué)活性的可能機(jī)制之一。植物甾醇是植物衍生的甾醇，其結(jié)構(gòu)和功能類(lèi)似于脊椎動(dòng)物中的膽固醇[16]。谷甾醇和菜油甾醇是食物中常見(jiàn)的植物甾醇，其次是豆甾醇。植物油、豆類(lèi)、堅(jiān)果和種子含有相對(duì)較高濃度的植物甾醇，而谷物、水果和蔬菜僅含有適量的植物甾醇[17]。葉黃素廣泛存在于自然界中，是構(gòu)成玉米、蔬菜、水果等植物色素的主要組分。研究證實(shí)，葉黃素對(duì)心血管疾病、腫瘤、糖尿病、阿爾茨海默病等有影響。葉黃素可通過(guò)抗氧化作用抑制低密度脂蛋白的脂質(zhì)過(guò)氧化，延緩動(dòng)脈斑塊的形成，預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化等心血管疾病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[18]。

3.3 有機(jī)硫化物 植物的有機(jī)硫化物主要產(chǎn)生于次級(jí)代謝產(chǎn)物中，包括十字花科植物中的芥子油苷及其水解產(chǎn)物異硫氰酸鹽和存在于百合科蔥屬植物中的烯丙基硫化物。常見(jiàn)的有硫苷、大蒜素和硫辛酸。硫苷存在于十字花科類(lèi)蔬菜（如花椰菜、甘藍(lán)、白菜等）中的次生代謝產(chǎn)物，且生蔬菜的生物利用率較熟蔬菜高。目前研究表明，異硫氰酸鹽對(duì)氧化應(yīng)激具有雙向調(diào)節(jié)作用。Bernard 通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)異硫氰酸鹽可延遲氧化損害導(dǎo)致的動(dòng)脈阻塞[19]。

3.4 膳食纖維及其他 食物中的膳食纖維來(lái)自植物性食物，如水果、蔬菜、豆類(lèi)、堅(jiān)果及全谷物。實(shí)驗(yàn)研究與流行病學(xué)調(diào)查研究證實(shí)，膳食纖維對(duì)人體健康有益，可以降低慢性病發(fā)生率[20]。中國(guó)食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB/Z 21922-2008 食品營(yíng)養(yǎng)成分基本術(shù)語(yǔ)》對(duì)膳食纖維的定義：植物中天然存在的、提取或合成的碳水化合物的聚合物，其聚合度>3，不能被人體小腸消化吸收、對(duì)人體健康有益，包括纖維素、半纖維素、果膠、菊粉及其他一些膳食纖維單體成分等[21]。膳食纖維按溶解性分為可溶性膳食纖維和不可溶性膳食纖維。從化學(xué)結(jié)構(gòu)和聚合度的角度，膳食纖維包括：①非淀粉多糖，如纖維素、半纖維素、植物多糖（果膠、瓜爾膠等）、微生物多糖（黃原膠等）；②抗性低聚糖，如低聚果糖、低聚半乳糖、其他抗性低聚糖；③抗性淀粉和抗性糊精，抗性淀粉包括物理結(jié)構(gòu)上的包埋淀粉、天然淀粉顆粒、回生直鏈淀粉、化學(xué)（物理）改性淀粉；④其他，如木質(zhì)素等[22]。

3.5 氫元素 有研究表明，氫元素可與高活性氧化劑發(fā)生反應(yīng)，如羥基自由基（OH）和過(guò)氧亞硝酸鹽（ONOO-）；但它也是一種抗炎癥、抗過(guò)敏、抗氧化、抗凋亡的分子，并能刺激能量代謝。氫治療對(duì)心血管疾病、癌癥、呼吸系統(tǒng)疾病、腦外傷及皮膚病等慢性病有益。其濃度可以通過(guò)氣相色譜法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，且能迅速擴(kuò)散到組織和細(xì)胞中，可能具有預(yù)防和治療疾病的潛力。氫療可以通過(guò)吸入氫溶解氣體、飲用氫溶解水、注射氫溶解鹽水、氫浴或?qū)淙芙恹}水滴到眼睛上等方式進(jìn)行。氫療可能不同于傳統(tǒng)的藥物，既不會(huì)干擾代謝氧化還原反應(yīng)，又不會(huì)影響活性氧的信號(hào)傳導(dǎo)，且?guī)缀鯚o(wú)副作用[23]。

4 非營(yíng)養(yǎng)素防治慢性病的內(nèi)在機(jī)制

癌癥、心血管疾病、糖尿病、肥胖癥等慢性病的共同特征是一種“新”形式的炎癥，通常稱(chēng)為低度、慢性和全身性炎癥。發(fā)生代謝級(jí)聯(lián)即“炎癥轉(zhuǎn)移”，炎癥轉(zhuǎn)移被認(rèn)為是代謝級(jí)聯(lián)反應(yīng)的一部分，包括細(xì)胞氧化應(yīng)激、動(dòng)脈粥樣硬化過(guò)程和胰島素抵抗。由活性氧引起的氧化應(yīng)激可能是胰島素抵抗、糖尿病、心血管疾病、神經(jīng)退行性疾病和其他慢性病發(fā)生的關(guān)鍵因素[24]。增加抗氧化劑的膳食攝入量是預(yù)防非傳染性疾病的重要措施，特別是當(dāng)這些抗氧化劑與正常膳食一起攝入時(shí)效果更加顯著。長(zhǎng)期堅(jiān)持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的健康膳食模式有益于人體健康。相反，如果遵循不健康的膳食模式則會(huì)導(dǎo)致炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激反應(yīng)的增加，從而增加慢性疾病發(fā)生的概率[25]。健康膳食模式中的非營(yíng)養(yǎng)素的主要作用機(jī)制是抵抗或減輕氧化應(yīng)激和炎癥導(dǎo)致的心血管疾病、癌癥和2 型糖尿病等風(fēng)險(xiǎn)。

4.1 抵抗或減輕氧化應(yīng)激 大量研究顯示，氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的自由基累積在動(dòng)脈粥樣硬化等心血管疾病的發(fā)病進(jìn)程中起重要作用，而非營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)正是通過(guò)抗氧化發(fā)揮其降低心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)的作用[26]。果蔬之所以有利于人體健康，其中的酚類(lèi)化合物發(fā)揮著非常重要的作用。多酚類(lèi)物質(zhì)的高攝入量與腦血管疾病、炎癥和代謝性疾病的低風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)，該效應(yīng)主要?dú)w因于多酚類(lèi)物質(zhì)與細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)途徑相互作用，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子和基因表達(dá)。酚類(lèi)化合物可直接作為抗氧化劑，通過(guò)調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激敏感的核轉(zhuǎn)錄因子，如核轉(zhuǎn)錄因子κB（NF?κB），減少心腦血管疾病相關(guān)動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生[27]。此外，酚類(lèi)化合物還具有抑制癌癥、心腦血管疾病和代謝紊亂等功能活性[28]，如大豆異黃酮的抗氧化作用主要表現(xiàn)在抑制活性氧自由基的產(chǎn)生、抑制過(guò)氧化氫的生成、減少脫氧核糖核酸的氧化損傷以及抑制脂質(zhì)過(guò)氧化。此外，這些酚類(lèi)化合物降低超氧陰離子和過(guò)氧化氫的產(chǎn)生，保持總谷胱甘肽含量以及谷胱甘肽還原酶和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶的活性。研究表明，多酚（如橙皮苷、柚皮素和白藜蘆醇）可以增加核因子E2 相關(guān)因子2（Nrf2）的表達(dá)，Nrf2 是抗氧化酶表達(dá)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。體外實(shí)驗(yàn)表明，槲皮素、表兒茶素和蘆丁具有很強(qiáng)的抗氧化特性。槲皮素具有較強(qiáng)的鐵螯合和鐵穩(wěn)定作用。表兒茶素和蘆丁是強(qiáng)活性氧清除劑和脂質(zhì)過(guò)氧化抑制劑[29]。綠茶多酚能提高人血清的抗氧化能力[30]。茶中提取的簡(jiǎn)單多酚、發(fā)酵茶和半發(fā)酵茶生產(chǎn)過(guò)程中合成的縮合產(chǎn)物，都具有強(qiáng)抗氧化特性。所有這些機(jī)制都有利于氧化還原狀態(tài)并減少氧化應(yīng)激。

4.2 抑制或減輕炎癥 果蔬中的非營(yíng)養(yǎng)素，如酚類(lèi)化合物具有抗炎癥作用，可以通過(guò)抑制炎癥反應(yīng)信號(hào)途徑減少炎癥因子的表達(dá)。體外試驗(yàn)結(jié)果顯示，花色苷可明顯抑制脂多糖刺激條件下人THP?1 巨噬細(xì)胞內(nèi)誘生型一氧化氮合成酶和環(huán)氧化酶?2 的表達(dá)；阻斷人靜脈內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)CD40 介導(dǎo)的NF?κB 炎癥信號(hào)通路，降低白介素?6（IL?6）和單核細(xì)胞趨化蛋白?1 等多個(gè)炎癥因子的分泌。另一方面，還可通過(guò)調(diào)節(jié)外周血單核細(xì)胞中的NF?κB，抑制腫瘤壞死因子?α（TNF?α）的生成和基因表達(dá)以及炎癥介質(zhì)基因的表達(dá)，從而減少炎癥介質(zhì)的釋放。酚類(lèi)化合物還可以通過(guò)干擾NF?κB、絲裂原活化蛋白激酶等炎癥信號(hào)，或者抑制促炎細(xì)胞因子來(lái)抑制炎癥反應(yīng)[31]。酚類(lèi)化合物可能與植物類(lèi)清除自由基的作用有關(guān)，可以通過(guò)抑制炎性細(xì)胞因子（IL?6、IL?8、TNF?α 等）的表達(dá)、降低前列腺素E 水平、提高前列腺素、β?內(nèi)啡肽水平等途徑改善代謝綜合征病人的代謝指標(biāo)[32]。

5 膳食模式背后的邏輯

非營(yíng)養(yǎng)素中的植物化學(xué)物質(zhì)的范圍非常廣泛，多吃水果、蔬菜和谷物可有效預(yù)防慢性疾病。在地中海等膳食模式中，水果、蔬菜和谷物中至少有5 000 種單獨(dú)的植物化學(xué)物，還有許多仍然不為人知。由于植物化學(xué)物質(zhì)在可食性植物中的含量少，加之現(xiàn)有的分離技術(shù)有限，還無(wú)法將其一一分離出來(lái)，將其作為一個(gè)混合物研究更有實(shí)際意義。如何運(yùn)用非營(yíng)養(yǎng)素對(duì)慢性病進(jìn)行干預(yù)，單一的研究無(wú)法解釋其作用，需要一個(gè)系統(tǒng)的現(xiàn)代食療的理論模型指導(dǎo)慢性病的食療，本研究將該理論命名為“家庭護(hù)士食療理論”。因此，本研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地提出“家庭護(hù)士食療理論”模型，見(jiàn)圖1。

圖1 “家庭護(hù)士食療理論”模型Figure 1 Theoretical model of "family nurse diet therapy"

家庭護(hù)士是在全生命周期為病人提供護(hù)理的角色，為所有年齡段和各種場(chǎng)所、機(jī)構(gòu)的病人提供護(hù)理服務(wù)。由于非營(yíng)養(yǎng)素的復(fù)雜性，需要把其看作一個(gè)整體來(lái)看待。如果把非營(yíng)養(yǎng)素看作一個(gè)整體點(diǎn)，慢性病狀態(tài)是由氧化應(yīng)激、炎癥、代謝障礙三點(diǎn)組成的一個(gè)面，其背后的理論模型可能是一個(gè)類(lèi)似頂是非營(yíng)養(yǎng)素，底是氧化應(yīng)激、炎癥、代謝障礙組成的等邊三角形的正三棱錐結(jié)構(gòu)，高為家庭護(hù)士飲食處方，通過(guò)抗氧化、抗炎癥、調(diào)節(jié)代謝來(lái)輔助治療慢性病的一個(gè)系統(tǒng)。應(yīng)用該理論，可以從現(xiàn)代醫(yī)學(xué)病理生理角度解釋健康膳食模式、中醫(yī)食療及異病同治、同病異治背后的主要原理，亦對(duì)中西醫(yī)結(jié)合理論完善有積極意義。人們的日常膳食通過(guò)護(hù)士開(kāi)出飲食處方或農(nóng)產(chǎn)品處方，運(yùn)用到慢性病的預(yù)防、治療、康復(fù)的各個(gè)階段，對(duì)慢性病的控制、治療、預(yù)后有積極的意義。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和研究的不斷深入，相信“家庭護(hù)士食療理論”內(nèi)涵機(jī)制會(huì)被逐漸發(fā)掘，用于護(hù)士的飲食指導(dǎo)工作，其所帶來(lái)的健康效應(yīng)也會(huì)越來(lái)越大。