類胡蘿卜素的吸收,代謝和運輸

1、類胡蘿卜素的吸收、代謝和運輸營養(yǎng)科學劃分，康奈爾大學，伊薩卡，紐約14853-6301，美國 在第四次研究類胡蘿卜素系列時，動物包括人類攝取類胡蘿卜素的結(jié)果已經(jīng)被詳細認知?？墒承缘念惡}卜素通常少有可吸收的，因為它們的呆板共軛結(jié)構(gòu)和大分子緊密的表皮在大多數(shù)食物中。因此，在食譜上估計它們的維生素A的活動是未知的。但是，被細胞吸收的類胡蘿卜素可以通過多重途徑代謝：被中心或者不對稱分裂為視黃醛和在細胞其他部位被氧化。每種類胡蘿卜素表現(xiàn)了其特有的吸收模式、血液運輸和代謝，每種模式明顯受到同分異構(gòu)和結(jié)構(gòu)不同的影響。不像維生素A,碳氫化合物的類胡蘿卜素沒有一個具體結(jié)構(gòu)蛋白的家族，而是在細胞外的脂質(zhì)蛋白運輸

2、而且和intracellularly脂質(zhì)結(jié)構(gòu)相關(guān)。很多組織說明類胡蘿卜素、putein 玉米黃質(zhì)和葉黃素等的特殊模式，除了很少或幾乎沒有其他類胡蘿卜素，存在于眼睛的黑點和只存在于松果體的-胡蘿卜素。類胡蘿卜素在組織中儲存和釋放的方式是未知的，它們在組織中的保護程度和其他有用的自身行為是未確定的。后者目前正在被廣泛的探討和討論。 詹姆斯·奧爾森 ，整理編輯摘要：目前，正在密切關(guān)注類胡蘿卜素在預防慢性疾病的潛力以及調(diào)整維生素A的不足之處，更新的重點是使人們更好的了解該類化合物的使命。動物模型的發(fā)展，人類代謝研究的使用和穩(wěn)定的示蹤法大大的改善了我們對類胡蘿卜素如何被吸收、代謝和運送到組織的

3、了解，但是，仍有許多問題未解決。例如，腸道吸收類胡蘿卜素往往通過被動運輸，但是腔內(nèi)或者細胞內(nèi)對這個過程的限制因素還不清楚。在腸黏膜代謝A類維生素扮演重要角色的-胡蘿卜素，極大的影響了對此的研究。大多數(shù)證據(jù)表明-胡蘿卜素對腸黏膜最重的視黃醛的中央氧化機理，但是人類在吸收范圍和場所是未知的。人類和其他物種明顯的吸收非A類維生素，但是對它們代謝和排出的程度及途徑所知甚少。自從發(fā)現(xiàn)9-cis視黃醛能夠在不管是體外還是體內(nèi)由9-cis-胡蘿卜素合成，-胡蘿卜素的cis異構(gòu)體的代謝結(jié)果成為最近的一個熱門主題。我們發(fā)現(xiàn)人類的少部分9-cis胡蘿卜素有順反異構(gòu)現(xiàn)象，盡管異構(gòu)化的地點還不清楚。由于脂蛋白的分部取

4、決于大部分類胡蘿卜素的理化性質(zhì)。所以類胡蘿卜素在血漿中的運輸完全是由脂蛋白完成的。組織吸收和記憶的微分分布結(jié)果現(xiàn)在還是未知的。提高類胡蘿卜素代謝的認知可以幫助人類發(fā)展和檢測并影響生物研究進程。Parker，R.S.類胡蘿卜素的吸收、代謝和運輸。FASEB J.10,542-551(1996)關(guān)鍵詞：-胡蘿卜素，9-cis m-胡蘿卜素，維生素A，視黃醛受到類胡蘿卜素在慢性疾病的預防和維他命A的不足的刺激，對類胡蘿卜素代謝的關(guān)注開始復興，或者作為純補充或者從食物而來。盡管對在人體中的營養(yǎng)代謝和基本藥效知識還有許多空白，但關(guān)于-胡蘿卜素在臨床試驗上預防癌癥的潛在作用已經(jīng)存在。新的動物模型和分析方法

5、的發(fā)展和應(yīng)用在以往知之甚少的領(lǐng)域發(fā)揮了重大作用。本文旨在討論與類胡蘿卜素的代謝和性質(zhì)的早期研究有關(guān)的新發(fā)現(xiàn)。在范圍內(nèi)沒有詳細的嘗試，而是在這些方面做出貢獻的代表。重點應(yīng)該放在哺乳動物研究，尤其是人類。作為參考資料，讀者應(yīng)該更注重于該領(lǐng)域近期的研究。類胡蘿卜素的吸收類胡蘿卜素似乎被十二指腸腸黏膜細胞的被動擴散機制吸收，跟膽固醇和甘油三酸酯分解的產(chǎn)物相似。許多對類胡蘿卜素吸收有影響的已知的因素和猜想近來被證實（3，4）。影響從食物而來的可利用的類胡蘿卜素的攝取和分解是重要的限制性因素之一，作為健康狀況標準指出。釋放效率受到食物中的類胡蘿卜素的物理性質(zhì)和其他物質(zhì)的影響，顆粒大小取決于咀嚼程度和胃行動

6、，以及消化酶的消化效率。類胡蘿卜素植物食品的色素細胞和葉綠體中與蛋白質(zhì)結(jié)合已經(jīng)被Erdman等人發(fā)現(xiàn)。很多植物性食物在攝取之前加熱可以提高類胡蘿卜素的利用率，可能是因為分離或者減弱了蛋白質(zhì)-類胡蘿卜素的結(jié)合作用，或者因為分解了類胡蘿卜素的復合結(jié)構(gòu)。這種效果清楚的證實了番茄產(chǎn)生的番茄紅素的作用。母體的影響作為一個可能性因素被提出，因為缺乏維生素A的印度尼西亞婦女聯(lián)系綠色植物與在油中含有相同數(shù)量的-胡蘿卜素的圓晶片對比。大多數(shù)胃或者腸里面液滴中的類胡蘿卜素在膽汁鹽類和酯酶的作用下分解。Hornell等人對脂質(zhì)顆粒在十二指腸中消化期間的物理和化學性質(zhì)進行了詳細研究。這些和其他研究表明脂質(zhì)顆粒的最終結(jié)

7、構(gòu)是在膽汁鹽類、自由脂肪酸、甘油-酸酯、磷脂中的大塊盤狀直徑約為80Å的膠粒。模型表明膠粒團中-胡蘿卜素的容量是有限的，雖然這兩種模型或者膽汁鹽類膠粒的類胡蘿卜素濃度還沒被報道。類胡蘿卜素結(jié)構(gòu)和脂質(zhì)膠粒組成不同導致類胡蘿卜素的膠粒團不同。限制人類對類胡蘿卜素吸收的因素可能是攝入量過高（例如，超過20mg），但它不代表攝入量?。ㄉ儆?0mg）就沒影響，這里的限制因素可能是釋放的大量食物殘渣和分散的脂類物質(zhì)。最近對蔗糖聚酯的研究表明，腸腔內(nèi)胃消化的類脂會影響類胡蘿卜素的吸收，尤其是極性類胡蘿卜素。這樣的疏水性液滴下沉會切斷類胡蘿卜素與脂質(zhì)顆粒的聯(lián)系。通過鼠內(nèi)臟和腸之間聯(lián)系的研究表明，類胡

8、蘿卜素從脂質(zhì)膠粒團是靠被動擴散達到十二指腸黏膜細胞的。擴散的速度取決于膠粒和腸上皮細胞之間濃度梯度。類胡蘿卜素的水溶性很小，因此，膠粒團和細胞膜之間的聯(lián)系是必需的。十二指腸會削弱膠粒團的運動，它們與黏膜的聯(lián)系會削弱類胡蘿卜素的吸收。已經(jīng)通過口服-胡蘿卜素證實可食用性纖維可以降低餐后血液中的-胡蘿卜素的濃度。由于細胞內(nèi)局部類胡蘿卜素濃度不可避免增加，導致-胡蘿卜素吸收量過大時會達到飽和，從而減小跨摸濃度梯度。造成種種影響的吸入量尚無定論。類胡蘿卜素在腸黏膜內(nèi)的運動機制在被吸收之后是未知的。相比之下，細胞內(nèi)類胡蘿卜素結(jié)合的特殊蛋白質(zhì)尚未報道，人類吸收各種各樣的類胡蘿卜素表明運輸方式是相同的。然而，

9、類胡蘿卜素吸收達到飽和發(fā)生在攝入量小于100mg，這說明不管膠團的的容量還是乳糜微粒在細胞內(nèi)的運輸限制。Erdman等人指出，類胡蘿卜素如果不及時融入乳糜微?；蛘叻置诔鋈?，就會通過膜的流動脫落的內(nèi)腔。乳糜微粒在高爾基體內(nèi)最后組合，隨它們的分泌物進入細胞內(nèi)空間，然后運送到淋巴血液中。沒有證據(jù)表明人類或者其他動物通過門靜脈吸收類胡蘿卜素。通過相關(guān)的技術(shù)測定表明，-胡蘿卜素或者其他類胡蘿卜素的吸收量是微量的。平衡的研究必須包括腸內(nèi)的微生物的降解程度。從-胡蘿卜素推斷到其他單個或者多個類胡蘿卜素的吸收量。最近，Vliet等人提出了一個重要的例外，包括測量視磺基酯和口服15mg-胡蘿卜素明膠之后的直徑小

10、于1.006的-胡蘿卜素量。作者們通過理論曲線面積和2摩爾視磺基酯相當于1摩爾-胡蘿卜素的方法，測出在吸收量充足條件下的吸收率為11%。最近，一種在攝入足量單一類胡蘿卜素，然后腸道灌洗14小時的方法由Bowen等人提出，但還未被用于影響類胡蘿卜素吸收具體因素的研究。 個體單獨口服-胡蘿卜素后，血漿中的濃度顯著不同。例如，Johnson和russell報道，十一分之七的男性試驗者在口服120mg膠囊-胡蘿卜素之后，血漿中的濃度少量甚至沒有增長。在黏膜的吸收和分泌程度上，乳糜微粒缺乏反應(yīng)更加明顯。從腸道腔內(nèi)吸收-胡蘿卜素的低效，引起血漿中反應(yīng)速度緩慢，黏膜中的-胡蘿卜素并入乳糜微粒的低效，或者黏膜

11、中-胡蘿卜素轉(zhuǎn)化為視磺基酯的廣泛性。目前沒有證據(jù)來證明這些因素對血漿中反應(yīng)的影響。在反應(yīng)能在某種程度上一致也感興趣。雖然使用相同劑量的分析數(shù)據(jù)比較少見，但是，最新數(shù)據(jù)表明，低within-individual 變化相對between-individual 而變化。個體重復服用-胡蘿卜素之后，血漿中的反應(yīng)與單次服用多量沒有變化。 有趣的是，類胡蘿卜素在吸收時，可能會相互競爭，或者與lipid-soluble競爭，比如說維生素E。在白鼬身上表明，-胡蘿卜素和其他類胡蘿卜素相互影響，在血液中加入角黃素或者番茄紅素之后，與只有-胡蘿卜素對比，血液中。-胡蘿卜素的反應(yīng)減弱了。在統(tǒng)計量情況下，角黃素的效果

12、比番茄紅素大得多。同時加入25mg角黃素和25mg-胡蘿卜素與只加入角黃素相比，血漿中反應(yīng)十一小時降低了降級40%。-胡蘿卜素和黃體素之間的復雜關(guān)系即大概15mg對應(yīng)每兩種類胡蘿卜素也在人體中被發(fā)現(xiàn)。-胡蘿卜素降低血液中黃體素的反應(yīng)40%，但是根據(jù)實驗，黃體素能夠控制血液中-胡蘿卜素反應(yīng)的抑制或者增強。這種交互機制還有待研究。 證據(jù)表明，-胡蘿卜素對維生素E利用率的影響的報告是不完整，模棱兩口的，雖然現(xiàn)有文獻對-胡蘿卜素嚴重影響維生素E的吸收和排出的觀點不支持。Xu等人報道，連續(xù)九個月每天服用-胡蘿卜素15-60mg，降低了血液中維生素E的含量。血液中-胡蘿卜素和維生素的反應(yīng)沒有關(guān)系，血液中所

13、有都維持在一定水平。Mobarhan等人對五年之內(nèi)患過結(jié)腸癌或者黏膜突出腫瘤并連續(xù)3個月服用15mg-胡蘿卜素或者安慰劑的試驗者測量結(jié)腸組織血清中的維生素E水平。腫瘤或者癌癥病人在服用-胡蘿卜素情況下的血清維生素E水平保持不變。腫瘤患者服用-胡蘿卜素后，活檢的維生素E水平明顯下降，但癌癥患者沒有。另外一些進行胡蘿卜素實驗的小組沒有觀察到血液主公維他命E的含量有所改變。也沒有報告表明，當兩者同時進行的時候，因為提高對血漿或組織的供給而引起人體內(nèi)維他命E的增加。以現(xiàn)行的知識來看，各種因素限制從各種食物吸收類胡蘿卜素仍很嚴重。對人類來說，基質(zhì)效應(yīng)和一些發(fā)生在上消化道的事情是很難研究的。因此，創(chuàng)造性地

14、運用體外消化模型的和最近秒速鼬和小牛模型，能提升我們對此類現(xiàn)像的認識。在發(fā)展中國家通過食用含胡蘿卜素豐富的食物來提高維生素含量，這是一項很重要的戰(zhàn)略選擇。類胡蘿卜素的代謝體外胡蘿卜素的代謝了解胡蘿卜素的代謝是超過對其他胡蘿卜素的。胡蘿卜素生物轉(zhuǎn)化的各種途徑其中已經(jīng)知道或懷疑的發(fā)生在哺乳動物組織中的如圖2所示。從胡蘿卜素或者組織培養(yǎng)勻漿或者人體和動物各種高速組織勻漿的上清部分認定了這幾種產(chǎn)品。產(chǎn)品的種類或者它們的相對比例可能會受到很多因素的影響，包括物種，組織，細胞比例，輔助因子或其他化學產(chǎn)品的增加和胡蘿卜素的溶解。Hayaishi和Olson在最近的研究中報道了，證實胡蘿卜素原子之間中央卵裂為

15、碳原子，是產(chǎn)生視網(wǎng)膜的主要產(chǎn)品。兩項研究活動主要是在發(fā)現(xiàn)了105,000星光分數(shù)，分數(shù)與膜的相關(guān)活動大幅減少。這項活動的穩(wěn)定性大大提高了巰基保護劑。沒有證據(jù)證明其他醛的形成（載脂蛋白- carotenals）是胡蘿卜素的卵化結(jié)果。Lakshman et al通過用45-60的丙酮沉淀制備大鼠和家兔腸黏膜高速上清證明了視網(wǎng)膜的主要成分是胡蘿卜素孵化得來的。只有少量的其他產(chǎn)品（載脂蛋白- carotenals）是顯而易見的，但也出現(xiàn)在煮沸的控制中。由于這部分的視網(wǎng)膜或視網(wǎng)膜氧化酶活性還原酶缺乏，所以沒有維生素A或維甲酸形成。最近，Devery 和 Milborrow 報告了視網(wǎng)膜1.72摩爾/摩爾

16、胡蘿卜素與視網(wǎng)膜的唯一重要產(chǎn)品是消耗使用104,000星光豚鼠腸道黏膜上清組分形成的。 Nagao et al在細胞內(nèi)和豬小腸黏膜上發(fā)現(xiàn)一個2.07化學計量學，基本上是相同的理論2.0中央卵裂率。對這兩份報告中的程序修改后，與早期的研究相比，可以大大提高產(chǎn)量。有文獻強力支持一個細胞內(nèi)存在蛋白質(zhì)催化胡蘿卜視網(wǎng)膜的氧化。這項活動不是特指胡蘿卜素，因為有許多類似類胡蘿卜素的維生素A。事實上，這已經(jīng)證明，載脂蛋白- carotenals在視網(wǎng)膜上的轉(zhuǎn)換超過胡蘿卜素，因為環(huán)氧類胡蘿卜素不能被代謝。由于一種鐵的分裂機制的作用，但又因為最初推測嚴重缺鐵，最近的積累抑制作用在喂養(yǎng)大鼠的肝臟視黃酯時不是將胡蘿卜

17、素作為唯一的維生素A源。在完整細胞，視網(wǎng)膜公司生產(chǎn)的維生素原氧化類胡蘿卜素可以減少視黃醇（主要途徑，至少在腸道內(nèi)）氧化成視黃酸。在人類的腸道內(nèi)，幾乎完全是視黃醇酯化16-18脂肪酸的乳糜微粒運輸?shù)礁闻K中去。 例如，碳13碳14之間的分裂能生成 -apo-13，一種和-胡蘿卜素在一定的潛伏期之后同時能在雪貂和人的腸液中被找到。碳13碳14之間的分裂能生成 13-apo-8-carotenal.這些和其他的apo-carotenals(10, 12, 14)也在一些組織液中被找到；它們之間的產(chǎn)物取決于潛伏期產(chǎn)生的二硫蘇糖醇。這些產(chǎn)物明顯地被一種還無法辨認的結(jié)構(gòu)連接起來，生成視網(wǎng)膜的或是氧化了的同位

18、胡蘿卜酸。雖然目前這樣的反應(yīng)沒有直接的證據(jù)證明，但是這些長鏈的羥基酸顯然會經(jīng)歷縮短鏈變?yōu)榫S甲酸通過一個和氧13同功的過程。其他的氧化物潛伏在碳13中偶爾出現(xiàn)在組織液里，例如13-carotene-5,6-epoxide。人們還未在口服了-胡蘿卜素以后的人體血漿中找到Apo-carotenoic acids或者類胡蘿卜素。也暗示了中央和隨機分裂活動在組織中可能共存，前者細胞溶質(zhì)的后者膜相連的。大多數(shù)有關(guān)中心分裂的研究涉及到了細胞溶質(zhì)準備和那些離心分裂的細胞核或線粒體上清液。然而，van Yliet 和 Nagao都認為視網(wǎng)膜是13-carotene使用細胞核液代謝的產(chǎn)物。由特定的類胡蘿卜素氧化膜

19、成分卻沒有系統(tǒng)的研究，雖然沒有由鼠肝臟微粒體產(chǎn)生的-胡蘿卜素的C-40氧化物。因此很有可能發(fā)現(xiàn)由明顯不穩(wěn)定的分離反應(yīng)造成出于不同的出于不同的潛伏和/或分析物的分離條件的不同的腸道體外新陳代謝。Krinsky和他的朋友曾用檸檬醛從氧化視網(wǎng)膜和那些鏈縮短的胡蘿卜酸中辨別出維甲酸。檸檬醛阻止視網(wǎng)膜氧化為維甲酸，這不會影響人體腸液中和潛伏-胡蘿卜素一起的維甲酸的生成，這說明視網(wǎng)膜不是維甲酸在這種環(huán)境下生成的中間產(chǎn)物。-胡蘿卜素中視網(wǎng)膜上非獨立的維甲酸合成之前Napoli和Race早已發(fā)現(xiàn)，他們在老鼠的一些組織液中觀察到了維生素A和維甲酸的形成。然而,在這樣的液體環(huán)境中視網(wǎng)膜快速氧化為維甲酸的現(xiàn)象還可以

20、解釋這些后者的研究結(jié)果。有關(guān)生物體內(nèi)-胡蘿卜素新陳代謝的研究使用已損壞的組織（勻漿或者勻漿成分）有利于對潛在的-胡蘿卜素新陳代謝機制的研究，然而，這種做法的內(nèi)在風險在于使用破損的組織包括已經(jīng)生成的氧化物或者相關(guān)的反應(yīng)產(chǎn)物比例的變化會造成分隔的損失、離子濃度的變化、氧化還原潛力的損失等等。人體內(nèi)的研究提供了大量重要的信息，有關(guān)于分泌到人或動物的循環(huán)系統(tǒng)中-的反應(yīng)產(chǎn)物性質(zhì)及其數(shù)量。然而，我們必須意識到體內(nèi)-胡蘿卜素轉(zhuǎn)化到維生素A的轉(zhuǎn)化程度有較高的組織依賴性。例如，Krinsky疾病研究組關(guān)于這些物種的體內(nèi)-胡蘿卜素新陳代謝研究表明，老鼠將幾乎所有可見的-胡蘿卜素轉(zhuǎn)化為了視黃基，而猴子卻是不那么有效

21、的轉(zhuǎn)化器。貓很少使胡蘿卜轉(zhuǎn)化為維生素A,顯然是由于腸內(nèi)非常少量的分裂活動。 目前已有一些關(guān)于-胡蘿卜素在動物或人體內(nèi)利用空心淋巴管道代謝的研究。這些研究非常有價值，因為由腸黏膜分泌的代謝產(chǎn)物的種類、數(shù)量以及比例（與水文學的lomicrons有關(guān)）都可直接測定，而不用考慮血液中可能發(fā)生的復雜的潛在變化。黃和古德曼報告說給老鼠口服小劑量的純化的、統(tǒng)一標識的-胡蘿卜素，其中標記的視黃脂占總淋巴結(jié)放射性的90%。不變的-胡蘿卜素和非酯化的視黃醇分別只占淋巴結(jié)放射性的2%和3%。這些數(shù)據(jù)展示為什么老鼠只將食物中微量-胡蘿卜素吸收入組織中?？赡苡写罅康牟町惔嬖谟谀切┰谀c組織發(fā)現(xiàn)的分泌到淋巴的類胡蘿卜素中。

22、王等人的關(guān)于-胡蘿卜素在麻醉的白鼬體內(nèi)通過門靜脈和腸系膜淋巴結(jié)風管的套管吸收和代謝的研究中的數(shù)據(jù)這樣說明。在膠束的空腸段中持續(xù)灌注-胡蘿卜素4小時后，測定腸組織、腸系膜淋巴結(jié)和門靜脈中的-胡蘿卜素濃度和它的氧化產(chǎn)物。視黃脂和-胡蘿卜素分別占淋巴結(jié)放射性的6%和10%。在所有回收的標記中，只有3%4小時后在淋巴中恢復，而28%則通過門靜脈血被吸收。但是，這些分布很難解釋，因為門靜脈血中三分之一多的放射性與專門通過淋巴管被吸收的視黃脂有關(guān)。與先前利用腸組織勻漿的研究一致，存在大量腸道組織層次的古怪的氧化產(chǎn)物，-阿卜-8-，10-，12-，和14-胡蘿卜素，在一起表現(xiàn)11%的組織放射性。在組織中發(fā)現(xiàn)

23、了與此相反的結(jié)果，阿卜-胡蘿卜素只占淋巴液中總放射性的4%，除去沒有檢測的-阿卜-8-胡蘿卜素。-阿卜-13-胡蘿卜素或-胡蘿卜素-5、6-環(huán)氧，主要代謝物出現(xiàn)在勻漿體外，而沒有出現(xiàn)在腸組織或淋巴體內(nèi)。在-胡蘿卜素被動物吸收之后，視黃脂和非代謝變化的-胡蘿卜素占了淋巴產(chǎn)物的絕大部分。就如王等人的意見，阿卜-胡蘿卜素可能會被氧化成相應(yīng)的阿卜-胡蘿卜酸，然后在被門靜脈血吸收后縮短到維甲酸。應(yīng)該持續(xù)體內(nèi)灌注和插管模型的實施以證明動物體內(nèi)類胡蘿卜素代謝研究的價值性。細胞培養(yǎng)中的類胡蘿卜素代謝有關(guān)完整的原發(fā)性肝癌和腸道細胞的研究也許也很有價值，但是這些模型在-胡蘿卜素代謝的情況下不能充分利用。實際上，已

24、經(jīng)很少有關(guān)于-胡蘿卜素在細胞系中的攝取和代謝的研究了。Scita 等人報告老鼠的混合型腸上皮細胞系和人的肺成纖維細胞系都能吸收-胡蘿卜素當其像四氫呋喃的分散一樣進入細胞中時。分別從-胡蘿卜素到視黃醇和視黃酸的兩條線都轉(zhuǎn)化了相當大的比例。視黃醇和視黃脂不易發(fā)現(xiàn)。在利用細胞系研究類胡蘿卜素代謝方面的利益在增加，即使轉(zhuǎn)換細胞的代謝功能可能不能和起初的再生能力相比。 非酶氧化類胡蘿卜素當暴露在氧氣中時，類胡蘿卜素的化學不穩(wěn)定性會使-胡蘿卜素代謝的研究變得復雜。很多-胡蘿卜素自氧化形成的產(chǎn)物和那些通過酶的作用形成的很相似。這些產(chǎn)物包括視黃醇，-阿卜-8-，10-，12-和14-胡蘿卜素，-阿卜-13-胡

25、蘿卜素和-胡蘿卜素-5,6環(huán)氧，以上由Handelman等人總結(jié)。經(jīng)過討論，后兩個化合物是-胡蘿卜素在組織勻漿中代謝形成的主要產(chǎn)物，但并不發(fā)生在體內(nèi)。甚至有人認為-胡蘿卜素在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為視黃醇屬于非酶的性質(zhì)。至少有少量視黃醇和其它產(chǎn)物很有可能來自體內(nèi)-胡蘿卜素的自氧化，即使這個現(xiàn)象的生理意義不是很清楚。貓需要預制的維他命A，即使吸收類胡蘿卜素的能力與來自維生素A的類胡蘿卜素的維他命A的非酶生產(chǎn)的顯著比例相異。代謝規(guī)律和非維生素A代謝產(chǎn)物以及-胡蘿卜素的反應(yīng)產(chǎn)物的生物活性是值得深入研究的領(lǐng)域。關(guān)于人類體內(nèi)-胡蘿卜素代謝，我們目前比較了解的就是二十世紀六十年代中期的兩個研究，主要內(nèi)容是通過胸導管插管

26、給住院病人控制注射小劑量的具有放射性的-胡蘿卜素。這些研究結(jié)果說明視黃脂是-胡蘿卜素代謝的主要淋巴產(chǎn)物（占淋巴結(jié)放射性的61-88%，除了一個病人體內(nèi)的-胡蘿卜素幾乎沒有變化）。沒有變化的-胡蘿卜素的量是可變的（最大可達吸收標簽的30%），這和視黃醇、視黃酸以及另外的極性產(chǎn)物的程度相類似。雖然對體內(nèi)注射量有低劑量使用管理，但在淋巴中重現(xiàn)的含放射性的劑量的比例很小且變化很大。最近，van Vliet等人估計被吸收的-胡蘿卜素中的35-71%轉(zhuǎn)換成視黃脂，實驗過程是，僅口服15 mg明膠乳化形式的-胡蘿卜素，假設(shè)每摩爾-胡蘿卜素能生成2摩爾視黃脂，然后繪出d<1.006的脂蛋白響應(yīng)曲線。用穩(wěn)

27、定同位素標記的類胡蘿卜素對其在人類體內(nèi)的代謝狀況研究具有潛在價值，因為避免了放射性示蹤劑的風險。除此之外，示蹤劑對關(guān)于體內(nèi)涉及先前存在的基板和產(chǎn)物的生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)（例如在人類體內(nèi)-胡蘿卜素到維他命A的轉(zhuǎn)換）的研究也具有必要性。在康奈爾，我們研究-胡蘿卜素的代謝過程，其高濃度存在于碳13，碳的一種穩(wěn)定同位素，可直接通過高精度同位素比值質(zhì)譜從人類受試者上獲取結(jié)果。這種方法允許等于或少于平常攝入量的劑量使用，承認了穩(wěn)態(tài)動力學下的代謝研究。一個使用八氘-胡蘿卜素的穩(wěn)定的示蹤方法最近被Deuker等人提出。兩個方法再加上密集的血漿采集可以使動力學數(shù)據(jù)服從房室（數(shù)學）建模。建模對統(tǒng)計一些困難的或者無法憑經(jīng)驗

28、決定的因素非常有用，例如吸收和轉(zhuǎn)換效率、后吸收代謝和停留時間。Novotny等人已提出一個多室模型，預測出40毫克的-胡蘿卜素的口服劑量中的22%被吸收，20%轉(zhuǎn)換成視黃醇，后者的統(tǒng)計與腸相比更大程度發(fā)生在肝臟。即使構(gòu)建這建模只使用一門學科的數(shù)據(jù)，且假設(shè)1摩爾-胡蘿卜素還原成1摩爾視黃醇，但它證明了這種方法的潛在價值。-胡蘿卜素到維生素A轉(zhuǎn)換的定量及調(diào)控在人類體內(nèi)腸黏膜上發(fā)生的-胡蘿卜素到視黃脂的轉(zhuǎn)換的實際計量目前仍不知道。在一個人類多年耗盡維他命A的科目中，Sauberlich等人總結(jié)得-胡蘿卜素擁有等量的維他命A的一半效力。即使600微克的任一化合物都足夠糾正暗適應(yīng)和電響應(yīng)中的缺陷，血漿維

29、他命A的-胡蘿卜素階段遠少于視黃脂。很不巧的，前者中的-胡蘿卜素管理在這研究中沒有被解釋。在動物生物測定的基礎(chǔ)上，Brubacher 和Weiser總結(jié)得低劑量（少于平常需求的十倍）口服的老鼠，-胡蘿卜素完全被吸收以及轉(zhuǎn)換為維他命A以一分子-胡蘿卜素相當于一分子視黃醇的形式。-胡蘿卜素到維他命A的轉(zhuǎn)換規(guī)律的程度和機制目前還不清楚。分別給兩組老鼠喂養(yǎng)每千克食物中含40000IU和400IU的視黃棕櫚酸酯共14個星期，前者顯示的腸分裂活性大致是后者的一半。這說明可適度減少飲食差異的大小以及建議在保證以上條件充足的情況下有一個低程度的維生素A營養(yǎng)狀況。證據(jù)顯示維他命A的不足會刺激-胡蘿卜素的轉(zhuǎn)換，但

30、是這個觀點還沒有經(jīng)過系統(tǒng)的調(diào)查。-胡蘿卜素的順式異構(gòu)體的代謝9-順-胡蘿卜素的代謝也是近期的課題。9-順異構(gòu)體以及其它順式異構(gòu)體都是在某些特別物種的綠藻和經(jīng)熱處理的食物中產(chǎn)生的。在人類體內(nèi)，-胡蘿卜素的血漿水平總是極低，而且類胡蘿卜素的血漿和乳糜微粒水平僅僅是輕微反應(yīng)無論慢性或是急性口服高劑量的9-順-胡蘿卜素。在實驗室中進行的使用9-順-胡蘿卜素的研究顯示外周血中幾乎沒有順式-胡蘿卜素在只口服1毫克9-順-胡蘿卜素的情況下。然而，再投入9-順-胡蘿卜素，可觀察到大量全反式-胡蘿卜素和全反式視黃醇（皂化后），說明9-順-胡蘿卜素到全反式-胡蘿卜素的異構(gòu)化存在于被攝入和分泌進入血液的過程中。在投

31、入9-順-胡蘿卜素后，我們沒有發(fā)現(xiàn)9-順視黃醇無論在酯化還是沒有酯化的血漿視黃醇中。雖然不知道在體內(nèi)的胃腸道管腔中是否存在異構(gòu)體，9-順-胡蘿卜素到全反式異構(gòu)體的重要的自發(fā)異構(gòu)化不能鑒于最近確定的多種-胡蘿卜素幾何異構(gòu)體的自由能和異構(gòu)化的活化能。這些結(jié)果說明9-順異構(gòu)體的更好穩(wěn)定性與另外的-胡蘿卜素異構(gòu)體有關(guān)。一個建議方案在圖3中顯示，其關(guān)于在口服9-順-胡蘿卜素后全反式-胡蘿卜素和全反式視黃脂中的豐富的乳糜微粒。在老鼠體內(nèi)，-胡蘿卜素的順式異構(gòu)體的生物效能很重要但是其重要性小于全反式-胡蘿卜素，以上，由Zechmeister綜述，最近又有Weiser等人重新表述。維他命A活性占9-順-胡蘿卜

32、素的重大比例可能與它到全反式-胡蘿卜素的異構(gòu)化和到維他命A的隨后轉(zhuǎn)化有關(guān)，與直接從9-順-胡蘿卜素轉(zhuǎn)換為維他命A相反。在人類體內(nèi)，番茄紅素的各順式異構(gòu)體被大量吸收，這說明異構(gòu)體的存在在類胡蘿卜素中各有差異。利用腸和肝勻漿的體外研究已經(jīng)提出經(jīng)孵化后9-順視黃醇和9-順視黃酸會合成9-順-胡蘿卜素。在孵化條件下，9-順-胡蘿卜素到全反式-胡蘿卜素的異構(gòu)化以一個非常緩慢的速度進行。最近，在雪貂體內(nèi)發(fā)現(xiàn)9-順-胡蘿卜素合成9-順視黃酸。9-順視黃酸的前體和生物合成具有很重要的生物意義，因為后者與核受體相互影響。腸道中的異構(gòu)化無論在攝取進入黏膜之前還是之后，都是限制9-順類視黃醇對組織的供給量的一種手段

33、。除了-胡蘿卜素的其他類胡蘿卜素代謝我們對除了-胡蘿卜素的其他類胡蘿卜素在動物體內(nèi)代謝所知甚少。Mathews-Roth和Krinsky報道了碳14標記了的角黃素和番茄紅素在猴子和老鼠各類組織中的同化作用，但沒有對標記的代謝產(chǎn)物進行定量分析。Zeng等人研究了人類在服用大劑量4,4-dimethoxy-胡蘿卜素、-apo-8-carotenal和乙基-apo-8-胡蘿卜素后的吸收和代謝情況。后者吸收是完全的，但代謝不是。-Apo-8-carotenal顯然會轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的胡蘿卜酸、胡蘿卜醇、棕櫚酸甲酯。4,4-Dimethoxy-carotene被氧化為4-keto-4-methoxy-caro

34、tene和4,4-diketo-carotene的特殊混合物。血液中的類胡蘿卜素運輸 類胡蘿卜素在人類和動物中的運輸是由血漿脂蛋白承擔的。已經(jīng)研究過的，乳糜微粒負責將類胡蘿卜素從腸黏膜運輸?shù)搅馨脱褐?。乳糜微粒中的類胡蘿卜素定向分子是未知的。據(jù)推測，碳氫化合物類胡蘿卜素，如-胡蘿卜素及番茄紅素存在于疏水性粒子核心，而含有極性官能團的類胡蘿卜素在一定程度上附著在表明。這種情況會影響它們通過循環(huán)或者甘油三酸酯乳糜微粒水解后被肝外膽管組織吸收轉(zhuǎn)化為脂蛋白。已經(jīng)在試管中顯示-維生素E通過網(wǎng)狀組織轉(zhuǎn)化為紅細胞中的乳糜微粒和脂化分解作用轉(zhuǎn)化為纖維組織母細胞的過程。但是沒有關(guān)于類胡蘿卜素類似的數(shù)據(jù)存在。同樣

35、，不同結(jié)構(gòu)的類胡蘿卜素在不同的血漿脂蛋白中的轉(zhuǎn)移速率的影響因素還沒有深入研究。幾種特殊的類胡蘿卜素分布在極低密度脂蛋白（VLDL），低密度脂蛋白（LDL）和高密度脂蛋白（HDL）中。-胡蘿卜素、-胡蘿卜素和番茄紅素在三種里面的分布是相近的，LDL中58-73%，HDL中17-26%，VLDL中10-16%。該分部方式跟膽固醇相似。二羥基類胡蘿卜素（黃體素，玉米黃質(zhì)）主要被發(fā)現(xiàn)與HDL（53%），少部分在LDL和VLDL（分別是31和16%）。-隱黃素在LDL和HDL的分布幾乎相同（各占40%左右），剩余部分在VLDL中。這些發(fā)現(xiàn)證實了過去通過對類胡蘿卜素非特異性分析發(fā)現(xiàn)烴類類胡蘿卜素主要在LDL中運輸，而更多的極性類胡蘿卜素均勻分布在LDL和HDL中。類胡蘿卜素在各種脂蛋白中的分布取決于它們的物理性質(zhì)和脂蛋白中的脂成分。然而，單種類胡蘿卜素在特定的脂蛋白中的準確濃度還沒被報道。因此，我們并不知道當-胡蘿卜素濃度用每摩爾載脂蛋白或者核心成分表示，在LDL中的是否高于HDL中。平均