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为解决海星入侵致生态破坏及废弃物污染问题,研究人员以环磷酰胺(CY)诱导的免疫抑制小鼠为模型,探究海星皮肤脂质与 PEG 6000 复合物(AA-PEG)的免疫增强作用。发现 AA-PEG 可恢复免疫器官指数、提升 NK 细胞活性等,为海洋废弃物资源化利用提供新方向。
在广袤的海洋世界中,海星(Asterias amurensis)虽小,却引发了不小的生态难题。这种原产于北太平洋的海洋无脊椎动物,作为底栖环境中的重要捕食者,不仅大量捕食软体动物和棘皮动物,破坏贝类养殖产业,其过度繁殖还会导致原生生物多样性锐减,产生的废弃物更对环境造成严重危害,成为令科学家们头疼的海洋入侵物种。如何在控制其种群数量的同时,变废为宝,成为维护海洋生态平衡的关键课题。
韩国江陵原州国立大学的研究人员敏锐地注意到,海星体内蕴含着丰富的生物活性成分,如类固醇、多糖、脂肪酸等,这些成分在抗癌、抗炎、免疫调节等方面展现出潜力。于是,他们围绕海星皮肤脂质展开研究,试图开发出既能解决环境问题,又能发挥健康效益的可持续海洋生态材料。研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员开展的核心工作是探究海星皮肤脂质与 PEG 6000 复合物(AA-PEG)对环磷酰胺(CY)诱导的免疫抑制小鼠的免疫调节作用。
研究采用了以下主要关键技术方法:通过改良的 Bligh 和 Dyer 法从海星皮肤中提取脂质,并与 PEG 6000 按 1:1 比例混合制备 AA-PEG;利用气相色谱 - 火焰离子化检测(GC-FID)分析脂肪酸组成;建立 CY 诱导的免疫抑制 BALB/c 小鼠模型,将 45 只小鼠分为 9 组进行不同处理;通过检测脾指数、腹腔巨噬细胞增殖与吞噬能力、一氧化氮(NO)生成、NK 细胞活性、脾细胞增殖及细胞因子 mRNA 表达等指标评估免疫功能;运用实时定量 PCR(qPCR)和流式细胞术分析基因表达及 T 淋巴细胞亚群比例。
脂肪酸组成分析
AA-PEG 中脂肪酸构成丰富,包含 15.16% 饱和脂肪酸(SFAs)、35.40% 单不饱和脂肪酸(MUFAs)和 49.44% 多不饱和脂肪酸(PUFAs),其中二十碳五烯酸(EPA,C20:5n3)含量最高(24.07%),还含有二高 -γ- 亚麻酸(20:3n-6)、二十二碳六烯酸(DHA,C22:6n3)等,这些成分是其发挥免疫调节作用的物质基础。
对脾指数的影响
CY 处理使小鼠脾指数显著下降,而 AA-PEG 在 50-150 mg/kg 体重剂量下呈剂量依赖性升高脾指数,150 mg/kg 时效果接近正常组,表明其能有效恢复免疫器官损伤。
对腹腔巨噬细胞的作用
AA-PEG 可显著促进巨噬细胞增殖,150 mg/kg 时恢复至正常水平;提升吞噬能力,使吞噬活性从 CY 组的降低状态恢复至接近正常;增强 NO 生成,150 mg/kg 时 NO 产量显著高于其他浓度,显示出对巨噬细胞功能的全面激活。
对 NK 细胞活性和脾细胞增殖的影响
CY 抑制 NK 细胞活性,AA-PEG 处理后显著提升,150 mg/kg 时恢复至正常和阳性对照组水平;同时,AA-PEG 促进刀豆蛋白 A(ConA)和脂多糖(LPS)刺激的脾细胞增殖,150 mg/kg 时效果优于部分阳性对照组,表明其对细胞免疫和体液免疫均有增强作用。
对基因表达和细胞因子的影响
在腹腔巨噬细胞中,AA-PEG 上调诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、环氧化酶 - 2(COX-2)、白细胞介素 - 1β(IL-1β)、IL-6、肿瘤坏死因子 -α(TNF-α)等基因表达,150 mg/kg 时部分基因表达高于阳性对照组;在脾细胞中,促进 IL-1β、IL-2、IL-4、IL-6、TNF-α、干扰素 -γ(IFN-γ)等细胞因子 mRNA 表达,提示其通过调节 Th1 和 Th2 细胞活性增强免疫。
对 T 淋巴细胞亚群的影响
AA-PEG 剂量依赖性增加 CD4?和 CD8?T 细胞比例,提升 CD4?/CD8?比值,150 mg/kg 时接近正常组,表明其能调节 T 细胞亚群平衡,恢复免疫应答。
综合研究结果表明,AA-PEG 通过激活腹腔巨噬细胞、提升 NK 细胞和 T/B 淋巴细胞功能、调节细胞因子分泌等多途径,有效恢复 CY 诱导的免疫抑制小鼠的免疫功能。其核心机制与丰富的 PUFAs(尤其是 EPA)激活免疫细胞信号通路、促进炎症介质和细胞因子生成密切相关。
这项研究不仅为海星这一海洋入侵物种的资源化利用提供了新路径,将其废弃物转化为具有免疫调节功能的生物材料,助力海洋生态可持续发展;还为开发天然免疫增强剂提供了科学依据,有望在免疫治疗、功能性食品等领域发挥重要作用,为解决化疗所致免疫抑制等健康问题开辟新方向。研究成果彰显了跨学科研究在应对生态与健康挑战中的独特价值,为海洋生物资源的深度开发和环境友好型技术创新提供了范例。