中國預防醫學(xué)科學(xué)院營(yíng)養與食品衛生研究所 王 竹

　　同位素標記技術(shù)的應用，使有關(guān)物質(zhì)吸收代謝及生物轉化的研究取得了相當矚目的進(jìn)展。但由于放射性同位素具有潛在的放射性危害，其應用受到了很大的限制，尤其是在嬰幼兒、孕婦的研究應用中。因此尋求穩定同位素替代放射性同位素成為科學(xué)家新的關(guān)注點(diǎn)，天然的穩定同位素13C更是近年來(lái)頗受關(guān)注。

　　1973年比利時(shí)的一家實(shí)驗室第一個(gè)發(fā)現玉米制成的葡萄糖可評估人體口服碳水化合物（CHO）的氧化速率。但當時(shí)由于對CHO的認識很少，并沒(méi)有引起科學(xué)界的重視。1989年美國一家營(yíng)養代謝實(shí)驗室相繼報告了使用富含13C的玉米產(chǎn)品可以用來(lái)準確測定人體攝入CHO的氧化率，而不需要商業(yè)同位素標記。

　　富含 13C的植物在自然界中被稱(chēng)為C4植物，如玉米，甘蔗，鳳梨等，這是因為它們在光合作用中通過(guò)Hatch-Slack途徑， 13C發(fā)生自然定向的選擇，使植物在生長(cháng)過(guò)程中合成的CHO富含13C，其豐度高于另外一些植物如大米、薯類(lèi)等，后者被稱(chēng)為C3植物。一般來(lái)說(shuō)，C3植物中13C的豐度為1.08%，C4植物中13C的豐度為1.10%，應用同位素比質(zhì)譜儀（isotope ratio mass spectrometer，IRMS）更易檢測出其微小差別。CHO被人體攝入后經(jīng)腸道內吸收，分解成葡萄糖，氧化產(chǎn)生CO2。所以當人體攝入一定量富含13C的CHO后，血中葡萄糖及呼氣CO2中的13C水平也相應升高，因此通過(guò)檢測血13C-葡萄糖及呼氣中13CO2的水平，可以了解CHO在體內吸收代謝及葡萄糖氧化利用的情況。天然穩定同位素13C技術(shù)由于無(wú)傷害性，操作簡(jiǎn)單，數據準確，便于重復實(shí)驗等優(yōu)點(diǎn)，尤為受到重視。

　　目前天然穩定同位素13C技術(shù)多用于以下幾方面研究：
　　CHO消化吸收率：人體攝入一定量富含13C的CHO后，可通過(guò)觀(guān)察呼氣中13C變化曲線(xiàn)，測定 13C和 12C的比率及一定時(shí)間內累積 13C的多少評估不同來(lái)源、不同結構的CHO在腸道內的吸收率及CHO在體內的氧化代謝率。
　　不同類(lèi)型CHO對血糖調節、能量代謝的影響：結合血13C-葡萄糖分析及血清學(xué)檢驗，天然穩定同位素13C技術(shù)可以評估不同來(lái)源的CHO引起的血糖反應及氧化速率，從而為預防糖尿病等慢性疾病提供有關(guān)理論數據。人體在靜息和運動(dòng)過(guò)程中能源物質(zhì)的氧化代謝率有所不同，天然CHO中13C富集程度高于脂肪，所以有的學(xué)者利用這一特性，觀(guān)察受試者在一定運動(dòng)負荷下，呼氣中13C的變化規律來(lái)研究運動(dòng)強度、運動(dòng)時(shí)間對能量代謝的影響。
　　胃動(dòng)力學(xué)研究：胃動(dòng)力學(xué)研究包括：胃排空速率、胃腸轉運時(shí)間等。13C技術(shù)可根據攝入不同來(lái)源的的固體或流食后 13C峰值出現的時(shí)間、持續時(shí)間，觀(guān)察胃排空的速率及胃腸轉運。
　　胃腸功能評價(jià)：某些CHO如木糖是以在腸道內被細菌發(fā)酵后再吸收的方式吸收，如果腸道內細菌過(guò)度生長(cháng)，則木糖代謝產(chǎn)生的CO2增多，利用天然13C-木糖呼氣實(shí)驗可以評價(jià)兒童小腸細菌的過(guò)度生長(cháng)。
疾病診斷： 胰腺功能不全，外分泌障礙，兒童囊性纖維化等疾病可導致α-淀粉酶分泌不足，引起CHO代謝障礙。這種病人通常給予淀粉酶制劑予以治療。應用13C呼氣實(shí)驗技術(shù)，可以診斷病人對CHO代謝的狀況；并且通過(guò)觀(guān)察給予13C-CHO和淀粉酶制劑后，同時(shí)呼氣中13CO2的變化判斷藥物對CHO代謝障礙的療效。結合H2實(shí)驗，天然穩定同位素13C技術(shù)還可以診斷乳糖酶缺乏引起的乳糖不耐受。
　　13C技術(shù)由于無(wú)傷害性、特異、準確、價(jià)格低廉，使以前難以完成的人體代謝研究成為可能，如孕婦、兒童及特殊病人等。但是13C技術(shù)也受到多種因素的干擾，實(shí)驗操作應嚴格控制，如實(shí)驗前飲食，禁食時(shí)間的長(cháng)短，實(shí)驗過(guò)程中運動(dòng)狀態(tài)等。無(wú)論如何，天然穩定13C實(shí)驗技術(shù)費用低廉、準確可靠，是CHO代謝研究的較好方法。