探索富含 Gadusol 的鱼卵提取物：天然防晒新视角及其在 UVB 防护与抗氧化中的潜力

本文系统研究了黄尾鰤鱼（Seriola lalandi）鱼卵中富含的天然化合物Gadusol在UVB防护和抗氧化方面的多重功效。研究通过体外（HaCaT角质形成细胞）和体内（秀丽隐杆线虫Caenorhabditis elegans）模型证实其显著的光保护活性，并结合分子对接实验探讨其与Keap1-Nrf2通路的相互作用机制。该提取物表现出优异的热稳定性和长期储存稳定性，为开发新型天然防晒剂和抗氧化制剂提供了理论依据和应用前景，对化妆品、医药和功能性食品研发具有重要指导意义。

　　

引言

紫外线（UV）辐射会诱导细胞内活性氧（ROS）生成，破坏细胞完整性，导致基因突变和代谢过程紊乱，进而加速皮肤老化并增加皮肤癌风险。现代防晒剂虽能提供广谱UV防护，但化学防晒成分对水生环境的污染日益严重，被视为持久性污染物，可能引起基因毒性、内分泌干扰和光过敏等问题。因此，开发天然替代品成为研究热点。Gadusol及其去质子化形式Gadusolate是海洋生物中的次级代谢产物，具有较强的UVB吸收能力和抗氧化特性，其生物合成和结构类似于霉菌孢子样氨基酸（MAAs）。Gadusol在鱼卵中含量丰富，近年来因其光稳定性和高效的能量耗散机制而备受关注。本研究以黄尾鰤鱼鱼卵为材料，提取富含Gadusol的粗提物，系统评估其光保护效应、抗氧化活性及稳定性，并探索其分子作用机制。

材料与方法

采样与提取

从阿根廷马德普拉塔国家渔业发展研究所（INIDEP）的水产养殖站获取黄尾鰤鱼鱼卵样品，采集时间为2023年1月至2月。采用Plack等人的方法并加以改进，使用乙醇匀浆提取，经超声处理、过滤和旋转蒸发浓缩后，通过C18固相萃取柱纯化，最终冻干获得黄色粉末状粗提物。

仪器分析

通过紫外-可见光谱（UV-Vis）和高效液相色谱（HPLC）对Gadusol进行定性和定量分析。在pH 2.5和pH 8.2条件下检测其特征吸收峰（268 nm和296 nm），并依据摩尔吸光系数计算浓度。HPLC采用C18柱，以0.35 M乙酸（pH 2.5）为流动相，在268 nm下检测，与自制Gadusol标准品对比。

体外抗氧化活性

采用三种方法评估提取物的抗氧化能力：ABTS法测定Trolox等效抗氧化能力（TEAC），Folin-Ciocalteu法测定没食子酸等效抗氧化能力（GAE），以及铁离子螯合能力测定。所有实验均设三次重复。

体内活性评估（秀丽隐杆线虫）

以野生型N2品系秀丽隐杆线虫为模型，培养于线虫生长培养基（NGM），以大肠杆菌OP50为食物源。通过筛网筛选获得L1期幼虫，设置UVB辐射剂量（0.06 J/cm2和0.36 J/cm2）并添加1 mM Gadusol提取物处理。辐射后培养24小时，通过SYBR green染色测定死亡率，H2DCF-DA荧光染色检测ROS水平，Image J软件分析荧光强度。

体外角质形成细胞实验

采用人永生化角质形成细胞HaCaT，培养于DMEM培养基（含10%胎牛血清和1%抗生素）。细胞接种于96孔板（5×10? cells/mL），UVB辐射后加入不同浓度Gadusol（0.01 mM、0.05 mM、0.10 mM），继续培养24小时。通过MTT法检测细胞活力，比较辐射组与黑暗对照组的差异。

分子对接研究

从ZINC和PubChem数据库获取Gadusolate结构，从AlphaFold数据库获取斑马鱼Keap1a和Keap1b蛋白结构。使用AutoDock 4.2软件进行分子对接，网格覆盖Keap1的DGR结构域，采用拉马克遗传算法（LGA）计算结合能，通过Discovery Studio可视化分析相互作用。

稳定性分析

评估提取物在不同pH（2.5和6.8）和温度（4°C、-21°C、-80°C）条件下储存180天后的Gadusol浓度和抗氧化活性变化。同时进行加热实验（25°C、60°C、90°C）考察热稳定性。

结果

Gadusol含量与体外抗氧化活性

提取物中Gadusol产量为4.56±0.16 mg/g干重。UV-Vis光谱显示其特征pH依赖性吸收位移，HPLC峰位为2.18分钟。抗氧化实验表明，ABTS-TEAC值随反应时间延长而增加（60分钟达0.86 mM Trolox/mM Gadusol），Folin-Ciocalteu法显示GAE值为1.01 mM没食子酸/mM Gadusol，铁离子螯合能力较低（0.48 mM没食子酸/mM Gadusol），说明电子转移是其主要抗氧化机制。

体内光保护活性

线虫实验显示，0.36 J/cm2 UVB辐射显著增加ROS生成，而1 mM Gadusol处理组ROS水平显著降低。高剂量UVB下，Gadusol使死亡率降低10%。但各处理组间脂褐素含量无显著差异，可能与实验采用L1幼虫有关。

体外细胞活性与分子对接

HaCaT细胞实验中，0.01 mM Gadusol在0.06 J/cm2 UVB辐射下显著保护细胞活力，而0.05 mM和0.10 mM浓度显示细胞毒性。分子对接表明Gadusolate与Keap1a和Keap1b形成多个氢键（结合能分别为-6.88 kcal/mol和-6.58 kcal/mol），但未与DGR域直接作用，提示其可能通过其他机制调控Nrf2通路。

稳定性分析

提取物在-80°C和pH 6.8条件下储存180天仍保持较高稳定性，Gadusol浓度和抗氧化活性下降缓慢。4°C储存时易受真菌污染。加热实验显示Gadusol在60°C下7天降解55%，但在短期高温（5小时）下相对稳定。

讨论

本研究证实黄尾鰤鱼鱼卵是Gadusol的丰富来源，其提取物具有显著的UVB吸收和抗氧化能力。体内外实验表明，低浓度Gadusol（0.01 mM）有效减少UVB诱导的氧化损伤和细胞死亡，而高浓度则呈现毒性效应，这种剂量依赖性反应可能与提取物中其他成分有关。与类似化合物（如抗坏血酸和MAAs）相比，Gadusol显示出更强的光保护潜力。分子对接结果虽未直接支持其通过Keap1-Nrf2通路发挥作用，但提示可能存在其他分子机制。稳定性研究为Gadusol在化妆品和医药制剂中的应用提供了重要参考，尤其在低温储存条件下保持良好活性。

结论

Gadusol粗提物作为一种天然光保护剂和抗氧化剂，在UVB防护和氧化应激管理中表现出广阔应用前景。其良好的稳定性及多种生物活性支持其在化妆品、医药和功能性食品领域的开发潜力。未来研究需进一步阐明其分子机制和优化制剂配方。