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(xì)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(xì)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(xì)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(jìn)食后，腸腔葡萄糖濃度急劇升高，SGLT1達(dá)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(xì)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。本文將從SGLT1和GLUT2的結(jié)構(gòu)、功能和影響其表達(dá)的因素這幾個方面綜述葡萄糖在腸道上皮的吸收機制。

1 腸道上皮主要葡萄糖轉(zhuǎn)運載體

1.1 SGLT1

SGLT1，也稱為Na+-葡萄糖轉(zhuǎn)運載體1或Na+/葡萄糖共轉(zhuǎn)運載體1，由人類SLC5A1基因編碼，屬于APC(amino acid polyamine)超家族[4]，在不同物種間同源性較高。結(jié)構(gòu)上，SGLT1含有14個跨膜螺旋(transmembrane helices，TMs)，含有1個APC超家族的核心結(jié)構(gòu)——“LeuT”折疊，由TM2～6和TM7～11組成1對“5+5”反向重復(fù)序列，這些TM束共同形成了SGLT1的活性中心，活性中心有許多保守殘基，這些氨基酸殘基通過氫鍵與葡萄糖分子結(jié)合[5]。這些結(jié)構(gòu)特征是SGLT1轉(zhuǎn)運功能的基礎(chǔ)，SGLT1的轉(zhuǎn)運過程主要依賴于外向開放構(gòu)型(outward-facing structure)和內(nèi)向開放構(gòu)型(inward-facing structure)2種構(gòu)型的變化，通過2種構(gòu)型的變化實現(xiàn)Na+與葡萄糖共轉(zhuǎn)運[6]。SGLT1在成年動物小腸絨毛上皮細(xì)胞多表達(dá)，也在隱窩細(xì)胞高效表達(dá)[7]。SLGT1在小腸中的表達(dá)水平依次為空腸>十二指腸>回腸，在大腸上皮沒有SLGT1表達(dá)。SGLT1的主要底物為葡萄糖和半乳糖[米氏常數(shù)(Km)≈0.5 mmol/L]，以Na+∶葡萄糖為2∶1和Na+∶半乳糖為1∶1的化學(xué)計量比實現(xiàn)同向跨膜轉(zhuǎn)運。SGLT1轉(zhuǎn)運的單糖都必須是吡喃糖和環(huán)形結(jié)構(gòu)形式，減少單糖上1～6個羥基數(shù)量會降低與SGLT1的表觀親和力5～200倍，糖環(huán)上的某些羥基被替代后會顯著降低與SGLT1的親和力，除葡萄糖和半乳糖外，SGLT1還能轉(zhuǎn)運β-疏水性糖苷類物質(zhì)，如苯基-β-D-葡萄糖[4]。另外，SGLT1還能通過葡萄糖轉(zhuǎn)運途徑被動運輸水分子，由于檢測方法的不同，滲透性在4.5×10-16～2.7×10-13cm3/s之間，比水通道低1～3個數(shù)量級，但由于SGLT1在腸道上皮的高表達(dá)，SGLT1可能作為水在腸道的主要吸收途徑[8]。根皮苷屬于黃酮類，是SGLT1典型的競爭性抑制劑，已被用于SGLT1功能研究和二型糖尿病的預(yù)防和治療。

1.2 GLUT2

GLUT2，也稱為易化單糖轉(zhuǎn)運蛋白2或Na+非依耐性單糖轉(zhuǎn)運蛋白2，由人類SLC2A2基因編碼，屬于MFS。結(jié)構(gòu)上，GLUT2含有12個跨膜α螺旋，N端TM1～6和C端TM7～12束組成1對反向重復(fù)結(jié)構(gòu)——MFS折疊，GLUT2活性中心氨基酸殘基以氫鍵方式與葡萄糖分子結(jié)合，通過構(gòu)象改變完成對單糖的轉(zhuǎn)運[9]。GLUT2的信息最早來自小鼠和人肝臟cDNA庫。它廣泛分布在體內(nèi)組織細(xì)胞，包括肝臟、小腸、腎臟、胰島β細(xì)胞，同時還存在于神經(jīng)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞和腦室膜細(xì)胞，而且功能各異[10]。GLUT2在腸道的功能主要是位于腸道上皮細(xì)胞基底側(cè)膜負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)出細(xì)胞內(nèi)單糖，在腸腔高葡萄糖誘導(dǎo)下，也能募集到頂膜參與葡萄糖吸收。但是相比其他葡萄糖轉(zhuǎn)運體，它對葡萄糖的表觀親和力很低(Km≈17 mmol/L)，還能以半乳糖(Km≈92 mmol/L)、甘露糖(Km≈125 mmol/L)、果糖為底物(Km≈76 mmol/L)，但是對葡萄糖胺卻有高親和力(Km≈0.8 mol/L)[3]。Corpe等[11]報道，GLUT2還能轉(zhuǎn)運維生素C及其氧化態(tài)形式脫氫抗壞血酸(Km≈2.33 mmol/L)。細(xì)胞松弛素b和根皮素是GLUT2的強抑制劑。

2 葡萄糖轉(zhuǎn)運載體的功能及作用機制

2.1 SGLT1

葡萄糖和半乳糖在小腸上皮主要依靠SGLT1轉(zhuǎn)運吸收，SGLT1通過細(xì)胞外高Na+濃度建立的電化學(xué)梯度驅(qū)動底物分子與Na+共轉(zhuǎn)運，細(xì)胞膜內(nèi)外電化學(xué)梯度和細(xì)胞內(nèi)的滲透壓的平衡主要通過Na+,K+-ATP酶的作用來維持[12]。首先，葡萄糖分子的特異性結(jié)合位點位于1組反向重復(fù)TMs(TM2～6和TM7～11)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)中心，在磷脂雙分子層近中心的位置，在其周圍還有2個不同親和力的Na+結(jié)合位點，這些TMs束上有很多保守的氨基酸殘基，它們大多是極性或芳香族氨基酸，極性氨基酸殘基通過氫鍵與糖環(huán)上羥基結(jié)合，芳香族氨基酸與吡喃糖環(huán)發(fā)生堆疊，這些氨基酸殘基突變會導(dǎo)致嚴(yán)重的葡萄糖和半乳糖吸收障礙；然后，另一些保守的疏水性氨基酸位于TMs的膜內(nèi)外兩端形成封閉的“門”，將單糖分子包圍在中心部位，形成“三明治”結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)運過程中，SGLT1首先形成外向開放構(gòu)型，Na+從外側(cè)進(jìn)入SGLT1并與結(jié)合位點結(jié)合，促進(jìn)TMs束的重新排列，暴露底物結(jié)合位點，增大與葡萄糖分子的親和力，葡萄糖分子結(jié)合后進(jìn)一步引起TMs重排使膜外側(cè)門封閉；隨之，TMs細(xì)胞內(nèi)側(cè)片段構(gòu)象發(fā)生改變，細(xì)胞內(nèi)側(cè)門打開形成內(nèi)向開放構(gòu)型，向細(xì)胞內(nèi)釋放糖分子和Na+；最后，SGLT1回到轉(zhuǎn)運前構(gòu)象，重新暴露其特異性結(jié)合位點，完成下一個轉(zhuǎn)運周期[5]。

進(jìn)食后，為了維持血糖濃度的穩(wěn)定，消化道分泌細(xì)胞能夠分泌胃腸激素促進(jìn)胰島素分泌，其中抑胃肽(GIP)和胰高血糖樣多肽1(GLP-1)的作用最強。GIP與GLP-1在腸道上皮的釋放與SGLT1與GLUT2的功能密切相關(guān)。R?der等[13]報道，SGLT1缺陷小鼠GIP和GLP-1濃度分別降低了近6和10倍。進(jìn)食后，腸腔葡萄糖濃度升高會誘導(dǎo)GLUT2募集到頂膜與SGLT1共同參與葡萄糖吸收，一方面，SGLT1共轉(zhuǎn)運葡萄糖分子和Na+，使腸L細(xì)胞去極化，電壓門控Ca2+通道打開，Ca2+內(nèi)流，并引發(fā)細(xì)胞內(nèi)Ca2+從鈣庫釋放，刺激GLP-1通過胞吐作用釋放(圖1)；另一方面，葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞后代謝產(chǎn)生的ATP使ATP敏感性K+通道關(guān)閉，提高膜內(nèi)外電勢差，增加GLP-1的釋放[14]。味覺受體T1R2+T1R3能夠與腸腔葡萄糖或葡萄糖類似物結(jié)合，使α-味導(dǎo)素活化，通過下游信號途徑參與GIP和GLP-1的釋放[15]。事實上，很多可促進(jìn)胰島素分泌的胃腸激素如膽囊收縮素(CCK)、酪酪肽(PYY)和胰高血糖樣多肽2(GLP-2)以及神經(jīng)降壓素等在腸內(nèi)分泌細(xì)胞的分泌都依賴于上述機制[16-17]?？傊?，SGLT1和GLUT2的功能不僅是作為單糖的轉(zhuǎn)運載體，還能作為腸腔葡萄糖濃度變化的傳感器，誘導(dǎo)體內(nèi)糖代謝激素釋放，維持正常血糖濃度，SGLT1也因此成為了嘗試治療二型糖尿病的靶點。

Enterocyte:腸道上皮細(xì)胞；L-cell:L-細(xì)胞；[Glu]:葡萄糖濃度；Glucose:葡萄糖分子；L-type Ca-channel:L型Ca通道；Nav-channel：電壓敏感性鈉通道 voltage-sensitive Na channel；Na+/K+-pump：Na+/K+-泵；CICR：鈣誘導(dǎo)的鈣釋放 Ca-induced Ca release；GLP-1：胰高血糖樣多肽1 glucagon-like peptide-1；KATP-通道：ATP敏感性鉀通道 ATP-sensitive K channels；Δψ：電勢差 electric potential difference；Kir6,2和SUR1為KATP-通道的2個亞基 Kir6,2 and SUR1 were subunits for ATP-sensitive K channels。

圖1SGLT1和GLUT2在腸道上皮的功能

Fig.1 The functions of SGLT1 and GLUT2 in intestinal epithelia[14]

2.2 GLUT2

大腸桿菌D-木糖轉(zhuǎn)運體XylE與人GLUTs有著20%～29%的同源序列，XylE結(jié)晶體作為MFS超家族的模型蛋白來研究。GLUT2的轉(zhuǎn)運機制與XylE的轉(zhuǎn)運機制相似，在轉(zhuǎn)運過程中，細(xì)胞外溶質(zhì)通過一個很狹窄的通道進(jìn)入轉(zhuǎn)運中心，并與轉(zhuǎn)運中心極性氨基酸通過氫鍵結(jié)合，這些氨基酸殘基的任何一個發(fā)生錯義突變都會完全廢止其轉(zhuǎn)運活性，之后GLUT2發(fā)生構(gòu)象改變，這種構(gòu)象改變使得底物結(jié)合位點交替暴露在膜內(nèi)外兩側(cè)，從而完成對底物的轉(zhuǎn)運，這一系列的構(gòu)象改變依賴于TMs的重新排列、位置移動和TMs束內(nèi)鹽橋的形成和斷裂[18]。相比SGLT1對葡萄糖的主動運輸，GLUT2通過不耗能的方式順濃度梯度轉(zhuǎn)運葡萄糖。

在葡萄糖吸收的經(jīng)典模型中，認(rèn)為GLUT2只在腸道上皮細(xì)胞基底側(cè)膜表達(dá)，主要從上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)出單糖進(jìn)入血液循環(huán)系統(tǒng)。GLUT2是否能募集到腸道上皮頂側(cè)膜參與葡萄糖和果糖的吸收一直具有爭議，而且很多體外試驗報道并未在頂側(cè)膜檢測到GLUT2，或GLUT2密度很低，這可能是檢測手段的差異。頂膜GLUT2能通過4種抗體分別在其結(jié)構(gòu)的C端、N端區(qū)域以及細(xì)胞內(nèi)外側(cè)環(huán)表位檢測到，但是通過C端抗體免疫組織化學(xué)方法不能檢測到頂膜GLUT2[19]。進(jìn)食后，腸腔葡萄糖濃度的急劇升高能夠誘導(dǎo)GLUT2瞬時嵌入腸道上皮細(xì)胞頂膜，由于GLUT2有高轉(zhuǎn)運能力和不易飽和的特點，能夠協(xié)同SGLT1加快葡萄糖吸收[20]。GLUT2募集到頂膜具有重要的生理意義，一方面，適應(yīng)腸腔的高濃度葡萄糖提高葡萄糖的吸收，另一方面，對腸道上皮細(xì)胞本身來說，GLUT2對葡萄糖的Na+非依賴性被動轉(zhuǎn)運不會給腸細(xì)胞增加由于SGLT1轉(zhuǎn)運帶來的離子和滲透負(fù)擔(dān)。

3 影響葡萄糖轉(zhuǎn)運載體表達(dá)的因素

3.1 底物水平

動物體在進(jìn)食前后，腸腔中葡萄糖的濃度變化巨大，進(jìn)食后，食物中的碳水化合物大量分解產(chǎn)生葡萄糖，使腸腔葡萄糖濃度顯著升高。相比進(jìn)食前，SGLT1和GLUT2在腸道上皮細(xì)胞頂膜的表達(dá)也顯著增加，以加強對葡萄糖的吸收[21]。腸腔中葡萄糖分子是SGLT1和GLUT2表達(dá)調(diào)控的關(guān)鍵。葡萄糖分子與腸道上皮細(xì)胞味覺受體T1R2+T1R3結(jié)合，通過活化偶聯(lián)的G蛋白(α-味導(dǎo)素)激活下游信號途徑。一方面，激活磷脂酶Cβ2(PLCβ2)或蛋白激酶A(PKA)，PLCβ2產(chǎn)生第二信使甘油二酯，它與細(xì)胞中的Ca2+共同活化PKCβⅡ，活化的PKCβⅡ是GLUT2募集到頂膜過程的關(guān)鍵[22]。PKCβⅡ通過磷酸化激活和泛素化降解適應(yīng)腸腔葡萄糖濃度，調(diào)控GLUT2由細(xì)胞內(nèi)儲備池通過胞吐作用瞬時嵌入到腸道上皮細(xì)胞頂膜[23]；另一方面，T1R2+T1R3激活，引起味蛋白等下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，導(dǎo)致GLP-2釋放，GLP-2通過作用于腸神經(jīng)元的受體胰高血糖素樣肽2受體(GLP-2R)，將沖動信號傳導(dǎo)到小腸上皮細(xì)胞基底側(cè)，腸神經(jīng)元釋放神經(jīng)肽，作用于吸收上皮細(xì)胞的G蛋白偶聯(lián)受體，使細(xì)胞內(nèi)環(huán)磷酸腺苷(cAMP)水平升高[24]。cAMP通過RNA結(jié)合蛋白HuR與mRNA非編碼區(qū)3′富含尿苷元件(URE)形成cAMP依賴性復(fù)合物調(diào)節(jié)mRNA半衰期，增加SGLT1 mRNA穩(wěn)定性，上調(diào)SGLT1蛋白的表達(dá)[25]。機體還通過組蛋白修飾調(diào)控SGLT1的葡萄糖依賴性表達(dá)。研究表明，高淀粉低脂飼糧通過SGLT1組蛋白H3K4的先甲基化和H3/H4的后乙?；谵D(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)SGLT1表達(dá)[26]。腸細(xì)胞內(nèi)合成的SGLT1蛋白約2/3存在于胞內(nèi)的SGLT1池，SGLT1由儲備池通過胞吐途徑嵌入到細(xì)胞膜的過程為葡萄糖的吸收提供另一種蛋白水平調(diào)節(jié)途徑。最近的研究發(fā)現(xiàn)，與胞吐相關(guān)的蛋白RS1(由人類RSC1A1基因編碼)的N端域有許多磷酸化位點，不同位點的磷酸化以及與不同受體結(jié)合與抑制不同轉(zhuǎn)運蛋白以胞吐方式運輸至細(xì)胞膜有關(guān)，當(dāng)腸腔存在高濃度葡萄糖時，葡萄糖通過抑制RS1與高爾基體反面網(wǎng)絡(luò)上的受體鳥氨酸脫羧酶(ODC1)結(jié)合，減弱RS1對SGLT1囊泡以胞吐途徑釋放SGLT1到細(xì)胞膜上的阻礙作用，短期內(nèi)上調(diào)SGLT1蛋白的表達(dá)[27]。

3.2 激素水平

激素對于體內(nèi)能量平衡的維持尤為重要，它通過調(diào)節(jié)葡萄糖的合成與分解以及葡萄糖的吸收來維持血糖濃度的平衡。SGLT1啟動子上有許多轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合元件，其中特異性蛋白1(specificity protein，SP-1)、肝細(xì)胞核因子(hepatocyte nuclear factor，HNF-1)、核轉(zhuǎn)錄因子-κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)結(jié)合序列和cAMP應(yīng)答元件是重要的SGLT1啟動子序列[28-29]。表皮生長因子(EGF)對腸道具有保護作用，能夠增加營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，降低炎癥反應(yīng)。EGF通過與其受體表皮生長因子受體(EGFR)結(jié)合，激活EGFR內(nèi)在的酪氨酸激酶活性，引起下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，使cAMP效應(yīng)結(jié)合蛋白(CBEP)磷酸化并與SGLT1的啟動子結(jié)合，增加SGLT1轉(zhuǎn)錄，CBEP還可能在維持SGLT1基礎(chǔ)表達(dá)上起關(guān)鍵作用[30]。Lane等[31]在初生小鼠母乳替代品中添加胰島樣生長因子(IGF)Ⅰ、Ⅱ，發(fā)現(xiàn)IGFⅠ、Ⅱ顯著增加了空腸中段SGLT1和GLUT2 mRNA的表達(dá)量。IGF對SGLT1的調(diào)節(jié)與EGF模式相似，IGF與酪氨酸激酶受體胰島素樣生長因子Ⅰ受體(IGF-ⅠR)結(jié)合后調(diào)節(jié)SGLT1基因的表達(dá)[32]。生長素通過生長激素促分泌素受體1a(GHS-R1a)以及磷脂酶C(PLC)和蛋白激酶C(PKC)途徑提高SGLT1和GLUT2的轉(zhuǎn)錄水平[33]。腸道存在相對獨立的局部腎素-血管經(jīng)張素系統(tǒng)，Casselbrant等[34]通過藥理學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)2型受體激活提高了SGLT1介導(dǎo)的空腸黏膜對葡萄糖的吸收，AngⅡ1型受體激活則起抑制作用。而這種調(diào)節(jié)作用是否是通過調(diào)節(jié)SGLT1轉(zhuǎn)錄以及其調(diào)節(jié)通路來實現(xiàn)的還需要進(jìn)一步研究。事實上，很多與機體能量平衡相關(guān)的激素(胰島素、胰高血糖素和甲狀腺素)都通過影響SGLT1的轉(zhuǎn)錄來調(diào)節(jié)腸道葡萄糖吸收[35-36]。

3.3 炎癥

腸道炎癥是重要的腸道疾病，脂多糖(LPS)誘導(dǎo)的體內(nèi)炎癥或敗血癥模型中，通過NF-κB和絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)(包括3個亞族：p38、ERK和JNK)途徑引發(fā)下游PKC和PKA信號途徑等一系列級聯(lián)反應(yīng)，促進(jìn)促炎因子白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)、白細(xì)胞介素-6(IL-6)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)以及其他介質(zhì)一氧化氮的產(chǎn)生[37]。其中，LPS、TNF-α和IL-1β都會抑制葡萄糖和半乳糖的吸收。這種抑制作用涉及PKC、PKA、MAPK和NF-κB途徑以及蛋白酶體對SGLT1的調(diào)控，其中，PKC降低SGLT1蛋白的周轉(zhuǎn)速率，調(diào)節(jié)含有SGLT1的囊泡的內(nèi)吞作用；與PKC相反，PKA激活能夠提高SGLT1蛋白的轉(zhuǎn)運速率，這種調(diào)控作用主要發(fā)生在SGLT1蛋白水平和轉(zhuǎn)運活性水平[38]。也有報道，炎癥條件下，SGLT1基因表達(dá)下調(diào)同SP-1和HNF-1與SGLT1啟動子元件特異性結(jié)合有關(guān)[39]。

3.4 應(yīng)激

大鼠長期的心理應(yīng)激和肉仔雞腹腔注射地塞米松模擬的應(yīng)激條件下，GLUT2蛋白和mRNA水平在空腸上皮細(xì)胞頂膜中顯著增加，而SGLT1的最大轉(zhuǎn)運速率和mRNA水平顯著降低，蛋白水平未改變[40-41]。與上述報道不同，Shepherd等[42]報道，環(huán)境應(yīng)激和地塞米松誘導(dǎo)的應(yīng)激模型中，GLUT2蛋白的表達(dá)在大鼠腸上皮細(xì)胞頂膜受抑制，與之矛盾的是與GLUT2轉(zhuǎn)位有關(guān)的PKCβⅡ表達(dá)卻增加。另外，生長豬在長期熱應(yīng)激條件下表現(xiàn)出十二指腸和空腸SGLT1 mRNA表達(dá)的增加[43]。在Ebrahimi等[44]的報道中，鉛誘導(dǎo)肉仔雞產(chǎn)生氧化應(yīng)激下，SGLT1和GLUT2 mRNA的表達(dá)都顯著降低。由于動物種類和應(yīng)激源的不同，動物可能反映出不同的應(yīng)激機制。通常，在應(yīng)激條件下，下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)軸激活并釋放糖皮質(zhì)激素。糖皮質(zhì)激素主要作用是促進(jìn)葡萄糖的生成和吸收。Reichardt等[45]報道，糖皮質(zhì)激素主要通過細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的糖皮質(zhì)激素受體(GR)二聚化并與DNA啟動子上的結(jié)合元件結(jié)合途徑上調(diào)SGLT1、血清和糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)蛋白激酶1(SGK1)和鈉氫交換蛋白3基因的表達(dá)。SGK1介導(dǎo)了SGLT1蛋白的糖皮質(zhì)激素依賴性上調(diào)，它通過抑制SGLT1的泛素化降解增加其蛋白水平[46]，鈉氫交換蛋白3與SGLT1轉(zhuǎn)運活性有關(guān)。

總之，在應(yīng)激狀態(tài)下，一定程度降低由SGLT1介導(dǎo)的葡萄糖耗能轉(zhuǎn)運過程，提高GLUT2介導(dǎo)的易化轉(zhuǎn)運對動物是有利的。

3.5 腸道內(nèi)環(huán)境

腸道是營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收的場所，腸道的內(nèi)環(huán)境直接影響腸道上皮對葡萄糖的吸收。α-淀粉酶是主要的胰腺蛋白酶和淀粉水解酶，它能與十二指腸高度糖基化的刷狀緣膜上的糖蛋白配體特異性結(jié)合，其中包括蔗糖-麥芽糖同工酶和SGLT1。α-淀粉酶和蔗糖-麥芽糖同工酶結(jié)合會加快淀粉分解產(chǎn)生大量葡萄糖。但高濃度α-淀粉酶會與SGLT1結(jié)合抑制其對葡萄糖的吸收，這可能與α-淀粉酶與SGLT1結(jié)合產(chǎn)生位阻有關(guān)[47]，但抑制作用是短暫的，α-淀粉酶會通過胞吞途徑內(nèi)化至細(xì)胞質(zhì)經(jīng)溶酶體降解，解除對SGLT1的抑制作用[48]。這種短時間內(nèi)對葡萄糖吸收的抑制可能具有2個生理意義，一方面，避免淀粉的快速分解使血糖濃度急劇升高；另一方面，α-淀粉酶內(nèi)吞后經(jīng)溶酶體分解可為細(xì)胞提供氨基酸補充。SGLT1的轉(zhuǎn)運過程是Na+和電壓依賴性的，腸道中的電解質(zhì)平衡和酸堿平衡必然影響SGLT1的轉(zhuǎn)運功能。Kane等[49]發(fā)現(xiàn)，SGLT1對葡萄糖的親和力隨pH的增加而增加。腸道微生物是腸道功能的一部分，微生物區(qū)系的改變也會引起腸道吸收功能的改變。Diao等[50]發(fā)現(xiàn)不同豬種腸道微生物在屬水平上存在明顯差異，這些差異會導(dǎo)致腸道形態(tài)和SGLT1的表達(dá)量改變。

3.6 其他

SGLT1的表達(dá)還受晝間節(jié)率的影響。Fatima等[51]發(fā)現(xiàn)小鼠小腸的SGLT1和GLUT2蛋白水平在03：00—09:00達(dá)峰值。這種生理節(jié)律可能與生物鐘基因相關(guān)，這些基因通過正向負(fù)向反饋環(huán)路調(diào)控SGLT1啟動子區(qū)域，維持24 h生理周期[52]。SGLT1的表達(dá)還與動物生長階段有關(guān)。另外，用來治療肥胖癥和二型糖尿病的手術(shù)，如十二指腸空腸吻合術(shù)、胃空腸吻合術(shù)、袖狀胃減容術(shù)、空腸回腸吻合術(shù)和回腸切除術(shù)等，都會適應(yīng)性改變腸道上皮細(xì)胞SGLT1和GLUT2的表達(dá)[53-54]。其中，回腸切除術(shù)通過增加醛固酮分泌，經(jīng)下游信號途徑調(diào)節(jié)SGLT1和GLUT2表達(dá)[55]。環(huán)境因素對腸道形態(tài)和功能也有一定的影響，Yalcin等[56]報道，種蛋孵化前的存放時間、孵化溫度都會影響仔雞孵化過程中SGLT1的表達(dá)。

4 小 結(jié)

腸道葡萄糖轉(zhuǎn)運是葡萄糖吸收代謝的重要因素，也是調(diào)節(jié)血糖濃度穩(wěn)定、治療肥胖癥和高血糖的藥物靶點。為了適應(yīng)腸道內(nèi)環(huán)境和外界環(huán)境刺激，機體在轉(zhuǎn)錄、mRNA和蛋白各個水平調(diào)節(jié)SGLT1和GLUT2在腸道上皮頂膜的表達(dá)，但各個因素作用的信號通路、調(diào)節(jié)水平等分子機制尚不明確，還有待于進(jìn)一步研究。結(jié)構(gòu)特征是SGLT1和GLUT2功能的基礎(chǔ)，目前SGLT1和GLUT2的晶體結(jié)構(gòu)還未直接獲得，結(jié)構(gòu)信息都來源于其同源體。另外，能否通過葡萄糖轉(zhuǎn)運載體的調(diào)節(jié)，從分子層面提高葡萄糖在腸腔的消化利用率，調(diào)節(jié)體內(nèi)的葡萄糖平衡也是未來分子營養(yǎng)學(xué)研究的方向?？傊?，了解腸道上皮葡萄糖轉(zhuǎn)運載體的作用和調(diào)節(jié)的分子機制不僅具有很好的理論意義，還能為動物營養(yǎng)過程的精細(xì)化調(diào)控提供思路。

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*Corresponding author, associate professor, E-mail: djsong@swu.edu.cn