我非我食:稳定同位素示踪人体代谢异常初探

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nathan_zk
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稳定同位素(C,N)分析,是目前国内外生物考古界揭示古代(现代)人群食物结构的主流研究方法之一。该方法的原理为“我即我食”(You are what youeat),即:人体组织的稳定同位素比值,与其消化吸收转化而来的食物组分,存在着一一对应关系。然而,该原理中蕴含着一个重要的假设或前提:食物在消化、吸收以及转化为生物个体组织过程中,须长期处于动态平衡状态。唯有如此,个体组织的稳定同位素比值,才可示踪该个体一段时间内所摄取的食物来源。  然而,越来越多的研究显示,当人体代谢发生异常,组织稳定同位素比值与食物来源间的对应关系就被打破,将产生“我非我食”(You are not what you eat)现象。目前,探究“我非我食”与古代(现代)人体的健康(尤其是代谢异常)之联系,已成为当前国际生物医学和生物考古界的研究热点。迄今为止,我国尚无任何学者对此引起足够的关注和重视。  为此,本研究选择现代人群的典型案例,即:2型糖尿病(糖代谢异常)和直肠癌(食物消化吸收异常),对个体的人发进行高精度系列取样,进行C、N稳定同位素分析,探索稳定同位素的变化与疾病产生和发展间的响应关系,探讨“我非我食”背后的稳定同位素分馏机制。此外,还开展了新疆小河遗址木乃伊发的系列稳定同位素(C、N)分析,通过稳定同位素比值的变化了解先民健康、营养、疾病等重要潜信息。主要认识如下:  (1)2型糖尿病患者人发的C、N稳定同位素比值变化,与个体的食物结构和健康之间具有明显的响应关系。尽管糖尿病属于糖代谢异常,但个体的δ13C值在发病前后并未发现明显变化,反而是δ1N值随病情加重呈现上升态势。δ15N值的变化,可能与糖异生作用的增强以及血浆中支链氨基酸浓度增高有关;而δ13C值的波动,则可能缘于其它的补偿代谢途径抑或因人发中的C主要来源于食物中的蛋白质而非指示糖代谢的敏感指标。  (2)直肠癌患者人发C、N同位素比值的变化,与其健康状况密切相关。在直肠癌发病初期,患者的δ13C与δ13N值均呈现出上升趋势。这可能较正常细胞而言,癌细胞代谢更为活跃,更多地利用机体中的13N和12C所致,或者与该类型癌细胞具有未知的、独特的代谢途径。  (3)总体而言,小河先民人发稳定同位素分析表明:其δ13℃值居于C3和C1之间,当与其摄取了一定量的小麦与黍相关;其δ15N值则显示先民摄取了大量的动物蛋白。小河先民死前一年δ15N值的大幅波动,当于部分个体死前的疾病相关。部分小河先民死前摄食了大量的C4作物(黍),可能缘于其食谱的主动调整。当地先民可能将粟黍作为营养的重要补充,但对其利用具有主动选择性与阶段性,不仅将其作为食物短缺时重要的补充剂,在疾病发生期也重视对粟黍的利用。  本研究在国内首次开展了“我非我食”现象和机理的探讨,通过现代与古代的典型案例,均表明人类的代谢异常(疾病以及生理变化等)均会引起稳定同位素值的改变。如果说“我即我食”是稳定同位素分析的研究基石,那么“我非我食”则是“我即我食”的进一步延伸,将研究领域由食物结构拓展至生物个体的生理活动、营养压力和疾病。名义上,两者似乎对立,但实质上相辅相成,缺一不可。故此,细致探索“我非我食”现象背后的稳定同位素分馏机理,对深入揭示我国现代(古代)人群的食物结构和健康状况极具科学意义。
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