生命早期营养与食品安全的挑战与机遇——记哈尔滨医科大学公共卫生学院副教授姜文博的科研之路

目前,随着“九零后”的身影出现在各个岗位上,他们个性鲜明、充满活力,他们充满梦想和拼劲,他们已经成为扛起社会责任大旗的中坚力量。哈尔滨医科大学公共卫生学院副教授姜文博,作为一名年轻有为的“九零后”科研人员,他的研究方向是生命早期营养和食品安全。他入选了中国科协生命科学学会联合体“青年人才托举工程”,现已主持“十三五”国家重点研发计划“主动健康与应对”重点专项子课题、国家自然科学基金青年项目、中国博士后面上项目黑龙江省博士后面上项目,哈尔滨医科大学少帅揭榜项目等,均取得了一系列高质量的研究成果。

生命早期营养与食品安全的挑战与机遇——记哈尔滨医科大学公共卫生学院副教授姜文博的科研之路

人生在世,须有作为,不忘初心者,方能走的更远。早在中学时期,姜文博就对生物学产生了浓厚的兴趣。自2018年考入哈尔滨医科大学公共卫生学院以来,姜文博在国家重点学科、教育部重点实验室—营养与食品卫生学教研室的学习过程中,努力学习营养学专业知识,熟练掌握医学统计学流行病学生物信息学等学科相关知识及技能。2021年开始,姜文博留校担任讲师,仅用两年时间就升为副教授,这一切都得益于他所在的优秀平台和团队的大力支持,促使他在科研工作中取得了优异成绩。

生命早期营养 创新科研成果

随着社会的发展、经济水平的提高,当代人对于物质生活的要求也逐渐提高,比如在饮食方面,不仅讲究色香味俱全,更要求营养均衡。尤其是生命最初的1000天,即从女性怀孕到宝宝2岁期间,这1000天的母婴营养情况,将影响宝宝一生的健康。在此时期良好的营养,可以保障和促进儿童体格和脑发育,降低出生缺陷的发生率,降低对疾病的易感性,增强对感染的免疫力。这一时期营养不良给儿童带来的近期和远期危害是不可逆转的,也是不可弥补的。在生命早期营养的健康效应研究方面,姜文博揭示了生命早期营养状况对人群寿命和成年后生物节律、代谢综合征、慢性肾病的影响及表观遗传学机制,以及对其子代的跨代效应,并发表了一系列高质量的研究论文,为饥荒年代出生人群的膳食指导提供充分的科学依据。

据姜文博介绍,我国从1959年到1961年的大饥荒是世界上严重的饥荒之一,导致了中国人口在这一时期普遍受到慢性营养不良的影响。大脑的发育极易受到胎内营养状况的影响。既往研究指出,胎儿期的营养不良与成年后的心理弹性、选择性注意力以及认知功能受损之间存在关联。DNA甲基化作为一种表观遗传机制,可能是胎儿期营养不良影响各种器官的途径,并且已有研究表明这种影响可能跨代遗传。

有研究发现,经历胎儿期营养不良的参与者与营养正常的参与者相比,睡眠时间较短。睡眠时间主要受到内源性褪黑素的调控,褪黑素是由松果体合成和分泌的激素。因此,姜文博在研究中提出了一个假设,即胎儿期营养不良对松果体的发育和内源性褪黑素水平产生不良影响,并针对于此,深入探讨了潜在的机制以及这些影响是否存在代际遗传的现象。该研究首次将人群队列和体内外实验相结合,阐明了生命早期营养不良对成年期生物节律紊乱的影响以及潜在的作用机制。据了解,生物体内的生物节律是维持整体新陈代谢平衡的重要生理机制之一,除了已知的24小时昼夜节律之外,其他潜在的能够调节生物节律的因素尚不为人了解。姜文博的研究利用之前建立的绥化大饥荒家庭队列发现,胎内期营养不良的个体在成年后表现出较短的睡眠时间和夜间褪黑素分泌水平明显下降。通过850K甲基化芯片测序技术,该研究识别到了PRKCA和CREB1基因的启动子区域发生了高甲基化改变。进一步的实验表明,胎内营养不良可以通过增加PRKCA和CREB1基因的甲基化水平,导致松果体褪黑素分泌功能受损,从而引发生物节律紊乱。这一研究结果提示,成年期生物节律紊乱与胎内营养不良有关,而甲基化改变可能是这一联系的潜在机制。

此外,针对生命早期营养不良作为近年来我国2型糖尿病患病率骤然上升的重要原因之一,姜文博深入总结了其对2型糖尿病发生发展的深远影响,并为我国未来糖尿病的营养防治提供了若干建议,该文章发表于国际著名期刊Cell Metabolism后引起了学术圈的广泛讨论,短期内被多本著名杂志共引用13次,同时被新华网、奇点网、丁香园等国内外权威媒体广泛转载。

除此之外,先前的国内外研究以及所在团队的前期工作基础,已经阐明生命早期营养不良的人群在成年后发生慢性病的风险显著升高,然而生命早期营养不良对全生命周期的健康净效应的影响尚不清楚,因此,姜文博将利用该饥荒队列和体内外实验探讨生命早期营养不良对预期健康寿命的影响以及潜在的作用机制。目前,已经整合了人群实验以及果蝇实验的研究结果,利用多组织的多组学联合分析以及WGCNA等生信分析方法筛选出生命早期营养不良对各个组织产生不良影响的共同靶点,接下来将基于该靶点建立基因敲除以及过表达的多物种动物模型,利用体内外实验进行验证,从而为逆转生命早期营养不良所导致的衰老速率加快提供理论基础和参考依据。

科研报国为民 守护食品安全

近年来,随着工业化发展对于人类生活的影响不断增大,引发了一系列食品安全问题。因为食品安全是关乎国计民生的重大事情,心怀学以致用、报效祖国的情怀,姜文博在食品安全领域也投入了全身心的精力开展研究,他摒弃了包括急毒和慢毒在内的传统研究方式,而是探索长期(全生命周期)暴露食物或饮用水中低浓度有毒有害物质对机体代谢图谱的影响。

从2021年起,姜文博耗时近三年揭示了全生命周期暴露食物农药残留、饮用水消毒副产物残留,以及纳米/微塑料对机体生物节律、神经系统发育、肠道菌群结构功能、以及代谢小分子谱等的不良影响及其潜在的作用机制,并发表了一系列高质量的研究,为预防长期低浓度接触外源有毒有害物质对机体产生的不良影响提供有效的干预靶点。

姜文博表示,现在各种塑料食品包装,如咖啡杯盖、塑料茶包可以降解为微塑料或纳米塑料(NPs),NP是尺寸<1μm 3的塑料碎片或颗粒,NPs可以被吸入或与饮料和食物一起摄入。最近一项研究在人类胎盘,肠道和肝细胞中检测到了NP,阐明NP暴露对健康的潜在影响是一项重要的工作。

现有研究已经证实了NPs暴露会对哺乳动物肠道微生物群产生不良影响,姜文博推测这种暴露可能会通过肠-脑轴进一步影响神经系统。因此,姜文博研究结合了一系列多组学分析和体内外实验,首次阐明聚苯乙烯纳米塑料(PS-NPs)对大鼠肠道菌群稳态以及通过肠-脑轴对大脑杏仁核区的不良影响及其潜在机制。发现了长期暴露于低剂量PS-NPs可诱导异常神经行为和杏仁核损伤,并刺激炎症反应和细胞凋亡;长期暴露于低剂量PS-NPs会通过肠脑轴的失调对情绪产生不利影响。

韶华易逝,需不愧青春;努力迸发,方不惧未来;拼搏激励,现正当其时。姜文博正处于人生最佳时期,他以不懈的精神脚踏实地做科研,突破创新求结果,他勇于担起科研使命,行而不辍,未来可期。(文/张玮

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