文章來源：微藻未來
解酒及酒精對肝臟的損害機制
酒精進入人體后，主要在肝臟中代謝。酒精代謝過程中會產(chǎn)生大量的活性氧（ROS），這些活性氧會引發(fā)氧化應激，導致肝細胞損傷、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。尤其是當過量飲酒時，CYP2E1 被激活并促進活性氧 (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)物也已知會損傷肝臟。
藻類獨特的酒精代謝機制
在眾多生物中，藻類代謝酒精的機制獨樹一幟，與自身的生理結構和基因演化密切相關，在漫長的進化過程中，形成了一套包含多種酶和復雜調(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鍵酶。像在綠藻萊茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii?）里，ADHE 擁有 N 端乙?；┟摎涿附Y構域和 C 端醇脫氫酶結構域。而在與萊茵衣藻親緣關系較近的無色藻?Polytomella?sp. 中，存在兩種 ADHE 相關酶（ADHE1 和 ADHE2）。微藻酒精代謝進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特的結構和功能，同時微藻憑借其獨特的結構和生理特性，展現(xiàn)出良好的胃腸道停留能力，這為其實現(xiàn)持續(xù)解酒功能提供了可能。例如螺旋藻呈螺旋狀結構，這種獨特的形態(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。微藻細胞壁主要由多糖成分構成，這種成分不僅對人體無毒無害，具有良好的生物相容性，避免了免疫排斥反應，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，如肝小葉結構修復、肝細胞壞死減少等。同時，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 介導的抗氧化反應，提高肝臟總抗氧化能力（T-AOC），增強抗氧化酶（GSH-Px、SOD、CAT）活性，降低丙二醛（MDA）含量，減少氧化應激損傷。還能抑制 TLR4 誘導的炎癥反應，降低炎癥因子（TNF-α、IL-1β、IL-6、IFN-γ）的表達，減輕肝臟炎癥。
圖 4. 巖藻黃素 (Fx) 對酒精性肝損傷小鼠體重和肝指數(shù)的影響。( A ) Fx 的化學結構。( B ) 7 天的實驗設計。( C ) 小鼠體重。( D ) 小鼠肝指數(shù)。
實驗證據(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）活性顯著高于對照組。這說明巖藻黃素具有增強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。巖藻黃素增強這兩種酶的活性，有助于提高肝臟對酒精的代謝能力，從而預防酒精誘導的肝損傷，對肝臟起到保護作用。
圖 5. 巖藻黃素 Fx 對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對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建酒精性肝?。ˋLD）模型，再給予昆布多糖干預。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）等指標大幅升高，而昆布多糖的攝入讓這些指標明顯降低 。在組織學觀察中，酒精會導致小鼠肝臟出現(xiàn)大量脂肪滴、炎癥細胞浸潤和肝細胞排列紊亂等問題，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構示意圖和實驗方案。
昆布多糖發(fā)揮作用的機制十分復雜且精妙。基因芯片和生物信息學分析顯示，它能調(diào)節(jié)多個關鍵信號通路。在氧化應激方面，昆布多糖調(diào)控細胞色素 P450 和谷胱甘肽代謝相關基因，減少活性氧（ROS）的產(chǎn)生，增強肝臟的抗氧化能力。同時，它還作用于 Wnt 信號通路和 cAMP 信號通路，抑制肝細胞的異常增殖和炎癥反應，促進肝臟細胞的正常代謝和修復。這一系列的作用，使得昆布多糖成為保護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損傷。海帶多糖減輕了酒精誘導的肝臟組織病理學脂肪變性和炎癥浸潤。
除了褐藻，紅藻也展現(xiàn)出了強大的護肝潛力。紅藻 Pyropia yezoensis 的脂溶性提取物（PYLP）富含多種對肝臟有益的成分，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，它們在 PYLP 總脂質(zhì)中的占比高達 56.91% 。
圖 9. 紅藻?Pyropia yezoensis?脂溶性部分 (PYLP) 對酒精誘導的小鼠毒性的保護作用：體重和存活率的改變。及 PYLP 對酒精誘導的肝臟氧化應激的保護作用。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。
實驗表明，PYLP 能夠顯著減輕酒精對小鼠肝臟的損傷。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激反應。在組織學層面，PYLP 能夠減輕酒精引起的肝細胞變性、空泡化和出血性病變，維持肝臟細胞的正常結構和功能。同時，PYLP 還通過調(diào)節(jié)抗凋亡信號通路相關蛋白的表達，減少肝細胞的凋亡，進一步保護肝臟免受酒精的損害。
微藻在解酒及護肝方面的應用前景與挑戰(zhàn)
從應用前景來看，在食品和保健品領域，微藻有望成為新型解酒護肝食品或保健品的核心成分?；谖⒃逯泻卸喾N具有解酒護肝功效的成分，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，制成專門針對飲酒人群的解酒護肝產(chǎn)品。同時微藻獨特的胃腸道滯留特性也能為其提供一個穩(wěn)定的釋放系統(tǒng)。
不過，微藻應用也面臨挑戰(zhàn)。大規(guī)模培養(yǎng)方面，微藻對生長環(huán)境要求嚴格，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。安全性評估和質(zhì)量控制也需要進一步完善，要研究長期使用的潛在風險，并建立質(zhì)量控制標準和檢測方法。
盡管目前微藻在應用過程中面臨著諸多挑戰(zhàn)，但隨著科學技術的不斷發(fā)展，這些問題有望逐步得到解決。未來，微藻可能會廣泛應用于食品、保健品、醫(yī)藥等多個領域，為飲酒人群提供更安全、更有效的解酒護肝解決方案，為人類健康事業(yè)做出重要貢獻。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)揮出更大的價值，幫助人們在享受酒精帶來的社交樂趣時，最大程度地減少酒精對身體的危害。
