基于SR-BI介导理论研究脂肪酸调节β-胡萝卜素纳米输送体系生物利用率的机制

Carotenoids nano delivery systems have become popular for their sound stability and high bioavailability. The previous study focused on their physical and chemical stability and in vitro digestion; however the mechanisms of their transporter-mediated intestinal absorption have been rarely reported. This proposed research will combine the studies of the in vitro digestion model and SR-BI knock-down Caco-2 single-layer model , (a) systemically investigate the effect of fatty acids on β-Carotene intestinal absorption based on transporter SR-BI; and (b) test the correlation of β-carotene/fatty acids/SR-BI interaction and systematic bioavailability. Results of this research will help reveal the molecular network of SR-BI-mediated intestinal absorption of β-Carotene nano delivery systems, and provide theoretical and practical basis for their applications in food industry.

类胡萝卜素纳米输送体系作为兼具高稳定性、高生物利用率的食品载体，引起国内外广泛关注。以往研究主要集中于其物理化学稳定性及体外消化特性，而由受体介导的肠道吸收机制研究尚未见报道。本项目通过优化β-胡萝卜素纳米输送系统体外消化模型，建立Caco-2细胞SR-BI敲低单层模型，研究SR-BI介导脂肪酸调节β-胡萝卜素跨膜转运的作用机理；从体外生化、细胞转运的角度探明β-胡萝卜素/脂肪酸/SR-BI三者之相互作用与体系生物利用率之间的相关性，为提升β-胡萝卜素纳米输送体系在食品营养领域的应用提供科学依据及理论基础。

类胡萝卜素具有极高营养价值和重要生理功能。然而，类胡萝卜素水溶性较差，对光、热、氧敏感等特点，严重限制了其在食品工业中的应用。因此最大限度保留功能因子活性，改善其水溶性，提高它们在人体中的消化吸收率是类胡萝卜素食品开发中亟待解决的难点问题。将纳米乳状液作为类胡萝卜素的载体，不但可保护类胡萝卜素的生理活性，而且可以克服天然类胡萝卜素生物利用率低的问题。本项目应用高压均质与超声乳化技术制备具有良好物化稳定性的β-胡萝卜素纳米乳液，建立体外消化模型，模拟β-胡萝卜素在人体口腔、胃及小肠等环境的消化过程，研究β-胡萝卜素纳米乳液在模拟体系中的微观结构变化与脂肪酸的关系。在此基础上构建了β-胡萝卜素纳米输送系统肠道吸收的细胞评价体系，研究脂肪酸对β-胡萝卜素吸收途径蛋白B类I型清道夫受体（Scavenger Receptor Class B Type I，SR-B1）、脂肪酸转运酶（Cluster Determinant 36，CD36）和尼曼-匹克C1型类似蛋白1（Niemann-Pick C1-Like 1，NPC1L1）表达的调节机制。最后构建Caco-2细胞SR-BI敲低单层模型进行证明。研究成果明确了长链脂肪酸可增强β-胡萝卜素的体外胃肠消化吸收，揭示了SR-BI介导脂肪酸调节β-胡萝卜素肠道吸收的重要作用；阐明了长链脂肪酸与SR-BI互作在β-胡萝卜素小肠上皮细胞跨膜转运的促进作用。为优化β-胡萝卜素纳米输送体系配方设计，提高功能食品中β-胡萝卜素生物利用率、扩大其健康效应及应用领域提供理论和实践依据，具有重要的科学与现实意义。