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食源性晚期糖化终末产物（Dietary advanced glycation end products,d AGEs）是食品中的蛋白质和还原糖之间由于非酶促糖化反应形成的一类化合物,其结构复杂多样。目前,由于明确结构d AGEs的消化、吸收、代谢、分布研究十分有限,从而无法准确地评价d AGEs对人体的危害程度。明晰d AGEs的小肠转运特性可以为它们的生物危害性评价提供理论依据。因此,本研究聚焦于d AGEs的典型代表—吡咯素,借助Caco-2细胞单层开展了不同结构二肽-吡咯素的转运研究。首先,通过跨膜转运研究来阐明二肽-吡咯素的转运能力、转运形态以及转运机制。其次,通过分析不同结构二肽-吡咯素与刷状缘氨肽酶（APN）之间的相互作用,揭示跨膜转运过程中APN对二肽-吡咯素的水解作用。最后,利用转录组学和蛋白质组学技术全面分析了二肽-吡咯素处理的肠上皮细胞（IECs）中基因和蛋白质的表达量,以便阐明食源性二肽-吡咯素诱导肠上皮细胞产生的生物学变化。主要研究内容和研究成果如下:（1）由于食源性二肽-吡咯素的生物效应发挥依赖于它们的生物利用度,因此开展了二肽-吡咯素的跨膜转运研究。采用Caco-2细胞构建的肠上皮细胞模型,分析了不同结构二肽-吡咯素（Pyrr-Ile、Pyrr-Leu、Pyrr-Thr、Pyrr-Ala）的跨膜转运形态和跨膜转运能力,构建了二肽-吡咯素结构与其跨膜转运能力之间的关系。研究结果表明,二肽-吡咯素的跨膜转运能力、转运形态、Caco-2细胞两侧的分布情况以及胞内滞留情况都与它们自身的结构高度相关,高疏水性的Pyrr-Ile（log P=-0.73）和Pyrr-Leu（log P=-0.85）比低疏水性的Pyrr-Ala（log P=-1.36）和Pyrr-Thr（log P=-1.49）具有更强的跨膜转运能力。Pyrr-Ile和Pyrr-Leu可同时以二肽形态和游离形态完成跨膜转运,而Pyrr-Thr、Pyrr-Ala只能以游离形态完成跨膜转运。这些研究结果表明,四种二肽-吡咯素结构差异所在的C端氨基酸残基对二肽-吡咯素的跨膜转运具有重要影响。（2）APN是小肠刷状缘分泌的主要肽酶之一,食源性二肽-吡咯素与APN的相互作用研究有助于解析转运过程中二肽-吡咯素的水解机制。研究表明,APN特异性地识别和水解二肽-吡咯素（Pyrr-Ile、Pyrr-Ala）并导致游离吡咯素的释放,释放速率受制于二肽-吡咯素自身的结构。比如,APN对Pyrr-Ala的水解效果优于Pyrr-Ile。由于二肽-吡咯素水解释放出的游离吡咯素是APN的抑制剂,所以APN水解二肽-吡咯素的过程中可能存在产物抑制作用。从光谱学和热力学的角度进一步分析了二肽-吡咯素和APN的相互作用机制。研究发现,APN与二肽-吡咯素结合的过程中,APN的特征负峰带（220 nm和208 nm）无明显的位置和形状变化,而197 nm处的特征吸收峰发生轻微红移。这些结果表明,APN与二肽-吡咯素的相互作用并没有导致APN构象的显著变化,但是可能造成APN疏水性的下降。热力学分析表明,APN与二肽-吡咯素的相互作用是热力学有利的,两者的结合是高度焓驱动的。（3）采用Caco-2细胞构建的肠上皮细胞模型,从m RNA水平分析了食源性二肽-吡咯素（Pyrr-Leu）诱导肠上皮细胞产生的生物学变化,以揭示食源性Pyrr-Leu的转运机制。转录组学的研究结果表明,食源性Pyrr-Leu对关键转运蛋白（SLC15A1）编码基因的表达无显著的调节作用,但是它对那些负责将外源物质从细胞质内转运到细胞外的蛋白质（ABCC2、ABCG2等）编码基因具有显著的正向调控作用。其次,食源性Pyrr-Leu对肠上皮细胞中蛋白酶编码基因（DPPIV、GGH、XPNPEP1、MEP1A、ACE、ANPEP）的表达水平无显著影响;食源性Pyrr-Leu的诱导多造成肠上皮细胞中紧密连接蛋白、整合素蛋白编码基因的表达量上调,表明,食源性Pyrr-Leu不通过参与调控紧密连接蛋白、整合素蛋白编码基因的转录来破坏肠上皮屏障完整性;食源性Pyrr-Leu对糖酵解途径中关键蛋白酶编码基因的表达有显著调控作用,由此推测,它可能参与调节肠上皮细胞的能量代谢。（4）采用Caco-2细胞构建的肠上皮细胞模型,分别从m RNA水平和蛋白质水平全面剖析了食源性二肽-吡咯素（Pyrr-Leu）对肠上皮细胞能量稳态、氧化还原稳态、蛋白质稳态的影响。多组学的联合分析表明,食源性Pyrr-Leu对肠上皮细胞内线粒体相关基因/蛋白质的表达具有明显的调控作用,揭示线粒体是食源性Pyrr-Leu的主要靶细胞器。食源性Pyrr-Leu可能通过诱导糖酵解途径和氧化磷酸化途径之间的转化来启动肠上皮细胞的能量重编程。此外,肠上皮细胞内26S蛋白酶体丰度的普遍上调和Nrf2的表达量在m RNA水平的显著上调,提示食源性Pyrr-Leu对肠上皮细胞内蛋白质稳态和氧化还原稳态的潜在影响。总之,本论文的主要研究内容包括:合成四种结构明确的食源性二肽-吡咯素,计算可反映二肽-吡咯素化学反应活性的理化参数;解析食源性二肽-吡咯素的跨膜转运特性;分析食源性二肽吡咯素与APN的相互作用;从m RNA和蛋白质水平揭示食源性二肽-吡咯素诱导IECs产生的生物学变化。这些研究工作可以为食源性吡咯素的生物危害性评价提供基础理论支撑,并有助于指导糖尿病和肾病患者的合理膳食设计。