缬氨酸-姜黄素偶联物在鲈鱼体内的药代动力学及抗菌活性研究

《Aquaculture Reports》：Valine-curcumin complex improves bioavailability and disease resistance in juvenile largemouth bass

本研究针对姜黄素(Cur)水溶性差、生物利用度低的问题，合成了水溶性姜黄素衍生物(Val-Cur)，通过HPLC法建立了检测方法，系统评价了其在鲈鱼体内的药代动力学特征。结果表明Val-Cur显著提高了生物利用度，血药浓度峰值提升10倍，体内滞留时间延长；体外抗菌实验显示其对嗜水气单胞菌抑制作用优于Cur，攻毒实验证实Val-Cur组存活率提升15%，肠道组织结构更完整。该研究为开发高效水产免疫增强剂提供了新策略。

　　

在水产养殖业迅猛发展的背后，病原微生物的威胁始终是制约产业健康发展的关键因素。其中，嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)等致病菌引起的疾病暴发，常导致大规模死亡，造成巨大经济损失。面对抗生素耐药性日益严峻的挑战，开发绿色、安全的替抗产品成为当务之急。姜黄素(Curcumin, Cur)作为一种天然多酚化合物，以其卓越的抗氧化、抗炎和免疫调节活性而备受关注，被誉为潜在的理想饲料添加剂。然而，姜黄素自身存在水溶性极差、在生物体内稳定性不佳、口服生物利用度低等固有缺陷，严重限制了其在实际生产中的应用效果。如何突破姜黄素的溶解性和吸收瓶颈，最大化其生物学效应，是研究人员面临的一大难题。

为了攻克这一难题，集美大学的研究团队创新性地合成了姜黄素的一种水溶性衍生物——缬氨酸-姜黄素偶联物(Valine-curcumin, Val-Cur)，并在国际期刊《Aquaculture Reports》上发表了他们的研究成果。该研究首次系统评估了Val-Cur在重要经济鱼类大口黑鲈（Micropterus salmoides）体内的药代动力学特征及体内外抗菌功效，旨在验证其提升生物利用度与增强疾病抵抗能力的潜力，为开发新一代高效水产免疫增强剂提供理论依据和实践支撑。

研究人员主要运用了高效液相色谱法(HPLC)建立并验证了Cur和Val-Cur的检测方法，评估了其线性范围、检测限、准确度、精密度和回收率。通过单次口服给药（10 mg/kg体重）实验，研究了大口黑鲈血浆、肝脏和肌肉中Cur和Val-Cur的药代动力学参数。采用微量肉汤稀释法测定了Cur和Val-Cur对三种常见水产病原菌（嗜水气单胞菌、迟缓爱德华氏菌Edwardsiella tarda、维氏气单胞菌Aeromonas veronii）的体外抑菌效果，并计算了半数抑制浓度(IC₅₀)。通过腹腔注射嗜水气单胞菌的攻毒实验，评估了饲喂含Cur或Val-Cur饲料的鲈鱼在14天内的存活率。利用苏木精-伊红(HE)染色观察了感染后鲈鱼的肠道组织病理学变化。

3.1. Validation of the Cur/Val-Cur HPLC assay

研究人员首先建立了检测Cur和Val-Cur的HPLC方法。通过紫外全波长扫描，确定Cur和Val-Cur的最大吸收波长分别为426 nm和380 nm，并据此设定检测波长。该方法在线性范围、检测限、准确度、精密度和回收率方面均符合生物样品分析要求，为后续药代动力学研究奠定了基础。

3.3. Pharmacokinetics of Cur and Val-Cur in blood

药代动力学研究结果显示，单次口服后，Cur在血浆中的达峰时间(T_max)为2小时，峰浓度(C_max)为0.438 μg/mL，8小时后几乎检测不到。而Val-Cur的T_max延长至4小时，C_max显著提高至4.404 μg/mL，约为Cur的10倍，且在12小时后才难以检测。Val-Cur的血药浓度-时间曲线下面积(AUC_(0-∞))高达10197.771 mg/(L·h)，远高于Cur的97.902 mg/(L·h)，表明其生物利用度得到极大提升。此外，Val-Cur的平均滞留时间(MRT_(0-∞))和消除半衰期(T_1/2z)均长于Cur，总清除率(CLz/F)则显著低于Cur，进一步证实了Val-Cur在体内吸收更佳、滞留时间更长、清除更慢。

3.4. Distribution of Cur and Val-Cur in various tissues

组织分布研究表明，Cur和Val-Cur在肝脏和肌肉中的浓度经时过程与血浆相似，均先升高后降低。Val-Cur在肝脏和肌肉中的C_max（分别为2.172 μg/mL和1.857 μg/mL）也显著高于Cur（分别为0.243 μg/mL和0.207 μg/mL），T_max均为4小时（Cur为2小时）。Val-Cur在肝脏和肌肉中的AUC_(0-∞)也远高于Cur，说明其在主要组织中的暴露量更高。

3.5. Amount of Cur and Val-Cur in feces

粪便检测结果直观地反映了两种化合物的吸收差异。饲喂Cur的鲈鱼粪便呈明显黄色，而饲喂Val-Cur的粪便为淡黄色。HPLC定量分析显示，Cur组粪便中Cur含量为163.45 μg/g，约占给药量的65.38%，而Val-Cur组粪便中仅检出33.45 μg/g的Val-Cur，约占给药量的13.38%。这表明Val-Cur的口服吸收率远高于Cur，粪便排泄量减少了约5倍。

3.6. In vitro antimicrobial performance of Val-Cur

体外抗菌实验表明，Cur和Val-Cur对三种水产病原菌均具有浓度依赖性的抑制作用。尤其值得注意的是，Val-Cur对嗜水气单胞菌的抑制作用显著强于Cur，其IC₅₀值（21.81 μg/mL）低于Cur的IC₅₀值（32.08 μg/mL）。然而，Cur对迟缓爱德华氏菌和维氏气单胞菌的抑制作用略强于Val-Cur。这表明抗菌活性可能因菌种特性而异，但Val-Cur对重要病原菌嗜水气单胞菌的良好抑制效果为其体内应用提供了支持。

3.7. In vivo antimicrobial performance of Val-Cur

体内攻毒实验是验证有效性的关键。研究人员确定了嗜水气单胞菌的适宜攻毒浓度为1.5 × 10⁷ CFU/mL。在14天的观察期内，空白对照组(CK)鲈鱼存活率仅为15%。饲喂Cur饲料的鲈鱼存活率提高至50%，而饲喂Val-Cur饲料的鲈鱼存活率进一步提升至65%，显著优于Cur组。组织病理学观察发现，攻毒后CK组鲈鱼肠道结构严重受损，肠绒毛完全破坏，肌层厚度异常。Cur组肠道基本结构得以保存，但仍有损伤迹象。Val-Cur组肠道组织形态最为完整，肠绒毛高度和肌层厚度均显著优于Cur组，表明Val-Cur能更有效地缓解感染引起的肠道病理损伤，保护肠道屏障功能。

本研究通过系统的药代动力学和药效学评价，证实了水溶性姜黄素衍生物Val-Cur在大口黑鲈中相较于天然姜黄素Cur的巨大优势。其主要结论在于：Val-Cur显著提高了口服生物利用度，表现为更高的血药和组织浓度、更长的体内滞留时间以及更低的清除率；其体外对嗜水气单胞菌表现出更强的抑制活性；在体内攻毒模型中，Val-Cur能更有效地提高感染鱼的存活率，并更好地保护肠道组织结构的完整性。这些结果综合表明，通过氨基酸偶联策略改善姜黄素的水溶性和吸收特性，是提升其作为水产免疫增强剂应用价值的有效途径。该研究不仅为Val-Cur在水产养殖中的开发应用提供了坚实的科学数据，也为其他难溶性活性物质的改性增效提供了有益借鉴，对推动水产养殖业的绿色、健康发展具有重要意义。