膳食類胡蘿卜素和脂溶性維生素的腸道吸收機制研究進展：重點關注轉運蛋白

張育昆，陳祉晴，張俊林，周樂松，林燕平，曹 庸，劉曉娟

（華南農業大學食品學院，廣東省功能食品活性物重點實驗室，廣東 廣州 510642）

類胡蘿卜素是一類四萜類化合物及其衍生物的總稱，廣泛存在于顏色鮮艷的果蔬中。類胡蘿卜素具有抗氧化、抗炎、增強免疫力、預防白內障等功效，根據結構可分為純碳氫化合物的胡蘿卜素類（如β-胡蘿卜素、番茄紅素）和具有含氧基團的葉黃素類（如葉黃素、玉米黃質）[1-2]。諸多類胡蘿卜素可作為VA原，在體內代謝后補充VA。由于類胡蘿卜素和脂溶性維生素（carotenoids and fat-soluble vitamin，C&FSV）含有異戊二烯長鏈、異戊二烯＋環狀結構或環戊烷多氫菲結構（表1），其正辛醇-水分配系數大于8，屬于高度親脂性食品成分，因此C&FSV因具有相似的腸道吸收機制而備受關注[3]。

表1 常見類胡蘿卜素及脂溶性維生素的骨架結構Table 1 Skeleton structures of common carotenoids and fat-soluble vitamins

早期研究中假定部分C&FSV（如β-胡蘿卜素、VE、VD）的吸收通過小腸細胞刷狀緣膜的簡單擴散實現[4]，然而該假說無法解釋膳食C&FSV的個體吸收差異性[5]、吸收位點差異性[6]和類胡蘿卜素與脂溶性維生素彼此之間的競爭吸收[7]等一系列問題。因此除簡單擴散以外，可能還存在由特異性轉運蛋白參與的C&FSV腸道吸收途徑。21世紀初，不同團隊繼續探索C&FSV的吸收機制，發現了幾種對于C&FSV在腸道吸收中起關鍵作用的轉運蛋白[8-11]。

轉運蛋白主要定位于小腸，介導營養物質攝取、信號傳導等過程。轉運蛋白與C&FSV相互制約，一方面，轉運蛋白的高效表達有利于C&FSV的吸收；另一方面，C&FSV在小腸上皮細胞內通過酶的作用發生一系列生化反應，產生相關信號分子并通過多種反饋機制影響膜頂端轉運蛋白的表達活性，進而影響C&FSV的吸收過程。此外，其他膳食成分或機體自身因素也能調節轉運蛋白的表達。基于此，本文綜述了C&FSV的消化和吸收過程，重點關注轉運蛋白介導下的腸細胞頂端轉運、胞漿轉運和細胞內代謝、腸細胞基底外側膜分泌整個吸收過程的最新研究進展，同時對C&FSV轉運蛋白的調控進行了全面匯總，以期推動脂溶性活性物的腸道吸收機制發展，更好地發揮其健康效應。

1 C&FSV的消化過程

食物基質中的類胡蘿卜素主要以晶體、脂質-類胡蘿卜素復合物和蛋白質-類胡蘿卜素復合物的形式存在[12]；脂溶性維生素既有游離態形式，也有維生素衍生物或維生素原的形式，如視黃醇衍生物的視黃酯、膽鈣化醇原的7-脫氫膽固醇。研究表明，C&FSV被吸收前通常經過水解階段[13]，如葉黃素酯可能被膽固醇酯酶水解為游離葉黃素[14]，棕櫚酸視黃酯[15]和蝦青素酯[16]被水解為游離態才被吸收，Caco-2細胞優先攝取β-隱黃質而不是β-隱黃質酯[17]。因此，C&FSV的游離態可能是腸細胞吸收的主要形態。

在胃腸道中，由于類胡蘿卜素-蛋白復合物、纖維素和植物細胞壁對胃腸道消化存在抗性，且C&FSV本身具有較強的親脂性，其在胃腸道的水性環境中較難從食物特別是植物組織中充分釋放。同時植物組織中所含脂質較少，進一步抑制了C&FSV由食物基質進入混合膠束的能力。因此，一般情況下植物食品中的C&FSV生物利用度相對較低[18]。

在被腸細胞吸收前，C&FSV需要先經過漫長的消化過程[4]。食物先在加工及口腔階段進行機械處理和熱處理[19]；而后在胃機械運動、酶作用及乳化作用下繼續消化[20]；進入十二指腸后，胰酶進一步消化脂類物質，C&FSV從脂滴中釋放并進入由游離脂肪酸、磷脂、膽固醇、膽鹽等形成的混合膠束中[21]；混合膠束穿過腸細胞表面用于阻擋細菌、微生物和有害物質的黏液層，擴散到小腸上皮細胞膜表面。混合膠束到達小腸上皮細胞表面后，其中的脂肪酸在酸性條件下發生質子化，從膠束中脫落，膠束解離，其中結合的C&FSV得以釋放[22]（圖1）。

圖1 C&FSV的腸道消化過程Fig. 1 Intestinal digestion process of C&FSV

2 腸細胞對C&FSV的吸收

在小腸上皮細胞頂端，C&FSV在B類I型清道夫受體（scavenger receptor class B type I，SR-BI）、白細胞分化抗原36（cluster determinant 36，CD36）和尼曼-匹克C1型類似蛋白1（Niemann-Pick C1 like 1，NPC1L1）等轉運蛋白介導下攝取或排出；類胡蘿卜素的胞漿轉運還是個“黑匣子”，直接轉運蛋白證據不多；在腸細胞基底側，C&FSV可經過載脂蛋白（apolipoprotein，Apo）B依賴性的乳糜微粒途徑和ATP結合盒（ATP binding cassette，ABC）A1轉運蛋白介導的高密度脂蛋白（high density lipoprotein，HDL）分泌途徑進入淋巴系統。

乳糜微粒包含甘油三酯、膽固醇酯、磷脂和Apo，可攜帶C&FSV進入人體內環境。乳糜微粒分泌途徑是曾經C&FSV體內轉運研究的主要方向。

2.1 腸細胞的頂端轉運

C&FSV存在與脂質或膽固醇相似的異戊二烯結構，研究人員發現SR-BI、CD36和NPC1L1等轉運蛋白在小腸中不僅有助于膽固醇或長鏈脂肪酸的吸收，而且有助于部分C&FSV的吸收。

2.1.1 B類I型清道夫受體

SR-BI是一個分子質量為82 kDa的轉運蛋白，由1 個高度糖基化的胞外結構域（extracellular domain，ECD）、2 個跨膜結構域（transmembrane domain，TMD）和2 個細胞質N端和C端尾部組成[23]，被發現于多種組織（如肝臟、睪丸、小腸）的細胞膜中，在腸道中主要表達于十二指腸到結腸段[24]。胞外的大結構域含有結構為三螺旋束的配體識別結構，2 個TMD都含有甘氨酸二聚化基序（glycine dimerization motifs，GDM），其中的C端TMD還具有亮氨酸拉鏈配體（leucine zipper motif，LZM）（圖2A）[23]；SR-BI能促進游離膽固醇或膽固醇酯的轉運，也能促進磷脂、甘油三酯水解產物，顯現出對底物結合的弱特異性[21]。這種弱特異性為探究SR-BI促進C&FSV的腸道吸收提供了可行性。

圖2 C&FSV跨膜轉運蛋白結構Fig. 2 Structures of transmembrane transporters for C&FSV

2005—2014年，Reboul團隊通過Caco-2細胞模型、HEK細胞轉染模型、小鼠腸外植體模型、轉運蛋白過表達/抑制/敲除模型等多種體內體外實驗方法，確定了SR-BI對類胡蘿卜素中的葉黃素[25]、VA原類胡蘿卜素（如α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素、β-隱黃質）[11]、番茄紅素[26]、六氫番茄紅素和八氫番茄紅素[27]的腸細胞吸收起促進作用。同為類胡蘿卜素的蝦青素也被證明其腸細胞頂端轉運受SR-BI調控[28]。此外，Reboul團隊還證實了脂溶性維生素中VD[29]、VE[30]、VK[31]的腸道吸收受SR-BI的調節，并發現SR-BI對Caco-2細胞吸收膠束狀態下的VA無顯著作用[21]。

SR-BI在小腸細胞中遠不止具有上述介導脂溶性物質吸收的作用。首先，SR-BI對于多種配體具有親和力，如磷脂、天然修飾的脂蛋白、糖基化終產物[32]，因此其與人腸道形成的混合膠束具有結合位點，能促進混合膠束內脂溶性物質的釋放和吸收；其次，SR-BI是膽固醇傳感器，其產生的細胞內信號可以調節腸細胞和內皮細胞的膽固醇運輸過程[33]，由于C&FSV也為高度親脂性物質，該過程可能會對C&FSV的吸收產生影響；然后，SR-BI能調節含Apo的乳糜微粒的產生[34]；最后，SR-BI也會促進部分物質的頂端排出，關于頂端排出部分的內容在后面講述。這些研究為進一步明確C&FSV的轉運蛋白介導吸收過程提供了重要思路。

2.1.2 白細胞分化抗原36

CD36是一個分子質量為88 kDa的跨膜轉運蛋白[35]，由胞外區、跨膜區和胞內區構成，在十二指腸和空腸的刷狀緣膜高度表達[21]。胞外區含有多個糖基化位點，能與一系列配體如脂蛋白、糖基化終產物、磷脂等發生結合作用，是識別和結合物質信息的關鍵區域；跨膜區充當內部隧道，能將轉運物質轉運至胞內[36]；胞內區含有CD36的C、N末端，二者均含有易發生棕櫚酰化修飾的半胱氨酸殘基，能將CD36固定于細胞膜表面的脂筏結構[37]。CD36位于小腸上皮細胞頂端膜的囊泡結構中，該結構由小窩蛋白-1促進形成。囊泡內包含CD36、PKCζ和LPC（圖2B）。CD36與SR-BI共享30%的序列同源性[32]，屬于B類清道夫家族中的BI受體[37]，在長鏈脂肪酸的腸道攝取中起關鍵作用[38]，同時也顯示出廣泛的底物特異性，因此和SR-BI相似，也能參與C&FSV的吸收[21]。

2005年，van Bennekum等[39]通過體外COS-7細胞實驗和小鼠小腸刷狀緣膜囊泡實驗，證實了CD36參與β-胡蘿卜素的吸收；2011年，Moussa等[38]通過3T3-L1細胞和脂肪組織培養，發現番茄紅素和葉黃素的吸收受CD36介導；21世紀10年代，Reboul團隊發現CD36對VD[29]、VE[24]、VK[31]和VA原類胡蘿卜素[11]都有促進腸道吸收的作用，但對八氫番茄紅素和六氫番茄紅素未起作用[21]；2021—2022年，本課題組通過聯用HEK細胞模型、小腸刷狀緣膜囊泡模型、在體單向腸灌流模型和小鼠模型，采用表面等離子共振技術和分子對接技術，確定了CD36對蝦青素吸收具有促進作用[40]。

CD36除了作為脂質傳感器調控人體對脂肪的吸收[41]，也能通過內化和降解參與乳糜微粒的形成過程，調節乳糜微粒的分泌[36]，還可以與人體內形成的混合膠束位點結合，促進混合膠束內的脂溶性物質釋放和吸收[32]。因此，CD36對C&FSV的促進吸收作用可能是多方面的。

2.1.3 尼曼-匹克C1型類似蛋白1

NPC1L1是一個分子質量為135 kDa[42]的跨膜蛋白，由胞外區域和跨膜區域構成，在哺乳動物空腸的刷狀緣膜有高度表達[43]。NPC1L1的胞外區域被認為具有三大管腔結構域，分別為NTD、MLD、CTD，其中NTD已被證明可以直接體外結合膽固醇，中間結構域具有NPC1L1抑制劑伊澤提米貝的結合位點（圖2C）。近年來，研究人員通過冷凍電子顯微鏡發現人NPC1L1蛋白中不含NTD，這可能因為其具有較高靈活性；TMD包括嵌入在膜中的13 個TM，其中TM3至TM7構成SSD，TM9至TM13構成SSDL[44]。

NPC1L1是小腸中固醇轉運的主要轉運蛋白[21]，因此NPC1L1可能對結構相似的C&FSV具有吸收促進作用。研究人員發現膽鈣化醇[29]和生育酚[24]的腸道吸收受到NPC1L1的介導作用，但番茄紅素[26]、六氫番茄紅素和八氫番茄紅素[27]沒有類似的現象。2005年，During等[9]證實α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素和β-隱黃質受NPC1L1的作用促進吸收。2012年，Sato等[45]明確了類胡蘿卜素中的葉黃素受NPC1L1作用，能夠促進腸道吸收。2015年，Lai Yujiao等[46]發現NPC1L1是VK腸道吸收的主要轉運蛋白。2019年，Manabe等[47]證實管藻黃素受NPC1L1的調控，并且明確了管藻黃素與NPC1L1的N端結構域相結合。

2.1.4 其他可能參與C&FSV吸收的轉運蛋白

借鑒SR-BI、CD36和NPC1L1對C&FSV腸道吸收的發現思路，當前有一個蛋白質可能展現出對C&FSV吸收促進的潛力。FABP4是脂肪酸轉運蛋白家族中唯一一個在小腸上皮細胞頂端膜表達的蛋白質，最早被認為在小腸中發揮作用[36]。FABP4同時含有脂肪酸轉運和脂酰輔酶A合成酶基序，因此其在轉運蛋白的功能上一直存在爭議[48]。當前的相關數據表明，FABP4在甘油三酯吸收中不起主要作用，但是由于伊澤提米貝能降低該蛋白質的表達活性[49]，該蛋白有可能在腸道膽固醇吸收中起到相應的作用。由于NPC1L1是膽固醇吸收的主要蛋白質，若能證明FABP4促進膽固醇吸收，則可進一步嘗試推導FABP4對C&FSV的腸道吸收作用。

2.1.5 具有頂端排出功能的轉運蛋白

部分細胞膜轉運蛋白承擔小腸刷狀緣膜端的排出功能，從而避免腸道細胞對C&FSV的過量吸收，如SR-BI可以介導胞內VE、VD和VK的腸細胞頂端外排，提示SR-BI可能具有對脂溶性維生素胞內濃度的潛在調節作用，也可能具有限制脂溶性維生素吸收的作用[21,24]。

ABC轉運蛋白家族是脂類代謝相關細胞中最為龐大的轉運蛋白家族，包含100多位成員。其能夠以ATP為能源物質，將脂類、固醇和蛋白通過跨膜運輸的方式排出體外，功能涉及到營養物質的吸收和有毒物質的外排[50]。ABC蛋白家族含有7 個亞族，分別為ABCA～ABCG，每個亞族又包含多個成員[51]。ABC家族中的許多蛋白質已被證明具有頂端外排C&FSV的作用，如ABCB1蛋白已被證實能分別介導VD[52]和VK[53]的頂端外排；ABCG5/ABCG8異源二聚體介導VD的頂端外排[54]。ABCG5/ABCG8異源二聚體在腸細胞中表達，當該二聚體缺乏時，細胞和組織中的甾醇積累和脂肪酸攝取會增加[51]，且已有研究表明，ABCG5的基因多態性對于葉黃素的吸收有影響[55]，因此ABCG5/ABCG8二聚體對高度親脂性食品成分的吸收過程展現出一定作用。

2.2 胞漿轉運和細胞內代謝

2.2.1 胞漿轉運

視黃醇結合蛋白2（retinol-binding protein 2，RBP2）是FABPs家族的成員，具有由10 個反向平行的β-折疊鏈組成的β-筒形結構，2 個短α-螺旋結構覆蓋在桶形結構的開口端（圖3）。RBP2能夠在胞漿結合視黃醛和視黃醇，起到重要的類VA促進代謝作用[56]。作為少數已經確定在人腸細胞中能轉運VA并起到關鍵作用的轉運蛋白，借鑒RBP2的研究歷程，對于確定其他人腸道C&FSV的胞漿轉運蛋白具有一定參考意義。

圖3 RBP2的結構Fig. 3 Structure of RBP2

RBP2的發現是基于當時尋找能結合某個維生素的胞內蛋白質為背景，由Ong等[57]在20世紀80年代得到。Ong團隊通過經典柱色譜法，人為添加視黃醇后純化出RBP2，并結合吸收光譜和熒光激發光譜證實視黃醇與RBP2的疏水區域結合。由于視黃醇在RBP2的純化過程中始終與RBP2結合，故推斷視黃醇是RBP2的內源性配體[57]。后續進行的免疫反應性檢測證實了RBP2在促進腸上皮細胞吸收和代謝視黃醇及其衍生物方面起著關鍵作用[58]。在隨后20 年間，針對RBP2的研究逐漸聚焦于視黃醇的代謝過程作用[59-60]，21世紀的RBP2研究逐步轉向視黃醇結合蛋白對腸道單酰基甘油的吸收調節以及其在維持腸道免疫、肥胖疾病等方面發揮的作用。最新的研究方向指向RBP2如何調控視黃醇及其衍生物和膳食脂肪的吸收[56]。

除了RBP2，當前并沒有完全明確的人腸道C&FSV胞漿轉運蛋白，僅有根據配體特異性、蛋白質性質等推測的可能蛋白質。如在人視網膜發現的葉黃素結合蛋白（human retinal lutein-binding protein，HR-LBP）[61-62]和紫苑蛋白[63]、載脂后的類胡蘿卜素膜轉運蛋白（SRBI、CD36、NPC1L1）[22]、脂肪酸結合蛋白（fatty acid binding protein，FABP）[64]、肝臟的Sec14p-like蛋白（包括TAP1、2和3）[62]、大鼠腸上皮細胞的細胞質VD代謝物結合蛋白（cytosolic vitamin D metabolite binding protein，cDBP）[42]等。

2.2.2 細胞內代謝

C&FSV的胞內代謝機制總體而言還處于“黑匣子”狀態，類胡蘿卜素的代謝途徑有相對清晰的通路，脂溶性維生素除了VA，其他脂溶性維生素的細胞內代謝機制尚不明確。下面主要介紹類胡蘿卜素的細胞內代謝過程。

類胡蘿卜素經各種途徑由腸道轉運到細胞內后，有3 種可能的代謝命運：1）類胡蘿卜素被細胞質的β-胡蘿卜素加氧酶（β-carotene oxygenase，BCO）1加氧裂解為視黃醛，繼續被其他酶代謝為視黃醇及其衍生物，如視黃醛、視黃酸、視黃酯，最終以視黃酯的形式在內質網被包裝為乳糜微粒，即先代謝為視黃醇酯再進入細胞產生的乳糜微粒中；2）類胡蘿卜素在線粒體內被BCO2加氧裂解為類胡蘿卜素氧化裂解產物（apocarotenoids）；3）類胡蘿卜素直接在內質網被包裝進乳糜微粒中。

2.2.2.1 類胡蘿卜素裂解雙加氧酶

類胡蘿卜素裂解雙加氧酶（carotenoid cleavage dioxygenases，CCDs）包括BCO1和BCO2。CCDs具有一個半圓頂蓋覆蓋的七葉螺旋槳的折疊區，襯有疏水性氨基酸殘基的長隧道，并可通過長隧道抵達酶的活性中心。BCO1是一種細胞質酶，主要對具有β-紫羅酮環的類胡蘿卜素的C15、C15’雙鍵進行切割，也可以將番茄紅素切割為開環VA，前者是人體產生VA的關鍵途徑，后者用于在嚴重缺乏VA時維持類VA信號傳導[65]。BCO2是一種在線粒體內膜表達的酶，具有廣泛的底物特異性，能催化包括α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素、β-隱黃質、玉米黃質、葉黃素和蝦青素在內的眾多類胡蘿卜素，反應位點為各種化學紫羅酮環附近的C9與C10之間的雙鍵[65]，能調節類胡蘿卜素的穩態，也能參與產生VA[66]。

2.2.2.2 類胡蘿卜素經BCO1途徑的代謝

類胡蘿卜素進入細胞中，在細胞質BCO1的催化下斷開C15和C15’之間的雙鍵，產生視黃醛。視黃醛可以被視黃醛脫氫酶（retinal dehydrogenases，RDHs）氧化為視黃酸[65]，也可以被視黃醛還原酶（retinal reductase，RalRs）還原為視黃醇[56]。視黃醇可進一步被卵磷脂∶視黃醇酰基轉移酶（lecithin: retinol acyl transferase，LRAT）轉化為視黃酯[56]。視黃酯與其他膳食脂質一起在內質網中被包裝進乳糜微粒，便可進行后續的轉運過程。

視黃酸與視黃酸受體（retinoic acid receptors，RARs）結合后，會與維甲酸X受體（retinoid X receptors，RXR）結合，調節腸道特異性同源框（intestine-specific homeobox，ISX）的表達，進而影響BCO1和SR-BI的轉錄[65]。在視黃醇形成視黃酸導致ISX響應的過程中，LRAT起到很重要的調控作用。這可能是因為LRAT能夠將多余的視黃醇轉化為視黃酯，從而減少了視黃酸的形成[67]。

2.2.2.3 類胡蘿卜素經BCO2途徑的胞內代謝

類胡蘿卜素在線粒體被BCO2加氧裂解紫羅酮環旁的C9’與C10’之間的雙鍵，產生長鏈（C的個數大于20）的類胡蘿卜素氧化裂解產物。當前已在小鼠組織中充分證明存在通過BCO2產生的類胡蘿卜素氧化裂解產物，如不對稱的類胡蘿卜素β-隱黃質通過BCO1和BCO2逐步加工產生VA的過程中，涉及到β-apo-10’-視黃醛中間體[68]。玉米黃質和葉黃素也會產生類胡蘿卜素氧化裂解產物[69]。若BCO2基因被敲除，則可能導致機體內的類胡蘿卜素（如蝦青素）積累[70]。最新研究表明BCO2會催化小鼠體內β-胡蘿卜素C9與C10之間的雙鍵氧化裂解，生成β-紫羅酮環和10,10’-apocarotene-二醛[71]。

綜上所述，BCO1和BCO2可以通過化學途徑將類胡蘿卜素轉化為更小的分子，從而達到補充VA、維持VA相關信號傳導等目的。但仍需要進一步研究以闡明這些產物在哺乳動物中的代謝過程及其生理學作用。

2.3 腸細胞基底外側膜的分泌

2.3.1 ApoB依賴性的乳糜微粒分泌途徑

內質網內的微粒體甘油三酯轉運蛋白（microsomal triglyceride transport protein，MTP）向內質網內膜蛋白ApoB48添加甘油三酯、膽固醇酯和磷脂產生初始乳糜微粒。初始乳糜微粒轉移至高爾基體，獲得ApoA1，同時ApoB48進行糖基化，便形成成熟的乳糜微粒。形成乳糜微粒時，必須存在兩親性表面脂質（磷脂和膽固醇）和中性核心脂質（三酰基甘油和膽固醇酯）[65]。

在新的基底側分泌途徑被發現前，乳糜微粒分泌途徑是C&FSV體內轉運研究的主要方向[72]。目前一般觀點認為VA、VE、VD、VK1和類胡蘿卜素都能通過乳糜微粒途徑進行基底側分泌[4]。隨著研究的推移，發現VA主要以視黃酯的形式在內質網中摻入到初始乳糜微粒中[65]，而VE主要以游離形式在高爾基體中摻入到成熟的乳糜微粒中[73]。

2.3.2 ABCA1介導的HDL分泌途徑

除了乳糜微粒分泌途徑，ABCA1介導的HDL分泌途徑近年來也備受關注。ABCA1是ABC家族中的一員，其包含2 個ECD、2 個TMD、2 個胞內的NBD和1 個胞內蛋白質識別位點的RD，是一種腸細胞基底側外排蛋白[74]（圖2D）。

ABCA1在空腸和回腸中高度表達[75]，并多以二聚體或四聚體的形式在細胞質膜的基底側表達。ABCA1蛋白二聚體和兩個ApoA1結合能產生HDL，隨后ABCA1蛋白二聚體變為兩個ABCA1蛋白單體。ABCA1蛋白同時也充當脂質轉運蛋白，其酶活性能將磷脂從細胞膜內轉移到膜外，從而完成胞內物質的外排[74]。當前已發現游離視黃醇[24]、VE[24]、玉米黃質和葉黃素[40]參與ABCA1介導的HDL分泌途徑，但是視黃酯的外排不參與[76]。

ABCG1蛋白也是ABC家族中的一員，當前研究表明ABCG1主要在大腦、肝和巨噬細胞內表達，且ABCG1和ABCA1能通過協同作用促進膽固醇的排出[51]。ABCG1參與VE外排[77]的現象與ABCA1能通過ABCG1有效促進膽固醇外排的實驗結果相印證[74]。ABCA1介導膽固醇外排的具體分子機制仍存在爭議[78]，但ABCA1和ABCG1在介導胞內物質外排時具有協同作用的可能性是存在的，即ABCA1和ABCG1可能協同參與VE的外排。

腸上皮細胞吸收C&FSV的機制尚未完全探明，但一些關鍵蛋白和關鍵過程已有所報道，如圖4所示。

圖4 轉運蛋白介導下的C&FSV腸道吸收Fig. 4 Transporter-mediated intestinal absorption of C&FSV

3 C&FSV轉運蛋白的調控

C&FSV中轉運蛋白的表達調節主要依賴于兩個部分：1）膳食組分或藥物與轉運蛋白結合直接調節或與核受體作用間接調節轉運蛋白的表達活性；2）宿主因素如宿主的某些病癥、腸道產生的膽鹽和多種激素通過各種作用在機體內調節轉運蛋白的表達活性（圖5）。

圖5 C&FSV轉運蛋白調控可能涉及的關鍵因子和調節通路Fig. 5 Possible key factors and regulatory pathways involved in the regulation of C&FSV transporters

3.1 膳食成分

膳食VA或類胡蘿卜素在小腸上皮細胞中可被轉化為視黃酸，視黃酸能夠誘導核內的腸道特異性同源框ISX的表達，從而抑制BCO1和SR-BI的活性表達，起到負反饋調節作用[79]。同為脂溶性維生素的VE對機體內轉運蛋白的表達調節主要以下調為主。在Caco-2細胞中，VE可通過SREBP2、LXRα和膽固醇合成基因下調ABCA1和ABCG1的表達活性[80]。

由于脂肪酸能調節PPARα等受體[81]，攝入脂肪被認為具有調節轉運蛋白活性的潛力。科學研究的重點主要是不同脂肪酸對轉運蛋白的表達影響以及調節機制。研究表明，大鼠刷狀緣膜中的油酸可以抑制CD36的表達活性[82]；二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA）在倉鼠模型中能夠上調SR-BI和ABCA1的表達活性[83]；EPA和二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）在不同細胞中能下調NPC1L1[84]和ABCA1[85]的表達活性；花生四烯酸（arachidonic acid，ARA）、二十二碳五烯酸（docosapentaenoic acid，DPA）、DHA對ABCA1起下調作用[86]。中鏈甘油三酯也能下調SR-BI的表達活性[87]。部分物質如EPA在不同模型中對轉運蛋白的調節并不相同，一方面轉運蛋白結構不同，調控靶點也不同；另一方面細胞模型與動物模型中的小腸上皮細胞存在差異。同屬于脂質的固醇類物質對轉運蛋白的調節也有所研究。在小鼠腸道中，膽固醇下調了NPC1L1[88]的表達活性，Caco-2細胞和人小腸上皮細胞中，25-羥基膽固醇[89]和谷甾醇[90]也表現出類似的調節作用，這可能是由于SREBP2的存在。植物甾醇在Caco-2細胞中通過27-羥基膽固醇和LXRα抑制ABCA1的表達作用[91]。

多酚類物質對SR-BI、CD36和NPC1L1轉運蛋白表達的調節作用是近10 年逐步興起的研究熱點。過去20 年間，基于多酚與類胡蘿卜素的協同吸收[92]、C&FSV吸收的轉運蛋白依賴性[4]、多酚類物質與胞內信號受體存在聯系[93]、胞內信號受體對轉運蛋白的表達活性調節機制[94]等認知基礎，多酚對轉運蛋白的表達活性調節機制愈發受到重視。近20 年，相關研究主要聚焦于不同多酚物質對轉運蛋白的表達影響以及調節機制。橄欖油多酚通過PPARs（包括PPARα、PPARγ、PPARδ）促進SR-BI、ABCA1和CD36的表達[95]；姜黃素可以通過抑制SREBP2下調倉鼠腸道中NPC1L1的表達[96]。最近5 年，研究發現柑橘類黃酮[97]和包括表沒食子兒茶素、表沒食子兒茶素沒食子酸酯、黃腐酚、橙皮素、橙皮苷、花青素、姜黃素、槲皮素在內的多酚物質[98]對轉運蛋白的活性表達具有促進作用，并提出柑橘類黃酮可能通過PPARγ途徑促進SR-BI的表達。2019年，Kobayashi[99]發現木犀草素既可直接與NPC1L1結合，也可以通過SREBP2抑制NPC1L1的表達。2020年，Su Tao等[100]發現芹菜素可下調小鼠中的CD36表達活性。2021年，Pang Juan等[101]發現白藜蘆醇可下調NPC1L1的表達活性，這可能與LXR受體有關。基于前述多酚對轉運蛋白表達活性調節作用，Lokhande等[102]發現山柰酚、槲皮素是PPARγ的激動劑，推測山柰酚具有促進轉運蛋白表達的潛力。

生物堿也可能具有調節轉運蛋白表達的功效。吳茱萸堿可以通過與ABCA1的直接結合升高ABCA1的穩定性和表達水平[103]；胡椒堿能夠上調肝細胞的SR-BI和小腸細胞ABCG8的表達活性[104]，同時下調小腸細胞NPC1L1的表達活性[105]；荷葉堿能顯著下調NPC1L1的表達活性并改善大鼠的血脂異常[106]；小檗堿對肝脂代謝的調節可能部分由于其通過FXR抑制了腸道CD36的表達[107-108]。

藥物對轉運蛋白的調節已進入科學研究的應用階段，有效抑制蛋白表達活性的藥物有助于控制其吸收量。伊澤提米貝最早在Caco-2細胞中發現可能通過RARγ、SREBP1、SREBP2、LXRβ下調SR-BI、NPC1L1和ABCA1的表達活性[9]，但近年來伊澤提米貝多用作NPC1L1的特異性抑制劑[109]，因為伊澤提米貝可與NPC1L1直接結合[44]。奧利司他通過靶向NPC1L1[110]抑制該轉運蛋白的表達，其作用甚至強于伊澤提米貝。但是當處理時間超過48 h后，奧利司他可以通過NPC1L1增加膽固醇的細胞攝入。培馬貝特在最近的研究中表現出對SR-BI和NPC1L1的抑制作用[111]；格列苯脲可以抑制ABCA1蛋白的表達[112]；BLT-1（blocks lipid transport-1）可下調SR-BI的表達活性[28]，BLT-4（blocks lipid transport-4）可以下調ABCA1的表達活性[112]。同樣可下調ABCA1的表達活性的還有他汀類藥物[113]。奧貝膽酸可上調ABCA1等多個ABC家族成員的表達活性[114]。SSO（sulfo-N-succinimidyl oleate）可顯著抑制心肌CD36的表達活性[115]。

3.2 宿主因素

宿主的某些病癥、腸道產生的膽鹽和多種激素對腸細胞轉運蛋白的表達也具有調節作用。當機體膽汁分泌不足時，小腸SR-BI的表達可能會降低[116]。胰島素抵抗患者不能將葡萄糖轉化為能量，容易導致代謝綜合征和2型糖尿病。具有胰島素抵抗的倉鼠腸道中SR-BI轉運蛋白表達量增加[117]。與胰島素抵抗相反，研究者近年來發現胰島素可以提高SR-BI的轉運表達，并明確了有關調節機制[118]，由此明確了胰島素是調節SR-BI的信號分子之一。雌激素減少會導致腸CD36的表達升高[119]。當雄激素受體受到拮抗時，CD36的表達量會增加[120]。

4 結 語

本文全面介紹了C&FSV的消化吸收機制及其所涉及的關鍵轉運蛋白與調節相關轉運蛋白表達活性的因素，明確了膜轉運蛋白（SR-BI、CD36、NPC1L1、ABCA1、ABCB1、ABCG5/G8）在細胞膜吸收C&FSV時起到的重要介導作用，闡明了RBP2蛋白、裂解酶BCO1、裂解酶BCO2在類胡蘿卜素胞內轉運及催化反應中所起的關鍵性作用，提出了幾種可能的膜轉運蛋白和胞內轉運蛋白。總體而言，C&FSV的腸道吸收機制研究在過去20 年間取得長足進步，但仍然有許多尚不明確的地方，譬如是否存在特異性轉運某種類胡蘿卜素或脂溶性維生素的腸道膜轉運蛋白？VA以外的其他脂溶性維生素的胞內轉運過程和轉運機制具體是什么？除了RBP2，C&FSV的胞漿轉運蛋白有哪些？它們的具體作用是什么？ABCA1/G1能否介導除VE、葉黃素、玉米黃質以外的其余C&FSV的基底側分泌？這些問題的揭示將推動C&FSV乃至脂溶性物質的腸道吸收研究進展，從而更好地發揮其健康效應。