文章来源：微藻未来
解酒及酒精对肝脏的损害机制
酒精进入人体后，主要在肝脏中代谢。酒精代谢过程中会产生大量的活性氧（ROS），这些活性氧会引发氧化应激，导致肝细胞损伤、炎症和纤维化，最终可能发展为肝硬化甚至肝癌。在肝脏中，酒精通过氧化途径和非氧化途径代谢。
氧化途径（酒精消化的主要途径）中，酒精被各种酶氧化为乙醛，包括酒精脱氢酶 (ADH)、细胞色素 P450 2E1 (CYP2E1) 和过氧化氢酶。然后，乙醛分解为乙酸盐，乙酸盐从肝脏排出。尤其是当过量饮酒时，CYP2E1 被激活并促进活性氧 (ROS) 的形成。
非氧化途径占酒精代谢的一小部分。各种酶以非氧化方式将酒精与不同的内源性代谢物结合，产生脂肪酸乙酯 (FAEE)、磷脂酰乙醇 (PEth)、乙基葡萄糖醛酸 (EtG) 和乙基硫酸盐 (EtS)。
图 1. 肝脏中酒精代谢示意图。
酒精代谢过程中产生的副产物会增加脂质积聚、炎症和纤维化，从而损伤肝脏。尤其是酒精代谢的第一个代谢产物乙醛，是众所周知的毒性化合物。由CYP2E1激活产生的ROS也被认为是肝损伤的主要因素之一。此外，乙酸盐和非氧化代谢产物也已知会损伤肝脏。
藻类独特的酒精代谢机制
在众多生物中，藻类代谢酒精的机制独树一帜，与自身的生理结构和基因演化密切相关，在漫长的进化过程中，形成了一套包含多种酶和复杂调控过程的酒精代谢体系。
醛-醇脱氢酶（ADHE）的作用：在微藻中，ADHE 是参与酒精代谢的关键酶。像在绿藻莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii ）里，ADHE 拥有 N 端乙酰化醛脱氢酶结构域和 C 端醇脱氢酶结构域。而在与莱茵衣藻亲缘关系较近的无色藻 Polytomella sp. 中，存在两种 ADHE 相关酶（ADHE1 和 ADHE2）。微藻酒精代谢进化多样性为其在胃肠道中辅助酒精代谢提供了可能性。
图 2. 微藻中醛醇脱氢酶的系统发育和功能多样性
微藻中 ADHE 等参与酒精代谢的酶具有独特的结构和功能，同时微藻凭借其独特的结构和生理特性，展现出良好的胃肠道停留能力，这为其实现持续解酒功能提供了可能。例如螺旋藻呈螺旋状结构，这种独特的形态使其拥有较大的表面积，增加了与胃肠道组织的接触面积，从而更容易附着在胃肠道绒毛上。微藻细胞壁主要由多糖成分构成，这种成分不仅对人体无毒无害，具有良好的生物相容性，避免了免疫排斥反应，而且能在胃酸等恶劣的胃肠道环境下保持稳定，在胃酸环境下可保护自身携带的解酒成分不被降解。除此之外，微藻附着于肠道粘膜上，也可能减少肠道酒精吸收，进而提升酒量。
图 3. 利用螺旋藻作为底盘的药物递送系统，附着于肠道绒毛上。
部分藻类含有的独特解酒成分
褐藻、硅藻、金藻及黄绿藻所含有的色素岩藻黄素能降低酒精诱导的肝损伤小鼠的血清转氨酶（AST、ALT）活性，减轻肝组织病理损伤，如肝小叶结构修复、肝细胞坏死减少等。同时，它可降低肝脏中甘油三酯（TG）含量，减轻脂质积累。通过激活 Nrf2 介导的抗氧化反应，提高肝脏总抗氧化能力（T-AOC），增强抗氧化酶（GSH-Px、SOD、CAT）活性，降低丙二醛（MDA）含量，减少氧化应激损伤。还能抑制 TLR4 诱导的炎症反应，降低炎症因子（TNF-α、IL-1β、IL-6、IFN-γ）的表达，减轻肝脏炎症。
图 4. 岩藻黄素 (Fx) 对酒精性肝损伤小鼠体重和肝指数的影响。( A ) Fx 的化学结构。( B ) 7 天的实验设计。( C ) 小鼠体重。( D ) 小鼠肝指数。
实验证据表明，给予岩藻黄素组小鼠的肝酒精脱氢酶（Alcohol Dehydrogenase，ADH）和乙醛脱氢酶（Acetaldehyde Dehydrogenase，ALDH）活性显著高于对照组。这说明岩藻黄素具有增强酒精脱氢酶和乙醛脱氢酶活性的作用。酒精脱氢酶和乙醛脱氢酶是酒精代谢过程中的重要酶，它们能够代谢肝脏中 80% 的乙醇，具有重要的抗酒精活性。岩藻黄素增强这两种酶的活性，有助于提高肝脏对酒精的代谢能力，从而预防酒精诱导的肝损伤，对肝脏起到保护作用。
图 5. 岩藻黄素 Fx 对酒精性肝损伤小鼠肝脏乙醇脱氢酶 (ADH) ( A ) 和乙醛脱氢酶 (ALDH) ( B ) 活性的影响。
褐藻中的昆布多糖已被证实对酒精性肝损伤具有显著的改善作用。研究人员通过给小鼠喂食酒精构建酒精性肝病（ALD）模型，再给予昆布多糖干预。昆布多糖不仅显著减轻了小鼠的肝损伤，还改善了肝功能。从数据上看，酒精会使小鼠血清中的谷丙转氨酶（ALT）、谷草转氨酶（AST）和碱性磷酸酶（ALP）等指标大幅升高，而昆布多糖的摄入让这些指标明显降低 。在组织学观察中，酒精会导致小鼠肝脏出现大量脂肪滴、炎症细胞浸润和肝细胞排列紊乱等问题，昆布多糖则有效缓解了这些症状。
图 6. 从褐藻 Dictyota dichotoma 中获得的海带多糖的结构示意图和实验方案。
昆布多糖发挥作用的机制十分复杂且精妙。基因芯片和生物信息学分析显示，它能调节多个关键信号通路。在氧化应激方面，昆布多糖调控细胞色素 P450 和谷胱甘肽代谢相关基因，减少活性氧（ROS）的产生，增强肝脏的抗氧化能力。同时，它还作用于 Wnt 信号通路和 cAMP 信号通路，抑制肝细胞的异常增殖和炎症反应，促进肝脏细胞的正常代谢和修复。这一系列的作用，使得昆布多糖成为保护肝脏免受酒精侵害的有力 “武器”。
图 7. 海带多糖减轻肝脏组织病理学损伤。海带多糖减轻了酒精诱导的肝脏组织病理学脂肪变性和炎症浸润。
除了褐藻，红藻也展现出了强大的护肝潜力。红藻 Pyropia yezoensis 的脂溶性提取物（PYLP）富含多种对肝脏有益的成分，如大量的多不饱和脂肪酸，特别是二十碳五烯酸（EPA）和亚油酸，它们在 PYLP 总脂质中的占比高达 56.91% 。
图 9. 红藻 Pyropia yezoensis 脂溶性部分 (PYLP) 对酒精诱导的小鼠毒性的保护作用：体重和存活率的改变。及 PYLP 对酒精诱导的肝脏氧化应激的保护作用。超氧化物歧化酶 (SOD) 活性、过氧化氢酶 (CAT) 活性、谷胱甘肽过氧化物酶 (GPx) 活性、丙二醛 (MDA) 水平。
实验表明，PYLP 能够显著减轻酒精对小鼠肝脏的损伤。它可以提高抗氧化酶（如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶）的活性，降低脂质过氧化产物丙二醛（MDA）的含量，从而有效抑制氧化应激反应。在组织学层面，PYLP 能够减轻酒精引起的肝细胞变性、空泡化和出血性病变，维持肝脏细胞的正常结构和功能。同时，PYLP 还通过调节抗凋亡信号通路相关蛋白的表达，减少肝细胞的凋亡，进一步保护肝脏免受酒精的损害。
微藻在解酒及护肝方面的应用前景与挑战
从应用前景来看，在食品和保健品领域，微藻有望成为新型解酒护肝食品或保健品的核心成分。基于微藻中含有多种具有解酒护肝功效的成分，如岩藻黄素、昆布多糖、PYLP 等，可以开发出各类功能性食品。比如将富含这些成分的微藻提取物添加到饮料、胶囊或片剂中，制成专门针对饮酒人群的解酒护肝产品。同时微藻独特的胃肠道滞留特性也能为其提供一个稳定的释放系统。
不过，微藻应用也面临挑战。大规模培养方面，微藻对生长环境要求严格，培养成本高且系统效率和稳定性不足。微藻活性成分提取纯化难度大，成本高且产品纯度和活性难以保证。安全性评估和质量控制也需要进一步完善，要研究长期使用的潜在风险，并建立质量控制标准和检测方法。
尽管目前微藻在应用过程中面临着诸多挑战，但随着科学技术的不断发展，这些问题有望逐步得到解决。未来，微藻可能会广泛应用于食品、保健品、医药等多个领域，为饮酒人群提供更安全、更有效的解酒护肝解决方案，为人类健康事业做出重要贡献。我们也期待更多的研究能够深入挖掘微藻的潜力，让这一微小的生物发挥出更大的价值，帮助人们在享受酒精带来的社交乐趣时，最大程度地减少酒精对身体的危害。
