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本文聚焦藻类生物活性化合物在呼吸疾病治疗中的应用。呼吸疾病（如哮喘、慢性阻塞性肺疾病（COPD）等）危害大，现有疗法存局限。藻类含多种活性成分，如岩藻依聚糖（fucoidan）等，在抗炎、抗氧化等方面表现出色，或可改善呼吸疾病治疗效果，极具研究价值。
一、呼吸系统疾病概述
呼吸系统疾病包括哮喘、慢性阻塞性肺疾病（COPD）、肺癌、肺纤维化和呼吸感染等，这些疾病对全球健康构成重大挑战。
哮喘是一种慢性气道炎症性疾病，全球约 2.62 亿人受其影响。环境因素如香烟烟雾、空气污染等可触发炎症，导致气流阻塞和支气管高反应性。目前的治疗方法包括吸入皮质类固醇、支气管扩张剂等，但无法治愈疾病，且长期使用皮质类固醇会有副作用，部分重症患者对现有治疗反应不佳。
COPD 是一种以持续性气流受限为特征的疾病，是全球第三大死因。主要病因包括吸烟和长期暴露于污染物，疾病进展与氧化应激、炎症和蛋白酶 - 抗蛋白酶失衡有关。现有治疗可缓解症状，但不能逆转疾病进展。
肺癌是全球最常见的癌症，也是癌症相关死亡的主要原因，分为非小细胞肺癌（NSCLC）和小细胞肺癌（SCLC）。其发生与 DNA 突变有关，治疗方法包括手术、化疗等，但晚期患者生存率低，且部分治疗会产生耐药性。
肺纤维化是一种慢性进行性疾病，其特征为肺部过度的细胞外基质沉积，导致肺功能受损。目前获批的抗纤维化药物只能延缓疾病进展，晚期患者需要肺移植，但供体器官短缺。
呼吸感染涵盖多种疾病，是全球发病率和死亡率的主要原因之一。如 COVID-19 大流行，给全球带来巨大影响。治疗方法包括抗生素、抗病毒药物等，但面临抗生素耐药性和病毒变异等问题。
二、藻类概述
藻类是地球上最多样化和丰富的生物群体之一，包括微观的单细胞微藻和大型的多细胞宏藻。它们在全球生态系统中起着重要作用，参与初级生产、氧气生成和碳固存。
藻类可分为微藻和宏藻。微藻个体微小，多为单细胞，生长速度快，常见的有小球藻（Chlorella vulgaris）、螺旋藻（Limnospira platensis）等，能产生类胡萝卜素、多不饱和脂肪酸等对人体有益的物质。宏藻体型较大，多为多细胞，如海带（Saccharina latissima）等，含有多糖、酚类等生物活性化合物。
澳大利亚拥有丰富的藻类资源，其多样的海洋生态系统为藻类生长提供了适宜环境。澳大利亚的藻类在制药、营养保健品等行业具有潜在应用价值。
三、藻类的生理和生物活性化合物
藻类通过光合作用将光能转化为化学能，其光合作用过程包括光反应和暗反应（卡尔文循环）。光反应产生氧气、NADPH 和 ATP，为暗反应提供能量和还原剂，使二氧化碳固定形成糖类。藻类的光合作用途径主要有 C3、C4 和 CAM 途径，多数藻类采用 C3 途径。
藻类含有多种生物活性化合物。多糖如褐藻中的岩藻依聚糖（fucoidan）、绿藻中的硫酸多糖等，具有抗肿瘤、抗病毒、免疫调节等多种生物活性。藻胆蛋白存在于红藻和蓝藻中，具有抗氧化、抗炎等作用。脂肪酸如多不饱和脂肪酸（PUFAs），对人体健康至关重要，可调节血脂、血压等。多酚类化合物具有抗氧化和抗炎特性，在褐藻中含量丰富。类胡萝卜素如 β- 胡萝卜素、虾青素等，是重要的光合色素，具有抗氧化、预防疾病等功能。
四、藻类的治疗特性
藻类及其代谢产物在呼吸系统疾病治疗中展现出多方面的潜力。在炎症反应中，岩藻依聚糖（fucoidan）等可通过与免疫受体相互作用，抑制炎症因子释放，减轻炎症。例如，某些藻类的岩藻依聚糖（fucoidan）能抑制一氧化氮释放，减少哮喘和 COPD 中的氧化损伤。
藻类的抗氧化特性可中和自由基，保护细胞免受氧化损伤。如褐藻 Sargassum aquifolium 和红藻 Kappaphycus alvarezii 的提取物具有抗氧化作用，能保护 DNA 免受损伤。
藻类衍生的生物活性化合物还具有抗癌特性。它们可抑制癌细胞增殖、转移和肿瘤血管生成，促进癌细胞凋亡。例如，Sargassum aquifolium 的岩藻依聚糖（fucoidan）可诱导肺癌细胞凋亡，Kappaphycus alvarezii 能抑制乳腺癌细胞生长。
此外，藻类化合物还具有免疫调节作用，可刺激免疫系统，增强机体对疾病的抵抗力。如 Kappaphycus alvarezii 的多糖能增强亚洲鲈鱼和肉鸡的免疫力。
五、藻类在呼吸系统疾病治疗中的研究
在哮喘治疗方面，藻类中的生物活性分子如多糖、类胡萝卜素等可调节免疫反应，减轻气道炎症。岩藻依聚糖（fucoidan）可降低哮喘小鼠中促炎细胞因子水平，虾青素可调节 NF-κB 通路，减少细胞因子产生，褐藻中的酚类物质可抑制 NF-κB 通路，降低气道炎症。
对于 COPD，藻类衍生物质可减轻炎症和氧化应激。岩藻依聚糖（fucoidan）可减少中性粒细胞积累和炎症细胞因子释放，酚类物质可限制炎症介质释放，虾青素和藻蓝蛋白可增强抗氧化防御机制，β- 葡聚糖可调节免疫反应，促进病原体清除。
在肺癌治疗中，藻类化合物展现出多种抗癌机制。褐藻中的岩藻黄质（fucoxanthin）可通过激活 caspase、调节 Bcl-2 家族蛋白和阻断 PI3K/AKT 信号通路，诱导肺癌细胞凋亡，抑制癌细胞增殖和转移。藻蓝蛋白可通过线粒体驱动机制诱导癌细胞凋亡，阻止细胞周期进展。虾青素可减轻氧化应激，抑制 NF-κB 通路，增加肺癌细胞对凋亡的敏感性。
针对肺纤维化，藻类生物活性分子可抑制纤维化进程。褐藻中的酚类和多糖可抑制成纤维细胞增殖、细胞外基质沉积和炎症，干扰 TGF-β 信号通路，增加抗氧化酶活性。岩藻依聚糖（fucoidan）可抑制 TGF-β 诱导的成纤维细胞激活，藻蓝蛋白和虾青素可减轻氧化应激，抑制成纤维细胞激活，β- 葡聚糖和绿藻中的硫酸多糖可调节免疫反应，抑制成纤维细胞激活。
在呼吸感染治疗中，藻类化合物具有抗病毒、抗炎和免疫调节作用。小球藻和螺旋藻的生物活性化合物可增强免疫防御，抑制病毒复制。褐藻中的岩藻依聚糖（fucoidan）可阻断病毒进入宿主细胞，增强干扰素产生，减少炎症细胞因子释放。绿藻中的 β- 胡萝卜素可提供抗氧化保护，绿藻 Ulva lactuca 的硫酸多糖可抑制病毒 RNA 聚合酶活性，红藻中的琼脂糖可激活免疫细胞，促进病毒清除。
六、藻类生物活性化合物的实验和临床前研究
在哮喘模型中，通过卵清蛋白（OVA）诱导小鼠哮喘或使用屋尘螨（HDM）提取物模型，研究发现岩藻依聚糖（fucoidan）、虾青素和褐藻中的 β- 葡聚糖（laminarin）等藻类化合物可减轻炎症反应，调节 Th1/Th2 细胞因子平衡，降低气道高反应性。
在 COPD 模型中，通过让啮齿动物暴露于慢性香烟烟雾或气管内注射弹性蛋白酶，模拟人类 COPD 的病理特征。研究表明，岩藻依聚糖（fucoidan）可减少中性粒细胞浸润和炎症细胞因子释放，减轻纤维化和黏液过度分泌，虾青素可清除自由基，增强抗氧化防御，降低氧化应激损伤。
肺癌模型通常使用非小细胞肺癌（NSCLC）细胞系进行体外研究，再通过免疫缺陷小鼠的肿瘤异种移植进行体内研究。研究发现，岩藻黄质（fucoxanthin）和藻蓝蛋白等藻类化合物可通过调节 PI3K/AKT 通路、增加细胞内活性氧（ROS）水平等机制，诱导癌细胞凋亡，抑制癌细胞增殖。
在肺纤维化研究中，常用博来霉素诱导小鼠肺组织纤维化模型。研究显示，岩藻依聚糖（fucoidan）可抑制 TGF-β 驱动的成纤维细胞激活，减少纤维化标志物表达，藻蓝蛋白和虾青素可减轻氧化应激损伤，抑制成纤维细胞增殖，延缓纤维化进程。
在呼吸感染研究中，通过体外病毒进入阻断试验和体内病毒性肺炎模型，发现藻类衍生的多糖和色素具有抗病毒、免疫调节和抗炎作用。岩藻依聚糖（fucoidan）可阻断病毒黏附，减少炎症细胞因子释放，藻蓝蛋白可调节免疫反应，减轻过度的细胞因子释放。
综上所述，藻类衍生的生物活性化合物在呼吸系统疾病治疗中展现出巨大的潜力，可作为现有治疗方法的补充或替代。然而，目前的研究多处于临床前阶段，未来需要进一步开展临床研究，验证其安全性和有效性，确定最佳给药剂量，并探索先进的药物递送方法，以实现从实验室到临床的转化，为呼吸系统疾病患者带来新的治疗希望。
