综述 | Nature reviews：肠道脂质代谢的调节:当前的研究和与疾病的相关性
编译：有点卡，编辑：Emma、江舜尧。
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进入胃肠道的脂质包括膳食类脂质（三酰甘油、胆固醇和磷脂）、来自胆汁（磷脂和胆固醇）和来自脱落肠上皮细胞（肠细胞）的内源性脂质。在这篇综述中，作者全面回顾了肠道脂质的消化、摄取和细胞内再合成，以及脂质在内质网中包装成乳糜微粒前体，然后在高尔基体中被加工成乳糜微粒，胞吐进入固有层和淋巴细胞。作者还讨论了肠道脂质的其存在方式，包括肠道高密度脂蛋白和低密度脂蛋白分泌物、细胞溶质的脂质液滴和脂肪酸氧化。此外，作者强调了这些发现对人类疾病的适用性以及针对脂质代谢治疗方法的发展。最后，作者探讨肠道微生物菌群在调节肠道脂质代谢中的新发现，并概述了未来研究的关键问题。
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综述要点
1.膳食脂质被消化，然后被肠细胞吸收，进行再酯化，并包装成内质网中的前乳糜微粒，转运到高尔基体，然后分泌到淋巴系统中运输。
2.特定的蛋白质和酶参与了脂质代谢这个复杂的过程；当缺乏时，会发生以脂质和脂溶性维生素吸收缺陷为特征的人类疾病，如脂蛋白血症和乳糜微粒沉积症。
3.胞质脂滴是多蛋白包被体，在肠细胞中充当三酰甘油的储存库，并参与肠细胞脂质代谢。
4.针对参与脂质吸收过程中特定蛋白质或分子的靶向药物治疗，如鲁米那脂肪酶、胆汁酸、NPC1L1、MGAT2、DGAT1和MTP，可用于治疗饮食诱导的肥胖症及其相关并发症。
5.研究表明，小肠中的肠道微生物群在调节宿主代谢和对饮食脂质的反应中起着作用。
主要内容
小肠中含有大量的小肠绒毛，这些绒毛能增大小肠吸收营养物质的面积。每个肠绒毛都由上皮细胞层及外层包围的固有层构成，上皮细胞层由肠细胞、杯状细胞和肠内分泌细胞组成，固有层则包含中央乳糜管以及负责运输营养物质和激素的毛细血管网。不同于其他宏观营养素，脂质的吸收途径有几个特点：首先，所有的脂类在进入肠细胞前都会在小肠管腔中消化，进入肠细胞后，这些消化产物又会被再次酯化为复杂的脂质分子；第二，在肠细胞内的脂质大多会被装配为脂蛋白——主要是体内起运输作用的乳糜微粒，剩余的脂质则参与脂肪酸氧化，或形成细胞质脂滴；第三，乳糜微粒携带着绝大多数的脂质分泌至细胞间隙，随后依次通过固有层和乳糜管，最后进入淋巴系统。因此，胃肠淋巴系统在脂质、脂质吸收分子和药物的吸收中起着至关重要的作用。在过去的几年里，也有很多关于脂质吸收的优秀文章涌现。
肠道脂质代谢功能的正常运转对保证体内各个器官获得足够的能量供应非常重要。在人类中，脂质吸收过程中存在缺陷会引起严重的生理症状，包括色素性视网膜炎症，脊髓小脑退化，生长迟缓和由于与脂肪吸收相关的必需脂肪酸和脂溶性维生素的缺乏导致早期发育不良。这不仅引起研究脂质摄取和淋巴转运的科学家的兴趣，也引起对肠脂肪吸收障碍、肥胖症及其相关并发症(如糖尿病)感兴趣的基础科学家和临床医生的兴趣。这篇综述的目的是提供肠脂肪吸收和代谢过程与我们目前对肠细胞生物学和肠脂肪吸收临床疾病的认识之间的联系。涵盖了健康和疾病状态下肠道脂肪吸收的生理学和生物化学研究。还讨论了潜在的新研究领域（如微生物群对脂质吸收的影响）。
1. 脂质的肠道吸收
小肠吸收来自饮食的外源性脂质和来自脱落肠上皮细胞和胆汁的内源性脂质。膳食脂质主要包括占主导地位的三酰基甘油（TAGs）和胆固醇在内的非极性脂质和磷脂（图1），溶解在共轭胆汁酸胶团中的胆汁质是由磷脂和胆固醇组成。在胃中膳食脂质被胃脂肪酶分解形成二酰基甘油(DAGs)和脂肪酸。胃脂肪酶的pH值为4.0（因此命名为酸性脂肪酶），在富含TAGs的中链脂肪酸（如人乳脂肪）的水解中能发挥其最大效果。胃脂肪酶对婴儿来说尤其重要，在婴儿中胰脂肪酶（成人中负责TAGs水解的主要脂肪酶）的合成还不完全成熟，它的表达不足以满足生理需求。胃中的脂肪酸和部分甘油酯能促进膳食脂质的乳化。进入小肠后脂肪被胆汁酸进一步乳化，这极大地增强了脂肪-水界面处胰脂肪酶的脂解作用。胰脂肪酶水解TAG为肠细胞的肠道吸收提供2-单环甘油(2-MAG)和脂肪酸。胆固醇酯被羧基酯水解酶(胆固醇酯酶)水解，释放出游离胆固醇和脂肪酸。游离的胆固醇渗入到胶团中，胶团主要由胆汁酸和少量磷脂、脂肪酸、二聚谷氨酸组成。胶团通过肠道水层转运到肠上皮细胞的刷状边缘，在这里胆固醇、脂肪酸和2-MAG被吸收。膳食和胆汁磷脂主要被磷脂酶A2消化，产生溶血磷脂（主要是溶血磷脂酰胆碱）和游离脂肪酸。抑制脂肪酶活性（如用于治疗肥胖症药物奥利司他）或减少胆汁酸供应（如用于治疗高胆固醇血症和胆汁酸腹泻的胆汁螯合剂消胆胺、考来替泊或考来司维拉姆）可减少腔内脂质吸收（表1）。胆汁酸螯合剂也会中断胆汁酸的肠肝循环，因此会影响胆固醇的肝代谢。图2总结了肠道脂质吸收的过程以及乳糜微粒的聚集和运输。
2. 脂肪酸的肠道吸收
脂肪酸通过两种不同的机制从肠腔进入肠细胞。当腔内浓度高于细胞内浓度时，脂肪酸被动地通过顶膜扩散。当细胞内脂肪酸浓度高于管腔内的浓度时，脂肪酸通过蛋白依赖转运。这一有趣现象的最早线索是Chow和Hollander在大鼠中的发现，即在非常低的腔内浓度下，亚油酸的吸收是饱和的，并且是受体介导的，而当亚油酸的腔内浓度高时，吸收主要是通过被动过程进行的。有研究表明，受体介导的摄取过程的存在是为了防止当腔内浓度较低时必需脂肪酸的损失，但这一发现值得进一步研究以证实。脂肪酸吸收过程中涉及多种蛋白质（图2）。在肠道中高度表达的CD36对脂肪酸摄取非常重要，但其机制尚不清楚。在体外小鼠肠细胞中，当CD36被共定位酶肠碱性磷酸酶（IAP）去磷酸化时，脂肪酸摄取增加，这种摄取可以通过高脂肪饮食进一步增强，高脂肪饮食上调CD36和IAP的表达。IAP分泌增加和肠道脂肪吸收之间的密切联系长期以来一直困扰着研究肠道脂肪吸收的研究人员，因为这种联系的分子基础尚不清楚。在喂食脂质时发现，CD36缺乏的小鼠不仅在脂质摄取方面有缺陷，而且在乳糜微粒的组装和分泌方面也有缺陷。
脂肪酸转运蛋白4 (FATP4)也被认为参与肠道脂肪酸摄取。在原代小鼠小肠上皮细胞中敲除Fatp4可减少脂肪酸摄取，然而这种作用不依赖于蛋白质的转运功能，而是依赖于FATP4的酶活性，FATP4用辅酶a酯化脂肪酸来用于肠磷脂和TAGs的生物合成。与体外研究的发现不同，敲除FATP4的小鼠(导致脂肪酶4蛋白减少48%)没有减少肠内脂质吸收。因为皮肤中FATP4缺席而造成表皮发育受损，可以用来解释全身FATP4敲除小鼠在胚胎期和围产期死亡的原因。这种致死性可以通过在角质细胞中过度表达FATP4来改善，并且与野生型小鼠相比，这些小鼠的脂质吸收没有变化。到目前为止，CD36是肠细胞脂肪酸的最佳转运体。
脂肪酸被肠细胞吸收后，由脂肪酸结合蛋白1 (FABP1)和FABP2等蛋白质在细胞内转运。虽然脂肪酸结合蛋白的确切生理作用仍不清楚，但是有人认为脂肪酸结合蛋白可能决定细胞内脂肪酸的转运；这将在后续章节中进一步讨论。此外，脂肪酸与脂肪酸结合蛋白结合减少了脂肪酸介导的细胞内毒性。所以通过快速转化为酰基辅酶a，然后进行TAG合成，可以减轻游离脂肪酸的毒性。与FABP家族的其他成员类似，脂肪酸结合蛋白2通过与膜的相互作用将脂肪酸转移到膜上，而脂肪酸结合蛋白1的脂肪酸转移包括在与膜结合之前配体通过水相的扩散。FABP1还可以结合除脂肪酸以外的其他配体，例如MAG，溶血磷脂，脂肪酰基辅酶A和前列腺素。然而，这些配体结合的重要性仍然未知。
图1 各种脂质的结构
a.三酰甘油的结构。b.胆固醇酯和胆固醇的结构。c.其他磷脂的结构。
3. 胆固醇的肠道吸收
在发现胆固醇吸收抑制剂ezetimibe之前，胆固醇吸收被认为是一个简单的与能量无关的扩散过程。几种参与胆固醇吸收调节的重要蛋白质已被鉴定。使用生信分析方法，NPC1L1被鉴定为ezetimibe的肠细胞靶点。根据对Npc1l1敲除小鼠和用ezetimibe治疗的小鼠的观察发现，这种位于刷状缘肠细胞膜的糖基化蛋白负责小鼠约70%的胆固醇吸收，糖基化修饰被认为是通过内质网相关的降解途径来保护NPC1L1不被快速降解。具有潜在糖基化基序的NPC1L1变体的人，表现出低水平的成熟糖基化NPC1L1，伴随胆固醇摄取受损，并且与冠心病相关的低密度脂蛋白胆固醇水平降低。Kern报道了一名患者每天食用25个鸡蛋，但循环胆固醇水平正常；患者的胆固醇吸收减少到大约18%，以及胆固醇转化为胆汁酸的能力增加，抵消了高胆固醇摄入量。由此可见，个体胆固醇摄入水平的变化可能与NPC1L1的功能水平有关。
当胆固醇结合到NPC1L1的N端结构域时，一种胞吞信号从蛋白质的C端释放出来，通过与Numb的相互作用启动胆固醇的吸收，Numb是一种可以直接结合到一些负责胞吞的蛋白质上并将其运送进行胞吞机制的蛋白质。此外，NPC1L1所在的膜微区需要神经节苷脂和脂筏蛋白来共同促进胆固醇的吸收。然而，胆固醇从NPC1L1释放并转运到其他细胞器的机制尚不清楚。已经提出NPC1L1作为胆固醇的胞吞转运体--将胆固醇从顶膜运送到胞室。然而，在大鼠肝细胞中进行的研究表明，NPC1L1介导的胆固醇摄取不需要通过胞吞作用，因为观察到阻断NPC1L1细胞内吞作用不能抑制胆固醇进入细胞。除了NPC1L1，SR-BI也在肠细胞的顶膜上高度表达。然而，SR-BI在胆固醇摄取中的重要性是有争议的。SR-BI在小鼠肠道中的过度表达导致胆固醇吸收增加，然而SR-BI敲除小鼠没有显示出胆固醇吸收缺陷。SR-BI已被认为作为一个脂质传感器发挥重要作用。当肠细胞暴露于脂质胶束时，SR-BI被募集到筏状膜域，并启动MAP激酶的激活和载脂蛋白B的转运。这些细胞内信号通路影响胆固醇的运输，包括富含TAG的脂蛋白的组装和分泌，以及在脂滴和胆固醇中的储存。此外，SR-BI在吸收脂溶性维生素如维生素E53，54和类胡萝卜素方面起着重要作用。
与胆固醇摄取转运蛋白相反，胆固醇流出转运蛋白ATP结合盒亚家族G成员5 (ABCG5)和ABCG8限制了肠内胆固醇的吸收(图3)。ABCG5和ABCG8形成异二聚体，不仅在肠细胞刷状缘表达，也在肝细胞小管膜表达。这种异二聚体转运蛋白将甾醇从肠细胞排出到肠腔，从肝细胞排出到胆汁中。除了去除胆固醇之外，这两种转运蛋白在防止非胆固醇植物甾醇(植物甾醇)的吸收方面也很重要，植物甾醇被证明会损害内皮细胞功能并加重小鼠的缺血性脑损伤。编码ABCG5或ABCG8的基因突变会导致谷甾醇血症，谷甾醇血症是一种罕见的常染色体隐性甾醇代谢疾病，其特征是所有中性甾醇的吸收增加和胆汁排泄减少(表2)。如果其中任何一个蛋白质有缺陷，异二聚体就不能发挥其功能。患有谷甾醇血症的患者在16至29岁之间还会出现高胆固醇血症、黄瘤病和早发冠心病。缺乏ABCG5和ABCG8的小鼠胆汁胆固醇分泌减少，膳食植物甾醇吸收增加，但胆固醇吸收没有差异。这些结果可能源于肠细胞中ABG5-ABG8功能的丧失，而不是肝细胞，因为进入肝脏的植物甾醇量在肠特异性ABG5-ABG8敲除小鼠中较高，但在肝特异性ABG5-ABG8敲除小鼠中则较低；这一发现表明肠道ABG5–ABG8直接负责清除植物甾醇。在缺乏ABG5-ABG8的小鼠中观察到的未改变的肠道胆固醇吸收，可能的解释是非胆汁性反向胆固醇转运的补偿效应。在这一过程中，肠细胞从基底外侧膜的血浆脂蛋白中吸收胆固醇，胆固醇经肠直接分泌(TICE)进入肠腔 (图3)。
现已证实，TICE除了通过肝胆分泌到粪便中的一般胆固醇逆向转运途径外，还对小鼠和人体内的胆固醇去除至关重要。然而，尚不清楚哪种脂蛋白或哪种颗粒携带胆固醇来通过TICE排出，以及胆固醇如何通过TICE途径在肠细胞内转运。一般条件下，该途径在C57Bl/6小鼠中中性固醇分泌量约占总量的30%，在FVB小鼠中约占20%。在一项人体研究中使用ezetimibe阻断NPC1L1，胆汁分泌的胆固醇占总中性甾醇输出的65%，其余35%被认为是由TICE造成的。TICE的分泌量可能依赖于肠细胞顶端的转运蛋白ABG5–ABG8和NPC1L1。有证据表明，在啮齿动物和人类中小鼠肝脏X受体(LXR)激动剂和法尼素X受体(FXR)激动剂直接刺激TICE。尽管LXR和FXR激动剂都能诱导ABG5-ABG8的表达，但这些激活TICE途径的机制仍不清。这表明TICE途径的FXR诱导独立于NPC1L1介导的胆固醇吸收。因此，在小鼠中施用FXR激动剂和NPC1L1抑制剂能够将胆固醇分泌量增加到60%。其他核受体也可能增强TICE途径，如过氧化物酶体增殖物激活受体δ（PPARδ）。通过药理学实验操控TICE途径是降低胆固醇循环进而降低心血管疾病风险的潜在策略。
表1 脂类消化和吸收的药物抑制剂
图2 以乳糜微粒形式的肠脂质吸收和转运的概述
膳食脂质，如三酰甘油(TAGs)、胆固醇酯(CE)和磷脂(PLs)，以及胆汁中的内源性脂质(PLs和胆固醇)被肠腔中的胰酶完全消化，产生脂肪酸(FAs)、单酰甘油(MAGs)、胆固醇和溶血磷脂(LPLs)。FAs和MAGs的摄取可以由浓度梯度驱动，也可以由其他蛋白质如CD36和脂肪酸转运蛋白4 (FATP4)促进。胆固醇摄取由NPC1L1蛋白介导。胆固醇流出回管腔和排除植物甾醇是由ABG5-ABG8异二聚体介导的。在被肠细胞吸收后，脂质消化产物被一组协调良好的蛋白质(包括单酰基甘油酰基转移酶(MGAT的)、二酰基甘油酰基转移酶(DGAT的)和酰基辅酶a:胆固醇酰基转移酶(ACAT的))重新酯化，并组装成TAGs，CE和PLs。然后用载脂蛋白B-48 (apoB-48)将肠内脂质包装成乳糜微粒，或者作为细胞内脂质液滴储存起来。微粒体甘油三酯转移蛋白(MTP)介导脂质包装成乳糜微粒，乳糜微粒通过乳糜微粒前转运囊泡（PCTV）从内质网转运至高尔基体进行成熟。然后成熟的乳糜微粒通过胞吐排出，由淋巴系统运输。表1提供了每种药物抑制剂的详细信息。IAP：肠道碱性磷酸酶；SR- BI：B类I型清道夫受体。
图3 肠道胆固醇吸收和转运概述
肠道吸收的大部分胆固醇以乳糜微粒的形式分泌到循环系统中。乳糜微粒-胆固醇随后被肝脏吸收，通过胆汁排泄到粪便中。已有研究表明，粪便中的甾醇排泄也可通过经肠胆固醇排泄(TICE)途径来实现，在该途径中，胆固醇来自血浆，并被肠细胞的基底外侧吸收。TICE由肠甾醇转运蛋白ATP结合盒亚家族G成员5(ABG5)和ABCG8决定，它们可被肝X受体(LXR)和法呢样X受体(FXR)激动剂刺激。ACAT2：酰基辅酶a，胆固醇酰基转移酶2；Apo：载脂蛋白；CE：胆固醇酯；ER：内质网；LDLR：低密度脂蛋白受体；MTP：微粒甘油三酯转移蛋白；SR- BI：B类I型清道夫受体。
4. 溶血磷脂的摄取
从膳食和胆汁磷脂中释放的溶血磷脂通过扩散穿过肠细胞膜。被吸收的溶血磷脂与装载脂肪酸内吞囊泡的小窝蛋白1相关联，并参与细胞内脂质转运。溶血磷脂与囊泡表面的结合激活了蛋白激酶Cζ (PKCζ)，活化的PKCζ离开囊泡并将其靶向内质网，在内质网中脂肪酸作为TAG再酯化的底物被利用。溶血磷脂在内质网上再酯化为磷脂是脂质转运的后续过程所必需的。
5. 细胞内的脂质代谢
在肠细胞内，MAGs和大部分长链脂肪酸(≥16个碳)到达内质网膜，在此通过MAG途径重新合成TAGs，然而，含有6-12个碳的中链脂肪酸，绕过了MAG途径，可以被直接吸收到门静脉循环(与白蛋白结合)中，转运到肝脏进行快速氧化，或者重新形成VLDL。脂肪酸和脂溶性分子在淋巴和门静脉的运输途径对代谢有重要影响。通过淋巴途径，脂肪酸或脂溶性分子将有机会被体内所有器官吸收。相比之下，通过门静脉途径，大部分脂肪酸或脂溶性分子在被其他器官吸收之前会被肝脏吸收。这种代谢结果的差异适用于脂肪酸以及其他脂溶性分子，如药物。
在MAG途径中，并且在单酰基甘油酰基转移酶（MGATs）催化的反应中，MAGs被脂肪酰基辅酶a逐步酯化形成DAGs。DAGs和另一个酰基CoA分子形成TAGs，然后由二酰基甘油酰基转移酶(DGATs)催化。在MGAT家族中，MGAT2(存在于小鼠和人类中)和MGAT3(仅存在于人类中)在小肠中高表达。MGAT2在MAGs酯化中的作用已经在肠道特异性MGAT2无效小鼠中得到阐明，该小鼠具有减少MAGs摄取和酯化以及延迟脂肪吸收的功能。有趣的是，除了MAG途径减少外，肠道MGAT2缺失小鼠的肠道MAG摄取也减少，但是MGAT2调节作用的机制尚不清楚，猜测其可能通过酯化MAG促进摄取。MGAT3是通过它对DAG形成的催化作用和它的DGAT样酶活性来调节脂肪吸收。MGAT3的这一功能独立于其他DGATs。DAGs向TAGs的转化主要由两种肠道DGAT酶完成--DGAT1和DGAT2。研究发现，Dgat1基因敲除小鼠在脂肪吸收方面没有问题，Dgat2空白小鼠几乎完全没有脂肪出生不久就死亡。所以认为DGAT2在脂肪吸收中比DGAT1具有更重要的作用。有趣的是，据报道，人类纯合DGAT1突变是造成先天性顽固性腹泻的一个原因，可能是由于细胞内脂质积累引起的肠细胞脂肪毒性。临床研究证实MGAT2或DGAT1抑制剂对饮食诱导的肥胖和相关代谢状况有保护作用（表1）。
肠细胞吸收的游离胆固醇被酰基辅酶a酯化:胆固醇酰基转移酶(ACAT)酯化为胆固醇酯，然后结合到乳糜微粒。ACAT1和ACAT2都在人和小鼠的肠中表达，ACAT2的表达水平比ACAT1高得多。ACAT2在胆固醇吸收中的作用已从ACAT2空白小鼠的研究中阐明。ACAT2的丢失导致胆固醇吸收障碍，并且随着饮食中胆固醇含量的增加，这种影响增大。然而，ACAT1缺乏的小鼠具有正常的肠道胆固醇吸收和血浆胆固醇水平，这表明ACAT1在胆固醇酯合成中的作用有限。
胞内溶血磷脂被酰基转移酶酯化成磷脂。肠脂质转运中的磷脂以乳糜微粒的形式存在。肠磷脂的重塑是脂质吸收和乳糜微粒分泌的必要条件。溶血磷脂酰胆碱酰基转移酶3 (LPCAT3)是一种催化溶血磷脂酰胆碱酯化为磷脂酰胆碱的重要酶。缺乏肠内LPCAT3的小鼠在断奶期间不能茁壮成长，并表现出膜内脂质运动受损和含脂蛋白的apoB脂质化引起的肠细胞脂质积累。此外，肠内LPCAT3消融降低了胆固醇、TAGs和磷脂等血浆脂质水平。
表2 脂质转运蛋白突变引起的肠道脂质吸收缺陷
图4 肠道脂质代谢模型概述
从肠细胞膜顶端递送脂肪酸(FAs)通过与脂肪酸结合蛋白1 (FABP1)或FABP2结合而优先被导向三酰甘油(TAG)合成；从肠细胞基底外侧膜摄取的脂肪酸倾向于磷脂合成和脂肪酸氧化。除了靶向FAs合成TAG的作用外，FABP1还能引导FAs走向氧化途径。二酰基甘油酰基转移酶(DGAT)从脂肪酸合成酶产生的TAGs被导入细胞溶质脂滴或富含TAG的乳糜微粒。DGAT2反应为CLDs和含apoB的颗粒(新生乳糜微粒)提供TAGs，而DGAT1优先靶向于无apoB的ER腔内脂滴的TAGs合成，这些脂滴在组装过程中扩大了前乳糜微粒的大小。多种蛋白质，如磷脂家族(PLIN)，可以调节CLD粒子的生长和扩张CLDs的分解代谢至少涉及两种已知的机制，TAG脂解和脂肪耗失。CLDs中TAG脂肪耗失作用由脂肪细胞甘油三酯脂肪酶(ATGL)、激素敏感脂肪酶(HSL)和单酰基甘油脂肪酶(MGL)介导；自噬体中的CLD亲脂性是由溶酶体酸性脂肪酶介导的。CLDs释放的FAs可以被重新导向肠细胞内的其他代谢途径。
6. 肠道脂质的去向
再合成后，肠道脂质要么被运输到内质网并包装成脂蛋白(主要是乳糜微粒)，要么作为脂质液滴储存在细胞溶质中。乳糜微粒和胞质细胞溶质脂滴具有相似的结构:它们都在核心包裹TAGs和胆固醇酯，并被磷脂单层、游离胆固醇和各种蛋白质包覆。乳糜微粒和其他脂蛋白通过肠细胞运输，从基底外侧膜通过淋巴系统将脂质分泌到循环中。除了肠道形成和乳糜微粒的分泌外，细胞溶质脂滴已被认为是具有不同功能的动态细胞器。在高脂肪喂养的情况下，脂肪酸氧化被激活使肠道脂质代谢——这一途径可以防止过多的TAG分泌到循环中。图4总结了目前提出的肠细胞吸收脂肪酸的代谢模型。
乳糜微粒。在下一节中，将详细讨论乳糜微粒的成分是如何在肠上皮细胞的不同亚细胞区室中组装的过程。首先讨论乳糜微粒各个成分在细胞质中的组装，然后讨论内质网中的组装。接下来，讨论乳糜微粒前脂质颗粒从内质网到高尔基体的细胞内转运，以实现乳糜微粒前脂质颗粒的最终修饰和成熟。前乳糜微粒被包装在高尔基体衍生的囊泡中，并通过胞吐作用离开肠上皮细胞。值得注意的是，每个高尔基体衍生的颗粒都含有几个乳糜微粒。
乳糜微粒的组装。膳食脂肪主要通过乳糜微粒在循环中运输。乳糜微粒的组装分为两步。首先，产生lipid-poor颗粒，每个颗粒含有一个apoB-48 分子。这些颗粒随后被脂质化形成富含TAG的乳糜微粒。含ApoB-48的颗粒在肠内合成，其颗粒数不会因脂质吸收而增加。乳糜微粒在肠道内的形成和分泌最好的解释是：公共汽车行使的数量是不变的但是每辆公共汽车上的乘客数量会因吸收的脂质量的不同而不同。用餐后，80-90％的脂质被运输并包装到含有apoB-48的颗粒中，从而扩大了粒径。脂质的供应也可能在防止apoB降解中起作用。体外研究表明，缺乏足够的脂质导致apoB 通过泛素-蛋白酶体降解途径降解。这一过程发生在肝脏中，其中apoB-100(VLDL颗粒中的主要ApoB同工型)的分泌量与降解量取决于作为VLDL颗粒转运的脂质的量。然而，目前没有体内证据显示apoB-48在肠道中有相同的降解途径。
除了脂质可利用性，微粒体甘油三酯转移蛋白(MTP)在新生乳糜微粒组装中也有重要作用。这种异二聚体由一个具有脂质转移活性的大亚基(97 kDa)和一个由蛋白质二硫键异构酶(58 kDa)组成的小亚基组成，该亚基将大亚基保持在可溶性状态，并可能将蛋白质靶向内质网。除了需要有在囊泡之间转移脂质的能力外，乳糜微粒组装的启动也需要MTP。从机理上讲，MTP在apoB蛋白翻译和转移到内质网的过程中介导了它的折叠。MTP可作为伴侣结合到载脂蛋白B的氮末端，促进蛋白质折叠。这一过程不仅防止了apoB的降解，而且优化了apoB的脂质结构。在小鼠中，切除肠MTP阻断TAG吸收和乳糜微粒分泌，同时减少原代肠细胞的apoB分泌。这些基因突变小鼠在肠细胞中表现出增加的TAG积累，与apoB折叠的MTP调节无关。在人类中，大MTP亚单位的突变导致丙型脂蛋白血症，其特征是造成肠道中乳糜微粒和肝脏中VLDL的缺陷性产生。长期以来，由于患有这种疾病的患者中含载脂蛋白B的水平极低，因此认为丙型脂蛋白血症使脂蛋白B不表达。后来发现，MTP大亚基蛋白的突变损害了来自肠和肝的含脂蛋白的apoB的组装和分泌。这些缺陷导致严重的低脂蛋白血症、长链脂肪酸吸收不良和脂溶性维生素缺乏(表2)。特别是，维生素E缺乏会导致非典型视网膜色素变性，从而导致失明和神经衰弱。有趣的是，大剂量的维生素E可以预防眼部和神经系统并发症，脂肪吸收系数实际上随着年龄的增长而提高，这表明了补偿性脂质吸收途径。低β脂蛋白血症是一种常染色体共显性疾病，其特征也是缺乏含脂蛋白的载脂蛋白B (表2)。然而，这种疾病不是MTP的功能失调，而是编码apoB的基因突变导致截短的apoB蛋白的产生而引起的。这些集群的载脂蛋白B物种缺乏形成肠乳糜微粒和肝VLDL的能力，导致含有脂蛋白的循环载脂蛋白B减少，最终表型的严重程度类似于丙型脂蛋白血症，可以根据apoB截短的程度而变化。
目前，关于乳糜微粒在内质网中的组装过程还有许多未解之谜。首先，尽管内质网腔内脂滴可能是使乳糜微粒富集的TAGs的来源，但缺乏内质网腔内脂滴掺入apoB颗粒的直接证据。第二，目前还不清楚脂质是如何添加到含apoB-48的颗粒中的，传统上认为脂滴与颗粒融合。然而，有证据表明，在肝脏中含有apoB-100的颗粒的脂质化还涉及储存在脂质滴中的脂质的水解和再酯化。一项研究表明，细胞内脂滴中积累的大部分脂质被移动并装载到乳糜微粒前体中，而没有TAG水解。然而，在脂质吸收过程中，富含TAG的乳糜微粒的形成可能不同于从积累的脂滴中获得的乳糜微粒。第三，在添加脂质的过程中，调节乳糜微粒大小的因素是不确定的。ApoA-IV也整合到新生乳糜微粒中，在乳糜微粒大小的调节中具有重要作用。使用来自新生猪肠上皮细胞的体外IPEC 1细胞和体内Apoa4敲除的成年小鼠，表明apoA-IV有利于将额外的脂质包装到核心中以产生更大的颗粒，从而促进更大的乳糜微粒的分泌。apoA-IV的这一特性可能与其两亲性螺旋有关，这种螺旋通过保持颗粒的恒定界面弹性来稳定颗粒的生长，从而使表面膨胀有助于将更多的脂质包装到乳糜微粒中。尽管apoA-IV影响小鼠和新生猪肠细胞中乳糜微粒的大小，但数据不充分，apoA-IV在调节脂质吸收中的作用值得进一步研究。一项使用意识淋巴瘘成年小鼠的体内研究显示，有或没有apoA IV的小鼠在脂质的淋巴转运方面没有差异，表明apoA IV在小肠中的TAG吸收不需要在乳糜微粒形成过程中。然而，在新生猪(其肠道发育与人类更相似，必须从母乳中吸收大量膳食脂肪)中，利用培养的肠细胞(IPEC1号细胞)进行的研究表明，apoA-IV可以通过促进较大乳糜微粒的产生来刺激肠道脂质吸收。目前，还不清楚成年小鼠和新生猪数据之间的这些差异是否归因于物种、年龄或模型的差异，还需要做更多的工作。而且，目前没有可比较的人类数据。根据对啮齿动物的临床前研究，除了在脂质吸收中的作用之外，apoA-IV还被认为是治疗代谢疾病的潜在治疗靶点，因为这种蛋白质还具有抗氧化、抗炎、调节食物摄入、葡萄糖稳态和血栓形成的功能。人体研究还显示血浆apoA-IV水平与心血管疾病呈负相关，并且与胰岛素敏感性改善呈正相关。然而，仍然缺乏对人体的临床研究，这些研究表明apoA-IV对预防或改善这些代谢疾病的直接贡献。
乳糜微粒转运。乳糜微粒从内质网到高尔基体的转运是控制吸收的脂质通过肠细胞移动到淋巴细胞的限速步骤。内质网合成的蛋白质通囊泡以COPI依赖的途径运输到高尔基体，COPI负责启动囊泡复合物从内质网膜释放囊泡。然而，由于前乳糜微粒的大小(100-500纳米)大于蛋白质囊泡的大小(60-70纳米)，因此前乳糜微粒的内质网至高尔基转运需要直径为350-500纳米的前乳糜微粒转运囊泡(PCTV)。但乳糜微粒从内质网运输到高尔基体的决定因素尚不清楚。有人认为，PCTV复合物的形成是由apoB-48的羧基末端70 kDa片段暴露于细胞质引起的，导致apoB-48被蛋白酶部分降解。在这一过程之后，构成运输小泡复合体的胞质蛋白会包围前乳糜微粒，防止前乳糜微粒进一步降解。在这是通过跨膜蛋白小泡相关膜蛋白7 (V AMP7)和CD36促进内质网的PCTV出芽，而不是通过启动蛋白转运小泡出芽的COPII蛋白来实现出芽。在大鼠肠ER中对VAMP7的抗体抑制或在小鼠中对Cd36基因敲除导致PCTV出芽活性完全消除。除了跨膜蛋白之外，出芽复合物FABP1的胞质蛋白对于PCTV的产生也是必需的，因为在FABP空白小鼠中仅有21%的PCTV出芽活性。FABP1是由多蛋白细胞溶胶复合物通过PKCζ磷酸化SAR1B GTPase而释放的。反过来，PKCζ被来源于膳食和胆汁磷脂的溶血磷脂酰胆碱激活，作为调节乳糜微粒输出的机制而存在。SAR1B基因突变与常染色体隐性人类乳糜微粒潴留病相关(表2)。与糖尿病蛋白血症相似，这种疾病的特征是脂肪吸收不良、脂肪变性、脂溶性维生素缺乏、低胆固醇血症和生长迟缓。然而，与脂蛋白血症相反，脂蛋白分泌缺陷仅涉及缺陷性PCTV出芽，导致乳糜微粒分泌失败。有趣的是，在对Caco 2/15细胞的体外研究发现，完全消除乳糜微粒分泌不仅需要SAR1B的缺失，还需要SAR1A的缺失，因为SAR1B的缺失可以通过SAR1A表达的升高来补偿。PCTV抵达高尔基需要可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体(SNARE)复合物的参与。膜融合后，VAMP7和其他囊泡SNAREs与靶膜SNAREs(突触融合蛋白5、VTI1A和RBET1)配对形成复合物，并将内容物从囊泡递送至靶管。
乳糜微粒成熟和分泌。一旦乳糜微粒通过PCTV对接到达高尔基体，至少会发生两次修饰来使其成熟。首先，将ApoA-I添加到前乳糜微粒中。ApoA-I在内质网中合成，并与非PCTV囊泡中的其他分泌蛋白一起转运到高尔基体。ApoA-1存在于从高尔基体分离的乳糜微粒中，但不存在于从内质网分离的乳糜微粒。乳糜微粒前体对apoA-I的获取依赖于PCTV与高尔基体的融合。乳糜微粒前体的第二次修饰是apoB-48被内切糖苷酶糖基化；高尔基体中apoB-48和乳糜微粒前体的加工过程在别的文献有详细报道。然后，成熟的乳糜微粒从反式高尔基体转运到基底外侧膜，并通过胞吐作用分泌到细胞间。乳糜微粒进入中间间隙后，进入固有层。乳糜微粒穿过肠细胞基底膜的确切机制仍不清楚。我们假设基底膜可能在主动吸收过程中破裂，使乳糜微粒进入固有层。同时在脂肪吸收过程中，基底膜的破裂可能会导致粘膜通透性增加。
乳糜微粒的分泌是如何调节的还不确定。Kohan等人认为，，另一种与乳糜微粒相关的可交换载脂蛋白apoC-III，不仅对乳糜微粒的大小，而且对乳糜微粒的分泌都有重要的调节作用。apoC-III在小鼠原发性肠道中的过表达导致乳糜微粒变小且密度降低。此外，apoC-III过表达的小鼠也显示肠内TAG分泌减少，脂质在肠腔内积聚。这一发现可以解释为肠细胞对脂质的吸收减少和细胞内脂肪酸再酯化受损。
7. 其他肠道脂蛋白
除了乳糜微粒之外，肠道还分泌VLDL颗粒(以前被Havel的小组称为小乳糜微粒)。虽然肠道VLDL颗粒也含有apoB-48，但肠道VLDL的产生发生在禁食期间，显然是通过不同于乳糜微粒的途径。肠道VLDL产生最初是由乳糜微粒而不是VLDL的肠道形成,VLDL被疏水性去污剂Pluronic L-81抑制，导致脂质的淋巴转运受损。此外，Ockner等人在大鼠中证明，棕榈酸酯的输注增加了肠道VLDL的输出，而油酸和亚油酸酯的注入增加了乳糜微粒的输出，这突显了VLDL颗粒和乳糜微粒的脂肪酸组成不同。此外，一些研究表明VLDL和乳糜微粒之间存在不同的包装和分泌途径。他们发现肠道高尔基囊泡包含乳糜微粒或VLDL微粒，但不会同时含有这两种微粒。在另一项研究中，Nutting等人在大鼠中证明乳糜微粒和肠VLDL的脂肪酸具有不同的淋巴出现时间，淋巴出现时间被定义为在肠腔中施用的放射性标记脂肪酸出现在淋巴中的时间。
如Glickman和Green证明的那样，肠道胆固醇分泌也涉及HDLs；然而，迄今为止，肠道产生HDL的生理作用仍未确定。与运输胆固醇和胆固醇酯的乳糜微粒不同，新生的HDL微粒主要含有游离胆固醇，主要的HDL相关蛋白质是apoA-I。新生的HDL微粒获得游离胆固醇并暴露于卵磷脂:胆固醇酰基转移酶--它将游离胆固醇酯化成胆固醇酯，并将其移动到HDL核心，产生球形HDL微粒。此外，这一步是由HDL颗粒上的ApoA-1激活的。循环的HDL颗粒通过SR-BI受体被肝脏吸收，完成胆固醇反向转运的最后一步。通过与SR-BI相互作用，apoA-I在胆固醇酯从脂蛋白输送到肝脏中起着重要作用。
HDL颗粒的分泌需要ATP结合盒转运蛋白A1(ABCA1)；小鼠肠道通过HDL途径Abca1的缺失显著降低胆固醇转运。LXR激动剂增加了ABCA1的表达。由于乳糜微粒和HDL共享同一个胆固醇库，我们可能会认为这两种脂蛋白在颗粒形成方面会争夺同一个胆固醇库。有趣的是，已经观察到同时消融ER胆固醇酯化(通过全Acat2敲除)和乳糜微粒组装(通过肠Mttp敲除)降低了HDL对游离胆固醇的吸收。乳糜微粒组装过程中的这些消融降低循环HDL水平并不奇怪。首先，肠细胞中的胆固醇库不仅受肠道胆固醇吸收的影响，还受胆固醇合成的影响。此外，血浆中的HDL也可以通过脂蛋白脂肪酶对富含TAG的脂肪蛋白的外周代谢产生。乳糜微粒和HDL途径对胆固醇吸收的贡献也已在MTP和ABCA1的小鼠身上得到证实。与MTP或ABCA1缺失小鼠相比，在MTP-ABCA1缺失小鼠中观察到降低胆固醇分泌的协同效应。
8. 细胞脂质类脂滴
肠细胞中的细胞溶质脂滴(CLDs)会暂时存储过量的饮食TAGs。在脂质吸收过程中，CLD的大小和数量随着时间的推移先增加后减少。具体而言，Kassan等人证明，在预饥饿细胞中开始脂质处理后，出现的CLDs在最早5分钟时数量增加，并在60分钟时变成成熟的CLDs。然而，由于其表面蛋白和酶介导的动态TAG代谢，CLD的大小可以显着变化。虽然CLDs与乳糜微粒具有相似的结构特征，两者都由被磷脂、胆固醇和各种蛋白质单层包围的TAGs和磷脂组成，但CLD液滴的平均尺寸比乳糜微粒的大得多。已经提出了几种慢性淋巴细胞性白血病的生物发生模型，并在其他文献中进行了综合评述。目前，普遍接受的CLD合成模型包括从内质网膜双层内出芽的TAGs，以及由胞质内质网膜小叶衍生的磷脂单层的形成。在2017年发表的一项研究中，Hung等人报告说，ER衍生的TAGs是用于乳糜微粒分泌还是用于CLDs中的储存取决于DGAT1和DGAT2，这两种物质都催化TAGs合成的最后一步。通过对肠细胞的超微结构分析，他们发现DGAT2优先合成TAG，以结合到含有新生乳糜微粒和CLD颗粒的apoB中；另一方面，DGAT1优先合成靶向内质网腔内脂滴的ATGs，这限制了肠细胞的CLD生长，并可能有助于前乳糜微粒大小的扩展。
CLDs是动态实体这一概念与传统观念认为CLDs主要功能是脂质存储相反。迄今为止，已通过蛋白质组学研究鉴定出180多种与慢性淋巴细胞性白血病相关的蛋白质，尽管其中许多蛋白质的生理功能尚未确定。其中，磷脂酰肌醇(PLIN)家族成员PLIN2和PLIN3在肠道CLD177中高度表达。PLIN蛋白是多种疾病中主要的CLD相关蛋白，被认为在CLDs的形成和稳定中起作用。有趣的是，在慢性脂肪喂养后，PLIN2在肠道CLDs中的表达增加，PLIN3在小鼠肠道细胞中的急性脂肪团后增加。对喂食食物、低脂肪或高脂肪饮食的全身PLIN2基因敲除小鼠的研究表明，Plin2是肠道CLDs形成所必需的，这有助于肠道微生物群落的变化，并与饮食诱导的肥胖的发展相关。Plin2基因敲除动物的CLDs表达减少导致肠道微生物菌群减少，即使喂食标准食物，厚壁菌门与拟杆菌门的比例降低。还发现参与调节慢性淋巴细胞性白血病脂质代谢和动员的其他酶--脂肪甘油三酯脂肪酶(ATGL)及其共激活剂CGI-58，他们可将TAGs水解为DAGs和脂肪酸，并且已在肠细胞CLDs上鉴定。使用缺乏肠ATGL的小鼠，Obrowsky等人认为ATGL在不影响TAG吸收和分泌的情况下水解CLDs中的TAG。CLDs中的TAGs也可以通过脂质吞噬（通过自噬形式）被溶酶体酸性脂肪酶水解，这是脂质微团诱导的反应并触发溶酶体降解CLD。抑制小鼠肠道中的自噬会导致TAGs和胆固醇酯的积累，这可能影响脂蛋白的分泌。小鼠或人类(如Wolman病和胆固醇酯贮积病患者)中溶酶体酸性脂肪酶的缺失也与小肠道中TAGs和胆固醇酯的积聚有关。未来的研究需要详细揭示CLD糖皮质激素的代谢机制和对膳食脂质的反应。
CLD粒子的大小决定了CLD上蛋白质的组成。具体而言，包括SR-BI、CD36、NPC1L1和ABG5–ABG8在内的顶膜脂质转运体，主要存在于大的CLD颗粒中，而小的CLD富含胆固醇、胆固醇酯和ABCA1，它们似乎参与HDL–胆固醇分泌途径。蛋白质分布的这些差异反映了不同大小或类型的慢性淋巴细胞白血病的特定功能。
尽管肠道慢性淋巴细胞性白血病是否具有脂质代谢以外的其他功能尚不清楚，但来自其他细胞类型慢性淋巴细胞性白血病的证据提供了一些潜在的见解。一个可能的功能是通过提供快速TAG合成和储存的能力来减少细胞内脂肪酸诱导的毒性和凋亡。这一作用在肠细胞中很重要，因为在活跃的脂肪吸收过程中有大量的脂肪酸流入细胞。此外，由于脂质和脂肪酸可以作为信号分子，CLDs也可能参与脂质介导的信号通路的调节。环氧化酶2 (COX2)是促前列腺素合成中的一种关键酶，定位于肠上皮细胞中的CLDs，表明CLDs可能是产生炎症介质的潜在位点。
9. 脂肪酸氧化
肠细胞内脂肪酸的代谢途径取决于它们进入细胞的位点(图4)。从管腔进入细胞顶端的脂肪酸优先用于乳糜微粒的形成。而血流中的脂肪酸通过基底外侧膜被吸收，优先流向磷脂合成和脂肪酸氧化。FABP1和FABP2的功能特异性被认为是脂肪酸转运的基础。通过比较FABP1和FABP2缺陷小鼠的肠道类型，Lagakos等人发现，不管它们进入肠道细胞的位置如何肠道FABP1优先将脂肪酸导向氧化途径，而FABP2将脂肪酸导向TAG合成。蛋白质介导的肠脂质转运也可以随着饮食改变而改变。高脂肪饮食的小鼠肠道脂肪酸氧化增加，脂肪酸氧化基因(如Cpt1a和Hadha)表达增强，从而驱动大量脂质的吸收和转运。这种肠细胞代谢调节有助于降低高脂肪饮食引起的循环脂质的升高。令人感兴趣的是，在高脂肪饮食喂养期间，小肠中的脂肪酸氧化受到刺激，但肝脏中的脂肪酸氧化不受影响，这一观察结果仍有待确定。脂肪酸氧化的刺激与核受体转录因子PPARα的诱导密切相关。在小肠中，PPARα上调编码参与脂质分解代谢的蛋白质的基因转录，如酰基CoA氧化酶。由于PPARα也在其他几个组织中表达，如肝脏，因此PPARα配体对脂质代谢影响的研究是复杂的。有趣的是，KarimianAzari等人鉴定出一种PPARα配体Wy 14643，其特异性诱导PPARα依赖性信号通路并增强小肠中的脂肪酸氧化，但不增强喂食高脂肪食物的小鼠的肝脏中的脂肪酸氧化；这些发现与他们的呼吸商降低和肝门静脉β-羟丁酸水平升高相关。此外，作者发现，肠道特异性PPARα的激活在脂肪酸氧化的刺激下降低了肠道CLD含量。然而，Uchida等人表明非诺贝特激活PPARα也与肠TAG转运蛋白的减少有关。因此，应该进一步研究肠脂肪酸在标签转运和氧化之间分配的生理调节。
10. 肠道微生物群的作用
胃肠道包含一个复杂的微生物群落，有超过1013个生物，属于500-1000个物种。虽然小肠每克组织只含有103-107个微生物细胞，微生物群落的多样性和丰度比大肠少得多(每克组织1012个细胞)，但过去几年的研究表明，小肠中的肠道微生物群落在调节宿主代谢和对饮食脂质的反应中发挥作用。然而，微生物群落作用的潜在机制未被完全理解；例如，与常规小鼠相比，无菌小鼠在食用高脂肪、高碳水化合物的食物时对肥胖有抵抗作用，这可能是因为它们摄入的热量较少、粪便中的脂质排泄增加以及肠道和外周组织中的脂质氧化增加。在另一项研究中，用药物破坏肠道微生物群的大鼠对脂质吸收和乳糜微粒产生减少，同时apoB、apoA-I和apoA-IV的淋巴输出减少。有趣的是，经抗生素处理的大鼠也显示出粘膜肥大细胞的活化减少，肠道通透性降低，这与饮食中的脂质有关。以前在大鼠中的研究表明，肠脂肪吸收激活粘膜肥大细胞，粘膜肥大细胞分泌大鼠肥大细胞蛋白酶II和组胺，增加肠通透性和淋巴流量，这些过程通过促进乳糜微粒从细胞间空间向固有层的转运，在乳糜微粒的分泌和转运中起重要作用。因此，宿主对肥大细胞介导的肠道微生物群的炎症反应可能对脂质吸收很重要。结果表明，与接受低脂饮食的小鼠进行微生物菌群移植的小鼠相比，接受高脂饮食的传统小鼠接受空肠微生物菌群转基因植物的无菌小鼠的脂质吸收增加。描述特定微生物菌株单独或协同调节脂质吸收的机制对以后研究很重要。此外，了解肠道微生物群如何参与营养感知以及饮食干预如何与影响宿主代谢的微生物群协同发挥作用也很重要。
结论
关于脂质、脂溶性化合物和药物的肠内消化、摄取和转运的机制已经了解了很多。毫无疑问，分子生物学方法的进步和分子信号通路知识的提高使人们更好地理解这一复杂事件是如何协调的，以及如何达到治疗的目的。随着对胃肠道功能各个方面的全面了解，发现肠道脂质吸收与身体许多功能有关。现在肥胖症成为一个普遍而重要的临床挑战，而肠内脂质吸收作为一个潜在的治疗靶点越来越受到重视。随着肠道微生物组研究的迅速扩大，未来的研究将揭示微生物组如何与肠道脂质和脂蛋白代谢途径相互作用，这为医疗带来广阔的治疗前景。
未来研究问题讨论：
1. 能否开发优化的药理学方法来改变单酰基甘油酰基转移酶(MGAT)、二甘油酰基转移酶(DGAT)和微粒体甘油三酯转移蛋白(MTP)的活性，以最大限度地发挥其代谢效用，如肠促胰岛素分泌、体重增加和食欲下降以及改善胰岛素敏感性？
2. 肠道微生物群如何与宿主相互作用来调节肠道脂质吸收和代谢，这些途径是否可以靶向为肥胖和代谢疾病提供治疗？
3. 载脂蛋白A- IV (apoA- IV)在调节饱腹感、体重增加和葡萄糖敏感性方面有什么作用，能否利用这种作用作为治疗肥胖和糖尿病的治疗靶点？其中在探索apoA- IV在减肥手术后改善胰岛素敏感性中的潜在作用可能尤为重要。
4. 在脂质和脂溶性分子的运输中，淋巴途径和门静脉途径的相对作用是什么？这些信息不仅对生理学很重要，而且可能为药物的淋巴输送提供巨大的效用。