种族、饮食与青年人心血管代谢风险:整合生物学机制与结构性不平等的生物社会框架迈向精准营养

《Current Nutrition Reports》:Race, Diet, and Cardiometabolic Risk in US Young Adults: A Biosocial Framework Integrating Biological Mechanisms and Structural Inequities Toward Precision Nutrition

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月14日 来源:Current Nutrition Reports 8.0

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  本综述旨在回顾种族作为一个生物社会构念,如何整合祖先相关生物学与结构性暴露因素,以理解精准营养中心血管代谢风险与饮食反应的差异。近期研究证据表明,不同种族在血糖调节生理学、代谢相关等位基因频率、应激相关表观遗传调控、肠道微生物组组成以及代谢组学谱系方面存在差异

  
本综述旨在回顾种族作为一个生物社会构念,如何整合祖先相关生物学与结构性暴露因素,以理解精准营养中心血管代谢风险与饮食反应的差异。近期研究证据表明,不同种族在血糖调节生理学、代谢相关等位基因频率、应激相关表观遗传调控、肠道微生物组组成以及代谢组学谱系方面存在差异。功能性食品,包括水果、蔬菜和坚果,可靶向与这些表型相关的通路。然而,大多数干预性研究的对象为年龄较大且以白人为主的群体,限制了对种族特异性反应的理解。本综述提出了“累积性种族生物学表型”框架,认为祖先相关生物学与结构性暴露共同影响心血管代谢风险,并推进了“更大可塑性假说”,即基线生物学扰动越大可能预示着越大的饮食反应。验证这些概念需要在年轻成年人中开展按种族分层、结合多组学分析的饮食干预试验,并采用文化敏感性和结构响应性的设计,以提高精准营养的有效性与公平性。
Racial Cardiometabolic Disparities: Epidemiology and the Young Adult Case
Prevalence and Early Onset:美国国家监测数据持续显示,非西班牙裔黑人成年人在肥胖、高血压和2型糖尿病(T2D)方面拥有最高的年龄调整患病率。这些差异在生命早期就已显现,20-39岁黑人成年人的肥胖率已超过40%,血压调节和胰岛素敏感性差异在三十岁前就已明显。黑人成年人展现出独特的脂肪分布模式,包括相对于身体质量指数(BMI)的内脏和异位脂肪沉积差异,这可能导致了不成比例的代谢风险。NHANES 2011-2018数据显示,非西班牙裔黑人年轻成年人不良饮食、睡眠不足和缺乏运动的患病率最高,但吸烟和过量饮酒并非最高。
Young Adulthood as the Priority Intervention Window:年轻成年期是预防心血管代谢疾病(CMD)的关键时期,此时代谢健康型肥胖(MHO)可能暂时存在,但约30-50%的人会在十年内进展为不健康的代谢状态。这一转变标志着代谢稳态的逐渐下降,受脂肪组织缓冲能力降低、异位脂质积累、肠道微生物群失调、慢性低度炎症、胰岛素抵抗恶化以及β细胞应激和功能障碍的影响。前瞻性队列研究表明,年轻成年期心血管代谢危险因素的轻微升高与未来心血管事件密切相关,而早期形成的肥胖模式和饮食习惯往往持续存在。黑人年轻成年人更有可能遵循更早和更快代谢衰退的轨迹,但在旨在预防这种转变的饮食干预研究中代表性不足。
Ancestry-Linked Genetic Architecture:虽然种族并非纯粹的遗传类别,但关键功能变异等位基因频率的人群水平差异显著且具有营养学意义。CD36变体rs3211938在西非血统人群中频率约25%,而在欧洲血统人群中低于1%,其与脂肪酸代谢和心血管代谢结局的关联提出了饮食脂肪质量对不同携带者效果是否不同的可检验问题。FADS1/FADS2基因座编码delta-5和delta-6去饱和酶,高活性单倍型在非洲血统个体中约占80%,在欧洲血统个体中约45%,其对代谢的影响可能取决于基因型和膳食脂肪酸摄入量。其他变体,包括ENaC钠通道变体、APOL1 G1/G2风险等位基因和TCF7L2 β细胞功能变体,共同定义了饮食暴露的代谢后果在不同人群中并不等同的遗传结构。
Epigenetic Adaptation and Cumulative Biological Disadvantage:表观基因组提供了结构性暴露转化为生物学表型的分子机制。慢性饮食不利消耗甲基供体池,促进炎症基因启动子低甲基化和胰岛素信号基因位点高甲基化。膳食纤维驱动的丁酸产生抑制组蛋白去乙酰化酶(HDAC),促进线粒体生物发生和抗炎巨噬细胞极化的染色质开放。来自种族歧视的慢性心理社会压力通过NR3C1甲基化编程下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴,促进内脏肥胖和全身性炎症。FKBP5基因的表观遗传修饰也与慢性压力暴露相关,导致HPA轴反应性的持续改变。
Glucoregulatory Phenotype:有效的葡萄糖稳态调节涉及胰腺胰岛素分泌、肝脏葡萄糖产生、肠道葡萄糖吸收和外周葡萄糖摄取的协调过程。一些研究报告称,被归类为黑人和白人的参与者在餐后胰岛素浓度、胰岛素清除或β细胞反应方面存在差异,反映了胰岛素分泌和提取的不同动力学。这些发现指向生物学上的相关差异,但机制仍不完全清楚,涉及遗传多态性、表观遗传修饰以及肠道微生物组组成和代谢表型的差异。改善整体饮食质量,特别是增加水果、蔬菜、坚果、全谷物和不饱和脂肪的摄入,是降低各人群心血管代谢风险的基础策略,但益处的大小和可持续性可能因种族和族裔群体而异。
Diet Quality, Functional Foods, and Structural Access
The Evidence Gap in Dietary Pattern Research:支持高质量饮食模式及其心血管代谢益处的证据很强,但大多数数据来自老年、主要为白人、欧洲血统的人群,尚未在患有肥胖症且心血管代谢风险最高的年轻黑人成年人中得到复制或研究。标准饮食指数如健康饮食指数(HEI)、替代健康饮食指数(aHEI)、替代地中海饮食评分(aMED)和终止高血压膳食疗法(DASH)是在以白人为主的参考人群中开发和验证的,应用于黑人参与者时可能系统性低估饮食质量。
Functional Food Mechanisms Relevant to Black Adults' Biology:功能性食品通过直接针对黑人成年人生物学脆弱性的机制提供心血管代谢益处。膳食纤维促进短链脂肪酸(SCFA)的产生,激活FFAR2/FFAR3受体刺激GLP-1和PYY分泌,减少餐后胰岛素需求。坚果中的MUFA和PUFA替代饱和脂肪,减少从头神经酰胺合成,恢复GLUT4易位。浆果、深色蔬菜和坚果中的多酚抑制NF-κB介导的促炎细胞因子产生,并选择性促进肠道微生物组中阿克曼氏菌、乳杆菌和双歧杆菌的生长。传统的非裔美国人饮食模式包含多种营养密集型食物,如豆类、绿叶蔬菜、红薯和秋葵,与这些代谢机制相符。
Structural Barriers to Functional Food Access:黑人社区的饮食质量差异反映了结构性条件,如食品荒漠、经济限制和超加工食品的定向营销,这些由历史上的种族歧视性零售撤资造成,而非个人偏好。不考虑这些结构性条件的功能性食品干预措施,无论其生物学原理多么合理,都将在黑人社区中表现不佳。
Race, Gut Microbiome, and Metabolomics
Racial Differences in Baseline Gut Microbiome Composition:多项横断面和队列研究报告了黑人相比白人成年人,肠道微生物组的alpha和beta多样性较低,产SCFA的分类群丰度较低,促炎分类群丰度较高。这些差异部分反映了习惯性饮食质量,但也涉及早期定植条件、累积抗生素暴露和慢性心理社会压力。微生物功能可能通过四种特征明确的途径影响心血管代谢调节:脂多糖(LPS)易位和代谢性内毒素血症、SCFA缺乏、三甲胺N-氧化物(TMAO)产生以及胆汁酸转化缺陷。
The Greater Microbial Plasticity Hypothesis:更大的微生物可塑性假说认为,基线肠道微生物组多样性和产SCFA分类群丰度较低的个体,在饮食干预后会表现出更大的组成性变化。这一预测基于生态学原理,即在慢性底物限制下,相同的膳食纤维增加可导致这些分类群不成比例地扩大。然而,这种更大的可塑性是否在不同种族群体中对功能性食品干预做出反应仍未得到测试。
Race-Specific Metabolomic Signatures and Dietary Response:横断面代谢组学研究记录了黑人成年人相比白人成年人,在相同肥胖程度下升高的神经酰胺种类、支链氨基酸(BCAA)、中长链酰基肉碱,以及耗尽的抗氧化代谢物和升高的犬尿氨酸/色氨酸比率。每种特征都反映了与胰岛素抵抗相关的特定机制通路。地中海式饮食模式引起的代谢组学改善在以白人为主的人群中已有充分描述,但基线代谢物浓度是否能预测饮食干预后的变化幅度仍有待在多样化人群中测试。
Toward Race-Centered Precision Nutrition
The Cumulative Racial Biological Phenotype Framework:该框架提出心血管代谢风险反映了结构性与环境暴露、习惯性饮食和因种族而异的个体生物学特征之间的相互作用。自我认同的种族有助于识别暴露和结果的不平等,但不能确定个体的祖先、生物学特征或对饮食的可能反应。每个提出的因素都应直接测量。
The Greater Plasticity Hypothesis: Predictions and Falsifiability:更大可塑性假说预测,具有特定基线特征的参与者,如较低膳食纤维摄入或较高选定心血管代谢风险标志物浓度,在饮食改善后可能在那些指标上显示出更大的变化。该假说在血糖调节轴、肠道微生物组轴和代谢组学轴上生成具体的、可检验的预测,跨域一致性提供了最严格的综合假说检验。
Requirements for Equitable Precision Nutrition Science:缩小心血管代谢营养科学中的种族证据差距需要四项设计承诺:将种族作为主要变量进行充分统计效力的研究;结构性和文化性参与,包括提供研究食物和社区招募基础设施;多组学整合,在同一参与者同时进行口服葡萄糖耐量试验(OGTT)、鸟枪法宏基因组肠道微生物组分析和代谢组学评估;算法公平性,确保精准营养预测模型在种族多样化数据集上进行训练和验证。
Knowledge Gaps, Research Priorities, and Conclusions
Four Critical Knowledge Gaps:四个相互关联的知识空白阻碍了种族特异性精准营养建议的生成:缺乏在年轻成年人中按种族分层的血糖调节饮食干预试验;缺乏对年轻成年人饮食改善后种族特异性肠道微生物组组成和功能响应的表征;缺乏在年轻黑人与白人成年人中进行的功能性食品饮食反应的多平台代谢组学研究;缺乏能够测试种族间微生物组-代谢组-血糖调节中介通路的综合性多组学饮食干预试验。这些空白必须在一个单一的整合性研究中同时解决。
Conclusions:本综述综合了流行病学、遗传学、血糖调节生理学、表观遗传学、食品系统研究、肠道微生物生态学和代谢组学的证据,为以种族为中心的心血管代谢营养研究建立了机制上全面且概念上统一的案例。累积性种族生物学表型框架将种族心血管代谢风险的生物学、结构和表观遗传维度整合为一个模型。更大可塑性假说的核心预测既有理论依据又可在经验上证伪。年轻黑人成年人在饮食干预研究中的代表性仍然不足,需要进行更大的包容性研究以确定干预措施是否在不同人群中可及且有效。
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