由于天然蝦青素（AXT）的安全性、獨特結(jié)構(gòu)和特殊功能，以及其在人類健康和多種行業(yè)潛在的應用，全球市場對其需求正在迅速增長。目前，雨生紅球藻（Haematococcus pluvialis，又名H. lacustris）被認為是天然AXT的最佳規(guī)?；a(chǎn)者之一。然而，該行業(yè)的進一步發(fā)展面臨兩個主要挑戰(zhàn)：蝦青素生產(chǎn)工藝高度依賴高光條件，導致其可規(guī)模化生產(chǎn)的區(qū)域有限；AXT的低產(chǎn)量特性，以及其復雜、耗時的上游生物質(zhì)培養(yǎng)和下游提取過程導致的高生產(chǎn)成本。因此，迫切需要制定新的策略來提高雨生紅球藻AXT的產(chǎn)量，以滿足工業(yè)需求，使其商業(yè)化成本更高。盡管，目前篩選優(yōu)秀的目標菌株、優(yōu)化培養(yǎng)條件以獲得高生物產(chǎn)量、闡明AXT的生物合成途徑、開發(fā)高含量AXT的有效誘導劑等策略已被應用，但仍有一些未解決和容易被忽視的問題。
本文的總結(jié)歸納如下：
1. 研究問題: 本文旨在探討蝦青素（ATX）在高脂飲食（HFD）誘導的小鼠脂肪肝和氧化應激中的作用及其機制。
2. 研究難點: 肥胖及其相關(guān)代謝疾病是全球范圍內(nèi)常見的健康問題，現(xiàn)有的抗肥胖藥物存在副作用和耐受性問題，因此尋找天然、安全的替代品具有重要意義。
3. 相關(guān)工作: 現(xiàn)有研究表明，蝦青素作為一種天然的抗氧化劑，具有抗炎、抗代謝紊亂等作用，但其對肝臟脂質(zhì)代謝和腸道菌群的調(diào)節(jié)作用尚不明確。
研究方法
本文通過動物實驗研究了蝦青素對高脂飲食誘導的肥胖小鼠的肝臟脂質(zhì)代謝和氧化應激的影響。具體方法如下：
1. 動物模型: 選用48只雄性C57BL/6小鼠，隨機分為正常飲食組（ND）、溶劑對照組和高脂飲食組（HFD），并在高脂飲食組中進一步分為三個亞組，分別給予0.25%、0.5%和0.75%的蝦青素處理。
2. 給藥方式: 所有小鼠在適應期后進行為期9周的灌胃處理，每日一次。
3. 生理指標檢測: 記錄小鼠的體重、攝食量和器官重量，測定血清中的甘油三酯（TG）、總膽固醇（TC）、高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）、低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）水平及肝功能酶活性。
4. 組織病理學檢查: 通過蘇木精-伊紅（H&E）染色、油紅O染色和TUNEL凋亡檢測等方法評估肝臟和附睪脂肪組織的病理變化。
5. 分子生物學分析: 采用定量聚合酶鏈反應（qPCR）和轉(zhuǎn)錄組學分析肝臟基因表達，利用液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（LC-MS/MS）進行脂質(zhì)組學分析，并通過16S rRNA測序分析腸道菌群多樣性。
實驗設(shè)計
1. 動物分組: 小鼠被隨機分為六組，每組八只，分別為正常飲食組（ND）、溶劑對照組、高脂飲食組（HFD）及三個不同劑量的蝦青素處理組（HFD+0.25% ATX、HFD+0.5% ATX、HFD+0.75% ATX）。
2. 飼料組成: 正常飲食組喂食標準嚙齒動物飼料，高脂飲食組喂食高脂飼料，蝦青素通過玉米油溶解后灌胃給藥。
3. 樣本收集: 在實驗結(jié)束時，收集小鼠的血液、肝臟、心臟、脾臟、腎臟和脂肪組織，并進行相應的生化分析和組織病理學檢查。
4. 數(shù)據(jù)分析: 使用SPSS軟件進行統(tǒng)計分析，數(shù)據(jù)以均值±標準差表示，組間比較采用Duncan多重范圍檢驗。
結(jié)果與分析
1. 體重和攝食量: 高脂飲食組小鼠體重顯著增加，而蝦青素處理組體重增加較少，且高劑量蝦青素效果更明顯。各組小鼠的能量攝入無顯著差異。
2. 肝臟重量和脂肪沉積: 高脂飲食組小鼠肝臟重量和脂肪沉積顯著增加，蝦青素處理組肝臟重量和脂肪沉積顯著減少，尤其是0.75%蝦青素組。
3. 血清脂質(zhì)和肝功能: 高脂飲食組小鼠血清TG、TC和LDL-C水平顯著升高，HDL-C水平降低；蝦青素處理組血清脂質(zhì)水平顯著改善，尤其是0.75%蝦青素組。
4. 抗氧化指標: 高脂飲食組小鼠肝臟ROS和MDA水平顯著升高，抗氧化酶活性顯著降低；蝦青素處理組ROS和MDA水平顯著降低，抗氧化酶活性顯著提高。
5. 肝臟病理學變化: 高脂飲食組小鼠肝臟出現(xiàn)典型的脂肪變性、炎癥細胞浸潤和氣球樣變；蝦青素處理組肝臟病理學變化顯著改善，尤其是0.75%蝦青素組。
6. 腸道菌群變化: 高脂飲食組小鼠腸道菌群多樣性降低，蝦青素處理組腸道菌群多樣性顯著提高，尤其是0.75%蝦青素組。蝦青素顯著抑制了肥胖相關(guān)菌群（如Parabacteroides和Desulfovibrio）的生長，促進了有益菌群（如Allobaculum和Akkermansia）的生長。
總體結(jié)論
本文研究表明，蝦青素通過調(diào)節(jié)腸肝軸，顯著改善高脂飲食誘導的小鼠脂肪肝和氧化應激。蝦青素不僅降低了體重和脂肪沉積，還改善了血清脂質(zhì)水平和肝功能，增強了抗氧化能力，并調(diào)節(jié)了腸道菌群結(jié)構(gòu)。這些發(fā)現(xiàn)為蝦青素在預防肥胖及相關(guān)代謝疾病中的應用提供了科學依據(jù)。
Biotechnology Advances (IF=12.1) 2025-1-10
中國科學院煙臺海岸帶研究所 崔紅利&秦松 課題組
原文及鏈接：Advancements of astaxanthin production in?Haematococcus pluvialis: Update insight and way forward
