硒科普园
Jieqiong Cao.ACS Nano 2025
摘要：皮肤是人体最大的器官，可作为抵御多种环境威胁的屏障，包括紫外线（UV）辐射——后者可能导致色素沉着并增加黑色素瘤风险。氧化应激已被确认为是紫外线诱导皮肤色素沉着的重要因素，但其在体内的作用机制仍存在重大研究挑战。硒纳米颗粒已在多个领域展现出多种生物活性，但在皮肤病治疗中的应用仍有限。本研究首次在转基因斑马鱼幼虫与纳米硒共培养体系中进行了斑马鱼筛选实验，结果表明纳米硒能在体内有效改善UVB暴露引起的色素沉着。进一步研究表明，纳米硒还能增强氨甲环酸的疗效，并结合其美白作用共同缓解小鼠模型中UVB诱导的皮肤色素沉着与损伤。总之，本研究所述的纳米硒技术为合成提供了高效实用的解决方案。生物活性硒纳米平台的应用拓展了纳米硒在对抗UVB诱导的皮肤损伤方面的用途，并有望重新激发纳米硒在多种人类疾病研究中的应用潜力。
1.UVB诱导的斑马鱼模型色素沉着
图1B结果表明：斑马鱼幼体经UVB处理后导致黑色素沉积显著增加，定量结果显示UVB照射组的黑色素沉积速率是对照组的1.8倍（图1E）。此外，采用ROS荧光探针（DCFHDA）评估了UVB暴露产生的活性氧（ROS）。图1B和F显示，斑马鱼经UVB照射后绿色荧光标记的超氧化物水平显著升高。综上所述，这些发现表明UVB暴露可能通过介导ROS作用而增强色素沉着。
2. Nano-Se可减轻UVB诱导的色素沉着
硒在多种细胞类型中表现出一系列生物活性，包括但不限于氧化还原调节和免疫调节。我们先前的研究表明，PEG修饰可增强水溶性纳米硒（Nano-Se）的稳定性和皮肤修复功效。 为研究Nano-Se在体内减轻UVB诱导色素沉着的效果，本研究采用α黑素细胞刺激激素（α- MSH）诱导野生型斑马鱼幼体模型的色素沉着。与预期一致，与α- MSH 组相比，Nano-Se显著降低了斑马鱼幼体躯干部位的黑色素沉积，并呈现剂量依赖性反应（图2B）。定量分析显示，Nano-Se（0.8 μ M）组的色素沉着密度较α- MSH 组降至77.19%；当暴露于3.2 μ M浓度的Nano-Se时，色素沉着密度进一步降至46.29%（图2C）。在体外 研究中，采用B16F10细胞来探究黑色素的生成与沉积。经α-MSH 处理后，细胞外及细胞内黑色素含量均显著增加，分别达到191.7%和170.3%。使用Nano-Se（0.8 μM）处理后，我们观察到黑色素沉积显著减少；当暴露于3.2 μ M浓度的Nano-Se时，细胞外与细胞内黑色素密度进一步降至108.3%和96.9%（图2E-G）。值得注意的是，Nano-Se处理后还发现色素沉着的关键调控因子Tyr表达下调（图2D）。这些结果表明，PEG修饰的水溶性NanoSe在体内和体外均能抑制色素沉着。
H2O2、活性氧（ROS）和炎症反应是UVB照射引发色素沉着过程中的关键因素。本研究采用B16F10和HaCaT细胞系评估Nano-Se的ROS清除活性。经浓度为0.8 μ M的Nano-Se处理后，B16F10和HaCaT细胞中ROS荧光探针的强度均降低（图3A），其中浓度为3.2 μ M的Nano-Se 组 分 别 降 低 了 61.84% 和 72.79%（ 图 3B、C）。如图3E所示，经Nano-Se处理后，幼年斑马鱼中 +Nano-Se（3.2 μ M）组的ROS荧光强度较对照组低2.75倍。这些研究结果表明，经处理的斑马鱼幼体头部和尾部区域的炎症细胞数量显著增加。相反，使用Nano-Se处理则显著降低了这些区域绿色荧光物质的积聚量（图3F），且该效应具有浓度依赖性。定量分析进一步支持了这一趋势。综上所述，这些结果表明Nano-Se可通过清除斑马鱼与其他物种共有的活性氧（ROS）来抑制紫外线B诱导的色素沉着，并从而减弱炎症反应。
3.Nano-Se@TAX抑制UVB诱导的色素沉着与皮
为比较Nano-Se@TAX对UVB诱导色素沉着的抑制效果体内，本研究采用斑马鱼幼体和C57BL/6小鼠作为实验模型。斑马鱼幼体躯干的色素沉着图像显示：Nano-Se@TAX组效果最佳，其次为TAX组和Nano-Se组，两组均优于对照组（图5A）。经α-MSH 处理后，斑马鱼幼体黑色素相对密度较对照组增加2.1倍；与α- MSH 组相比，Nano-Se@TAX组黑色素密度降低2.8倍，而TAX组和Nano-Se组分别降低2.1倍和1.3倍（图5B）。此外，向经UVB照射的C57BL/6小 鼠 模 型 耳 部 分 别 施 用 生 理 盐 水 （Ctrl）、TAX、Nano-Se及Nano-Se@TAX（图C ）。与UVB组相比，TXA 组和Nano-Se组的色素沉着显著减轻，降幅分别为37.29%和28.26%。然而， TXA 组出现了明显的皮肤病变。值得注意的是，NanoSe@ TXA 组不仅表现出显著的抗色素沉着效果（降幅达51.59%），还明显减少了皮肤病变，并且效果显著。基于这些发现及定量分析结果（图5E、F），Nano-Se@TAX组在第14天时对紫外线诱导的色素沉着表现出最显著的改善效果。H&E染色和Masson染色显示，Nano-Se@TAX组在14天内实现了色素沉着和表皮层厚度的最大恢复，并且未观察到明显的炎症细胞浸润）。这些结果表明Nano-Se@TAX在解决体内紫外线诱导
Se@TAX在10 ng/mL浓度下，而α- MSH 组的密度达到262.1%（图6B）。Nano-Se@TAX对UVB诱导色素沉着的剂量依赖性效应也在哺乳动物小鼠中得到验证（图6C）。小鼠耳部UVB诱导色素沉着的图像显示，在40 ng/mL浓度下暴露7天后，经Nano-Se@TAX处理的黑色素密度显著降低（图6D）。定量结果表明：暴露于40 ng/mL Nano-Se@TAX 7天后，黑色素密度为82.91%，而20 ng/mL组为88.27%；该差异持续扩大，至暴露14天时（40 ng/mL），密度降至68.83%，而20ng/mL组仍保持81.24%（图6E）。H&E染色显示，在14天内Nano-Se@TAX组的色素沉着和表皮层厚度恢复最为显著，且未见明显炎性细胞浸润（图6G）。这些结果共同表明，Nano-Se@TAX具有抑制UVB诱导的体内色素沉着的潜力。
结论
紫外线（UVB）暴露可能导致皮肤损伤，并增加黑色素瘤风险，对人类健康构成重大威胁。临床上，基于TAX的药物主要通过抑制色素转移来修复UVB引起的色素沉着。然而，由于皮肤屏障的存在，TAX的疗效有限。本研究成功将PEG200与零氧化态硒结合合成Nano-Se，并将其与转基因斑马鱼共培养，首次证实Nano-Se对UVB暴露所致色素沉着具有显著美白效果。此外，我们还将TAX负载于Nano-Se上构建了Nano-Se@TAX复合物，并利用转基因斑马鱼和小鼠模型验证其治疗UVB诱导皮肤损伤的效果。RNA测序分析表明，所设计的Nano-Se@TAX可通过IL-17介导的 NF -KB信号通路减轻炎症反应，从而有效抵御UVB引起的皮肤损伤。总之，本研究不仅揭示了Nano-Se的美白功效，还证明了其作为纳米平台在协同增强临床TAX对UVB诱导皮肤损伤生物活性方面的潜力。