[研究]国际现代营养学研究方法
[R]IT Nutrition Research Methods
黍匀营养机构汇编
营养学研究方法分为现代营养学研究方法和古典营养学研究方法。本文在现代营养学研究方法方面，进行了全面系统地介绍各种国际通用的营养研究方法。以下方法基于当代的思维和模式设计，不代表以往古典营养学的整体法的研究。
基于现代的思维模式和方法，现代营养学采取了物质化的观察和临床症状移植观察。也就是说，通过各类的动物实验模拟结果和反应过程，引申为人体的发生机理。其中因为选择的动物类型和人体的结构本质的区别，导致一些观察结果将无法得到良好应用和实践，只能以参考的模式出现，这是现代营养学研究方法的缺陷。但是，现代营养学的研究方法利于直观和明确的结果显示，利于展示结果形态，但是不等同于有足够体现结果的说服力。最终的结果出现当以研究和思考之后体现。这是值得注意的。
当代营养学研究基础由各类化学、物理、数学、逻辑学、人体医学、生理学、病理学、动植物学科等的发展水平所决定。
第一节 营养流行病学
一、营养流行病学的定义及应用
1.定义：营养流行病学(nutritional epidemiology)是应用流行病学的方法研究人群营养以及营养与健康及疾病关系的科学。
2.研究目的：确定膳食因素在人类与营养有关疾病中的作用，特别是在慢性疾病中的重要作用，在一般因果关系建立之后，将流行病学的发现转变成面向大众的膳食建议来预防疾病，降低慢性疾病发生的危险和预防营养不良。
3.应用
⑴人群营养状况营养调查以及各类人群的营养调查，了解人群的营养现状及营养变化趋势。
⑵制定膳食指南中，许多建议都是建立在营养流行病学的基础之上，如中国居民膳食指南中的第二条：多吃蔬菜、水果和薯类，其根据是大量流行病学的研究结果，含丰富蔬菜、水果和薯类的膳食，对保护心血管健康、增强抗病能力、减少发生干眼病的危险及预防某些癌症等方面起着十分重要的作用。
⑶研究营养与疾病的关系
①确定与营养有关疾病的病因：如早期应用流行病学的基本方法，在18世纪中叶观察到新鲜水果和蔬菜对坏血病(scurvy)的治疗作用，并最终发现维生素C缺乏是导致坏血病的原因。
②研究与营养有关疾病的分布情况：通过研究分布上的差异如居民的饮食特点、饮食习惯、特殊嗜好、膳食组成等，为与营养有关疾病的预防措施提供依据。
③研究营养在慢性疾病中的作用：大量的流行病学研究结果显示大约80％～90％癌症由环境因素引起，其中约35％与膳食因素有关，合理的膳食有可能使人类癌症减少1／3。
⑷人群营养的干预研究及对人群健康状况影响的评价：对人群进行营养干预改善人群的营养状况和健康状况，预防疾病的发生，如目前我国开展的食盐加碘，目的是改善人群碘的营养状况，预防碘缺乏病。
二、设计调查表
调查表又称问卷(questionnaire)，是流行病学研究的主要工具，是调查中用于收集资料的一种工具，其设计好坏，将直接影响所收集资料的有效性及可信度，从而影响调查的质量。调查表没有固定的格式，内容的繁简、提问和回答的方式应服从于调查目的，并适应整理和分析资料的要求。现在普遍采用的调查表格式是把拟收集的数据项目用恰当的措词构成一系列的问题和表格。
三、膳食暴露的测量
营养流行病学中最主要的暴露是膳食摄入。膳食是一种综合性的暴露。并且暴露的性质随时间而改变。
1.24小时食物回顾法：24小时食物回顾法(24-hour recall)此种调查方法要求每个调查对象回顾和描述过去24小时内吃的所有食物(包括饮料)的种类和数量。
2.食物记录法：食物记录法也称作食物日记(food diary，food record)是由调查对象或代理人(例如，母亲为孩子做记录)在一定时期内完成，一般为l～7天。通过家庭对食物量称重或估计来获得日前的食物摄入情况，食物在食用前先经过称重，然后将进食后剩余部分称重后加以扣除。在家庭外所吃的食物也按通常家用量计算，并入记录中。
3.食物频率问卷调查：食物频率问卷调查法(food frequency questionnaire)是目前营养流行病学研究中最常用的膳食摄入量测量方法，它包括定性和定量两种方法。定性食物频率调查法是指被调查者提供每种食物在特定时期内(例如，过去一个月或一年)所吃的次数；定量食物频率调查法是指被调查者提供每种食物在特定时期内(例如，过去一个月或一年)所吃的次数，同时提供每次所吃食物的数量。同时，要注意抽样的问题、误差及其控制。生物化学指标在营养流行病学中的应用。
三、描述性研究
描述性研究通过描述疾病或健康状况的三间分布情况，找出某些因素与疾病或健康状况间的关系，提供病因线索。
分为横断面研究和生态研究。
横断面研究(cross-sectional study)又称现况调查(prevalence survey)：研究特定时点或期间和特定范围内人群中的有关变量(因素)与疾病或健康状况的关系。
研究类型：
普查（Census）：调查特定时点或时期、特定范围内的全部人群(总体)。
抽样调查（Sampling survey）：随机抽样，调查特定时点、特定范围人群的一个代表性样本，以样本统计量估计总体参数所在范围。
生态研究(ecological study)又称相关性研究(correlational study)，是描述性研究的一种，在群体的水平上研究某种因素与疾病的关系，以群体为观察和分析单位，描述不同人群中某因素的暴露状况与疾病的频率，分析该暴露因素与疾病的关系。
四、分析性研究
暴露(exposure)：指接触过某种物质、具备某种特征或处于某种状态。
队列(cohort)：有共同经历或有共同暴露特征的一群人。
分为固定队列和动态队列。
危险因素（risk factor）：泛指能引起某特定不良结局（outcome），或使其发生的概率增加的因子，包括个人行为、生活方式、环境和遗传等多方面的因素。
图1
图2
根据研究对象是否暴露于某研究因素或其不同水平将研究对象分成暴露组（E）与非暴露组（＆#274;）。随访一定时间，比较两组之间所研究结局(outcome)发生率的差异，以分析暴露因素与研究结局之间的关系。
图3
研究类型：
前瞻性队列研究(prospective cohort study)
历史性队列研究(historical cohort study）
双向性队列研究(ambispective cohort study)
图4
图5
五、流行病学实验研究
实验流行病学研究：以人群为研究对象的实验研究。
又称：流行病学实验（epidemiologic experiment），干预研究（intervention study ）。
观察（observation)：对自然现象或过程的“袖手旁观”。
实验(experiment) ：对研究对象有所“介入”或“安排”，并观察其效应的研究。
观察性流行病学：自然条件下人群中事件分布规律和决定因素。
实验性流行病学：人为条件下人群中事件分布规律和决定因素。
图6
主要类型
临床试验（clinical trials) based-patients
现场实验(field trials) based-population
社区实验(community trials) based-community
第二节 实验营养研究
一、动物实验
1.实验动物的选择
选择原则：
①相似性：尽可能选择在组织结构、生理功能、代谢方面与人接近的动物做实验。②选用标准化实验动物。③选用解剖、生理特点符合实验目的要求的实验动物。④选用动物的某些特殊性。⑤选择容易获得和饲养经济的动物。
营养学研究中几种常用动物：小鼠、大鼠、豚鼠、家兔、犬和非人灵长类动物。
01.ICR小鼠
Hauschka用Swiss小鼠群以多产为目标，进行选育，以后美国癌症研究所（Institute of Cancer Researcch）分送各国饲养实验，各国称为ICR。中国科学院遗传研究所在1973年从日本国立肿瘤研究所引进，1979中国医学科学院分院动物中心引进，1978年北京检定所引进，1983年上海计划生育研究所从瑞士苏黎世毒理学研究所引进。 ICR/JCL小鼠是进行免疫药物筛选，复制病理模型较常用的实验动物。外周血象和骨髓细胞，具有较好的稳定性，是良好的血液学实验用动物。已广泛用于药理、毒理、肿瘤、放射性、食品、生物制品等的科研、生产和教学。
02.BALB/c裸鼠
为BALB/c带nu基因的同源近交系。裸基因是八号染色体上的隐性突变基因。1973年丹麦的C.W.Friis在BALB/c近交系小鼠中发现自发性突变的无毛小鼠，该突变小鼠胸腺发育不良，免疫T细胞缺失，而培育成了BALB/c-nu。中国药品检定所繁殖裸鼠用的鼠种是BALB/C-nu/nu，系1973年从丹麦引入日本中央实验动物所研究。继续培育三年后，交由日本CLEA株式会社进行生产。1980年由CLEA引入。雄鼠是无胸腺裸鼠（BALB/C-nu/nu），雌鼠是有胸腺的杂合小鼠（BALB/C-nu/+）。采用BALB/C-nu/+♀与BALB/C-nu/nu♂随机交配法进行繁殖，已取得较好成果。
广泛应用于肿瘤学、免疫学、毒理学等基础医学和临床医学的研究。
裸鼠
03.DBA/2老鼠
可用于营养与肝癌发生率关系的研究，35日龄听源性癫痫发作达100％，对鼠伤寒沙门氏菌C5有抵抗力，对酒精过敏。起源：1909年由C.C.Little培育，为最古老的近交系小鼠。1929-1930年在亚系间进行杂交，建立了一些新亚系，包括DBA/1和DBA/2。1959年由JAX引到LAC，然后引到OLAC。我国国家啮齿类实验动物种子中心上海分中心于2001年从JAX引进该品系。
来源：美国JAX实验室。
毛色：淡棕色
特征与用途：可用于营养与肝癌发生率关系的研究，也可作为许多瘤株的宿主。常用于肿瘤学、遗传学和免疫学等方面的研究。也可作为许多瘤株的宿主：腺癌（M4823，S663）、皮肤黑色素瘤（S91）、肉瘤（37）、粒细胞白血病（P1031）、白血病（P1534，L-1210/8-AGB）、淋巴瘤（207，P-238）、淋巴细胞肿瘤（P-288，P-388）、胸腺瘤等。
DBA/2J
04.SD大鼠
SD大鼠
1925年，美国斯泼累格＆#8226;多雷（Sprague Dawley）农场用Wistar大鼠培育而成。生长快，繁育性能好，大多用于安全性试验及营养与生长发育有关的研究。该品系对性激素敏感，对呼吸道疾病有较强的抵抗力。广泛用于药理毒理、药效及GLP实验。其毛色白化，主要特性为①头部狭长、尾长接近于身长，产仔多，生长发育较Wistar为快。10周龄时雄性大鼠体重可达300～400g，雌性大鼠达180～270g。②性情比Wistar大鼠稍为凶猛。③对疾病的抵抗力较强，尤其对呼吸道疾病的抵抗力很强。④自发性肿瘤的发生率较低。⑤对性激素敏感性高。
05.比格犬
比格犬
比格犬原产英国，相传米格鲁与英国皇室的渊源颇深，约在十六世纪到十七世纪的时期英国正值狩猎风潮。英国皇室养育了许多名犬以配合皇家出游打猎，而短小精悍的米格鲁被训练成专门狩猎小型猎物，而小型猎物中以兔子最为灵敏与珍贵，因此兔子经常是米格鲁猎捕的重要对象。以犬为实验的动物研究成果中，只有应用比格犬才能被国际公认。
Beagle品种固定且优良，一般无遗传性神经疾患。比杂种犬体温低0.5C，在实验中反应一致性好。由于该犬性格温顺，容易调教，遗传性疾病少，实验重复性好，尤其适合药理、循环生理、眼科、毒理、外科学等的研究，被国际医学、生物学界公认为较理想的实验用犬。
06.猪
猪在生物医学研究中应用于:①皮肤烧伤研究②肿瘤学研究③免疫学研究④心血管及糖尿病研究⑤畸形学和产期生物学等到的研究⑥遗传性和营养性疾病的研究⑦人类活组织的供体⑧牙科及骨质材料的研究⑨外科手术方面研究⑩其它疾病研究：猪还是老年学、婴儿病毒性腹泻、霉形体关节炎、双白蛋白血病、血友病、十二指肠溃疡、胰腺炎等到疾病的研究中理想的动物模型。寿命最长达27年，平均16年。小型猪体型矮小，成年体重30～60kg。染色体数2n=38。
07.猕猴
猕猴别名黄猴、恒河猴、广西猴，属于猴科。猕猴是中国常见的一种猴类，体长43～55厘米，尾长15～24厘米。头部呈棕色，背上部棕灰或棕黄色，下部橙黄或橙红色，腹面谈灰黄色。鼻孔向下，具颊囔。臀部的胼胝明显。营半树栖生活，多栖息在石山峭壁、溪旁沟谷和江河岸边的密林中或疏林岩山上，群居，分布于西南、华南、华中、华东、华北及西北的部分地区，猕猴适应性强，容易驯养繁殖，生理上与人类较接近，因此是生物学、心理学、医学等多种学科研究工作中比较理想的试验动物。
猕猴的应用包括如下几方面：①传染病学研究②药理学和毒理学研究③生殖生理研究④口腔医学研究⑤营养、代谢研究⑥行为学和高级神经活动研究⑦老年病研究⑧器官移植和眼科研究⑨内分泌病和畸胎学研究⑩肿瘤学和环保研究。
2.实验动物等级和饲养条件
①实验动物等级：依据其所携带微生物和寄生虫的多少程度来划分的。普通级(conventional animal, CV)应不携带人兽共患病原和动物烈性传染病；清洁级动物(clean animal, CL)除排除普通级动物应排除的病原外，不携带对动物危害大和对科学实验干扰大的病原；无特定病原体动物(specific pathogen free animal, SPF)除排除清洁级动物应排除的病原外，不携带主要潜在感染或条件致病和对科学实验干扰大的病原；无菌动物(germ free animal, GF)不携带可检出的一切生物体。
②实验动物饲养条件
环境条件：普通环境、屏障环境和隔离环境。
环境条件指标。笼具、垫料、饮水和运输。
3.实验动物营养与饲料
实验动物营养需要量和动物饲料配方。
4.动物实验设计的原则和方法
对照：空白对照、实验对照、阳性对照。一致性；重复性；随机性；客观性。
二、营养缺乏病动物模型
动物饲料、动物的选择、饲养环境和观察指标。
三、基因敲除动物模型
基因敲除(gene knock out, 也称基因剔除)，指对一个结构已知但功能未知的基因，从分子水平上设计实验，应用基因打靶(gene targeting)技术，将该基因完全去除，修饰或用其他序列相似基因取代，然后从整体观察实验动物，推测相应基因的功能。
第三节 营养状况的评价
通过体格检测和生物化学分析，确定营养素的营养状态，进行评价。
第四节 营养相关功能研究
包括：体外发育实验-全胚胎培养、生长发育实验、学习记忆行为实验、免疫功能实验、抗氧化功能实验、延缓衰老实验、缓解体力疲劳实验、改善女性更年期内分泌实验、糖尿病动物模型与降血糖实验、高血脂和动脉粥样硬化动物模型、 肥胖的研究方法、高血压动物模型与降血压实验、改善营养性贫血实验、骨质疏松实验、痛风的研究方法、调节胃肠道功能实验和预防化学性肝损伤实验。
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