量子点标记血红素的制备及其在肠血红素铁吸收研究中的应用

　　饮食铁分血红素铁和非血红素两种形式，机体内约70％的铁以血红素铁形式存在，而且补充血红素铁是治疗机体缺铁性贫血的首选策略。早在1955年，就有关于血红素铁吸收研究的记载。然而，血红素肠铁吸收机制一直不是很清楚。这主要是受到了血红素铁常规标记和示踪技术的限制。随着量子点这种新型纳米示踪材料的发现，河北师范大学生命科学学院铁代谢基础与应用研究团队制备了量子点标记的血红素（QDs-hemin），并将其应用到十二指肠的血红素铁吸收机制研究中，相关的研究成果发表在2016年10月的《Nanomedicine: Nanotechnology, biology and medicine》上。 

　　该研究团队成功制备的QDs-hemin在生物应用中具有很多优点：包封率高；QDs-hemin粒径小，为纳米级；粒径均一；稳定性好；缓冲性强，在pH 5-9的范围内具有稳定的荧光强度；且荧光不淬灭。将血红素注射到小鼠十二指肠环中，利用同步辐射X荧光分析技术（Micro X-ray Fluorescence，μ-XRF）和激光共聚焦扫描显微镜技术观察，在体研究均发现，血红素铁在20min后就大量吸收进入小鼠十二指肠，并随着时间延长，血红素铁从小肠绒毛顶端吸收到基底部并进一步进入黏膜下层。 

　　图1 μ-XRF技术检测QDs-hemin的肠铁吸收过程与元素分布。血红素铁的肠铁吸收过程 Ai：对照组；Aii：20min 后铁在十二指肠的分布；Aiii：40 min后铁在十二指肠的分布；Aiv：60 min后铁在十二指肠的分布. (B) 小肠内注射Co-distribution后40min，铁和锌在十二指肠的分布 Bi和Bii显示铁的分布，Biii和Biv显示锌的分布，Bi和Biii为对照组，Bii和Biv为QDs-hemin注射组。 

　　然而，在肠铁吸收过程中，QDs-hemin是以什么形式被吸收的是一个难题，血红素铁和量子点是作为一个耦联物被吸收的，还是二者分开后仅血红素被吸收的不得而知。北京同步辐射装置（BSRF）4W1B站的μ-XRF技术在解决此难题中发挥了绝对的优势，由于μ-XRF获得的数据可以同时显示多种元素的分布，而量子点的化学成分中含有锌，因此，利用μ-XRF技术同时显示QDs-hemin被十二指肠吸收后铁和锌元素的分布。结果表明，在QDs-hemin吸收过程中，铁元素和锌元素存在共定位。这就证明，量子点标记的血红素是作为一个耦联物被整体吸收的，量子点的荧光可实时定量的示踪血红素铁的吸收过程。 

　　这个发现为进一步深入研究血红素铁的肠铁吸收的分子机制和路径开辟了新思路。至今为止，肠铁吸收的机制说法不一，主要涉及了受体介导的内吞及HCP1介导的转运途径两种机制，但是二者谁占主导优势未见报道。通过在体和离体实验研究，发现，HCP1是介导血红素铁吸收的优势路径，而且QDs-hemin被肠上皮细胞吸收后，最后在溶酶体内降解。 

　　这个研究确认了量子点可以作为肠铁吸收和转运的示踪剂，并证明HCP1为血红素铁吸收的优势途径，丰富了肠铁吸收的理论，并在分子机制上更进一步。但是关于HCP1在小肠血红素铁吸收中的分子调节机制有待于进一步研究。