营养的科学基础：从宏量微量营养素到生命周期健康

1. 基础：什么是营养以及其重要性

1.1 营养与健康的定义

营养是机体摄入、分解、吸收食物成分，用于构建组织、提供能量和维持内稳态的过程。它影响身体（如肌肉力量、免疫功能）、心理（如情绪、注意力）和社会健康。

饮食不仅由生物学决定，还受文化、家庭习惯、食物可获得性、时间和口味影响。例如，“食物沙漠”中的人选择受限。营养素的影响有直接（宏量营养素提供能量，微量营养素作为酶的辅因子）和间接（整体饮食模式调节炎症，影响肠道微生物组，长期改变慢性病风险）之分。长期营养不平衡会导致肥胖、心血管疾病或儿童发育问题等慢性病。理解营养需要认识生物机制和社会环境因素，以便针对个人选择和更广泛的系统制定解决方案。

1.2 宏量营养素——作用、健康来源与能量平衡

宏量营养素（碳水化合物、蛋白质和脂肪）提供热量和构建块。碳水化合物是身体首选的能量来源，为大脑和肌肉活动提供燃料。健康来源包括全谷物（糙米、燕麦）、豆类、水果和淀粉类蔬菜，它们也提供纤维，调节血糖并支持肠道健康。

蛋白质提供氨基酸，用于构建和修复组织、合成酶和神经递质、支持免疫功能。良好来源包括瘦肉和鱼类，以及豆腐、天贝、豆类、坚果和乳制品等植物性食物。脂肪对能量储存、脂溶性维生素吸收、细胞膜和激素合成是必需的。橄榄油、牛油果、坚果和脂性鱼类中的非饱和脂肪有益心血管，应限制反式脂肪和过量饱和脂肪。

平衡宏量营养素摄入有助于饱腹感和代谢。能量平衡（摄入与消耗热量的平衡）决定体重。热量盈余导致体重增加，热量赤字导致体重下降。蛋白质增加饱腹感，并在减重期间保留瘦体重；富含纤维的碳水化合物有助于持续饱腹感；健康脂肪延缓消化并促进营养吸收。根据生活方式、活动水平和健康目标调整宏量营养素选择，能够实现可持续效果，而不是追求固定的百分比分配。

1.3 微量营养素——关键功能与常见缺乏

微量营养素（维生素和矿物质）需求量小，但对生命不可或缺。它们作为代谢反应中的辅因子，支持免疫、生长发育和神经功能。例如，铁参与氧气运输；碘合成甲状腺激素，调节代谢和脑发育；维生素D促进钙吸收和骨骼健康；维生素B12支持神经功能和红细胞生成；叶酸对DNA合成至关重要，预防神经管缺陷。

某些缺乏较为普遍。铁缺乏导致贫血，常见于育龄女性和幼儿。碘缺乏引起甲状腺肿和发育迟缓；维生素D不足导致儿童佝偻病和成人骨量流失；B12缺乏症（常见于老年人和严格素食者）可产生神经学症状和贫血；妊娠期叶酸缺乏增加神经管缺陷风险。

预防策略包括多样化饮食（富含水果、蔬菜）、强化主食（如加碘盐、强化面粉、维生素D强化牛奶）、针对性补充（妊娠期或婴幼儿期），以及粮食强化和学校营养项目等公共卫生措施。及早识别缺乏症状，根据当地饮食模式和可获得性定制干预方案至关重要。

1.4 饮食模式与长期健康证据

现代营养学强调整体饮食模式而非单一营养素。地中海饮食（富含蔬菜、水果、全谷物、豆类、鱼类和橄榄油）、DASH饮食（以水果、蔬菜、低脂乳制品为主并减少钠摄入）以及植物为主的饮食体现了食物之间的协同作用。

大量研究将这些饮食模式与较低的心血管疾病、2型糖尿病、某些癌症和全因死亡率风险联系起来。例如，地中海式饮食与心肌梗死和中风风险降低以及代谢指标改善有关。DASH模式可靠地降低血压。这些益处被认为来自于降低炎症、改善血脂和葡萄糖代谢、对血压的有利影响以及对肠道微生物群的正面作用。

关注饮食模式有助于避免单一营养素思维，并符合实际饮食习惯。公共卫生指导建议转向以未高度加工的植物性食物为主、适量摄入瘦蛋白和健康脂肪的饮食模式，作为实现长期健康的最可靠路径。

1.5 生命周期营养：不断变化的需求与风险

妊娠期和最初1000天内，营养需求显著增加：充足的能量、蛋白质、铁、叶酸和碘对胎儿生长和神经发育至关重要。此期营养不良与发育迟缓、认知缺陷以及日后慢性病风险增加有关。

婴幼儿和儿童需要高质量蛋白、铁、维生素A和锌来支持生长和免疫防御。青春期是快速生长期，热量、蛋白、钙和铁的需求升高（尤其是对有月经的女孩），以支持身高增长和骨量积累。成年期，均衡营养有助于维持工作能力并预防慢性病。老年人热量需求通常下降，而蛋白质和某些微量营养素的需求保持不变或增加；关注蛋白摄入、维生素D、钙和B12有助于保持肌肉量、骨骼健康和认知功能。衰老还可能导致食欲和营养吸收下降，因此营养密度高的食物或强化食品变得重要。

理解这些需求有助于制定针对性建议：孕期叶酸补充、含铁的辅食喂养、青少年营养教育以及老年人维持肌肉和预防缺乏的策略。早期营养投资将在整个生命中带来回报。

2. 营养如何影响疾病风险和复原能力

2.1 营养与主要慢性疾病

高糖、加工肉类、反式脂肪和过多热量的饮食会引发代谢改变（如血脂升高、胰岛素抵抗和炎症），加速动脉粥样硬化、促进肝脏脂肪堆积并损害葡萄糖调节。这些机制解释了不健康饮食为何增加心血管疾病、2型糖尿病、肥胖、非酒精性脂肪肝以及某些癌症风险。

相反，富含全谷物、豆类、水果、蔬菜、坚果和不饱和脂肪的膳食模式往往能降低LDL-C、改善胰岛素敏感性并减少炎症。膳食纤维有助于减缓葡萄糖吸收、维持肠道有益菌群，并降低结直肠癌风险；欧米伽‑3和单不饱和脂肪可以改善血脂谱和心血管健康。实际公共卫生措施包括：用全食物替代含糖饮料和加工零食，限制加工红肉和精制碳水化合物，并优先摄取植物性纤维和健康脂肪，以降低慢性病风险。

2.2 营养、免疫功能与感染抵抗力

营养为免疫系统提供形成屏障、识别病原体及发起有效反应所需的材料。足够的能量和高质量蛋白质提供合成抗体、细胞因子和免疫细胞所需的氨基酸。维生素A、C、D，锌、硒和铁等微量营养素发挥特定功能：维生素A维护健康的黏膜屏障；维生素C支持中性粒细胞功能和抗氧化防御；维生素D调节先天和适应性免疫；锌对于细胞分裂和伤口愈合至关重要。

营养不良削弱屏障功能，减少免疫细胞生成并延长感染恢复时间。关键微量营养素的轻度缺乏也会增加疾病的易感性、严重程度和持续时间。补充剂可以纠正真正的缺乏，但无法取代均衡多样的饮食。公共卫生策略应确保总体营养充足，而非追求单一的“免疫增强”食物或药丸。

2.3 肠道微生物组作为饮食与健康之间的媒介

肠道微生物组是饮食与健康之间的动态接口。微生物群落会随饮食改变，影响代谢、免疫和炎症。膳食纤维经肠道细菌发酵生成短链脂肪酸（SCFAs），如丁酸，为结肠细胞提供能量、增强肠道屏障并具有全身抗炎作用。

以植物多样性、全谷物和发酵食物为主的饮食通常支持更高的微生物多样性和有益代谢物的产生。高度加工、低纤维的“西式”饮食可能降低微生物多样性，并偏向与炎症及代谢失调相关的菌群。多样化富含纤维的植物性食物与适量发酵食品有助于维持具有韧性的肠道微生物组，从而促进整体健康。

2.4 营养、心理健康与认知功能

营养对大脑的影响与对心脏的影响同样明显。营养密度高的膳食模式（如地中海式饮食）与较低的抑郁发病率和更好的认知表现相关。对大脑功能重要的营养素包括欧米伽‑3脂肪酸、B族维生素和抗氧化物。

饮食与情绪和认知的联系包括调节炎症、提供神经递质前体、支持血管健康以及由肠—脑轴介导的影响。终生饮食模式似乎也能降低认知衰退和神经退行性疾病的风险。改善整体饮食质量是一个实用且低风险的策略，可作为心理和医学治疗的补充。

2.5 营养不良与过剩——成因与共存

营养不良（摄入不足）和营养过剩源于不同的动因，但可以在同一社区、家庭甚至个体的一生中共存。营养不良常因食品不安全、缺乏多样化饮食、传染病和孕期营养不足，表现为生长迟缓、消瘦或微量营养素缺乏。营养过剩常因长期能量摄入过多、久坐生活方式及超加工食品，表现为超重、肥胖和代谢综合征。

低收入社区常常同时面临这两种形式：健康食品获取受限迫使家庭选择廉价、能量密集但缺乏营养的加工食品，导致肥胖和微量营养素不足并存。公共卫生规划必须既要保障食物数量，又要改善食物质量，以应对“双重负担”。这些行动包括增加可负担的新鲜农产品供应，强化主食，提供营养教育，以及通过政策限制有害营销和超加工食品的可获得性。

2.6 关键营养缺乏和高风险人群

某些微量营养素缺乏在全球仍然普遍。缺铁是最常见的全球性缺乏，主要影响婴幼儿、学龄前儿童和孕妇，导致贫血、乏力和发育受损。碘缺乏影响甲状腺功能并可在婴幼儿期损害认知发育，常见于未使用碘强化盐的地区。维生素D缺乏在老年人、日照有限者及高纬度地区的深色肤色人群中普遍，导致骨骼脆弱和肌肉问题。维生素B12缺乏在老年人、胃肠吸收功能障碍者及严格素食者中较常见，可能导致巨幼细胞性贫血和神经系统损害。叶酸在妊娠早期对预防神经管缺陷至关重要。

预防策略包括推广膳食来源（富含铁的豆类和肉类、碘化食盐、富含脂肪的鱼类和强化牛奶以补充维生素D、强化谷物和动物制品以补充B12），支持食品强化项目，并为孕妇、婴幼儿及其他高风险人群提供针对性补充。筛查和文化适宜的咨询有助于确保最脆弱的人群获得恰当的干预。

2.7 过量摄入与毒性风险

过量摄入也会有害。过多的钠摄入助长高血压。高饱和脂肪和反式脂肪的饮食会提高LDL胆固醇并增加心脏病风险。长期热量过剩导致超重和肥胖。特定营养素过量也会导致中毒：高剂量预形成维生素A可致肝损伤并在妊娠期致畸；无缺乏时过量补铁可导致铁超载并损害器官；维生素D过量则可致高钙血症和肾脏损伤。

公共卫生指南既强调满足最低需求，又提示安全上限。补充剂在纠正确证的缺乏时可显著改善健康，但在没有医学指征的情况下高剂量或长期使用存在风险，应在医疗监督下进行。对于大多数人来说，最安全的途径是通过多样化饮食主要满足营养需求，并在开始高剂量补充前咨询医疗专业人员。

2.8 基因、表观遗传学与可修饰的风险性质

基因为代谢和疾病易感性设定了基本线，但并非决定命运。基因变异影响个体对营养的反应。饮食会与这些基因差异相互作用，基因—饮食相互作用可以放大或减轻疾病风险。

营养暴露（尤其是在孕期和儿童早期）可以通过对DNA与组蛋白的化学修饰改变基因表达，从而影响长期健康轨迹。通过改变饮食，可以调整代谢途径、降低炎症，甚至影响表观遗传标记。将基因知识与健康饮食模式结合，可以降低整个生命周期中的疾病风险。

References

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