膳食类胡萝卜素和脂溶性维生素的肠道吸收机制研究进展：重点关注转运蛋白

张育昆，陈祉晴，张俊林，周乐松，林燕平，曹 庸，刘晓娟

（华南农业大学食品学院，广东省功能食品活性物重点实验室，广东 广州 510642）

类胡萝卜素是一类四萜类化合物及其衍生物的总称，广泛存在于颜色鲜艳的果蔬中。类胡萝卜素具有抗氧化、抗炎、增强免疫力、预防白内障等功效，根据结构可分为纯碳氢化合物的胡萝卜素类（如β-胡萝卜素、番茄红素）和具有含氧基团的叶黄素类（如叶黄素、玉米黄质）[1-2]。诸多类胡萝卜素可作为VA原，在体内代谢后补充VA。由于类胡萝卜素和脂溶性维生素（carotenoids and fat-soluble vitamin，C&FSV）含有异戊二烯长链、异戊二烯＋环状结构或环戊烷多氢菲结构（表1），其正辛醇-水分配系数大于8，属于高度亲脂性食品成分，因此C&FSV因具有相似的肠道吸收机制而备受关注[3]。

表1 常见类胡萝卜素及脂溶性维生素的骨架结构Table 1 Skeleton structures of common carotenoids and fat-soluble vitamins

早期研究中假定部分C&FSV（如β-胡萝卜素、VE、VD）的吸收通过小肠细胞刷状缘膜的简单扩散实现[4]，然而该假说无法解释膳食C&FSV的个体吸收差异性[5]、吸收位点差异性[6]和类胡萝卜素与脂溶性维生素彼此之间的竞争吸收[7]等一系列问题。因此除简单扩散以外，可能还存在由特异性转运蛋白参与的C&FSV肠道吸收途径。21世纪初，不同团队继续探索C&FSV的吸收机制，发现了几种对于C&FSV在肠道吸收中起关键作用的转运蛋白[8-11]。

转运蛋白主要定位于小肠，介导营养物质摄取、信号传导等过程。转运蛋白与C&FSV相互制约，一方面，转运蛋白的高效表达有利于C&FSV的吸收；另一方面，C&FSV在小肠上皮细胞内通过酶的作用发生一系列生化反应，产生相关信号分子并通过多种反馈机制影响膜顶端转运蛋白的表达活性，进而影响C&FSV的吸收过程。此外，其他膳食成分或机体自身因素也能调节转运蛋白的表达。基于此，本文综述了C&FSV的消化和吸收过程，重点关注转运蛋白介导下的肠细胞顶端转运、胞浆转运和细胞内代谢、肠细胞基底外侧膜分泌整个吸收过程的最新研究进展，同时对C&FSV转运蛋白的调控进行了全面汇总，以期推动脂溶性活性物的肠道吸收机制发展，更好地发挥其健康效应。

1 C&FSV的消化过程

食物基质中的类胡萝卜素主要以晶体、脂质-类胡萝卜素复合物和蛋白质-类胡萝卜素复合物的形式存在[12]；脂溶性维生素既有游离态形式，也有维生素衍生物或维生素原的形式，如视黄醇衍生物的视黄酯、胆钙化醇原的7-脱氢胆固醇。研究表明，C&FSV被吸收前通常经过水解阶段[13]，如叶黄素酯可能被胆固醇酯酶水解为游离叶黄素[14]，棕榈酸视黄酯[15]和虾青素酯[16]被水解为游离态才被吸收，Caco-2细胞优先摄取β-隐黄质而不是β-隐黄质酯[17]。因此，C&FSV的游离态可能是肠细胞吸收的主要形态。

在胃肠道中，由于类胡萝卜素-蛋白复合物、纤维素和植物细胞壁对胃肠道消化存在抗性，且C&FSV本身具有较强的亲脂性，其在胃肠道的水性环境中较难从食物特别是植物组织中充分释放。同时植物组织中所含脂质较少，进一步抑制了C&FSV由食物基质进入混合胶束的能力。因此，一般情况下植物食品中的C&FSV生物利用度相对较低[18]。

在被肠细胞吸收前，C&FSV需要先经过漫长的消化过程[4]。食物先在加工及口腔阶段进行机械处理和热处理[19]；而后在胃机械运动、酶作用及乳化作用下继续消化[20]；进入十二指肠后，胰酶进一步消化脂类物质，C&FSV从脂滴中释放并进入由游离脂肪酸、磷脂、胆固醇、胆盐等形成的混合胶束中[21]；混合胶束穿过肠细胞表面用于阻挡细菌、微生物和有害物质的黏液层，扩散到小肠上皮细胞膜表面。混合胶束到达小肠上皮细胞表面后，其中的脂肪酸在酸性条件下发生质子化，从胶束中脱落，胶束解离，其中结合的C&FSV得以释放[22]（图1）。

图1 C&FSV的肠道消化过程Fig. 1 Intestinal digestion process of C&FSV

2 肠细胞对C&FSV的吸收

在小肠上皮细胞顶端，C&FSV在B类I型清道夫受体（scavenger receptor class B type I，SR-BI）、白细胞分化抗原36（cluster determinant 36，CD36）和尼曼-匹克C1型类似蛋白1（Niemann-Pick C1 like 1，NPC1L1）等转运蛋白介导下摄取或排出；类胡萝卜素的胞浆转运还是个“黑匣子”，直接转运蛋白证据不多；在肠细胞基底侧，C&FSV可经过载脂蛋白（apolipoprotein，Apo）B依赖性的乳糜微粒途径和ATP结合盒（ATP binding cassette，ABC）A1转运蛋白介导的高密度脂蛋白（high density lipoprotein，HDL）分泌途径进入淋巴系统。

乳糜微粒包含甘油三酯、胆固醇酯、磷脂和Apo，可携带C&FSV进入人体内环境。乳糜微粒分泌途径是曾经C&FSV体内转运研究的主要方向。

2.1 肠细胞的顶端转运

C&FSV存在与脂质或胆固醇相似的异戊二烯结构，研究人员发现SR-BI、CD36和NPC1L1等转运蛋白在小肠中不仅有助于胆固醇或长链脂肪酸的吸收，而且有助于部分C&FSV的吸收。

2.1.1 B类I型清道夫受体

SR-BI是一个分子质量为82 kDa的转运蛋白，由1 个高度糖基化的胞外结构域（extracellular domain，ECD）、2 个跨膜结构域（transmembrane domain，TMD）和2 个细胞质N端和C端尾部组成[23]，被发现于多种组织（如肝脏、睾丸、小肠）的细胞膜中，在肠道中主要表达于十二指肠到结肠段[24]。胞外的大结构域含有结构为三螺旋束的配体识别结构，2 个TMD都含有甘氨酸二聚化基序（glycine dimerization motifs，GDM），其中的C端TMD还具有亮氨酸拉链配体（leucine zipper motif，LZM）（图2A）[23]；SR-BI能促进游离胆固醇或胆固醇酯的转运，也能促进磷脂、甘油三酯水解产物，显现出对底物结合的弱特异性[21]。这种弱特异性为探究SR-BI促进C&FSV的肠道吸收提供了可行性。

图2 C&FSV跨膜转运蛋白结构Fig. 2 Structures of transmembrane transporters for C&FSV

2005—2014年，Reboul团队通过Caco-2细胞模型、HEK细胞转染模型、小鼠肠外植体模型、转运蛋白过表达/抑制/敲除模型等多种体内体外实验方法，确定了SR-BI对类胡萝卜素中的叶黄素[25]、VA原类胡萝卜素（如α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、β-隐黄质）[11]、番茄红素[26]、六氢番茄红素和八氢番茄红素[27]的肠细胞吸收起促进作用。同为类胡萝卜素的虾青素也被证明其肠细胞顶端转运受SR-BI调控[28]。此外，Reboul团队还证实了脂溶性维生素中VD[29]、VE[30]、VK[31]的肠道吸收受SR-BI的调节，并发现SR-BI对Caco-2细胞吸收胶束状态下的VA无显著作用[21]。

SR-BI在小肠细胞中远不止具有上述介导脂溶性物质吸收的作用。首先，SR-BI对于多种配体具有亲和力，如磷脂、天然修饰的脂蛋白、糖基化终产物[32]，因此其与人肠道形成的混合胶束具有结合位点，能促进混合胶束内脂溶性物质的释放和吸收；其次，SR-BI是胆固醇传感器，其产生的细胞内信号可以调节肠细胞和内皮细胞的胆固醇运输过程[33]，由于C&FSV也为高度亲脂性物质，该过程可能会对C&FSV的吸收产生影响；然后，SR-BI能调节含Apo的乳糜微粒的产生[34]；最后，SR-BI也会促进部分物质的顶端排出，关于顶端排出部分的内容在后面讲述。这些研究为进一步明确C&FSV的转运蛋白介导吸收过程提供了重要思路。

2.1.2 白细胞分化抗原36

CD36是一个分子质量为88 kDa的跨膜转运蛋白[35]，由胞外区、跨膜区和胞内区构成，在十二指肠和空肠的刷状缘膜高度表达[21]。胞外区含有多个糖基化位点，能与一系列配体如脂蛋白、糖基化终产物、磷脂等发生结合作用，是识别和结合物质信息的关键区域；跨膜区充当内部隧道，能将转运物质转运至胞内[36]；胞内区含有CD36的C、N末端，二者均含有易发生棕榈酰化修饰的半胱氨酸残基，能将CD36固定于细胞膜表面的脂筏结构[37]。CD36位于小肠上皮细胞顶端膜的囊泡结构中，该结构由小窝蛋白-1促进形成。囊泡内包含CD36、PKCζ和LPC（图2B）。CD36与SR-BI共享30%的序列同源性[32]，属于B类清道夫家族中的BI受体[37]，在长链脂肪酸的肠道摄取中起关键作用[38]，同时也显示出广泛的底物特异性，因此和SR-BI相似，也能参与C&FSV的吸收[21]。

2005年，van Bennekum等[39]通过体外COS-7细胞实验和小鼠小肠刷状缘膜囊泡实验，证实了CD36参与β-胡萝卜素的吸收；2011年，Moussa等[38]通过3T3-L1细胞和脂肪组织培养，发现番茄红素和叶黄素的吸收受CD36介导；21世纪10年代，Reboul团队发现CD36对VD[29]、VE[24]、VK[31]和VA原类胡萝卜素[11]都有促进肠道吸收的作用，但对八氢番茄红素和六氢番茄红素未起作用[21]；2021—2022年，本课题组通过联用HEK细胞模型、小肠刷状缘膜囊泡模型、在体单向肠灌流模型和小鼠模型，采用表面等离子共振技术和分子对接技术，确定了CD36对虾青素吸收具有促进作用[40]。

CD36除了作为脂质传感器调控人体对脂肪的吸收[41]，也能通过内化和降解参与乳糜微粒的形成过程，调节乳糜微粒的分泌[36]，还可以与人体内形成的混合胶束位点结合，促进混合胶束内的脂溶性物质释放和吸收[32]。因此，CD36对C&FSV的促进吸收作用可能是多方面的。

2.1.3 尼曼-匹克C1型类似蛋白1

NPC1L1是一个分子质量为135 kDa[42]的跨膜蛋白，由胞外区域和跨膜区域构成，在哺乳动物空肠的刷状缘膜有高度表达[43]。NPC1L1的胞外区域被认为具有三大管腔结构域，分别为NTD、MLD、CTD，其中NTD已被证明可以直接体外结合胆固醇，中间结构域具有NPC1L1抑制剂伊泽提米贝的结合位点（图2C）。近年来，研究人员通过冷冻电子显微镜发现人NPC1L1蛋白中不含NTD，这可能因为其具有较高灵活性；TMD包括嵌入在膜中的13 个TM，其中TM3至TM7构成SSD，TM9至TM13构成SSDL[44]。

NPC1L1是小肠中固醇转运的主要转运蛋白[21]，因此NPC1L1可能对结构相似的C&FSV具有吸收促进作用。研究人员发现胆钙化醇[29]和生育酚[24]的肠道吸收受到NPC1L1的介导作用，但番茄红素[26]、六氢番茄红素和八氢番茄红素[27]没有类似的现象。2005年，During等[9]证实α-胡萝卜素、β-胡萝卜素和β-隐黄质受NPC1L1的作用促进吸收。2012年，Sato等[45]明确了类胡萝卜素中的叶黄素受NPC1L1作用，能够促进肠道吸收。2015年，Lai Yujiao等[46]发现NPC1L1是VK肠道吸收的主要转运蛋白。2019年，Manabe等[47]证实管藻黄素受NPC1L1的调控，并且明确了管藻黄素与NPC1L1的N端结构域相结合。

2.1.4 其他可能参与C&FSV吸收的转运蛋白

借鉴SR-BI、CD36和NPC1L1对C&FSV肠道吸收的发现思路，当前有一个蛋白质可能展现出对C&FSV吸收促进的潜力。FABP4是脂肪酸转运蛋白家族中唯一一个在小肠上皮细胞顶端膜表达的蛋白质，最早被认为在小肠中发挥作用[36]。FABP4同时含有脂肪酸转运和脂酰辅酶A合成酶基序，因此其在转运蛋白的功能上一直存在争议[48]。当前的相关数据表明，FABP4在甘油三酯吸收中不起主要作用，但是由于伊泽提米贝能降低该蛋白质的表达活性[49]，该蛋白有可能在肠道胆固醇吸收中起到相应的作用。由于NPC1L1是胆固醇吸收的主要蛋白质，若能证明FABP4促进胆固醇吸收，则可进一步尝试推导FABP4对C&FSV的肠道吸收作用。

2.1.5 具有顶端排出功能的转运蛋白

部分细胞膜转运蛋白承担小肠刷状缘膜端的排出功能，从而避免肠道细胞对C&FSV的过量吸收，如SR-BI可以介导胞内VE、VD和VK的肠细胞顶端外排，提示SR-BI可能具有对脂溶性维生素胞内浓度的潜在调节作用，也可能具有限制脂溶性维生素吸收的作用[21,24]。

ABC转运蛋白家族是脂类代谢相关细胞中最为庞大的转运蛋白家族，包含100多位成员。其能够以ATP为能源物质，将脂类、固醇和蛋白通过跨膜运输的方式排出体外，功能涉及到营养物质的吸收和有毒物质的外排[50]。ABC蛋白家族含有7 个亚族，分别为ABCA～ABCG，每个亚族又包含多个成员[51]。ABC家族中的许多蛋白质已被证明具有顶端外排C&FSV的作用，如ABCB1蛋白已被证实能分别介导VD[52]和VK[53]的顶端外排；ABCG5/ABCG8异源二聚体介导VD的顶端外排[54]。ABCG5/ABCG8异源二聚体在肠细胞中表达，当该二聚体缺乏时，细胞和组织中的甾醇积累和脂肪酸摄取会增加[51]，且已有研究表明，ABCG5的基因多态性对于叶黄素的吸收有影响[55]，因此ABCG5/ABCG8二聚体对高度亲脂性食品成分的吸收过程展现出一定作用。

2.2 胞浆转运和细胞内代谢

2.2.1 胞浆转运

视黄醇结合蛋白2（retinol-binding protein 2，RBP2）是FABPs家族的成员，具有由10 个反向平行的β-折叠链组成的β-筒形结构，2 个短α-螺旋结构覆盖在桶形结构的开口端（图3）。RBP2能够在胞浆结合视黄醛和视黄醇，起到重要的类VA促进代谢作用[56]。作为少数已经确定在人肠细胞中能转运VA并起到关键作用的转运蛋白，借鉴RBP2的研究历程，对于确定其他人肠道C&FSV的胞浆转运蛋白具有一定参考意义。

图3 RBP2的结构Fig. 3 Structure of RBP2

RBP2的发现是基于当时寻找能结合某个维生素的胞内蛋白质为背景，由Ong等[57]在20世纪80年代得到。Ong团队通过经典柱色谱法，人为添加视黄醇后纯化出RBP2，并结合吸收光谱和荧光激发光谱证实视黄醇与RBP2的疏水区域结合。由于视黄醇在RBP2的纯化过程中始终与RBP2结合，故推断视黄醇是RBP2的内源性配体[57]。后续进行的免疫反应性检测证实了RBP2在促进肠上皮细胞吸收和代谢视黄醇及其衍生物方面起着关键作用[58]。在随后20 年间，针对RBP2的研究逐渐聚焦于视黄醇的代谢过程作用[59-60]，21世纪的RBP2研究逐步转向视黄醇结合蛋白对肠道单酰基甘油的吸收调节以及其在维持肠道免疫、肥胖疾病等方面发挥的作用。最新的研究方向指向RBP2如何调控视黄醇及其衍生物和膳食脂肪的吸收[56]。

除了RBP2，当前并没有完全明确的人肠道C&FSV胞浆转运蛋白，仅有根据配体特异性、蛋白质性质等推测的可能蛋白质。如在人视网膜发现的叶黄素结合蛋白（human retinal lutein-binding protein，HR-LBP）[61-62]和紫苑蛋白[63]、载脂后的类胡萝卜素膜转运蛋白（SRBI、CD36、NPC1L1）[22]、脂肪酸结合蛋白（fatty acid binding protein，FABP）[64]、肝脏的Sec14p-like蛋白（包括TAP1、2和3）[62]、大鼠肠上皮细胞的细胞质VD代谢物结合蛋白（cytosolic vitamin D metabolite binding protein，cDBP）[42]等。

2.2.2 细胞内代谢

C&FSV的胞内代谢机制总体而言还处于“黑匣子”状态，类胡萝卜素的代谢途径有相对清晰的通路，脂溶性维生素除了VA，其他脂溶性维生素的细胞内代谢机制尚不明确。下面主要介绍类胡萝卜素的细胞内代谢过程。

类胡萝卜素经各种途径由肠道转运到细胞内后，有3 种可能的代谢命运：1）类胡萝卜素被细胞质的β-胡萝卜素加氧酶（β-carotene oxygenase，BCO）1加氧裂解为视黄醛，继续被其他酶代谢为视黄醇及其衍生物，如视黄醛、视黄酸、视黄酯，最终以视黄酯的形式在内质网被包装为乳糜微粒，即先代谢为视黄醇酯再进入细胞产生的乳糜微粒中；2）类胡萝卜素在线粒体内被BCO2加氧裂解为类胡萝卜素氧化裂解产物（apocarotenoids）；3）类胡萝卜素直接在内质网被包装进乳糜微粒中。

2.2.2.1 类胡萝卜素裂解双加氧酶

类胡萝卜素裂解双加氧酶（carotenoid cleavage dioxygenases，CCDs）包括BCO1和BCO2。CCDs具有一个半圆顶盖覆盖的七叶螺旋桨的折叠区，衬有疏水性氨基酸残基的长隧道，并可通过长隧道抵达酶的活性中心。BCO1是一种细胞质酶，主要对具有β-紫罗酮环的类胡萝卜素的C15、C15’双键进行切割，也可以将番茄红素切割为开环VA，前者是人体产生VA的关键途径，后者用于在严重缺乏VA时维持类VA信号传导[65]。BCO2是一种在线粒体内膜表达的酶，具有广泛的底物特异性，能催化包括α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、β-隐黄质、玉米黄质、叶黄素和虾青素在内的众多类胡萝卜素，反应位点为各种化学紫罗酮环附近的C9与C10之间的双键[65]，能调节类胡萝卜素的稳态，也能参与产生VA[66]。

2.2.2.2 类胡萝卜素经BCO1途径的代谢

类胡萝卜素进入细胞中，在细胞质BCO1的催化下断开C15和C15’之间的双键，产生视黄醛。视黄醛可以被视黄醛脱氢酶（retinal dehydrogenases，RDHs）氧化为视黄酸[65]，也可以被视黄醛还原酶（retinal reductase，RalRs）还原为视黄醇[56]。视黄醇可进一步被卵磷脂∶视黄醇酰基转移酶（lecithin: retinol acyl transferase，LRAT）转化为视黄酯[56]。视黄酯与其他膳食脂质一起在内质网中被包装进乳糜微粒，便可进行后续的转运过程。

视黄酸与视黄酸受体（retinoic acid receptors，RARs）结合后，会与维甲酸X受体（retinoid X receptors，RXR）结合，调节肠道特异性同源框（intestine-specific homeobox，ISX）的表达，进而影响BCO1和SR-BI的转录[65]。在视黄醇形成视黄酸导致ISX响应的过程中，LRAT起到很重要的调控作用。这可能是因为LRAT能够将多余的视黄醇转化为视黄酯，从而减少了视黄酸的形成[67]。

2.2.2.3 类胡萝卜素经BCO2途径的胞内代谢

类胡萝卜素在线粒体被BCO2加氧裂解紫罗酮环旁的C9’与C10’之间的双键，产生长链（C的个数大于20）的类胡萝卜素氧化裂解产物。当前已在小鼠组织中充分证明存在通过BCO2产生的类胡萝卜素氧化裂解产物，如不对称的类胡萝卜素β-隐黄质通过BCO1和BCO2逐步加工产生VA的过程中，涉及到β-apo-10’-视黄醛中间体[68]。玉米黄质和叶黄素也会产生类胡萝卜素氧化裂解产物[69]。若BCO2基因被敲除，则可能导致机体内的类胡萝卜素（如虾青素）积累[70]。最新研究表明BCO2会催化小鼠体内β-胡萝卜素C9与C10之间的双键氧化裂解，生成β-紫罗酮环和10,10’-apocarotene-二醛[71]。

综上所述，BCO1和BCO2可以通过化学途径将类胡萝卜素转化为更小的分子，从而达到补充VA、维持VA相关信号传导等目的。但仍需要进一步研究以阐明这些产物在哺乳动物中的代谢过程及其生理学作用。

2.3 肠细胞基底外侧膜的分泌

2.3.1 ApoB依赖性的乳糜微粒分泌途径

内质网内的微粒体甘油三酯转运蛋白（microsomal triglyceride transport protein，MTP）向内质网内膜蛋白ApoB48添加甘油三酯、胆固醇酯和磷脂产生初始乳糜微粒。初始乳糜微粒转移至高尔基体，获得ApoA1，同时ApoB48进行糖基化，便形成成熟的乳糜微粒。形成乳糜微粒时，必须存在两亲性表面脂质（磷脂和胆固醇）和中性核心脂质（三酰基甘油和胆固醇酯）[65]。

在新的基底侧分泌途径被发现前，乳糜微粒分泌途径是C&FSV体内转运研究的主要方向[72]。目前一般观点认为VA、VE、VD、VK1和类胡萝卜素都能通过乳糜微粒途径进行基底侧分泌[4]。随着研究的推移，发现VA主要以视黄酯的形式在内质网中掺入到初始乳糜微粒中[65]，而VE主要以游离形式在高尔基体中掺入到成熟的乳糜微粒中[73]。

2.3.2 ABCA1介导的HDL分泌途径

除了乳糜微粒分泌途径，ABCA1介导的HDL分泌途径近年来也备受关注。ABCA1是ABC家族中的一员，其包含2 个ECD、2 个TMD、2 个胞内的NBD和1 个胞内蛋白质识别位点的RD，是一种肠细胞基底侧外排蛋白[74]（图2D）。

ABCA1在空肠和回肠中高度表达[75]，并多以二聚体或四聚体的形式在细胞质膜的基底侧表达。ABCA1蛋白二聚体和两个ApoA1结合能产生HDL，随后ABCA1蛋白二聚体变为两个ABCA1蛋白单体。ABCA1蛋白同时也充当脂质转运蛋白，其酶活性能将磷脂从细胞膜内转移到膜外，从而完成胞内物质的外排[74]。当前已发现游离视黄醇[24]、VE[24]、玉米黄质和叶黄素[40]参与ABCA1介导的HDL分泌途径，但是视黄酯的外排不参与[76]。

ABCG1蛋白也是ABC家族中的一员，当前研究表明ABCG1主要在大脑、肝和巨噬细胞内表达，且ABCG1和ABCA1能通过协同作用促进胆固醇的排出[51]。ABCG1参与VE外排[77]的现象与ABCA1能通过ABCG1有效促进胆固醇外排的实验结果相印证[74]。ABCA1介导胆固醇外排的具体分子机制仍存在争议[78]，但ABCA1和ABCG1在介导胞内物质外排时具有协同作用的可能性是存在的，即ABCA1和ABCG1可能协同参与VE的外排。

肠上皮细胞吸收C&FSV的机制尚未完全探明，但一些关键蛋白和关键过程已有所报道，如图4所示。

图4 转运蛋白介导下的C&FSV肠道吸收Fig. 4 Transporter-mediated intestinal absorption of C&FSV

3 C&FSV转运蛋白的调控

C&FSV中转运蛋白的表达调节主要依赖于两个部分：1）膳食组分或药物与转运蛋白结合直接调节或与核受体作用间接调节转运蛋白的表达活性；2）宿主因素如宿主的某些病症、肠道产生的胆盐和多种激素通过各种作用在机体内调节转运蛋白的表达活性（图5）。

图5 C&FSV转运蛋白调控可能涉及的关键因子和调节通路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或类胡萝卜素在小肠上皮细胞中可被转化为视黄酸，视黄酸能够诱导核内的肠道特异性同源框ISX的表达，从而抑制BCO1和SR-BI的活性表达，起到负反馈调节作用[79]。同为脂溶性维生素的VE对机体内转运蛋白的表达调节主要以下调为主。在Caco-2细胞中，VE可通过SREBP2、LXRα和胆固醇合成基因下调ABCA1和ABCG1的表达活性[80]。

由于脂肪酸能调节PPARα等受体[81]，摄入脂肪被认为具有调节转运蛋白活性的潜力。科学研究的重点主要是不同脂肪酸对转运蛋白的表达影响以及调节机制。研究表明，大鼠刷状缘膜中的油酸可以抑制CD36的表达活性[82]；二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA）在仓鼠模型中能够上调SR-BI和ABCA1的表达活性[83]；EPA和二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）在不同细胞中能下调NPC1L1[84]和ABCA1[85]的表达活性；花生四烯酸（arachidonic acid，ARA）、二十二碳五烯酸（docosapentaenoic acid，DPA）、DHA对ABCA1起下调作用[86]。中链甘油三酯也能下调SR-BI的表达活性[87]。部分物质如EPA在不同模型中对转运蛋白的调节并不相同，一方面转运蛋白结构不同，调控靶点也不同；另一方面细胞模型与动物模型中的小肠上皮细胞存在差异。同属于脂质的固醇类物质对转运蛋白的调节也有所研究。在小鼠肠道中，胆固醇下调了NPC1L1[88]的表达活性，Caco-2细胞和人小肠上皮细胞中，25-羟基胆固醇[89]和谷甾醇[90]也表现出类似的调节作用，这可能是由于SREBP2的存在。植物甾醇在Caco-2细胞中通过27-羟基胆固醇和LXRα抑制ABCA1的表达作用[91]。

多酚类物质对SR-BI、CD36和NPC1L1转运蛋白表达的调节作用是近10 年逐步兴起的研究热点。过去20 年间，基于多酚与类胡萝卜素的协同吸收[92]、C&FSV吸收的转运蛋白依赖性[4]、多酚类物质与胞内信号受体存在联系[93]、胞内信号受体对转运蛋白的表达活性调节机制[94]等认知基础，多酚对转运蛋白的表达活性调节机制愈发受到重视。近20 年，相关研究主要聚焦于不同多酚物质对转运蛋白的表达影响以及调节机制。橄榄油多酚通过PPARs（包括PPARα、PPARγ、PPARδ）促进SR-BI、ABCA1和CD36的表达[95]；姜黄素可以通过抑制SREBP2下调仓鼠肠道中NPC1L1的表达[96]。最近5 年，研究发现柑橘类黄酮[97]和包括表没食子儿茶素、表没食子儿茶素没食子酸酯、黄腐酚、橙皮素、橙皮苷、花青素、姜黄素、槲皮素在内的多酚物质[98]对转运蛋白的活性表达具有促进作用，并提出柑橘类黄酮可能通过PPARγ途径促进SR-BI的表达。2019年，Kobayashi[99]发现木犀草素既可直接与NPC1L1结合，也可以通过SREBP2抑制NPC1L1的表达。2020年，Su Tao等[100]发现芹菜素可下调小鼠中的CD36表达活性。2021年，Pang Juan等[101]发现白藜芦醇可下调NPC1L1的表达活性，这可能与LXR受体有关。基于前述多酚对转运蛋白表达活性调节作用，Lokhande等[102]发现山柰酚、槲皮素是PPARγ的激动剂，推测山柰酚具有促进转运蛋白表达的潜力。

生物碱也可能具有调节转运蛋白表达的功效。吴茱萸碱可以通过与ABCA1的直接结合升高ABCA1的稳定性和表达水平[103]；胡椒碱能够上调肝细胞的SR-BI和小肠细胞ABCG8的表达活性[104]，同时下调小肠细胞NPC1L1的表达活性[105]；荷叶碱能显著下调NPC1L1的表达活性并改善大鼠的血脂异常[106]；小檗碱对肝脂代谢的调节可能部分由于其通过FXR抑制了肠道CD36的表达[107-108]。

药物对转运蛋白的调节已进入科学研究的应用阶段，有效抑制蛋白表达活性的药物有助于控制其吸收量。伊泽提米贝最早在Caco-2细胞中发现可能通过RARγ、SREBP1、SREBP2、LXRβ下调SR-BI、NPC1L1和ABCA1的表达活性[9]，但近年来伊泽提米贝多用作NPC1L1的特异性抑制剂[109]，因为伊泽提米贝可与NPC1L1直接结合[44]。奥利司他通过靶向NPC1L1[110]抑制该转运蛋白的表达，其作用甚至强于伊泽提米贝。但是当处理时间超过48 h后，奥利司他可以通过NPC1L1增加胆固醇的细胞摄入。培马贝特在最近的研究中表现出对SR-BI和NPC1L1的抑制作用[111]；格列苯脲可以抑制ABCA1蛋白的表达[112]；BLT-1（blocks lipid transport-1）可下调SR-BI的表达活性[28]，BLT-4（blocks lipid transport-4）可以下调ABCA1的表达活性[112]。同样可下调ABCA1的表达活性的还有他汀类药物[113]。奥贝胆酸可上调ABCA1等多个ABC家族成员的表达活性[114]。SSO（sulfo-N-succinimidyl oleate）可显著抑制心肌CD36的表达活性[115]。

3.2 宿主因素

宿主的某些病症、肠道产生的胆盐和多种激素对肠细胞转运蛋白的表达也具有调节作用。当机体胆汁分泌不足时，小肠SR-BI的表达可能会降低[116]。胰岛素抵抗患者不能将葡萄糖转化为能量，容易导致代谢综合征和2型糖尿病。具有胰岛素抵抗的仓鼠肠道中SR-BI转运蛋白表达量增加[117]。与胰岛素抵抗相反，研究者近年来发现胰岛素可以提高SR-BI的转运表达，并明确了有关调节机制[118]，由此明确了胰岛素是调节SR-BI的信号分子之一。雌激素减少会导致肠CD36的表达升高[119]。当雄激素受体受到拮抗时，CD36的表达量会增加[120]。

4 结 语

本文全面介绍了C&FSV的消化吸收机制及其所涉及的关键转运蛋白与调节相关转运蛋白表达活性的因素，明确了膜转运蛋白（SR-BI、CD36、NPC1L1、ABCA1、ABCB1、ABCG5/G8）在细胞膜吸收C&FSV时起到的重要介导作用，阐明了RBP2蛋白、裂解酶BCO1、裂解酶BCO2在类胡萝卜素胞内转运及催化反应中所起的关键性作用，提出了几种可能的膜转运蛋白和胞内转运蛋白。总体而言，C&FSV的肠道吸收机制研究在过去20 年间取得长足进步，但仍然有许多尚不明确的地方，譬如是否存在特异性转运某种类胡萝卜素或脂溶性维生素的肠道膜转运蛋白？VA以外的其他脂溶性维生素的胞内转运过程和转运机制具体是什么？除了RBP2，C&FSV的胞浆转运蛋白有哪些？它们的具体作用是什么？ABCA1/G1能否介导除VE、叶黄素、玉米黄质以外的其余C&FSV的基底侧分泌？这些问题的揭示将推动C&FSV乃至脂溶性物质的肠道吸收研究进展，从而更好地发挥其健康效应。