《The Journal of Nutrition》：Integrative Nutrigenomics Approach in Polycystic Ovarian Syndrome: Targeting Gene-Diet Interactions for Personalized Nutraceutical Interventions
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PCOS病因复杂，涉及遗传、环境及代谢因素，营养基因组学通过基因-饮食互作研究揭示个性化营养干预潜力，重点调控FTO、MTHFR等基因介导的胰岛素抵抗、炎症及激素失衡，利用功能性食品成分（如黄酮类、Omega-3）实现精准治疗，降低代谢风险并改善临床预后。
Shalini Singh | Maneesha Rana | Satyendra Kumar Rajput | Rajesh Kumar Mishra | Shalini Mishra | Vedpriya Arya
药物科学系，Gurukul Kangri（被认定为大学），Haridwar 249404，北阿坎德邦
摘要
患有多囊卵巢综合征（PCOS）的育龄妇女是一种常见且复杂的内分泌-代谢疾病，其特征是雄激素过多、无排卵、胰岛素抵抗和持续性炎症。其病因包括心理、环境、遗传和表观遗传因素。新的研究表明，营养基因组学在个性化治疗技术中具有潜力，这些研究表明基因-饮食相互作用可以改变PCOS的易感性、表型表达和治疗结果。许多基因多态性，包括与脂肪质量和肥胖相关的基因（FTO）、亚甲基四氢叶酸还原酶（MTHFR）和转录因子7样2（TCF7L2），与PCOS中的胰岛素信号传导、代谢紊乱和肥胖风险有关。同时，膳食生物活性物质如黄酮类、欧米伽-3脂肪酸和叶酸具有抗炎、增强胰岛素敏感性和调节表观遗传的特性，表明它们可能被用于靶向基因-营养相互作用并缓解疾病。为了最大化PCOS的个性化营养治疗，本综述旨在探讨结合饮食干预和基因分析的综合营养基因组学方法。该综述通过研究基因变异与功能性营养之间的分子机制，提供了对最新研究的全面总结，并确定了可能的营养补充剂治疗靶点。此外，还探讨了这些综合方法在提高PCOS治疗的精准性、降低代谢风险和改善临床结果方面的转化意义。然而，本综述强调需要一种跨学科的方法，结合遗传学、营养科学和临床实践，以促进基于证据的、以患者为中心的PCOS药物治疗。
引言
PCOS是一种普遍且异质性的内分泌-代谢疾病，影响全球约6-20%的育龄妇女，其患病率的变化反映了人口统计学特征和诊断定义的差异[1]。通常使用鹿特丹标准（2003年）来诊断PCOS，该标准要求至少具备以下三种特征中的两种，并排除其他潜在原因，其特征是慢性无排卵、雄激素过多和多囊卵巢形态。从传统的（雄激素过多和无排卵）形式到有排卵和正常雄激素水平的形式，这种多样性导致了多种表型，每种表型都有独特的代谢、生殖和心理影响。这种表型多样性反映了该疾病的复杂性，因此需要个性化的诊断和治疗方法[2][3]。传统PCOS治疗方法的主要目标是使用促排卵药物、胰岛素增敏剂和激素避孕药来控制症状。尽管这些药物治疗常伴有负面副作用、长期效果不佳以及未能充分解决疾病的根本原因[4]。此外，它们很少考虑个体对治疗的反应差异，而这些差异可能受到环境、遗传和表观遗传因素的影响。最近的研究强调了基因-环境相互作用在PCOS的发展和进程中的重要性，特别是涉及营养、生活方式和代谢因素的相互作用[5]。与类固醇生成（例如CYP11A1）、胰岛素信号传导（例如INSR-胰岛素受体）和能量稳态（例如FTO、TCF7L2）相关的基因变异可以改变PCOS的易感性，尤其是在结合久坐行为和致肥胖饮食的情况下[6]。这种机制性相互作用指的是遗传倾向和饮食/环境暴露如何在胰岛素抵抗、炎症和激素失衡等共同分子途径上相互作用，从而放大疾病风险。认识到这些相互作用是营养基因组学的基础，它旨在识别基因-营养关系，并将其应用于PCOS的个性化营养策略。营养基因组学领域源于基因组和营养学研究，关注饮食因素如何影响基因表达以及个体遗传差异如何影响营养代谢。尽管它能够制定基于基因型的定制饮食和营养补充剂方案，但在PCOS中的应用前景十分广阔[7]。与通用治疗方法相比，包含黄酮类、叶酸、肌醇和欧米伽-3脂肪酸等生物活性化合物的个性化营养基因组学干预可能能够改善临床结果、减轻炎症和氧化应激，并调节激素和代谢失衡。目前PCOS的营养管理主要集中在通过饮食和生活方式调整来提高胰岛素敏感性、减少雄激素过多和促进体重控制。基于证据的方法，如低血糖指数饮食、富含欧米伽-3脂肪酸和抗氧化剂的地中海式饮食模式以及抗炎营养计划，已经显示出对代谢和生殖结果的有益影响。这些传统策略为开发更个性化的PCOS综合营养基因组学和营养遗传学干预提供了基础[8]。在本综述中，“营养补充剂”一词指的是除了营养价值外还提供生理或治疗益处的生物活性化合物或功能性食品成分。虽然这不是一个监管定义的术语，但在科学文献中用于指代天然来源的物质，如多酚、肌醇、欧米伽-3脂肪酸和维生素，它们对代谢和生殖健康有积极作用。考虑到PCOS的遗传复杂性和饮食敏感性，将基于证据的营养补充剂疗法与营养基因组学原理相结合，提供了一种新颖的、个性化的、可能长期有效的管理方法。本综述旨在阐明与PCOS相关的基因-饮食关系，并探讨如何将其转化为针对特定遗传特征的个性化营养补充剂治疗。在更广泛的营养基因组学领域内，需要区分营养基因组学和营养遗传学。营养基因组学研究饮食成分如何影响基因表达和代谢途径，强调营养素如何调节转录组、蛋白质组和代谢组谱型。相比之下，营养遗传学关注单个基因变异（如单核苷酸多态性（SNPs）如何影响对特定营养素的反应，从而影响饮食需求和疾病易感性。早期明确这种区别有助于理解这两种视角如何共同揭示PCOS中的基因-饮食相互作用，并支持个性化营养策略的合理性。为了将讨论的遗传变异和紊乱途径置于背景中，我们首先总结了PCOS的遗传基础和病因，强调了全基因组关联研究、遗传率以及代谢功能障碍、环境暴露和遗传倾向之间的相互作用。
PCOS是一种普遍且异质性的内分泌-代谢疾病，影响全球约6-20%的育龄妇女，其患病率的变化反映了人口统计学特征和诊断定义的差异[1]。鹿特丹标准（2003年）常用于诊断PCOS，该标准要求具备以下三种特征中的至少两种，并排除其他潜在原因，其特征是慢性无排卵、雄激素过多和多囊卵巢形态。从传统的（雄激素过多和无排卵）形式到有排卵和正常雄激素水平的形式，这种多样性导致了多种表型，每种表型都有独特的代谢、生殖和心理影响。这种表型多样性反映了疾病的复杂性，因此需要个性化的诊断和治疗方法[2][3]。传统PCOS治疗方法的主要目标是使用促排卵药物、胰岛素增敏剂和激素避孕药来控制症状。然而，这些药物治疗常伴有负面副作用、长期效果不佳，且未能充分解决疾病的根本原因[4]。此外，它们很少考虑个体对治疗的反应差异，而这些差异可能受到环境、遗传和表观遗传因素的影响。最近的研究强调了基因-环境相互作用在PCOS的发展和进程中的重要性，尤其是涉及营养、生活方式和代谢因素的相互作用[5]。与类固醇生成（例如CYP11A1）、胰岛素信号传导（例如INSR-胰岛素受体）和能量稳态（例如FTO、TCF7L2）相关的基因变异可以改变PCOS的易感性，尤其是在结合久坐行为和致肥胖饮食的情况下[6]。这种机制性相互作用指的是遗传倾向和饮食/环境暴露如何在胰岛素抵抗、炎症和激素失衡等共同分子途径上相互作用，从而放大疾病风险。认识到这些相互作用是营养基因组学的基础，它旨在识别基因-营养关系，并将其应用于PCOS的个性化营养策略。营养基因组学领域源于基因组和营养学研究，关注饮食因素如何影响基因表达以及个体遗传差异如何影响营养代谢。尽管它能够制定基于基因型的定制饮食和营养补充剂方案，但在PCOS中的应用前景十分广阔[7]。与通用治疗方法相比，包含黄酮类、叶酸、肌醇和欧米伽-3脂肪酸等生物活性化合物的个性化营养基因组学干预可能能够改善临床结果、减轻炎症和氧化应激，并调节激素和代谢失衡。目前PCOS的营养管理主要集中在通过饮食和生活方式调整来提高胰岛素敏感性、减少雄激素过多和促进体重控制。基于证据的方法，如低血糖指数饮食、富含欧米伽-3脂肪酸和抗氧化剂的地中海式饮食模式以及抗炎营养计划，已经显示出对代谢和生殖结果的有益影响。这些传统策略为开发更个性化的PCOS综合营养基因组学和营养遗传学干预提供了基础[8]。在本综述中，“营养补充剂”一词指的是提供超出其营养价值的生理或治疗益处的生物活性化合物或功能性食品成分。虽然这不是一个监管定义的术语，但在科学文献中用于指代天然来源的物质，如多酚、肌醇、欧米伽-3脂肪酸和维生素，它们对代谢和生殖健康有积极作用。考虑到PCOS的遗传复杂性和饮食敏感性，将基于证据的营养补充剂疗法与营养基因组学原理相结合，提供了一种新颖的、个性化的、可能长期有效的管理方法。本综述旨在阐明与PCOS相关的基因-饮食关系，并探讨如何将其转化为针对特定遗传特征的个性化营养补充剂治疗。在更广泛的营养基因组学领域内，需要区分营养基因组学和营养遗传学。营养基因组学研究饮食成分如何影响基因表达和代谢途径，强调营养素如何调节转录组、蛋白质组和代谢组谱型。相比之下，营养遗传学关注单个基因变异（如SNPs）如何影响对特定营养素的反应，从而影响饮食需求和疾病易感性。早期做出这种区分有助于理解这两种视角如何共同揭示PCOS中的基因-饮食相互作用，并支持个性化营养策略的合理性。为了将讨论的遗传变异和紊乱途径置于背景中，我们首先总结了PCOS的遗传基础和病因，强调了全基因组关联研究、遗传率以及代谢功能障碍、环境暴露和遗传倾向之间的相互作用。
PCOS是一种多因素疾病，遗传、表观遗传和环境因素之间有复杂的相互作用，其特征是雄激素过多、排卵功能障碍和多囊卵巢形态。家庭和双胞胎研究表明，遗传因素在PCOS的病理生理学中起着重要作用，遗传因素占PCOS风险的60-70%[9][10]。全基因组关联研究（GWAS）发现了20多个易感位点，包括控制胰岛素信号传导（INSR、IRS1）、类固醇生成（CYP17A1、CYP11A1、DENND1A）、代谢调节（FTO、TCF7L2、PPARG）和促性腺激素信号传导（LHCGR、FSHR）的基因。其中许多基因与2型糖尿病和肥胖相关的途径重叠[11][12]。这些结果支持了PCOS是由卵巢、代谢和神经内分泌途径失调引起的观点，其中遗传倾向与环境因素（包括营养、生活方式和表观遗传变化）相结合，加剧了代谢和生殖功能障碍。例如，CYP17A1多态性增加了雄激素的生物合成，而FTO和MC4R变异则增加了肥胖和胰岛素抵抗的风险。这些遗传易感性都集中在NF-κB（活化B细胞的核因子κ轻链增强剂）介导的炎症、类固醇生成改变和胰岛素信号传导受损等紊乱途径上。将本综述中讨论的遗传变异置于这一更大的病因框架内，为针对遗传易感妇女的精准营养和生活方式干预提供了依据，强调了遗传风险、环境暴露和营养基因组学相互作用如何共同导致PCOS的发展。
方法
为了汇编表1中的研究并为这篇叙述性综述提供信息，我们对PubMed、Scopus和Web of Science数据库进行了结构化搜索。关键词包括“营养基因组学”、“营养遗传学”、“膳食生物活性物质”、“基因表达”、“炎症”、“氧化应激”和“PCOS”。我们考虑了主要实验研究（体外研究、动物研究和人类临床试验）以及直接研究PCOS中基因-饮食相互作用的机制队列研究
结论
通过将营养基因组学纳入PCOS的治疗框架，采用了一种更加个性化和机制化的治疗方法，取代了传统的基于症状的方法。针对基因-饮食相互作用的方法为个性化治疗提供了可行的途径，因为PCOS是一种由遗传易感性、代谢功能障碍、激素失衡、炎症和环境因素引起的复杂疾病。最近的研究表明了一些遗传因素的重要性
作者贡献
作者的责任如下——SS：概念构思、审稿和编辑；MR：撰写初稿；SKR：监督；RKM：监督；SM：审稿和编辑；VA：监督。
利益冲突
作者没有披露任何可能的利益冲突。在撰写、编辑或分析本手稿时未使用任何生成式人工智能（AI）工具。
