腸道上皮主要葡萄糖轉(zhuǎn)運載體及其作用機制

盧 垚 孫佩佩 宋代軍

(西南大學(xué)動物科技學(xué)院，北碚 400715)

單糖在腸道的吸收主要依靠轉(zhuǎn)運載體實現(xiàn)跨膜運輸，目前已發(fā)現(xiàn)三大類單糖轉(zhuǎn)運載體家族，分別為Na+依賴性葡萄糖轉(zhuǎn)運載體(sodium-dependent glucose transporters，SGLTs)、易化葡萄糖轉(zhuǎn)運載體(facilitated glucose transporters，GLUTs)以及最近在植物和細菌中鑒定發(fā)現(xiàn)的糖外排轉(zhuǎn)運蛋白(sugars will eventually be exported transporters,SWEETs)[1-2]。SGLTs對單糖的轉(zhuǎn)運依賴于Na+濃度梯度，與葡萄糖、半乳糖等實現(xiàn)同向轉(zhuǎn)運，目前已發(fā)現(xiàn)6個亞基型，其中腸道中主要有SGLT1介導(dǎo)葡萄糖和半乳糖的跨膜轉(zhuǎn)運。GLUTs屬于主要易化超家族(major facilitator superfamily，MFS)，是一類含有約500個氨基酸的蛋白質(zhì)，已發(fā)現(xiàn)14個GLUTs成員，根據(jù)氨基酸序列相似性分為3個亞群[3]，第1類(class1)包括GLIT1～4和14；第2類(class2)包括GLUT5、7、9和11；第3類(class3)包括GLUT6、8、10、12和13(HMIT)。其中GLUT5主要存在于小腸上皮細胞頂膜，實現(xiàn)果糖的跨膜轉(zhuǎn)運，GLUT2在基底側(cè)膜轉(zhuǎn)出葡萄糖、果糖和半乳糖等單糖。對SWEETs的研究主要集中在細菌和植物，有關(guān)哺乳動物小腸上皮SWEETs轉(zhuǎn)運載體的結(jié)構(gòu)和功能研究較少，其可能主要轉(zhuǎn)運單糖和二糖。

葡萄糖是生命活動的主要能源物質(zhì)，它在腸道的消化吸收是其利用的關(guān)鍵。葡萄糖在腸道上皮的轉(zhuǎn)運主要依賴于SGLT1，但在進食后，腸腔葡萄糖濃度急劇升高，SGLT1達最大轉(zhuǎn)運速度，高轉(zhuǎn)運能力的GLUT2會短時間內(nèi)募集到腸道上皮細胞頂膜參與葡萄糖吸收。最新研究表明，GLUT2募集到頂膜的調(diào)控過程依賴于蛋白激酶CβⅡ(PKCβⅡ)。機體通過這一適應(yīng)機制使葡萄糖的吸收最大化。高濃度的葡萄糖通過SGLT1和GLUT2的吸收還能作為一種信號途徑調(diào)節(jié)胃腸激素的釋放。葡萄糖的轉(zhuǎn)運是其利用的一個限速步驟，也是一個受高度調(diào)控的過程，很多影響葡萄糖吸收的因素都是通過影響葡萄糖轉(zhuǎn)運載體的基因轉(zhuǎn)錄水平、mRNA穩(wěn)定性和蛋白水平發(fā)揮作用的。……