来自Sargassum fusiforme的低分子量岩藻多糖能够减轻体外和体内模型中由H₂O₂引起的氧化损伤

时间：2026年2月7日

来源：Algal Research

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氧化应激导致的人类疾病中，海洋来源的活性成分如岩藻多糖具有显著抗氧化活性。本研究从海藻Sargassum fusiforme中分离出低分子量岩藻多糖DSFF2，其分子量为65 kDa，含硫酸化的五糖序列。体外实验显示DSFF2通过激活Keap1/Nrf2通路抑制H₂O₂诱导的肝细胞氧化损伤和MDA积累，降低细胞凋亡率。体内实验证实DSFF2能显著提升斑马鱼存活率，减少ROS水平、凋亡信号和脂质过氧化产物。该研究为海洋活性成分开发抗氧化制剂提供了新思路。

张涛|王西萍|柳宝美|安金奈|王磊

中国海洋大学食品科学与工程学院海洋食品加工与安全控制国家重点实验室，青岛，266404，中国

摘要

氧化应激是由于氧化过程与抗氧化防御系统之间的失衡所导致的，它显著促进了人类疾病的发展。现有证据表明，来自海洋的生物活性化合物（包括多糖、多酚和甾醇）是强效的天然抗氧化剂，具有显著的自由基清除能力。在本研究中，从Sargassum fusiforme中分离并纯化了低分子量的岩藻多糖组分（DSFFs）。体外抗氧化活性测定显示，DSFF2具有显著的自由基清除能力。结构分析表明，DSFF2主要由岩藻糖、半乳糖、甘露糖、木糖和葡萄糖组成，分子量为65 kDa。它含有五种类型的残基：→3)-α-L-Fucp-(2-OSO₃⁻)-(1→, →6)-β-D-Galp-(1→, →3)-β-D-Glcp-(1→, →3,6)-α-D-Manp-(1→, 和 →3,4)-β-Xylp-(1→)。体外评估显示，DSFF2通过抑制凋亡和激活Keap1/Nrf2通路，减轻了H₂O₂诱导的活性氧（ROS）过量生成、丙二醛（MDA）积累以及细胞毒性。此外，DSFF2通过提高存活率、降低ROS水平、凋亡信号和脂质过氧化标志物，显著改善了斑马鱼因H₂O₂引起的氧化损伤。这些发现表明DSFF2是一种具有转化潜力的多功能抗氧化剂候选物，可用于营养保健品和化妆品配方中。

引言

氧化应激是由于内源性活性氧（ROS）的产生与抗氧化防御机制之间的失衡所导致的[1]。ROS在氧化磷酸化过程中产生，包括过氧化氢（H₂O₂）、羟基自由基（·OH）和超氧阴离子（O₂⁻）[2]。在生理条件下，酶促（如超氧化物歧化酶）和非酶促抗氧化剂通过清除ROS来维持氧化还原平衡，这被称为氧化稳态[3]。这种受调控的ROS生成调节了对细胞功能至关重要的氧化还原敏感信号通路[4]。当过量的ROS引起生物分子损伤时，就会发生病理性的氧化应激，从而引发炎症反应、加速衰老和包括癌症在内的慢性疾病[5],[6]。因此，有必要开发有效的策略来减轻氧化应激并抵消其有害影响。

Sargassum fusiforme是一种经济价值较高的褐藻，分布于西北太平洋沿岸地区（中国、日本和韩国）[7]。在之前的研究中，它通常被称为Hizikia fusiformis。S. fusiforme含有生物活性岩藻多糖——一种具有抗炎、抗肿瘤和免疫调节特性的硫酸化多糖[8],[9]。结构分析表明，岩藻多糖的生物活性与岩藻糖含量、硫酸酯化程度和分子量相关[10]。对Saccharina japonica多糖的比较研究表明，硫酸基团依赖性的抗氧化作用增强，高硫酸化的组分具有更强的ROS清除能力[11]。优化的提取方法进一步表明，总糖分、岩藻糖和尿苷酸含量的增加可以提高岩藻多糖的抗氧化效果[12]。此外，在表皮细胞模型中，分子量的降低与抗炎活性呈负相关，表明生物活性可能依赖于分子大小[13]。值得注意的是，Dong等人回顾了关于低分子量岩藻多糖的先前研究，发现低分子量可能赋予岩藻多糖更强的生物活性[14]。尽管取得了这些进展，但对S. fusiforme衍生的岩藻多糖（特别是低分子量组分）的结构-活性关系的系统研究仍然有限。

为了弥补这些研究空白，本研究追求三个主要目标：首先，使用先进的色谱和光谱技术从S. fusiforme中分离并表征低分子量岩藻多糖；其次，通过过氧化氢诱导的BRL 3A肝细胞模型和斑马鱼氧化应激模型系统评估其细胞保护和抗氧化效果；第三，阐明其生物活性的分子机制，特别是凋亡途径调节和Keap1/Nrf2信号通路的激活。通过将多维结构表征与全面的体外和体内评估相结合，本研究不仅加深了对S. fusiforme岩藻多糖治疗应用的理解，还为将海洋来源的多糖开发成先进的抗氧化剂配方建立了系统方法。

材料与试剂

S. fusiforme样本于2021年4月从中国浙江省温州市洞头区的自然生长种群中随机采集（27°50′20.2″ N, 121°9′9.6″ E）。共采集了20公斤的新鲜生物量（约1000株个体植物），以确保代表当地野生种群。纤维素酶来自诺维信（丹麦）。试剂包括2′,7′-二氯二氢荧光素二乙酸酯（DCFH₂-DA）、吖啶橙（AO）、二苯基膦

DSFFs的物理化学组成和结构

图1A展示了降解和纯化岩藻多糖组分（DSFFs）的制备过程。S. fusiforme中的粗岩藻多糖（SFF）经过降解和纯化，得到了三种低分子量组分DSFF1、DSFF2和DSFF3（图1B），其产率分别为9.75%、19.40%和16.28%。形态比较（图1C）显示，SFF呈深黄色且颗粒较大，而纯化的组分呈白色，颗粒较小

讨论

S. fusiforme是一种重要的药用和食用海洋资源，引起了大量研究兴趣[47]。在之前的研究中，吴等人[48]发现从H. fusiformis中分离出的JHCF4对酒精性肝损伤具有保护作用。吕等人[49]从同一生物体中鉴定出一种抗氧化肽，可以缓解氧化应激。此外，一项体外实验验证了H. fusiformis的乙醇提取物HFE具有缓解作用

结论

本研究从S. fusiforme中分离出了三种多糖组分，其中DSFF2表现出最高的自由基清除活性。这种优异的性能归因于其较高的岩藻糖（57.13%）和硫酸基（19.70%）含量，以及较低的分子量（65 kDa）。在H₂O₂应激的BRL-3A细胞中，DSFF2通过激活Keap1/Nrf2通路来减轻氧化应激，从而增强抗氧化酶活性、清除ROS、减少MDA的产生并降低凋亡率。