综述：植物甾醇在肠道中的吸收与代谢：通过多模型评估揭示膳食脂肪酸的关键调节作用

《Trends in Food Science & Technology》：Phytosterol intestinal absorption fate: The critical modulatory role of dietary fatty acids by multi-model evaluation

植物甾醇因胆固醇降低效果显著但肠道吸收率低（<2%），需探究脂质协同作用机制。研究整合体外、动物及人类模型，揭示脂质物理形态、剂量及脂肪酸结构（如饱和/不饱和脂肪酸）通过调控混合微团形成、跨膜转运及ACAT2活性，影响植物甾醇代谢路径。发现饱和脂肪酸抑制ACAT2活性，促进植物甾醇酯化转化，而不饱和脂肪酸增强其游离吸收，为设计靶向脂质递送系统提供理论依据。

　　

赵天|王张铁|江月璐|李培武|卢白毅

浙江大学生物系统工程与食品科学学院，农业农村部农产品质量评价与健康效益重点实验室，农业农村部农产品储存与保鲜质量安全风险评估重点实验室，中国杭州310058

摘要

背景

植物甾醇是公认的具有降胆固醇效果的膳食成分，但其较低的肠道吸收率（通常低于2%）仍然是其发挥最佳效果的主要障碍。共摄入的膳食脂质显著影响植物甾醇的生物利用度，尽管调控这一过程的机制仍需进一步阐明。详细分析脂质特性如何影响植物甾醇的完整吸收途径对于推进功能性食品的发展至关重要。

范围与方法

本综述概述了植物甾醇吸收的关键调控机制，包括胶束溶解、跨膜运输、细胞内酯化及代谢过程。文章通过物理化学和分子途径探讨了脂肪酸如何影响每个阶段，特别关注脂质的剂量、结构和物理形态。通过综合体外实验、动物实验和人体研究的结果，本文揭示了脂肪酸特性与植物甾醇生物利用度之间的机制联系，为开发基于脂质的递送系统以增强植物甾醇的效果奠定了科学基础。

主要发现与结论

本综述整合了现有的和新兴的评估方法，阐明了调控植物甾醇吸收的关键过程。ACAT2的选择性是一个关键的限制因素，饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸对其活性具有相反的调控作用，从而引导甾醇向不同的生理结局转化。这些见解为设计针对性的脂质配方和功能性食品提供了依据，以优化植物甾醇在各种人群中的降胆固醇效果。

引言

全球心血管疾病发病率的上升加剧了人们对具有降胆固醇效果的膳食成分的研究。其中，植物甾醇（PS）是一类有前景的生物活性物质，因其植物来源和结构与胆固醇相似而受到关注。这些分子与肠道中的胆固醇竞争进入混合胶束，从而有效减少胆固醇的吸收，进而降低血浆低密度脂蛋白胆固醇水平（Xu等人，2025年）。这一已知的生理机制是它们在功能性食品和降低心血管风险饮食策略中广泛应用的原因。

植物甾醇包含多种化合物，主要膳食来源包括β-谷甾醇、菜油甾醇、豆甾醇、24-甲基环阿Artanol和Δ⁵-燕麦甾醇（M. Wang等人，2018年）。尽管它们都具有所有甾醇共有的环戊烷过氢菲环结构，但由于C-17侧链的特异性修饰而有所不同（B. Yang, Zhao, Liu, & Lu, 2023年）。这些结构差异赋予了不同植物甾醇独特的物理化学性质和生物活性，并影响其肠道吸收效率，总体上在人体中的吸收率较低（Simonen等人，2024年）。植物甾醇和胆固醇的吸收与代谢途径虽然初期相同，但最终表现出关键差异。两者都通过转运蛋白进入细胞，但植物甾醇的细胞内代谢过程存在显著差异（Zhao等人，2025年）。胆固醇能被酰基辅酶A：胆固醇酰基转移酶2（ACAT2）高效酯化，酯化率可达70-90%，从而易于进入乳糜微粒；而植物甾醇由于C-24位置的庞大烷基基团的空间阻碍，成为ACAT2的弱底物，酯化率通常低于5%（Turri等人，2023年）。这些不同的代谢机制使得肠细胞成为关键的调控点，有效限制了植物甾醇的全身生物利用度，同时允许胆固醇的有效吸收。作为亲脂性化合物，植物甾醇总是与膳食脂质一起摄入。证据表明，在有脂质存在的情况下，植物甾醇的生物利用度显著提高（Carey, Small, & Bliss, 1983年）。由于脂质被分解为脂肪酸（FA）和单甘油酯，脂肪酸的结构和类型被认为是影响这一提升的主要因素。脂质在物理形态、剂量和组成脂肪酸结构上的多维度调控构成了一个复杂的系统，通过物理化学和分子生物学机制协调植物甾醇的生物利用度（Weaver等人，2025年）。每个具体阶段对植物甾醇吸收的调控作用需要系统地研究，特别是膳食脂肪酸对其的调节作用。从初始溶解到最终的全身分布，明确脂肪酸特性如何影响植物甾醇与胆固醇的差异性代谢是一个重要的研究焦点。精确评估这些复杂的吸收动态和调控效应依赖于先进的体外和体内模型（Jaroch, Jaroch, & Bojko, 2018年）。因此，准确理解这些评估框架的能力和局限性对于验证关于膳食脂肪酸影响的研究结果以及将机制见解转化为有效的膳食应用至关重要。

尽管植物甾醇的降胆固醇效果已得到广泛研究，但大多数现有研究和综述主要关注孤立的分子机制或旨在提高其生物利用度的物理化学修饰策略。相比之下，膳食脂质基质（尤其是共摄入的脂肪酸）作为整个肠道途径中植物甾醇吸收和代谢的系统调控因素，尚未得到充分关注。脂肪酸介导的调控机制和关键干预目标尚未在不同实验模型和吸收阶段得到一致整合。

本综述填补了这一空白，将植物甾醇的结构特性与体外、动物和人体平台上的分层评估模型相结合。通过科学分析从胶束溶解到细胞内代谢的连续吸收步骤（S. Wang等人，2021年；Xu等人，2025年），本文揭示了脂肪酸的形式、剂量和结构如何调控植物甾醇的运输和代谢命运。这一全面概述为设计具有优化效果的功能性油脂和强化食品提供了合理依据，超越了描述性机制，迈向实际的营养应用。这项工作对于识别增强植物甾醇效果的关键脂质介导途径具有重要意义，从而指导下一代降胆固醇功能性食品的配方开发。

部分摘要

心血管疾病全球发病率的上升推动了人们对具有降胆固醇效果的膳食成分的研究。其中，植物甾醇是一类有前景的生物活性物质，因其植物来源和结构与胆固醇相似而受到关注。这些分子与肠道中的胆固醇竞争进入混合胶束，从而有效减少胆固醇的吸收，进而降低血浆低密度脂蛋白胆固醇水平（Xu等人，2025年）。这一已知的生理机制是它们在功能性食品和降低心血管风险饮食策略中广泛应用的原因。

植物甾醇包含多种化合物，主要膳食来源包括β-谷甾醇、菜油甾醇、豆甾醇、24-甲基环阿Artanol和Δ⁵-燕麦甾醇（M. Wang等人，2018年）。虽然它们都具有所有甾醇共有的环戊烷过氢菲环结构，但由于C-17侧链的特异性修饰而有所不同（B. Yang, Zhao, Liu, & Lu, 2023年）。这些结构差异赋予了不同植物甾醇独特的物理化学性质和生物活性，同时也影响了它们的肠道吸收效率，总体上在人体中的吸收率较低（Simonen等人，2024年）。植物甾醇和胆固醇的吸收与代谢途径虽然初期相同，但最终表现出关键差异。两者都通过转运蛋白进入细胞，但其细胞内代谢过程存在根本差异（Zhao等人，2025年）。胆固醇能被酰基辅酶A：胆固醇酰基转移酶2（ACAT2）高效酯化，酯化率可达70-90%，从而易于进入乳糜微粒；而植物甾醇由于C-24位置的庞大烷基基团的阻碍，成为ACAT2的弱底物，酯化率通常低于5%（Turri等人，2023年）。这些不同的代谢机制使得肠细胞成为关键的调控点，有效限制了植物甾醇的全身生物利用度，同时允许胆固醇的有效吸收。作为亲脂性化合物，植物甾醇总是与膳食脂质一起摄入。证据表明，在有脂质存在的情况下，植物甾醇的生物利用度明显高于无脂质条件。这种效应涵盖了吸收过程的多个阶段（Carey, Small, & Bliss, 1983年）。由于脂质被分解为脂肪酸（FA）和单甘油酯，脂肪酸的结构和类型被认为是影响这一提升的主要因素。脂质在物理形态、剂量和组成脂肪酸结构上的多维度调控构成了一个复杂的系统，通过综合物理化学和分子生物学机制协调植物甾醇的生物利用度（Weaver等人，2025年）。每个阶段对植物甾醇吸收的调控作用都需要系统地研究，特别是膳食脂肪酸对其的调节作用。从初始溶解到最终的全身分布，明确脂肪酸特性如何影响植物甾醇与胆固醇的差异性代谢是一个重要的研究焦点。精确评估这些复杂的吸收动态和调控效应依赖于先进的体外和体内模型（Jaroch, Jaroch, & Bojko, 2018年）。因此，准确理解这些评估框架的能力和局限性对于验证关于膳食脂肪酸影响的研究结果以及将机制见解转化为有效的膳食应用至关重要。

尽管植物甾醇的降胆固醇效果已得到广泛研究，但大多数现有研究和综述主要关注孤立的分子机制或旨在提高其生物利用度的物理化学修饰策略。相比之下，膳食脂质基质（尤其是共摄入的脂肪酸）作为植物甾醇在整个肠道途径中的系统调控因素的作用尚未得到充分关注。脂肪酸介导的调控机制和关键干预目标尚未在不同实验模型和吸收阶段得到一致整合。

本综述填补了这一空白，将植物甾醇的结构特性与体外、动物和人体平台上的分层评估模型相结合。通过科学分析从胶束溶解到细胞内代谢的连续吸收步骤（S. Wang等人，2021年；Xu等人，2025年），本文揭示了脂肪酸的形式、剂量和结构如何调控植物甾醇的运输和代谢命运。这一全面概述确定了脂质敏感的目标，为设计具有优化效果的功能性油脂和强化食品提供了合理依据，超越了描述性机制，迈向实际的营养应用。这项工作对于识别增强植物甾醇效果的关键脂质介导途径具有重要意义，从而指导下一代降胆固醇功能性食品的配方开发。

部分摘要

综述方法

本综述采用结构化的、基于机制的叙述框架。在Web of Science、PubMed和Scopus（2015–2025年）范围内进行了全面的文献搜索。搜索字符串包括（Phytosterol OR Plant sterol）AND（Intestinal absorption OR Bioaccessibility OR Bioavailability OR metabolism OR metabolic fate）AND（Fatty acids OR Lipid matrix OR Mechanisms OR Evaluation Models）。从最初的1,502条记录中，通过严格的筛选选出了118项研究

结构多样性

植物甾醇主要根据其侧链的结构进行分类（Khallouki等人，2024年）。中国的膳食调查显示，这些植物甾醇的摄入模式独特，其中β-谷甾醇的摄入量最大，其次是菜油甾醇、豆甾醇、Δ⁵-燕麦甾醇和24-甲基胆固醇（M. Wang等人，2018年）。虽然胆固醇具有简单的、无分支的8碳烷基侧链，但植物甾醇在同一侧链上有额外的烷基取代基。

体外模型

体外胃肠道模拟系统和肠细胞模型是评估膳食植物甾醇的生物可利用性、吸收和初始代谢的基本工具。这些方法为研究提供了可控、伦理且机制上有用的途径，是体内研究的重要基础。体外胃肠道模型旨在复制人体消化过程，包括温度、pH值和停留时间等重要生理参数

植物甾醇的肠道吸收与代谢

膳食植物甾醇的肠道吸收过程具有选择性，只有少数能够被肠细胞吸收。这一过程的连续阶段包括吸收、代谢和全身分布，如图4所示。基于这一框架，本节探讨了调控这一过程的关键阶段：初始的胶束溶解和竞争性结合，以及由特定肠细胞介导的跨膜运输

脂肪酸介导的吸收与代谢调控

共摄入脂质的物理化学性质显著影响植物甾醇的生物利用度，这些性质影响其在肠道内的溶解、运输和代谢过程。这些性质可以划分为脂质的物理形态、剂量和分子结构，每个因素都对植物甾醇的生物可利用性和最终生理效果起重要作用（Elvira-Torales, García-Alonso, & Periago-Castón, 2019年）。基于吸收框架

结论与未来展望

植物甾醇是一类结构多样的生物活性化合物，具有已证实的降胆固醇效果，但其治疗潜力受到低肠道吸收率的限制。吸收过程包括四个连续步骤：胶束溶解、跨膜运输、ACAT2驱动的酯化和肠道代谢。综合评估模型在多个生物学尺度上阐明了这些阶段。膳食脂质在其中起着关键作用

未引用参考文献

Chen等人，2025年；Chen等人，2023年；Lu等人，2025年；Sch?tt等人，2018年；Wang等人，2025年；Wang等人，2025年。

作者声明

赵天：概念构思；研究实施；初稿撰写；可视化。王张铁：撰写、审稿和编辑。江月璐：撰写、审稿和编辑。李培武：概念构思；撰写、审稿和编辑；监督。卢白毅：概念构思；资金获取；项目管理；撰写、审稿和编辑；监督。

数据可用性

本文所述研究未使用任何数据。

致谢

本工作得到了浙江省“先锋”和“领头雁”研发计划（编号2025C01100）以及江西省重大科学技术研究开发项目（编号20223AAF02015）的支持。