維生素是一類高度復(fù)雜的有機化合物，雖然在食物中僅以微量存在且不直接提供能量，但它們在維持細胞功能和促進各項生化反應(yīng)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。維生素缺乏或中毒與多種疾病密切相關(guān)，長期以來，科研人員一直致力于通過調(diào)控維生素吸收、分布和細胞內(nèi)轉(zhuǎn)運機制實現(xiàn)精準(zhǔn)干預(yù)。然而，目前關(guān)于水溶性與脂溶性維生素在體內(nèi)的ADME（吸收、分布、代謝和排泄）途徑，以及細胞內(nèi)區(qū)室化機制，仍存在諸多未解之謎。
近日，清華大學(xué)藥學(xué)院陳立功團隊在Life Metabolism雜志上發(fā)表題為“Transporters in vitamin uptake and cellular metabolism: impacts on health and disease”的綜述文章。系統(tǒng)解析了維生素的功能、吸收和轉(zhuǎn)運機制及其在人體健康與疾病中的作用，并強調(diào)這些轉(zhuǎn)運蛋白作為治療靶點在預(yù)防和治療維生素缺乏及相關(guān)慢性疾病中的潛力。
維生素可分為脂溶性（A、D、E、K）和水溶性（復(fù)合B及C）兩大類：水溶性維生素主要通過溶質(zhì)載體超家族（SLC）和ABC轉(zhuǎn)運蛋白在小腸實現(xiàn)高效吸收，進入細胞后參與能量代謝、神經(jīng)傳導(dǎo)和DNA合成；而脂溶性維生素（A、D、E、K）則借助B類I型清道夫受體（SR-BI）、CD36和NPC1L1，在膽汁鹽乳化形成膠束后進入細胞，并與脂質(zhì)代謝密切結(jié)合。
此外，維生素在體內(nèi)不僅需要跨膜吸收，更需在各亞細胞器（如線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、溶酶體）之間實現(xiàn)精準(zhǔn)轉(zhuǎn)運（圖片1）。例如，SLC25家族在調(diào)控線粒體內(nèi)維生素輔酶（如ThPP、CoA、FAD和NAD+）的運輸中扮演核心角色，但其具體機制仍待深入闡明。另一方面，最新研究表明，脂溶性維生素的轉(zhuǎn)運遠非被動擴散，而是一個動態(tài)且復(fù)雜的過程，其異常與胰島素抵抗、肥胖及2型糖尿病等代謝紊亂密切相關(guān)。同時，水溶性與脂溶性維生素之間還存在顯著的代謝協(xié)同作用，如維生素B12缺乏可能引發(fā)“葉酸陷阱”，從而破壞葉酸代謝和DNA合成。
Figure 1 Schematic showing the intracellular transport and metabolism of water-soluble vitamins.
陳立功團隊指出，維生素轉(zhuǎn)運蛋白不僅是營養(yǎng)代謝的“交通樞紐”，更可能是攻克代謝疾病、癌癥、神經(jīng)退行性疾病的突破口。未來，隨著轉(zhuǎn)運體結(jié)構(gòu)解析與功能研究的不斷深入，有望開發(fā)出更多針對性干預(yù)策略，為代謝性疾病、癌癥及神經(jīng)疾病的治療帶來突破。該綜述第一作者為藥學(xué)院2024級博士生袁雅萱，陳立功教授為通訊作者。
論文鏈接：https://academic.oup.com/lifemeta/advance-article/doi/10.1093/lifemeta/loaf008/8068533
