文章來源：微藻未來
解酒及酒精對(duì)肝臟的損害機(jī)制
酒精進(jìn)入人體后，主要在肝臟中代謝。酒精代謝過程中會(huì)產(chǎn)生大量的活性氧（ROS），這些活性氧會(huì)引發(fā)氧化應(yīng)激，導(dǎo)致肝細(xì)胞損傷、炎癥和纖維化，最終可能發(fā)展為肝硬化甚至肝癌。在肝臟中，酒精通過氧化途徑和非氧化途徑代謝。
氧化途徑（酒精消化的主要途徑）中，酒精被各種酶氧化為乙醛，包括酒精脫氫酶 (ADH)、細(xì)胞色素 P450 2E1 (CYP2E1) 和過氧化氫酶。然后，乙醛分解為乙酸鹽，乙酸鹽從肝臟排出。尤其是當(dāng)過量飲酒時(shí)，CYP2E1 被激活并促進(jìn)活性氧 (ROS) 的形成。
非氧化途徑占酒精代謝的一小部分。各種酶以非氧化方式將酒精與不同的內(nèi)源性代謝物結(jié)合，產(chǎn)生脂肪酸乙酯 (FAEE)、磷脂酰乙醇 (PEth)、乙基葡萄糖醛酸 (EtG) 和乙基硫酸鹽 (EtS)。
圖 1. 肝臟中酒精代謝示意圖。
酒精代謝過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物會(huì)增加脂質(zhì)積聚、炎癥和纖維化，從而損傷肝臟。尤其是酒精代謝的第一個(gè)代謝產(chǎn)物乙醛，是眾所周知的毒性化合物。由CYP2E1激活產(chǎn)生的ROS也被認(rèn)為是肝損傷的主要因素之一。此外，乙酸鹽和非氧化代謝產(chǎn)物也已知會(huì)損傷肝臟。
藻類獨(dú)特的酒精代謝機(jī)制
在眾多生物中，藻類代謝酒精的機(jī)制獨(dú)樹一幟，與自身的生理結(jié)構(gòu)和基因演化密切相關(guān)，在漫長(zhǎng)的進(jìn)化過程中，形成了一套包含多種酶和復(fù)雜調(diào)控過程的酒精代謝體系。
醛-醇脫氫酶（ADHE）的作用：在微藻中，ADHE 是參與酒精代謝的關(guān)鍵酶。像在綠藻萊茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii?）里，ADHE 擁有 N 端乙?；┟摎涿附Y(jié)構(gòu)域和 C 端醇脫氫酶結(jié)構(gòu)域。而在與萊茵衣藻親緣關(guān)系較近的無色藻?Polytomella?sp. 中，存在兩種 ADHE 相關(guān)酶（ADHE1 和 ADHE2）。微藻酒精代謝進(jìn)化多樣性為其在胃腸道中輔助酒精代謝提供了可能性。
圖 2. 微藻中醛醇脫氫酶的系統(tǒng)發(fā)育和功能多樣性
微藻中 ADHE 等參與酒精代謝的酶具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和功能，同時(shí)微藻憑借其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和生理特性，展現(xiàn)出良好的胃腸道停留能力，這為其實(shí)現(xiàn)持續(xù)解酒功能提供了可能。例如螺旋藻呈螺旋狀結(jié)構(gòu)，這種獨(dú)特的形態(tài)使其擁有較大的表面積，增加了與胃腸道組織的接觸面積，從而更容易附著在胃腸道絨毛上。微藻細(xì)胞壁主要由多糖成分構(gòu)成，這種成分不僅對(duì)人體無毒無害，具有良好的生物相容性，避免了免疫排斥反應(yīng)，而且能在胃酸等惡劣的胃腸道環(huán)境下保持穩(wěn)定，在胃酸環(huán)境下可保護(hù)自身攜帶的解酒成分不被降解。除此之外，微藻附著于腸道粘膜上，也可能減少腸道酒精吸收，進(jìn)而提升酒量。
圖 3. 利用螺旋藻作為底盤的藥物遞送系統(tǒng)，附著于腸道絨毛上。
部分藻類含有的獨(dú)特解酒成分
褐藻、硅藻、金藻及黃綠藻所含有的色素巖藻黃素能降低酒精誘導(dǎo)的肝損傷小鼠的血清轉(zhuǎn)氨酶（AST、ALT）活性，減輕肝組織病理損傷，如肝小葉結(jié)構(gòu)修復(fù)、肝細(xì)胞壞死減少等。同時(shí)，它可降低肝臟中甘油三酯（TG）含量，減輕脂質(zhì)積累。通過激活 Nrf2 介導(dǎo)的抗氧化反應(yīng)，提高肝臟總抗氧化能力（T-AOC），增強(qiáng)抗氧化酶（GSH-Px、SOD、CAT）活性，降低丙二醛（MDA）含量，減少氧化應(yīng)激損傷。還能抑制 TLR4 誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，降低炎癥因子（TNF-α、IL-1β、IL-6、IFN-γ）的表達(dá)，減輕肝臟炎癥。
圖 4. 巖藻黃素 (Fx) 對(duì)酒精性肝損傷小鼠體重和肝指數(shù)的影響。( A ) Fx 的化學(xué)結(jié)構(gòu)。( B ) 7 天的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。( C ) 小鼠體重。( D ) 小鼠肝指數(shù)。
實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，給予巖藻黃素組小鼠的肝酒精脫氫酶（Alcohol Dehydrogenase，ADH）和乙醛脫氫酶（Acetaldehyde Dehydrogenase，ALDH）活性顯著高于對(duì)照組。這說明巖藻黃素具有增強(qiáng)酒精脫氫酶和乙醛脫氫酶活性的作用。酒精脫氫酶和乙醛脫氫酶是酒精代謝過程中的重要酶，它們能夠代謝肝臟中 80% 的乙醇，具有重要的抗酒精活性。巖藻黃素增強(qiáng)這兩種酶的活性，有助于提高肝臟對(duì)酒精的代謝能力，從而預(yù)防酒精誘導(dǎo)的肝損傷，對(duì)肝臟起到保護(hù)作用。
圖 5. 巖藻黃素 Fx 對(duì)酒精性肝損傷小鼠肝臟乙醇脫氫酶 (ADH) ( A ) 和乙醛脫氫酶 (ALDH) ( B ) 活性的影響。
褐藻中的昆布多糖已被證實(shí)對(duì)酒精性肝損傷具有顯著的改善作用。研究人員通過給小鼠喂食酒精構(gòu)建酒精性肝?。ˋLD）模型，再給予昆布多糖干預(yù)。昆布多糖不僅顯著減輕了小鼠的肝損傷，還改善了肝功能。從數(shù)據(jù)上看，酒精會(huì)使小鼠血清中的谷丙轉(zhuǎn)氨酶（ALT）、谷草轉(zhuǎn)氨酶（AST）和堿性磷酸酶（ALP）等指標(biāo)大幅升高，而昆布多糖的攝入讓這些指標(biāo)明顯降低 。在組織學(xué)觀察中，酒精會(huì)導(dǎo)致小鼠肝臟出現(xiàn)大量脂肪滴、炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)和肝細(xì)胞排列紊亂等問題，昆布多糖則有效緩解了這些癥狀。
圖 6. 從褐藻?Dictyota dichotoma?中獲得的海帶多糖的結(jié)構(gòu)示意圖和實(shí)驗(yàn)方案。
昆布多糖發(fā)揮作用的機(jī)制十分復(fù)雜且精妙。基因芯片和生物信息學(xué)分析顯示，它能調(diào)節(jié)多個(gè)關(guān)鍵信號(hào)通路。在氧化應(yīng)激方面，昆布多糖調(diào)控細(xì)胞色素 P450 和谷胱甘肽代謝相關(guān)基因，減少活性氧（ROS）的產(chǎn)生，增強(qiáng)肝臟的抗氧化能力。同時(shí)，它還作用于 Wnt 信號(hào)通路和 cAMP 信號(hào)通路，抑制肝細(xì)胞的異常增殖和炎癥反應(yīng)，促進(jìn)肝臟細(xì)胞的正常代謝和修復(fù)。這一系列的作用，使得昆布多糖成為保護(hù)肝臟免受酒精侵害的有力 “武器”。
圖 7. 海帶多糖減輕肝臟組織病理學(xué)損傷。海帶多糖減輕了酒精誘導(dǎo)的肝臟組織病理學(xué)脂肪變性和炎癥浸潤(rùn)。
除了褐藻，紅藻也展現(xiàn)出了強(qiáng)大的護(hù)肝潛力。紅藻 Pyropia yezoensis 的脂溶性提取物（PYLP）富含多種對(duì)肝臟有益的成分，如大量的多不飽和脂肪酸，特別是二十碳五烯酸（EPA）和亞油酸，它們?cè)?PYLP 總脂質(zhì)中的占比高達(dá) 56.91% 。
圖 9. 紅藻?Pyropia yezoensis?脂溶性部分 (PYLP) 對(duì)酒精誘導(dǎo)的小鼠毒性的保護(hù)作用：體重和存活率的改變。及 PYLP 對(duì)酒精誘導(dǎo)的肝臟氧化應(yīng)激的保護(hù)作用。超氧化物歧化酶 (SOD) 活性、過氧化氫酶 (CAT) 活性、谷胱甘肽過氧化物酶 (GPx) 活性、丙二醛 (MDA) 水平。
實(shí)驗(yàn)表明，PYLP 能夠顯著減輕酒精對(duì)小鼠肝臟的損傷。它可以提高抗氧化酶（如超氧化物歧化酶、過氧化氫酶和谷胱甘肽過氧化物酶）的活性，降低脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛（MDA）的含量，從而有效抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)。在組織學(xué)層面，PYLP 能夠減輕酒精引起的肝細(xì)胞變性、空泡化和出血性病變，維持肝臟細(xì)胞的正常結(jié)構(gòu)和功能。同時(shí)，PYLP 還通過調(diào)節(jié)抗凋亡信號(hào)通路相關(guān)蛋白的表達(dá)，減少肝細(xì)胞的凋亡，進(jìn)一步保護(hù)肝臟免受酒精的損害。
微藻在解酒及護(hù)肝方面的應(yīng)用前景與挑戰(zhàn)
從應(yīng)用前景來看，在食品和保健品領(lǐng)域，微藻有望成為新型解酒護(hù)肝食品或保健品的核心成分?；谖⒃逯泻卸喾N具有解酒護(hù)肝功效的成分，如巖藻黃素、昆布多糖、PYLP 等，可以開發(fā)出各類功能性食品。比如將富含這些成分的微藻提取物添加到飲料、膠囊或片劑中，制成專門針對(duì)飲酒人群的解酒護(hù)肝產(chǎn)品。同時(shí)微藻獨(dú)特的胃腸道滯留特性也能為其提供一個(gè)穩(wěn)定的釋放系統(tǒng)。
不過，微藻應(yīng)用也面臨挑戰(zhàn)。大規(guī)模培養(yǎng)方面，微藻對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境要求嚴(yán)格，培養(yǎng)成本高且系統(tǒng)效率和穩(wěn)定性不足。微藻活性成分提取純化難度大，成本高且產(chǎn)品純度和活性難以保證。安全性評(píng)估和質(zhì)量控制也需要進(jìn)一步完善，要研究長(zhǎng)期使用的潛在風(fēng)險(xiǎn)，并建立質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法。
盡管目前微藻在應(yīng)用過程中面臨著諸多挑戰(zhàn)，但隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，這些問題有望逐步得到解決。未來，微藻可能會(huì)廣泛應(yīng)用于食品、保健品、醫(yī)藥等多個(gè)領(lǐng)域，為飲酒人群提供更安全、更有效的解酒護(hù)肝解決方案，為人類健康事業(yè)做出重要貢獻(xiàn)。我們也期待更多的研究能夠深入挖掘微藻的潛力，讓這一微小的生物發(fā)揮出更大的價(jià)值，幫助人們?cè)谙硎芫凭珟淼纳缃粯啡r(shí)，最大程度地減少酒精對(duì)身體的危害。
