综述:藻类通过代谢途径调控人类脂质谱的作用及生物技术应用

【字体: 时间:2025年06月18日 来源:Algal Research 4.6

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  这篇综述系统阐述了藻类脂质(富含ω-3/ω-6多不饱和脂肪酸PUFA)在调节人类脂质代谢中的核心作用,涵盖从生物合成途径(如NF-κB、COX-2调控)、肠道菌群互作到生物技术优化(基因编辑、培养工艺)的全链条研究,为心血管疾病、代谢综合征和神经炎症的干预提供了新型功能性食品(如藻源DHA/EPA)的开发策略。

  

藻类脂质:从代谢调控到健康革命的绿色密码

Abstract
脂质作为能量存储与细胞信号传导的关键分子,其来源正经历从传统油脂到藻类的范式转移。藻类合成的α-亚麻酸(ALA)、二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)等ω-3脂肪酸,通过调控炎症因子(TNF-α、IL-6)和信号通路(NF-κB),展现出对代谢综合征的全方位干预潜力。

Introduction
藻类(160,000余种)产生的甘油酯、磷脂等复合脂质,其C14-C22脂肪酸链构成独特的"分子工具箱"。与陆生植物相比,藻源PUFA具有更高的生物利用度,其EPA/DHA通过竞争性抑制ω-6衍生的花生四烯酸代谢,重塑二十烷酸平衡,这是其心血管保护作用的化学基础。

Classification and metabolic roles
人类脂质谱的调控是立体网络:藻类鞘脂调控肝脏X受体(LXR)激活胆固醇逆向转运,而甘油磷脂通过AMPK通路促进脂肪酸β氧化。值得注意的是,藻类特有的磺酸酯化糖脂可增强肠道紧密连接蛋白表达,这解释了其"肠-肝轴"调控优势。

Anti-inflammatory and antioxidant properties
在神经炎症模型中,岩藻黄质通过抑制小胶质细胞COX-2/PGE2
轴,降低Tau蛋白磷酸化。红藻甾醇则通过Nrf2/HO-1通路提升超氧化物歧化酶(SOD)活性,这种双靶点特性使其在阿尔茨海默病干预中独具潜力。

Biotechnological advances
CRISPR-Cas9技术已用于改造三角褐指藻的乙酰辅酶A羧化酶(ACC)基因,使DHA产量提升300%。光生物反应器结合脉冲电场提取技术,将总脂提取率提高至细胞干重的45%,同时保留热不稳定活性成分。

Challenges and future prospects
当前藻株的碳固定效率仅为理论值的12%,通过合成生物学构建"脂质工厂"蓝藻或是突破方向。值得注意的是,将藻粉纳入烘焙食品时,其PUFA在180℃下的氧化动力学尚未完全阐明,这需要开发新型微胶囊化技术。

Conclusion
从潮间带到人类餐桌,藻类脂质正改写营养干预规则。其价值不仅在于替代鱼油,更在于创造"设计型脂质分子"——例如基因编辑获得的含硫脂肪酸,可能开辟全新的代谢调控维度。未来十年,藻类或将成为精准营养最重要的生物反应器。

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