螺旋藻对肠道健康的调节作用

唐晨

（福建师范大学生命科学学院，福建 福州 350117）

钝顶螺旋藻是颤藻科的一部分，天然存在于碱性湖泊中。作为一种功能性资源，钝顶螺旋藻含有多种活性成分，如维生素、矿物质、酚酸、 -胡萝卜素、蛋白质和生育酚。肠道被认为是人体健康的“第二大脑”，其微生物组成和功能对人体的健康至关重要。人类肠道微生物群是一个多样化且复杂的生态系统，栖息着数千种微生物物种，这些微生物物种在宿主内共同进化，并在健康和疾病中发挥着重要作用[1,2]。然而，现代生活方式和不合理的饮食结构使得肠道菌群失衡成为普遍现象。此外，肠道炎症、免疫功能下降等问题也常常困扰着人们。因此，寻找一种安全有效的方法来维护肠道健康变得尤为重要。

钝顶螺旋藻具有调节肠道微生物群的作用[3,4]。通过调节肠道菌群稳态，螺旋藻可以帮助改善消化系统功能，增强免疫系统，促进营养吸收，减少肠道不适和胃肠症状。它还可以促进益生菌的生长，抑制有害菌的繁殖，维持肠道微生态平衡。稳定的肠道菌群能够提高食物的消化效率，减少毒素生成，降低慢性炎症风险，改善大便质量，预防便秘和腹泻。

1 螺旋藻的营养成分

螺旋藻是一种富含营养物质的藻类，被广泛应用于食品和保健品领域，它富含蛋白质、叶绿素、维生素、矿物质和多种生物活性物质，是一种天然的健康食品。

螺旋藻的蛋白质含量占其干重的60%至70%，并且提供了完整的蛋白质——它含有所有必需氨基酸，这些氨基酸几乎占蛋白质的一半[5]。螺旋藻中的蛋白质并不难消化，即使对于难以通过肠道吸收复杂蛋白质并坚持某些饮食的老年人也是如此，这是因为藻类的细胞壁是由黏多糖组成的，黏多糖是简单的糖，易于消化和吸收[6]。

螺旋藻的脂质含量约为其干重的5%～10%，一般情况下，它含有人类生存所必需的脂肪（如 -亚麻酸、亚油酸和油酸），而游离脂肪酸将占总脂肪的70%～80%。这些总脂质可分为占总量83%的皂化部分和占17%的不皂化部分，其中不皂化部分主要由石蜡、色素、萜烯醇和甾醇组成[6]。

螺旋藻含有全面的维生素，与其他海藻一样，螺旋藻具有极高含量的维生素B12，这种维生素通常仅存在于动物源性食品中，因此，这种藻类可能是素食者的良好食物来源。富含色素的最大膳食来源之一是螺旋藻，尤其是C-藻蓝蛋白，其中含有14%的铁元素[6]。同时，螺旋藻也是 -胡萝卜素的良好来源，含量约为700～1700 mg/kg，一旦被吸收，就会生物转化为维生素A。人类对维生素A的需求量约为1 mg/d，因此1～2 g藻类就足以满足这一需求[5,7]，它们起到亲脂性抗氧化剂的作用[5]。

此外，可以从螺旋藻中获得的另一种有价值的色素是叶绿素，其浓度约为6.0～20.0 mg/kg干重[8]。Zepka等人[9]报道了叶绿素的抗突变、化学保护、抗氧化、抗炎和抗菌特性以及叶绿素作为光敏剂的潜在用途。螺旋藻中最丰富的无机营养素是铁、钙和磷，其铁含量非常高，蓝绿藻约含580～1800 mg/kg，并且不存在可以螯合铁并降低铁吸收的植酸盐/草酸盐[10]，其钙、磷含量与牛奶相当[5]。

2 肠道健康与菌群平衡

口腔和唾液微生物群含有数以百万计的微生物，这些微生物每天与我们的食物一起吞咽。健康个体的肠道菌群主要由厚壁菌门、拟杆菌门、放线菌门和变形菌门的严格厌氧微生物成员组成。这些微生物负责通过合成代谢物来执行维持宿主肠道健康的基本功能，促进各种生理过程的调节，包括免疫稳态和排除潜在致病微生物[11,12]。

肠道稳态有助于避免脂质和碳水化合物代谢相关并发症的发生，包括高脂血症、高血糖、肝脂肪变性（肝损伤）等[13,14]。健康的人体菌群处于稳定状态，促进各种代谢途径的发展，例如降解肠道不易消化的寡糖，参与胆固醇和脂质的代谢[14,15]，但菌群稳态在肠道中的维持受到许多因素的阻碍，包括胃的酸度、胆汁酸的产生、消化道十二指肠及其以外的酶和抗菌蛋白。随着年龄的增长，由于外部因素（抗生素的使用、饮食习惯、身心压力）和内部因素（宿主遗传和免疫衰老）的作用，肠道菌群的组成会发生变化，导致肠道微生物群失衡，例如拟杆菌门增加，厚壁菌门减少[11,12]。许多大型研究都针对特定胃肠道疾病（如肠道疾病[16]、乳糜泻[17]、肠易激[18]）调查了肠道微生物组及其相关性。肠道疾病（典型的肠道炎症性疾病）与肠道微生物组成的偏差有关[19]。

3 螺旋藻在肠道健康中的作用

高脂肪饮食（High-fat diet, HFD）可能会导致肠道微生物群失衡，另一方面，HFD有可能提高粪便中的脂多糖水平，并引起内毒素血症或全身低度炎症，从而进一步损害外周组织[4,20]，导致肠道通透性增加，从而导致低级炎症细胞因子持续循环。钝顶螺旋藻可以预防HFD引起的代谢炎症，并可以刺激体外粪便培养物中有益细菌的生长。

Yu 等人[4]的结果表明，当持续14周以3%钝顶螺旋藻喂食大鼠，不仅降低了大鼠的体重和内脏脂肪垫重量，它还降低了血清中脂多糖和促炎细胞因子[1]（Pro-inflammatory cytokines）的水平。钝顶螺旋藻可以大大降低HFD喂养大鼠粪便样本中变形菌门的相对数量和厚壁菌门/拟杆菌门的比例。钝顶螺旋体显著减少肠道炎症，表现为髓样分化因子88（Myeloid differentiation factor 88,MyD88）、Toll样受体4（Toll-like receptor 4,TLR4）、NFκB（p65）和炎症细胞因子的表达减少。钝顶螺旋藻还通过影响紧密连接蛋白的表达量改善了肠黏膜的通透性，从而降低了肠道屏障功能的损害[4]。

Lu 等人[21]在肺癌小鼠模型中发现，螺旋藻多糖可以调节其肠道微生物群，显著改变了肿瘤小鼠的肠道微生物群结构。螺旋藻多糖可以增加一些有益菌的丰度，如异杆菌、乳杆菌、普雷沃氏菌和奥尔森氏菌，同时它减少了一些条件致病菌的丰度，例如拟杆菌和不动杆菌。因此，螺旋藻多糖可能是通过改变肠道菌群中益生菌和病原菌的丰度和组成来维持肠道稳态，以达到抗肿瘤的目的[21]。

Barros de Medeiros 等人[12]报告了嗜酸乳杆菌（L.acidophilus,La5）和嗜酸乳杆菌+钝顶链球菌（L.acidophilus+S.platensis,Spi-La5）可以积极调节肠道微生物群，且后者更适合促进健康个体微生物群正向调节。La5的施用导致拟杆菌属、巨球菌属、乳杆菌属和拟杆菌属丰度增加，从而导致铵离子减少；Spi-La5的施用增加了丹毒丝菌属、罗斯氏菌属、肠球菌属、双歧杆菌属、肠杆菌属和梭菌属的丰度[12]。

肠道免疫系统在机体防御机制中起着重要作用，肠道微生物群和肠道免疫系统密切相关。例如，肠道微生物群会增加肠道内IgA合成浆细胞的增殖[22]，而黏膜IgA会增强肠道共生微生物群的稳态[23]。因此，螺旋藻对肠道免疫的有益作用会反过来影响肠道微生物群，反之亦然。Satyaraj等人[24]证明了在狗的饮食中添加0.2%螺旋藻粉可显著增强免疫和肠道健康。螺旋藻仅在喂养9周后就增加了粪便IgA水平，并且这种效果在整个研究过程中一直保持着，与对照组相比，螺旋藻喂养的狗在进行一定强度的运动后，肠道微生物群保持了更高的稳定性[24]。

除了发挥肠道菌群调节和免疫调节作用，螺旋藻还可作为良好的药物载体。在临床环境中，放射治疗已广泛用于一半以上的癌症患者[25]。在腹部或盆腔实体瘤放疗期间，强放疗引起的肠道损伤可导致胃肠功能障碍，如恶心、腹泻、呕吐、出血、感染、穿孔，甚至死亡[26,27]。氨磷汀（Amifostine,AMF）是一种正常组织选择性放射保护剂，然而，其在肠道辐射防护中的口服应用仍然具有挑战性。Zhang等人[27]采用简单的脱水-再水化合成策略来获得AMF在螺旋藻中的高载药量，使用螺旋藻作为AMF的微载体构建了口服给药系统。在该系统中，AMF可以缓慢释放到模拟肠液中，在整个小肠内表现出全面的药物蓄积和有效的辐射防护。该系统明显优于游离药物及其肠溶胶囊，在不影响肿瘤消退的情况下防止放射性肠道损伤，延长生存期。此外，螺旋藻的使用有利于辐射后肠道微生物群的稳态，并避免AMF的长期毒性[27]。

4 结论

螺旋藻含有丰富的营养物质，包括蛋白质、膳食纤维、维生素和矿物质，这些营养物质对肠道黏膜健康和免疫系统功能起着重要作用。螺旋藻积极调节肠道微生物组成，提高益生菌丰度、降低致病菌丰度，提高肠道免疫力，从而促进个体健康。此外，螺旋藻还作为氨磷汀的载体，氨磷汀-螺旋藻系统比单独的氨磷汀药物更具优势，保护癌症患者放射治疗期间其正常肠道免受辐射伤害。

然而，需要注意的是，目前针对螺旋藻对肠道健康的调节作用的研究还相对有限，尚存在一些争议和待解决的问题。例如，螺旋藻的最佳用量和使用方式仍需进一步研究和确定。此外，不同个体可能对螺旋藻的反应存在差异，因此个体化的调节策略也需要深入探讨。