《Algal Research》：A sulfated seaweed polysaccharide from
Myelophycus simplex suppresses adipogenic signaling and increases energy expenditure via AMPK-centered actions
编辑推荐：
•SPMS 从 Myelophycus simplex 中提取，表现出类岩藻多糖的特性。•本研究展示了 SPMS 的物理化学性质。•SPMS 可以降低脂质积累，并在不具细胞毒性的情况下激活 AMPK 和 ACC。•通过化学方法证实了 SPMS 对 AMPK 的依赖性；斑马鱼实验也
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SPMS 从 Myelophycus simplex 中提取，表现出类岩藻多糖的特性。
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本研究展示了 SPMS 的物理化学性质。
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SPMS 可以降低脂质积累，并在不具细胞毒性的情况下激活 AMPK 和 ACC。
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通过化学方法证实了 SPMS 对 AMPK 的依赖性；斑马鱼实验也验证了其代谢效应。
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SPMS 能增加能量消耗，并减少体内由卵黄引起的脂质负担。
引言
长期以来，海洋一直被认为是地球上化学多样性的最终前沿。海洋生物，尤其是大型藻类，能够在盐度波动、紫外线照射以及潮汐带来的机械应力等动态环境中繁衍生息[1]。为了应对这些压力，这些藻类进化出了复杂的生物化学防御系统，其中包括一系列硫酸化多糖，这些多糖作为结构稳定剂、渗透保护剂和自由基清除剂发挥作用[1]。有趣的是，这些海洋多糖因其多样的生物活性而受到关注，这些活性涵盖了抗凝血、免疫调节、抗病毒、抗氧化以及对人类健康有益的代谢效应[2],[3]。
在海洋来源的多糖中，来自褐藻的岩藻多糖和其他硫酸化杂多糖特别受到关注。它们的硫酸基替代模式、单糖多样性以及分子量分布赋予了它们陆地多糖所不具备的结构复杂性[4]。重要的是，硫酸基团的密度和位置被认为直接影响其生物活性，包括与细胞受体和信号蛋白的相互作用[5]。因此，每种褐藻不仅是一种碳水化合物聚合物的来源，还是一种由进化压力塑造的独特“生物实验”。
肥胖是全球最紧迫的健康危机之一，它不再仅仅被视为一种外观问题或生活方式问题，而是一种被世界卫生组织和美国医学会等全球卫生机构正式认可的慢性疾病[6]。这种重新分类反映了与肥胖相关的各种病理情况，包括 2 型糖尿病、非酒精性脂肪肝疾病、心血管并发症，甚至某些癌症[7]。在细胞层面，肥胖会引发持续的低度炎症和氧化应激状态，从而加速代谢功能障碍[8]。将肥胖视为一种疾病意味着仅仅限制热量摄入已经不够；传统的干预方法，如行为矫正或药物抑制食欲和吸收，已经无法满足需求，需要直接针对脂肪堆积和代谢失衡的分子驱动因素的策略[9],[10]。
在细胞层面，肥胖表现为能量感知机制的失败，例如脂肪细胞倾向于过度产生脂质，线粒体效率下降，炎症信号增强。在这种代谢失调中，AMP-激活的蛋白激酶（AMPK）起着关键作用，它是感知细胞能量状态的主要调节器[11]。当 AMPK 被激活时，它会促进分解代谢途径，如脂肪酸氧化，同时抑制合成代谢过程，如脂质生成。本质上，AMPK 是一个能够重新平衡代谢流量的分子开关[12]。
肥胖的药物治疗越来越多地针对脂肪堆积的分子驱动因素，而不仅仅是控制食欲。在这些驱动因素中，AMP-激活的蛋白激酶（AMPK）充当了关键的细胞能量传感器：一旦被激活，它会抑制脂质生成的转录因子（如 PPARγ、C/EBPα 和 SREBP-1），并通过磷酸化乙酰辅酶 A 羧化酶（ACC）来促进脂肪酸氧化。由于褐藻中的硫酸化多糖具有高硫酸基密度和富岩藻糖的骨架，它们可以与参与这一途径的细胞表面和细胞内信号蛋白相互作用。凭借其长期的饮食暴露历史和多靶点的生物活性，包括抗氧化防御和 AMPK 激活作用，海洋来源的多糖因此成为安全、天然来源的 AMPK-ACC 通路调节剂[13],[14]。
尽管关于广泛研究的可食用褐藻（如 Undaria pinnatifida 和 Laminaria japonica）中的多糖的文献越来越多，但对 Myelophycus simplex（MS）的关注却很少。这种藻类常见于环境压力特别严重的岩石海岸生态系统中[15]。这样的生态位往往有利于具有独特硫酸化模式的多糖的生物合成[16],[17]。对 MS 导出的硫酸化多糖（SPMS）的初步成分分析显示，其硫酸含量异常高，且含有丰富的岩藻糖单糖，这些结构特征通常与生物活性相关。
在这项研究中，我们旨在表征 SPMS 的化学组成和生物活性，重点探讨其作为抗肥胖剂的潜力。通过结合抗氧化测定、3T3-L1 脂肪细胞分化模型和斑马鱼脂质积累测定，我们探索了 SPMS 是否可以通过调节 AMPK 通路来影响脂质代谢。我们假设 SPMS 的独特结构特征可能使其能够“改变代谢方向”，促进能量消耗，从而提供一种天然且可持续的肥胖管理策略。通过将海洋化学多样性与现代药物治疗未能满足的需求相结合，这项工作将 MS 定位为一项新颖且尚未充分探索的资源，可用于功能性食品成分和营养补充剂的开发。
章节片段
化学品和试剂
本研究使用了 Dulbecco 的改良 Eagle 培养基（DMEM）、牛血清（BS）、胎牛血清（FBS）以及由 Corning Inc.（美国纽约州 One Riverfront Plaza）生产的抗体。一抗和二抗购自 Cell Signaling Technology Co., Ltd.（美国马萨诸塞州贝德福德）或 Santa Cruz Biotechnology, Inc.（美国德克萨斯州达拉斯）。此外还使用了地塞米松、异丁基-1-甲基黄嘌呤（IBMX）、胰岛素、Oil Red O [18] 和 37% 的甲醛溶液用于脂肪生成实验
利用碳水酶辅助方法，MS 水解后分离出 MSC 为主要成分
酶辅助提取方法从 MS 中获得了六个不同的组分：MSB（空白）、MSA（AMG）、MSC（Celluclast）、MST（Termamyl）、MSU（Ultraflo）和 MSV（Viscozyme）。其中，MSC 的回收率最高，为 16.00 ± 1.53%，是 MSB（7.00 ± 0.58%）的两倍多，几乎是 MSV（4.00 ± 0.58%）的四倍（图 1A）。MSA、MST 和 MSU 的回收率分别为 9.00 ± 1.53%、11.00 ± 0.58% 和 14.00 ± 2.08%（图 1A）。
讨论
在细胞层面，肥胖反映了能量稳态的失败，脂肪细胞过度产生脂质，线粒体氧化能力下降，并持续存在慢性低度炎症和氧化应激[8]。因此，有效的干预措施需要直接针对脂肪堆积的分子驱动因素，而不仅仅是控制食欲或营养吸收[9]。AMP-激活的蛋白激酶（AMPK）在这个网络中起着核心作用：
结论
一种从可食用褐藻中提取的硫酸化多糖组分 SPMS 经过提纯后，发现其富含多糖和硫酸基，具有类岩藻多糖的光谱特征，为生物活性提供了结构基础。体外实验表明，SPMS 可以减少 3T3-L1 脂肪细胞中的脂质积累而不影响细胞活力，同时激活 AMPK 和 ACC，并抑制脂肪生成的转录程序。化合物 C 的药理学阻断作用逆转了脂质降低效应
CRediT 作者贡献声明
Jimin Hyun： 草稿撰写、资金获取、概念构思。Jun-Geon Je： 草稿撰写、方法学设计、实验实施。Hyo-Geun Lee： 方法学设计、实验实施、数据管理。Bomi Ryu： 方法学设计、实验实施、数据管理。Seungjin Jeong： 实验实施、数据管理。Min-Cheol Kang： 草稿撰写与编辑、资金获取。You-Jin Jeon： 草稿撰写与编辑、监督、资金获取。
资金支持
本研究得到了韩国食品研究院（Korea Food Research Institute）的主要研究计划（项目编号：E0211200-05）的支持，该项目由韩国科学部资助。此外，该研究还得到了韩国海洋科学技术院（KIMST）和韩国海洋渔业部（RM-2022-KS221637）的支持。同时，该研究也获得了韩国国家研究基金会（NRF）的资助（项目编号：RS-2024-00348214，由韩国政府 MSIT 资助）。
利益冲突声明
作者声明以下可能的利益冲突/个人关系：Min-Cheol Kang 表示文章发表费用由韩国食品研究院提供；You-Jin Jeon 表示写作协助由济州国立大学提供；Jimin Hyun 表示统计分析由浦项国立大学提供。如果还有其他作者，则他们声明没有已知的利益冲突
Jimin Hyun|Jun-Geon Je|Hyo-Geun Lee|Bomi Ryu|Seungjin Jeong|Min-Cheol Kang|You-Jin Jeon
