只知道“抗氧化”？《Nutrients》：虾青素或可通过脂代谢和肠道微生物影响肥胖

图源：Getty Images

虾青素又名虾黄素、虾黄质，是一种最初从虾、蟹中提取的紫红色晶体[1]。虾青素广泛存在于虾、蟹、鱼、鸟和某些藻类身上，作为一种非维生素A原的酮式类胡萝卜素，从内到外跨越细胞膜，因此它同时具有亲油性和亲水性。位于其结构中心的共轭双键不仅可以使它呈现红色，还能通过提供电子形式与自由基反应将其转化为更稳定的产物，并终止多种生物体中的自由基链式反应，从而发挥强抗氧化剂的作用[2]。

有研究显示，虾青素的抗氧化活性是玉米黄质、叶黄素、角黄素、β-胡萝卜素的10倍，是α-生育酚的100倍[3]。的确，“抗氧化”是虾青素得天独厚的健康优势，但近年来的研究揭示，虾青素还可以通过调节高脂饮食小鼠的脂质代谢和肠道微生物群，一定程度上对肥胖进行干预，进而影响与之相关的多种健康问题[10,11]。

1. 肥胖，绝不是变丑这么简单！

在慢慢长胖的路上，同行者众多。现代社会快节奏的生活方式、高强度的工作方式等，以及富含高能量、高脂肪、高糖分的便利食品的普及，久坐不动和缺乏身体活动的趋势都导致或加剧了肥胖问题。与此同时，情绪及心理因素也与肥胖有着复杂的相互关系，如有些人倾向于通过食物来应对情绪，这种情绪性进食就很容易导致肥胖，而压力、焦虑、抑郁等问题都可能导致肥胖[4]。

2023年，世界肥胖联盟公布了最新版《世界肥胖地图》报告，显示从2020年至2035年，全球肥胖/超重人数急剧上升。其中，2035年中国成人肥胖率预测为18%，属中等水平，但成人和儿童的年均增长肥胖率都比较高，分别为5.4%、6.6%。根据《中国居民营养与慢性病状况报告（2020 年）》的数据，中国成人中已经有超过一半的人存在超重或肥胖，成年居民（≥18 岁）超重率为 34.3%、肥胖率为 16.4%。按照绝对人口数来计算，全国已经有6亿人超重和肥胖。

图源：《世界肥胖地图》

肥胖让人看起来笨重臃肿，更重要的是，超200种健康问题都“拴”在肥胖这根绳儿上，包括心血管疾病[5]、呼吸道问题[6]、认知能力[7]、糖代谢和内分泌系统[8,9]等。此前，已有研究指出虾青素或可影响脂质代谢、肠道微生物群紊乱，基于此，人们逐渐注意到虾青素与肥胖之间也存在紧密联系。

2. 虾青素如何影响肥胖？要从肠道菌群说起

肥胖是一种全球性的健康问题，归因于脂肪组织中脂质的异常积累。山西农业大学农学院在Food ＆ Function发表的文章探讨了虾青素减肥降脂的作用机制[10]。结果证实，虾青素可以通过调节脂质代谢、优化厚壁菌与拟杆菌的比例、抑制肥胖相关致病微生物组的丰度，缓解高脂饮食引起的肠道微生物组失调，进而促进与糖脂代谢相关的益生菌的丰度，降低小鼠体重和脂肪积累。

前不久，发表于《Nutrients》的一项研究进一步表明，虾青素（AX）或可改善杜氏肌营养不良症人群的肥胖表现，进而影响其肌肉功能[11]。

杜氏肌营养不良症（Duchenne muscular dystrophy, DMD）是由编码肌营养不良蛋白的基因Dystrophin突变引起的罕见的致命性神经肌肉遗传病，“中招”的通常是3-5岁的孩童，一开始会出现进行性肌无力症状，在12岁左右慢慢失去行走能力，最终出现呼吸困难和心力衰竭。患有DMD的孩子更易肥胖，给已经衰弱的骨骼肌和心脏带来更大的压力。预防肥胖有助于延缓DMD进展，改善生活质量。

研究人员将MDX小鼠随机分为正常饮食组、高脂肪饮食（HFD）组和含AX的HFD组，持续16周。结果显示，与HFD组相比，AX显著增加了小鼠腓肠肌纤维横截面积和握力，改善跑步机耐力测试和线粒体形态，并降低了肌肉甘油三酯和丙二醛水平；脂质组学分析显示，AX降低了HFD诱导的高水平甘油三酯、甘油二酯、神经酰胺和蜡酯；肠道微生物组分析表明，补充AX不能缓解异常的微生物组多样性，但增加了阿克曼西亚、双歧杆菌属、丁酸球菌，以及葡萄球菌的相对丰度。

图：补充AX对肥胖MDX小鼠体重、体脂和糖脂水平的影响

研究表明，虾青素有望通过降低脂肪毒性、增加有益菌的丰度，缓解DMD小鼠与肥胖相关的疾病进展。

3. 向好，虾青素的潜力正在释放

虾青素的发现历史最早可以追溯到19世纪，作为一种抗氧化剂和营养补充剂，虾青素广泛用于心血管、眼睛、糖尿病、免疫力和美容、衰老等细分领域，在应对肥胖方面也展现出显著潜力，成为国内外研发的热点。

目前，市场公认的天然虾青素主要提取自雨生红球藻，已获批的虾青素也均来源于此。2008年，欧盟EFSA批准雨生红球藻虾青素为新资源食品，并对其五项功效做出健康声明。2009年，美国FDA批准雨生红球藻虾青素的12项功能声称。2010年，原国家卫生部批准雨生红球藻虾青素为新资源食品；2021年3月12日，国家卫健委将雨生红球藻油（虾青素油）列入新食品原料终止审查目录。与此同时，随着合成生物学技术的持续发展，构建微生物细胞工厂合成虾青素也已成为可能。

在市场需求方面，尽管虾青素具有多种生物活性，但其市场需求尚未得到充分开发。根据Market.US (Powered by Prudour Pvt Ltd)全球虾青素市场报告，2022年虾青素市场规模为37亿美元，预计到2032年，虾青素市场规模将达到111亿美元，复合年增长率高达11.9%。

作为全球虾青素原料的主要供应国家之一，国内虾青素健康产品目前还处于初期发展阶段，相关产品开发较少，仍有很大的空间可以探索。相信未来，随着科研技术的进步和研究的不断深入，虾青素产业将向着高端化、精细化方向发展，在美容、化妆品、食品及其他领域中得到更广泛的应用。

参考文献：

[1] Kumar S、Kumar R、Diksha 等人. 虾青素：来自微藻的超级抗氧化剂及其治疗潜力。J 基础微生物学. 2022 年 9 月；62(9)：1064-82.

[2] Guerin, M.; Huntley, M.E.; Olaizola, M. Haematococcus astaxanthin: Applications for human health and nutrition. Trends Biotechnol. 2003, 21, 210–216.

[3] Miki, W. Biological functions and activities of animal carotenoids. Pure Appl. Chem. 1991, 63 141–146.

[4] Tanofsky-Kraff M, et al. Psychological consequences of pediatric obesity. Handbook of Obesity Treatment. Guilford Press; 2018:185-198.

[5] Shulman GI. Ectopic fat in insulin resistance, dyslipidemia, and cardiometabolic disease. N Engl J Med. 2014;371(12):1131-1141.

[6] Ekström MP, et al. Obesity and respiratory conditions: a systematic review. Obes Rev. 2019;20(4):509-533.

[7] Practice Committee of the American Society for Reproductive Medicine. Obesity and reproduction: a committee opinion. Fertil Steril. 2015;104(5):1116-1126.

[8] Pasquali R, et al. Obesity and reproductive disorders in women. Hum Reprod Update. 2003;9(4):359-372.

[9] Farr OM, et al. Obesity and cognitive dysfunction. Metabolism. 2016;65(8): 1053-1065.

[10] Wang M, Ma H, Guan S, Luo T, Zhao C, Cai G, Zheng Y, Jia X, Di J, Li R, Cui H. Astaxanthin from Haematococcus pluvialis alleviates obesity by modulating lipid metabolism and gut microbiota in mice fed a high-fat diet. Food Funct. 2021 Oct 19;12(20):9719-9738. doi: 10.1039/d1fo01495a. PMID: 34664590.

[11] Chen Y, Ling C, Chen M, Yu L, Yang J, Fang Q. Astaxanthin Ameliorates Worsened Muscle Dysfunction of MDX Mice Fed with a High-Fat Diet through Reducing Lipotoxicity and Regulating Gut Microbiota. Nutrients. 2023 Dec 21;16(1):33. doi: 10.3390/nu16010033. PMID: 38201863; PMCID: PMC10780320.

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