何慶華，李鐵軍，陽成波，印遇龍*

（1. 深圳大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院食品科學(xué)與工程系，廣東 深圳，518060；2. 中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/湖南省畜禽健康養(yǎng)殖工程技術(shù)中心/農(nóng)業(yè)部中南動物營養(yǎng)與飼料科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站，湖南 長沙，410125）

營養(yǎng)化學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)研究進(jìn)展

何慶華1，李鐵軍2，陽成波2，印遇龍2*

（1. 深圳大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院食品科學(xué)與工程系，廣東 深圳，518060；2. 中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/湖南省畜禽健康養(yǎng)殖工程技術(shù)中心/農(nóng)業(yè)部中南動物營養(yǎng)與飼料科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站，湖南 長沙，410125）

人和動物消化器官的營養(yǎng)化學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)是胃腸上皮細(xì)胞受體對食物信息感受與內(nèi)臟迷走神經(jīng)元之間信息傳遞和互作的復(fù)雜信號傳遞系統(tǒng)。營養(yǎng)化學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)由獨(dú)立化學(xué)感應(yīng)細(xì)胞組成，具有形態(tài)學(xué)的多樣性，在體內(nèi)分布十分廣泛，這為其功能作用的發(fā)揮奠定了基礎(chǔ)。研究表明，營養(yǎng)化學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)在調(diào)控采食、消化與吸收、腸道生長與功能、腸道防御機(jī)制以及宿主與微生物的互作中起著重要作用，并且不同細(xì)胞型之間具有不同的功能。它們是營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收的重要調(diào)控途徑，其功能研究有助于化學(xué)感應(yīng)機(jī)制的營養(yǎng)學(xué)作用的理解。因此，為了更好的理解和研究營養(yǎng)化學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)，本文就營養(yǎng)化學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)的分布及其功能作用進(jìn)行了簡要綜述。

營養(yǎng)化學(xué)感應(yīng)；獨(dú)立化學(xué)感應(yīng)細(xì)胞；味覺受體；激素分泌；采食調(diào)控；消化道

人和動物消化器官的營養(yǎng)化學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)是胃腸上皮細(xì)胞受體對食物信息感受與內(nèi)臟迷走神經(jīng)元之間信息傳遞和互作的復(fù)雜信號傳遞系統(tǒng)。味覺和嗅覺化學(xué)感應(yīng)受體對飲食中營養(yǎng)成分的結(jié)構(gòu)與功能進(jìn)行傳感，這一過程不僅是從神經(jīng)識別到內(nèi)分泌的調(diào)節(jié)過程，而且是級聯(lián)控制整個神經(jīng)生理、代謝和防御信號的傳遞過程[1]。在消化系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)等內(nèi)胚層起源的器官中，營養(yǎng)化學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)由獨(dú)立化學(xué)感應(yīng)細(xì)胞（solitary chemosensory cells, SCCs）組成，這些獨(dú)立化學(xué)感應(yīng)細(xì)胞與味覺細(xì)胞相似，但不屬于味蕾味覺細(xì)胞[2]。SCCs在水生脊椎動物中首次被發(fā)現(xiàn)，它們調(diào)節(jié)與采食和逃避捕食者等有關(guān)的外部行為信號。除了在味蕾存在的“經(jīng)典”味覺受體細(xì)胞外，在呼吸系統(tǒng)和消化系統(tǒng)等非舌頭上皮細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的化學(xué)感應(yīng)細(xì)胞簇或者SCCs被統(tǒng)稱為化學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)，它們與味覺受體細(xì)胞共享信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路[3]。

G蛋白味導(dǎo)素α亞基等化學(xué)感應(yīng)過程標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)加速了化學(xué)感應(yīng)細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)。例如，在大鼠和魚消化系統(tǒng)的刷狀緣細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了味導(dǎo)素，味導(dǎo)素的分布與它們的個體發(fā)育過程密切相關(guān)[4-5]。G蛋白味導(dǎo)素受體在口腔SCCs中的存在說明化學(xué)感應(yīng)細(xì)胞與味覺細(xì)胞是相似的。而且味導(dǎo)素免疫活性細(xì)胞還存在于鼻腔[6]和味蕾[7]中。SCCs以嗅覺和味覺的受體基因編碼為特征，這些受體也在其他器官中表達(dá)，與其功能息息相關(guān)。在嚙齒動物和大型哺乳動物中，化學(xué)感應(yīng)受體細(xì)胞不僅在呼吸系統(tǒng)參與分泌調(diào)節(jié)[8]和微生物區(qū)系調(diào)控[2,9]，還在消化系統(tǒng)參與營養(yǎng)物質(zhì)的吸收調(diào)節(jié)[10-11]和內(nèi)分泌過程[12]。營養(yǎng)化學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)可作為潛在的調(diào)控靶標(biāo)而用于調(diào)控人和動物的自愿攝食量，也為肥胖、糖尿病和腸道失調(diào)等疾病的治療提供新的靶點(diǎn)，這對功能性食品的研究與開發(fā)具有重要意義，故而現(xiàn)代營養(yǎng)學(xué)家對消化器官化學(xué)感應(yīng)機(jī)制越來越關(guān)注。鑒于目前國內(nèi)對營養(yǎng)化學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)的研究剛剛起步，為了更好的理解和研究營養(yǎng)化學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)，本文對此進(jìn)行簡要綜述。

1 營養(yǎng)化學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)分布

中樞神經(jīng)系統(tǒng)通過營養(yǎng)化學(xué)感應(yīng)受體感知胃腸道內(nèi)容物的變化[13]，進(jìn)而對采食行為、營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和有害物防御等胃腸道功能進(jìn)行調(diào)節(jié)[12,14]。能量物質(zhì)可直接影響大腦條件反射，通過味覺或功能型的味覺傳導(dǎo)可獨(dú)立地控制食物的攝入[15]。營養(yǎng)化學(xué)感受體在消化器官中分布廣泛且密集。超微結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)表明，刷狀緣細(xì)胞具有檢測消化器官腔內(nèi)化學(xué)物質(zhì)的特殊形態(tài)結(jié)構(gòu)[16]。

在消化器官中，富含化學(xué)感應(yīng)的細(xì)胞主要會特異性地分布在腺導(dǎo)管和胃賁門部等微環(huán)境交界處，而且化學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)與外周神經(jīng)系統(tǒng)和擴(kuò)散性內(nèi)分泌系統(tǒng)往往同時存在。呼吸系統(tǒng)的研究也表明，化學(xué)感應(yīng)受體不局限于在單一類型的細(xì)胞中表達(dá)[8]，這些受體也在具有SCCs形態(tài)特征的細(xì)胞中高度表達(dá)，還存在于其他不同形態(tài)的細(xì)胞中，特別是分泌型細(xì)胞[8]。腸道表達(dá)化學(xué)感應(yīng)受體的細(xì)胞中，大約60%是單純的化學(xué)感應(yīng)受體細(xì)胞（如SCCs），其余的40%由其他細(xì)胞組成[17]，可根據(jù)所處的位置將這些細(xì)胞分為不同的功能，比如，在結(jié)腸的化學(xué)感應(yīng)體大部分是腸內(nèi)分泌細(xì)胞[12]。

營養(yǎng)化學(xué)感應(yīng)受體細(xì)胞通過α-味導(dǎo)素、異寡聚味覺受體（taste receptor, T1R）和瞬時受體電位離子通道蛋白（transient receptor potential, TRPM）等感應(yīng)受體對味覺、嗅覺、溫度和機(jī)械力等進(jìn)行感知[18]。它們在味覺受體細(xì)胞中高度表達(dá)，參與甜味、氨基酸和苦味的感知。Kaske等[19]在呼吸道和胃腸道的所有區(qū)域均發(fā)現(xiàn)存在獨(dú)立的富含TRPM5的上皮細(xì)胞，根據(jù)組織分布、低細(xì)胞密度、形態(tài)特征以及不同的上皮細(xì)胞標(biāo)記的免疫共染色特征，這些細(xì)胞屬于刷狀緣細(xì)胞。腸道上皮細(xì)胞中往往存在多個味覺信號蛋白的共同表達(dá)。Bezencon等[20]發(fā)現(xiàn)T1R1和T1R3、TRPM5和α-味導(dǎo)素都在人胃腸道表達(dá)，在結(jié)腸上皮簇狀細(xì)胞中也出現(xiàn)了TRPM5和α-味導(dǎo)素的共染色，但未出現(xiàn)T1R3或者磷酯酶（phospholipase）Cβ2（PLCβ2）染色。表達(dá)TRPM5的十二指腸腺細(xì)胞中，分別有43%、33%和38%表達(dá)PLCβ2、T1R3和α-味導(dǎo)素。PLCβ2和TRPM5共表達(dá)的十二指腸腺細(xì)胞在形態(tài)上與腸內(nèi)分泌細(xì)胞相似。而且，在十二指腸絨毛的簇狀細(xì)胞中，TRPM5、α-味導(dǎo)素、T1R1和T1R3存在共染色。這些受體的共表達(dá)提示它們在L-氨基酸的感應(yīng)中是相關(guān)聯(lián)的。大多數(shù)味覺受體細(xì)胞中不表達(dá)PLCβ2，這說明它們雖然利用與味覺受體細(xì)胞相同的受體和偶聯(lián)G蛋白，但是它們可能使用不同的下游傳導(dǎo)通路。

所有的T1R成員在大鼠空腸都有表達(dá)，主要分布在Paneth細(xì)胞、SCCs細(xì)胞和腸上皮細(xì)胞的基頂膜[11]。T1Rs與其他的T1Rs共表達(dá)，也與α-味導(dǎo)素、轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白或者PLCβ2存在共表達(dá)[21]。Sutherland等[17]發(fā)現(xiàn)，味導(dǎo)素在絨毛中部到頂部的獨(dú)立上皮細(xì)胞中表達(dá)，味導(dǎo)素大多數(shù)分布在空腸中段。在該研究中，27%的α-味導(dǎo)素細(xì)胞能夠被5-羥色胺抗體共標(biāo)記，15%能被胰高血糖素樣肽1（glucagon-like peptide-1，GLP-1）抗體共標(biāo)記，57%的α-味導(dǎo)素細(xì)胞能被UEA-1抗體共標(biāo)記，而沒有出現(xiàn)三重標(biāo)記。能被5-羥色胺抗體或GLP-1抗體共標(biāo)記的α-味導(dǎo)素細(xì)胞具有特殊的形態(tài)學(xué)特征，表現(xiàn)出與UEA-1抗體共標(biāo)記的α-味導(dǎo)素細(xì)胞不同的免疫標(biāo)記模式，空腸中段和刷狀緣細(xì)胞的腸內(nèi)分泌亞基與α-味導(dǎo)素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)?？梢?，營養(yǎng)化學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)在消化系統(tǒng)中廣泛分布，并與味覺受體細(xì)胞共用相同的受體和偶聯(lián)G蛋白。

2 化學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)作用及其調(diào)控

營養(yǎng)化學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)的廣泛分布，為其功能作用的發(fā)揮奠定了基礎(chǔ)。這些功能不僅包括生理消化功能的調(diào)控，還包括能量攝取、胰島素分泌和代謝激素分泌以及神經(jīng)通路的調(diào)節(jié)，并包括有害藥物和毒素的感知而引發(fā)相應(yīng)的防御反應(yīng)[12]。此外，還參與糖感應(yīng)與吸收的調(diào)節(jié)，這為糖尿病和肥胖等疾病提供了新的治療靶點(diǎn)。

2.1 食物感知調(diào)節(jié)

營養(yǎng)化學(xué)感應(yīng)在高糖飲食嗜好疾病中具有重要作用[22]。在營養(yǎng)化學(xué)感受體的彌散性分布、兩極形態(tài)和超微結(jié)構(gòu)等特征方面，SCCs和味覺上皮細(xì)胞是相似的。在哺乳動物和魚，舌頭和上顎的味蕾存在SCCs的分布。味蕾和SCCs的主要差別是神經(jīng)支配，味蕾要比SCCs在神經(jīng)支配的數(shù)量上豐富的多。這也說明類似輪廓乳頭的結(jié)構(gòu)比單個SCC的復(fù)雜程度要高的多。這可能與執(zhí)行復(fù)雜食物的感知功能有關(guān)，這些數(shù)據(jù)快速傳輸?shù)酱竽X相應(yīng)區(qū)域并引起相應(yīng)的反射行為。此外，盡管SCCs結(jié)構(gòu)簡單，而廣泛分布使它們非常適合監(jiān)測消化系統(tǒng)的各種表面。味蕾和SCCs之間的共同特征說明二者都包含化學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)。在解剖學(xué)上，消化器官的化學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)組織與內(nèi)分泌結(jié)構(gòu)的分布具有相似的地方，后者可能會以孤立細(xì)胞形式存在，或以“島”的形式存在，比如胰腺[23]?？梢?，化學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)在消化道的食物感知中發(fā)揮著重要作用。

2.2 唾液分泌與胃排空調(diào)節(jié)

味蕾的刺激與唾液分泌密切相關(guān)。反射分泌的部分是由大腦相關(guān)的中樞反射所調(diào)節(jié)。輪廓乳突與vonEbner氏腺復(fù)合體具有感覺效應(yīng)分泌器官的典型結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)主要由感覺部分（味覺上皮細(xì)胞）、綜合中心（雷馬克神經(jīng)節(jié)）和分泌部分（vonEbner氏腺）組成，不同部分間的關(guān)系嚴(yán)格區(qū)別，而味蕾嵌入在vonEbner腺的排泄管中[24]，SCCs也存在于唾液腺導(dǎo)管中[25]。

胃排空與消化腔內(nèi)物質(zhì)的化學(xué)組成有關(guān)。在高濃度脂質(zhì)和糖存在的情況下，胃排空的速度會變慢。在嚙齒動物中，胃部的SCCs主要分布在胃賁門部，處于前胃和腺體部分之間，可以感知胃內(nèi)容物的組成而調(diào)節(jié)胃排空[26]。

2.3 腸道膽汁和胰腺分泌

SCCs主要分布在唾液、膽汁和胰腺導(dǎo)管系統(tǒng)，以及在腸腺分泌的近端部分，這提示營養(yǎng)化學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)可能參與檢測腺體分泌。Toyono等[27]研究了膽管中化學(xué)感應(yīng)受體的表達(dá)。免疫組織化學(xué)結(jié)果表明，T1R2和T1R3在膽管中表達(dá)。在Tasir3表達(dá)細(xì)胞系（即HuCCT1細(xì)胞）中進(jìn)行的Tas1r3啟動子分析也表明，ATG的226 bp上游區(qū)域具有啟動子活性，而且C/EBPTLR激活了HuCCTl細(xì)胞Tasir3啟動子。這些結(jié)果提示T1R2和T1R3受體除了在味覺中的作用，還可能在膽管上皮細(xì)胞中有作用。C/EBPβ是HuCCT1細(xì)胞中調(diào)節(jié)Tas1r3啟動子活性的轉(zhuǎn)錄因子。膽道系統(tǒng)中也存在刷狀緣細(xì)胞，說明化學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)與膽汁分泌活動有關(guān)，可以監(jiān)控膽汁進(jìn)入十二指腸前的化學(xué)組成，這與囊性纖維化等膽汁分泌異常的疾病密切相關(guān)。同樣，SCCs也存在于胰管，胰管中也存在外周神經(jīng)系統(tǒng)的特殊結(jié)構(gòu)[4]，這提示化學(xué)傳感器在胰腺導(dǎo)管系統(tǒng)中具有特殊功能。

2.4 微生物調(diào)控與免疫

腸腔中寄生著數(shù)量驚人的微生物，而且不同部位的微生物菌群存在很大差異。這些微環(huán)境呈現(xiàn)動態(tài)和漸進(jìn)的變化，也需要有連續(xù)的營養(yǎng)滋養(yǎng)。在不同微環(huán)境的特殊界面均存在的SCCs，可對內(nèi)部微環(huán)境進(jìn)行實(shí)時在線監(jiān)測[28]。最新的研究表明，腸刷狀緣細(xì)胞富含味導(dǎo)素、PLCβ2和TRPM5，微生物感染和活動會促進(jìn)味導(dǎo)素、PLCβ2和TRPM5等化學(xué)感應(yīng)受體的表達(dá)，而且化學(xué)感應(yīng)受體也能對微生物進(jìn)行感應(yīng)從而促進(jìn)細(xì)胞免疫因子的表達(dá)[29]。故而，化學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)在先天性免疫和菌群調(diào)控中發(fā)揮著重要作用。

2.5 內(nèi)分泌調(diào)節(jié)

胃腸道內(nèi)分泌細(xì)胞上的化學(xué)感應(yīng)受體能夠感知腸道內(nèi)容物的化學(xué)組成，它與舌上皮的神經(jīng)上皮味覺受體細(xì)胞的化學(xué)感應(yīng)機(jī)制相似。結(jié)腸化學(xué)感應(yīng)受體的表達(dá)十分豐富，具有緊密的化學(xué)感應(yīng)聯(lián)系。腸粘膜內(nèi)分泌細(xì)胞作為主要的化學(xué)感應(yīng)器，通過釋放信號分子對腸腔內(nèi)環(huán)境的改變作出反應(yīng)，并反過來激活神經(jīng)末梢。參與味覺信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的味覺受體、G蛋白亞基α-味導(dǎo)素以及α-轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白均在胃腸道粘膜表達(dá)，腸腔化學(xué)感應(yīng)過程負(fù)責(zé)對特殊營養(yǎng)素和非營養(yǎng)素做出適當(dāng)?shù)墓δ苄苑磻?yīng)[14]。

苦味受體2型家族（bitter taste perception，T2R）和G蛋白味導(dǎo)素的α-亞基在嚙齒動物的胃腸道和胃腸道內(nèi)分泌細(xì)胞中表達(dá)[30]。Chen等[30]通過兩個不同的T2R配體（苯酸芐銨酰胺和苯硫脲）研究了在小鼠內(nèi)分泌細(xì)胞STC-1中的鈣通量機(jī)制，結(jié)果表明這兩種物質(zhì)能導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣離子的顯著增加，并存在劑量-時間關(guān)系。這說明苦味通過增加腸內(nèi)分泌STC-1細(xì)胞鈣離子流入而促進(jìn)膽囊收縮素的釋放。研究也表明，孵化期在卵中注射孕酮、睪酮、雌二醇，不僅可以改變雞的生長速度，也能改變營養(yǎng)化學(xué)感應(yīng)功能，從而導(dǎo)致采食偏好和行為[31]。這些研究表明，味覺信號分子能對腸腔內(nèi)容物變化做出相應(yīng)的反應(yīng)，也就是說胃腸道存在特殊的腸內(nèi)分泌途徑。由于腸道內(nèi)容物的異常和不穩(wěn)定往往與中毒、采食障礙和炎癥反應(yīng)等疾病有關(guān)，故腸腔化學(xué)感應(yīng)的內(nèi)分泌途徑在臨床上具有重要意義。

2.6 腸道葡萄糖感應(yīng)和吸收的調(diào)節(jié)

化學(xué)感應(yīng)機(jī)制與舌頭的感受機(jī)制相似，也參與腸道葡萄糖的感受和葡萄糖吸收的調(diào)節(jié)。這一作用機(jī)制在不同層次運(yùn)行，并改變了通過轉(zhuǎn)運(yùn)載體蛋白的吸收過程，這些轉(zhuǎn)運(yùn)載體蛋白包括鈉離子/葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)載體（sodium-dependent glucose transporter isoform 1，SGLT1）和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（glucose transporters 2, GLUT2）。由于腸腔內(nèi)容物的組成隨著日糧的變化而發(fā)生改變，所以腸上皮細(xì)胞對這些變化做出感知，并對其功能進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，通過腸腔黏膜SGLT1調(diào)節(jié)腸道單糖吸收能力的研究表明，腸腔內(nèi)單糖是通過位于腸黏膜上皮的葡萄糖感受器感應(yīng)，并與G蛋白偶聯(lián)受體（cAMP/PKA通路）偶聯(lián)，最終調(diào)節(jié)腸道單糖的吸收。Dyer等[10]在基因和蛋白質(zhì)水平研究了小腸和腸內(nèi)分泌細(xì)胞系STC-1的T1R甜味受體的成員以及味導(dǎo)素的α亞基的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)小腸的甜味受體和味導(dǎo)素有高度的協(xié)調(diào)表達(dá)。

腸道葡萄糖吸收由兩部分組成：傳統(tǒng)的SGLT1主動轉(zhuǎn)運(yùn)途徑和擴(kuò)散性基頂膜GLUT2途徑。人工甜味劑在增加細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度同時增加葡萄糖濃度。通過基頂膜GLUT2的增加，刺激會在幾分鐘內(nèi)發(fā)生，該過程與T1R2、T1R3和α-味導(dǎo)素與T1R1、轉(zhuǎn)導(dǎo)素和PLCβ2的相互協(xié)同調(diào)節(jié)有關(guān)[32]。該研究表明，人工甜味劑具有營養(yǎng)活性，因?yàn)樗鼈兛梢栽谶M(jìn)餐時發(fā)出信號給功能性味覺接收系統(tǒng)從而增加糖的吸收，而且SGLT1也參與這一過程中。這些受體參與腸道糖的感應(yīng)，而SGLT1和GLUT2同時參與糖的感應(yīng)和轉(zhuǎn)運(yùn)，將對糖的營養(yǎng)學(xué)研究和相關(guān)的疾病研究具有重要意義。

2.7 糖吸收調(diào)節(jié)與疾病治療

SGLT1的調(diào)節(jié)對葡萄糖供給機(jī)體避免腸道吸收不良十分重要。研究表明，甜味受體亞基T1R3和味覺G蛋白味導(dǎo)素在腸內(nèi)分泌細(xì)胞中表達(dá)，這構(gòu)成了腸腔感應(yīng)和調(diào)節(jié)糖吸收的基礎(chǔ)。糖和人工甜味劑可以提高野生型小鼠中SGLT1的mRNA和蛋白質(zhì)表達(dá)量，以及葡萄糖的吸收能力，但對T1R3或者α-味導(dǎo)素基因敲除小鼠卻沒有相應(yīng)的作用[32]。人工甜味劑作用于腸內(nèi)分泌GLUTag細(xì)胞甜味受體，刺激腸激素的分泌和SGLT1表達(dá)的上調(diào)。腸道味覺信號細(xì)胞參與調(diào)節(jié)SGLT1的表達(dá)，這可為腸道糖吸收的調(diào)控提供新的治療靶點(diǎn)。

GLP-1由腸內(nèi)分泌L細(xì)胞受到葡萄糖刺激后釋放，GLP-1可以調(diào)節(jié)食欲、胰島素分泌和腸道蠕動。而口服葡萄糖（而非系統(tǒng)性）誘導(dǎo)GLP-1分泌的機(jī)制仍然未知。研究表明，人十二指腸L細(xì)胞可以表達(dá)甜味受體蛋白、味覺G蛋白味導(dǎo)素，以及其他幾個味覺轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白。小鼠腸L細(xì)胞也表達(dá)α-味導(dǎo)素，α-味導(dǎo)素基因敲除小鼠攝入葡萄糖后，表現(xiàn)為GLP-1分泌缺乏，以及血漿胰島素和葡萄糖調(diào)節(jié)失常[33]。α-味導(dǎo)素敲除小鼠的離體小腸和腸絨毛表現(xiàn)為葡萄糖攝入后的GLP-1分泌顯著缺乏。人L細(xì)胞系NCI-H716表達(dá)α-味導(dǎo)素、味覺受體和幾個其他的味覺信號受體。NCI-H716細(xì)胞中GLP-1的釋放可以由糖和無熱量的甜味劑三氯蔗糖促進(jìn)，也可由α-味導(dǎo)素的甜味受體拮抗劑（lactisole）或者siRNA所阻斷。通過以上研究，作者認(rèn)為腸道L細(xì)胞通過與舌頭味覺細(xì)胞相同的機(jī)制來“品嘗”葡萄糖。因此，SGLT1和GLP-1的調(diào)節(jié)可為吸收不良、肥胖、糖尿病、腸道運(yùn)動失調(diào)等疾病提供一種新的治療方式。

3 展望

如上所述，營養(yǎng)化學(xué)感應(yīng)受體的分布十分密集，它們不僅參與呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)活動，而且與消化吸收和分泌過程的局部調(diào)控，以及微生物區(qū)系的調(diào)控和刺激物的檢測有關(guān)。營養(yǎng)化學(xué)感應(yīng)與免疫細(xì)胞和外周神經(jīng)系統(tǒng)的聯(lián)系還說明它可能在先天性免疫的神經(jīng)生物學(xué)過程中發(fā)揮作用[34]。化學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)的大部分功能仍然未知，目前清楚的是內(nèi)部器官也擁有感應(yīng)器官，位于消化器官的神經(jīng)元組成的“第二大腦”這一概念現(xiàn)在也得到越來越多人的認(rèn)可[35]。營養(yǎng)化學(xué)感應(yīng)機(jī)制的結(jié)構(gòu)可分為頭和尾兩部分，頭部位于神經(jīng)系統(tǒng)，而尾端部分則位于內(nèi)部臟器。在內(nèi)部臟器，除了神經(jīng)末梢外，特殊的上皮細(xì)胞也可以輸入化學(xué)感應(yīng)信號。這些信號輸入，特別是迷走神經(jīng)和三叉神經(jīng)的信號輸入，對外周臟器的調(diào)節(jié)至關(guān)重要，并能改變中樞神經(jīng)系統(tǒng)的活動。

總之，營養(yǎng)化學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)的研究剛剛起步，但是已經(jīng)展現(xiàn)出在生理、營養(yǎng)、疾病和健康等功能相關(guān)方面的重要性。所有化學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)細(xì)胞的共同特征是存在化學(xué)感應(yīng)受體級聯(lián)反應(yīng)的分子[36]，但是具體的信號傳導(dǎo)途徑還有待深入研究。營養(yǎng)化學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)可作為潛在的靶標(biāo)而用于調(diào)控人和動物的自愿攝食量，也為肥胖、糖尿病和腸道功能失調(diào)等疾病的治療研究提供了新的靶點(diǎn)，這對人類疾病與健康的研究以及功能性食品研究開發(fā)具有重要意義。

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（責(zé)任編輯：王育花）

Progress on nutrient chemosensory system

HE Qing-hua1, LI Tie-jun2, YANG Cheng-bo2, YIN Yu-long2
（1. Department of Food Science and Engineering, College of Chemistry and Environmental Engineering, Shenzhen University, Shenzhen, Guangdong 518060, China; 2. Institute of Subtropical Agriculture, The Chinese Academy of Sciences, Key Laboratory of Agro-Ecological Processes in Subtropical Region, Hunan Provincial Engineering Research Center of Healthy Livestock, Scientifc Observing and Experimental Station of Animal Nutrition and Feed Science in South-Central, Ministry of Agriculture, Changsha, Hunan 410125, China）

The nutrient chemosensory system of human and animal digestive organs is a complex signaling transduction system, where the information transfers and interacts between nutrient sensory receptors in the gastrointestinal epithelial cell and visceral afferent neurons. Chemosensory system is composed by solitary chemosensory cells. It not only widely distributes in body, but also has a morphological diversity. It laid the foundation for its function. Studies showed that it is crucial to the action mechanisms of chemosensory system in the regulation of feeding, digestion and absorption, growth and intestinal function, intestinal defense as well as host-microbe interaction. Moreover, different cell types have different functions. In short, the chemosensory system in human and animal is an important regulatory pathway for nutrient digestion and absorption. These studies are crucial to understand nutritional functions of chemosensory mechanisms. Therefore, in order to better understand and study chemosensory system, its distribution and functions are briefy reviewed in this paper.

nutrient chemosensory; solitary chemosensory cell; taste receptor; hormone secretion; feed intake regulation; digestive tract

YIN Yu-long, E-mail: Yinyulong@isa.ac.cn.

S852.2

A

1000-0275（2017）02-0322-06

10.13872/j.1000-0275.2017.0008

何慶華,李鐵軍, 陽成波, 印遇龍. 營養(yǎng)化學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)研究進(jìn)展[J]. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究, 2017, 38(2): 322-327.

He Q H, Li T J, Yang C B, Yin Y L.Progress on the nutrient chemosensory system[J]. Research of Agricultural Modernization, 2017, 38(2): 322-327.

國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973）項(xiàng)目（2013CB127301）；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31101729，31301989）。

何慶華（1979-），男，湖北石首人，博士，副教授，主要從事動物營養(yǎng)學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)研究，E-mail：Qinghua.he@szu.edu.cn；通訊作者：印遇龍（1956-），男，湖南常德人，博士，研究員，主要從事動物營養(yǎng)學(xué)研究，E-mail：yinyulong@isa.ac.cn。

2016-09-13，接受日期：2017-01-04

Foundation item: State Key Development Program for Basic Research of China (2013CB127301); National Natural Science Foundation of China (31101729, 31301989).

Received 13 September, 2016; Accepted 4 January, 2017