平衡C16共轭抗氧化肽的皮肤渗透性与抗氧化活性

《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》：Balancing Skin Permeation and Antioxidant Activity in C 16 -Conjugated Antioxidant Peptides

　　

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  N端C₁₆结合能够驱动肽链的序列依赖性自组装。
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  C₁₆-FW会形成凝聚物，而C₁₆-VK脂质肽则会形成微粒。
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  C₁₆结合主要通过提高溶解度来增强皮肤渗透性。
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  脂质化处理能不同程度地调节化学抗氧化剂和细胞抗氧化活性。
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  肽与脂质肽的组合体现了渗透性与生物活性之间的权衡关系。

引言

活性氧是需氧代谢过程中不可避免的副产物，在生理水平上，它们在氧化还原信号传导和细胞稳态中起着重要作用[1]、[2]。然而，当活性氧的产生超过机体自身的抗氧化能力时，就会产生氧化应激，进而导致组织功能紊乱、炎症反应以及衰老现象[3]、[4]、[5]、[6]。皮肤作为持续暴露在各种环境因素中的组织，氧化应激是其结构和功能衰退的重要诱因[7]、[8]。无论是内在老化[9]、[10]、[11]，还是紫外线辐射、空气污染和烟草烟雾等外在因素[12]、[13]，都可能升高皮肤中的活性氧水平[14]、[15]，打破氧化还原平衡，并激活与炎症和基质降解相关的信号通路[16]、[17]、[18]，最终加速皮肤衰老[19]。

由于氧化应激在皮肤损伤中起着关键作用，因此外源性抗氧化剂在生物医学和化妆品领域被广泛用作保护剂[20]。其中，抗氧化肽因其具有明确的分子结构、可调控的序列特征以及良好的生物活性而备受关注[21]、[22]、[23]。已有研究表明，多种天然来源的肽具有清除自由基和保护细胞的作用。例如，两栖动物皮肤分泌物中的抗氧化肽被认为有助于抵御阳光和紫外线引起的氧化损伤[24]；而食物来源的肽则不仅具有抗氧化活性，还具备改善胃肠道功能或其他生物功能的作用[25]、[26]。这些研究结果表明，抗氧化肽是缓解氧化损伤的极具潜力的分子类别。

尽管前景广阔，但将抗氧化肽转化为有效的局部用或透皮用制剂仍面临诸多限制。一个主要障碍是，许多天然肽的物理化学性质并不适合高效进入皮肤。较高的分子量、不佳的两亲性以及对角质层的亲和力不足，都会阻碍其穿透皮肤屏障。因此，那些在溶液中具有强抗氧化活性的肽，除非对其分子性质进行刻意优化，否则在局部制剂中的应用效果往往有限[27]、[28]、[29]。

化学修饰为克服这些限制提供了一种途径。尤其是脂质化处理，作为一种提升肽类疏水性和膜亲和力的有效策略，有望提高其在富含脂质的角质层中的分布程度[30]、[31]。不过，脂质化作用很可能并非仅仅通过增加脂溶性来实现。两亲性肽在水环境中常常会发生自组装，形成微粒、聚集体或类液态凝聚物等超分子结构。这些组装状态会影响分子的可用性、界面行为以及在生物屏障中的传输效率。对于皮肤应用而言，这就引出了一个尚未解决的问题：脂质化驱动的自组装如何影响透皮渗透性、抗氧化功能与细胞相容性之间的平衡，目前尚不明确[32]、[33]、[34]。

虽然脂质结合已被广泛用于调节肽类的稳定性、脂溶性和生物传递性能，但其对肽类自组装、透皮渗透性、抗氧化活性以及细胞相容性之间平衡的影响仍缺乏充分了解。尤其的是，这些效应是否取决于肽类的序列结构，至今尚未得到系统研究。为了解决这一问题，本研究通过文献筛选和理性序列设计，构建了一组用于比较研究的肽类。鉴于FW-1和PWH肽已显示出抗氧化和保护皮肤的作用[35]、[36]，因此被选作序列参考；后续的序列设计则基于已知的抗氧化肽结构与活性之间的关系[37]。如2.2节和补充表S1所示，研究人员制备了四种设计的母肽（FW、VK1、VK2和VK3）及其相应的N端C₁₆结合衍生物。随后，对这些匹配的肽-脂质肽对进行了系统评估，检测了它们的自组装行为、透皮渗透性、抗氧化活性、对细胞内活性氧的调节作用、细胞相容性、机体自身抗氧化反应以及成纤维细胞迁移能力。这一针对性设计旨在明确母肽的序列如何影响N端C₁₆结合所带来的渗透性与生物活性之间的平衡关系。

章节摘录

材料

母肽FW、VK1、VK2和VK3，以及它们对应的N端C₁₆结合衍生物（C₁₆-FW、C₁₆-VK1、C₁₆-VK2和C₁₆-VK3），均由上海GL Biochem有限公司定制合成，纯度高于95%。肽的纯度和分子量是通过分析型HPLC和MS检测，并依据供应商提供的质量控制报告确定的。

2,2-二苯基-1-苦基肼（DPPH）、2,2′-偶氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐（ABTS）

肽类的分子设计及其自组装行为

为探究N端C₁₆结合如何影响抗氧化肽的物理化学性质，研究人员对这些设计肽类及其对应的N端C₁₆结合衍生物的自组装结构和聚集特性进行了系统研究。

显微镜分析显示，浓度为100μM的改性肽C₁₆-FW会在临界胶化温度以上自组装成类液态的凝聚物，这一现象与近期关于生物分子相分离的研究结果一致[45]。见图1a、b

结论

在本研究中，研究人员设计了一系列特定的抗氧化肽及其对应的N端C₁₆结合衍生物，旨在系统研究N端C₁₆结合如何影响肽类的自组装行为、透皮渗透性、抗氧化活性以及细胞相容性。结果表明，N端C₁₆结合显著改变了肽类的两亲性，并促进了其超分子组装，从而根据具体条件形成类液态凝聚物或类似微粒的结构

利益冲突声明

作者声明，他们不存在任何可能与本研究存在利益冲突的商业利益或关联关系。

CRediT作者贡献说明

王继谦：撰写——审阅与编辑、项目监督、项目管理、资金获取、概念构思。王东：撰写——审阅与编辑、数据可视化、项目监督、项目管理、实验研究、资金获取、数据整理、概念构思。陈翠霞：撰写——审阅与编辑、数据可视化、结果验证、项目监督。李辉：结果验证、项目监督、项目管理、数据整理。闵浩峰：撰写——初稿撰写、结果验证、方法设计

利益冲突声明

作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了中国国家自然科学基金的支持（项目编号：22072181）。

Dong Wang|Yuting Lu|Haofeng Min|Hui Li|Cuixia Chen|Jiqian Wang