番茄来源细胞外囊泡通过上调Caco-2细胞CYP1A1 mRNA表达调控肠道首过代谢的机制研究

本研究针对植物源性细胞外囊泡(EVs)是否影响肠道上皮细胞色素P450(CYP)表达这一科学问题，通过转录组学分析和RT-PCR验证，首次发现番茄来源EVs能特异性上调分化Caco-2细胞中CYP1A1 mRNA水平（3倍），且不依赖AhR/Sp1等经典转录调控通路。该发现为理解膳食来源EVs调控药物代谢酶表达提供了新视角，对预测食物-药物相互作用具有重要意义。

　　

在人体复杂的代谢网络中，细胞色素P450酶(CYP)家族1-3成员犹如"化学加工厂"，负责80%临床药物的代谢转化。虽然肝脏是这些酶的主要"生产基地"，但肠道上皮作为口服物质的首道关卡，其CYP1A1等代谢酶的表达调控直接影响药物的首过代谢效率。近年来，食物成分与CYP的相互作用研究方兴未艾，但一个关键科学问题始终悬而未决：植物在递送传统营养素的同时，是否还通过其分泌的纳米级"信息包"——细胞外囊泡(EVs)远程调控人体代谢酶的表达？

法国蒙彼利埃大学医院生物资源中心的研究团队在《Toxicology Letters》发表的研究给出了肯定答案。该研究以番茄来源EVs(T-EVs)为模型，发现这些直径40-1000 nm的天然纳米颗粒能特异性上调人源肠上皮Caco-2细胞中CYP1A1 mRNA表达水平，且该效应仅出现在分化成熟的Caco-2细胞中。这一发现不仅揭示了植物-人体跨物种调控的新机制，更为理解膳食成分对药物代谢的影响提供了全新视角。

研究采用差异离心结合蔗糖梯度离心法分离番茄汁EVs，通过Zetasizer Pro进行粒径表征。利用Affymetrix Clariom S Human芯片开展转录组学分析，RT-PCR验证目标基因表达，Western blot检测蛋白水平变化。实验系统涵盖分化/未分化Caco-2细胞、HIEC-6和IPEC-J2肠上皮细胞系以及原代人肝细胞(PHH)等多模型验证。

【EVs从西红柿增加Caco-2细胞中CYP1A1 mRNA含量】
转录组数据显示T-EVs处理使CYP1A1 mRNA显著上调（FDR<0.001），RT-PCR证实其表达增加约3倍，强度介于奥美拉唑(3.4倍)和TCDD(7.5倍)两种经典诱导剂之间。值得注意的是，这种调控具有细胞状态特异性——仅在分化21天、TEER>200 Ω*cm²
的Caco-2模型中显现，而在未分化Caco-2或其他非癌性肠上皮细胞中均未观察到类似效应。

【T-EVs未在非癌细胞模型中调节CYP1A1含量】
在HIEC-6和IPEC-J2两种正常肠上皮细胞中，T-EVs未显著改变CYP1A1表达。原代人肝细胞(PHH)出现8小时短暂抑制但24小时恢复的现象，提示肝脏可能通过不同于肠道的机制响应植物EVs。CYP3A4作为另一重要代谢酶在PHH中未受调控，进一步凸显T-EVs作用的靶向性。

【CYP1A1 mRNA含量增加不伴随其转录调节因子变化】
深入机制探索发现，虽然CYP1A1 mRNA显著上调，但其经典调控网络成员——芳烃受体(AhR)、AhR核转运蛋白(Arnt)、AhR抑制因子(AhRR)及Sp1转录因子的mRNA水平均未改变。这一反常现象暗示T-EVs可能通过表观遗传修饰、miRNA介导的mRNA稳定性调控等非经典途径发挥作用。

讨论部分指出，该研究首次证实植物EVs可跨越物种屏障调控人类代谢酶表达，其效应强度堪比某些临床药物。特别值得注意的是，T-EVs引发的CYP1A1上调不伴随AhR通路激活，这与柠檬来源纳米囊泡的报道形成鲜明对比，提示不同植物EVs可能存在物种特异性作用机制。研究者推测，T-EVs可能通过其携带的2000余种蛋白质或miR1919等核酸成分（生物信息学预测可靶向CYP1A1）发挥作用，亦或是通过改变锌离子稳态间接影响转录调控。

这项研究的临床意义在于：首先，揭示了膳食来源EVs作为新型"食物-药物相互作用"媒介的潜力，为个体化用药提供新考量因素；其次，发现分化Caco-2细胞的独特响应性，提示肿瘤模型与正常细胞在EVs摄取或信号转导方面存在根本差异；最后，未观察到CYP1A1蛋白水平同步升高，暗示植物EVs可能通过延长mRNA半衰期等转录后机制发挥作用，这为开发新型代谢调节剂提供了思路。未来研究需明确T-EVs中具体活性成分及其跨膜转运机制，并探索这种调控是否存在于其他植物-人体组合中。