《Applied Microbiology and Biotechnology》：Photoprotective and cryoprotective effect of the carotenoid bacterioruberin on peripheral blood mononuclear cells
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【编辑推荐】本研究针对紫外线辐射损伤和细胞低温保存存活率低的问题，开展了细菌视黄醇富集提取物（BRCE）对外周血单核细胞（PBMCs）的保护作用研究。结果表明，低浓度BRCE（1–2.7 μg/mL）能显著提升UV照射和深低温保存后PBMCs的存活率，降低细胞凋亡；而高浓度（≥25 μg/mL）则产生毒性效应。这为免疫细胞保存和天然紫外线防护剂的开发提供了新思路。
在生物医学研究领域，如何有效保护细胞免受外界环境压力（如紫外线辐射）的损伤，以及如何在深低温条件下长期保持细胞活力和功能，是两个亟待解决的关键问题。紫外线（UV）辐射会诱导细胞产生大量活性氧（ROS），导致氧化应激、DNA损伤，最终引发细胞凋亡或坏死。同样，在细胞冷冻保存（cryopreservation）与复苏过程中，冰晶形成、渗透压变化等也会对细胞造成严重损伤，影响其后续应用效果。因此，寻找安全高效的细胞保护剂，对于细胞治疗、免疫学研究以及细胞库的建立具有重要意义。
类胡萝卜素（carotenoids）是一类天然色素，以其强大的抗氧化（antioxidant）和抗凋亡（antiapoptotic）特性而闻名。其中，细菌视黄醇（bacterioruberin, BR）是一种由嗜盐古菌（Haloarchaea），如地中海富盐菌（Haloferax mediterranei），产生的特殊类胡萝卜素，其抗氧化活性尤为突出。本研究旨在评估富含细菌视黄醇的类胡萝卜素提取物（BRCE）在对抗紫外线辐射损伤和改善低温保存效果方面，对外周血单核细胞（Peripheral Blood Mononuclear Cells, PBMCs）的保护作用。PBMCs是免疫系统的重要组成部分，其活力直接关系到免疫功能的发挥。该研究成果发表在《Applied Microbiology and Biotechnology》期刊上。
为开展本研究，研究人员主要运用了以下几项关键技术：利用荧光显微镜（fluorescence microscopy）和流式细胞术（flow cytometry）来定量评估细胞活力（viability）、凋亡（apoptosis）和细胞死亡（cell death）情况；研究设置了紫外线照射和低温保存两种细胞应激模型，以考察BRCE在不同压力条件下的保护效果；实验涉及对PBMCs进行不同浓度BRCE（范围从1 μg/mL至75 μg/mL）的预处理，并设置了未处理对照组，以进行对比分析。
BRCE对紫外线照射后PBMCs的保护作用
通过荧光显微镜和流式细胞术分析发现，与未处理的对照组相比，预先使用低浓度（1–2.7 μg/mL）的BRCE与PBMCs共孵育，能显著提高细胞在紫外线照射后的存活率，并有效减少凋亡细胞和死亡细胞的比例。这表明在该浓度范围内，BRCE能有效减轻紫外线引起的细胞损伤。然而，当BRCE浓度升高至25 μg/mL及以上时，这种保护作用开始减弱。特别值得注意的是，在75 μg/mL的高浓度下，BRCE处理反而导致了细胞凋亡和死亡率的进一步增加，显示出剂量依赖性的双向效应。
BRCE对低温保存后PBMCs存活率的影响
在细胞低温保存实验中，研究人员观察到了类似的趋势。对于经过冷冻-复苏过程的PBMCs，在复苏后评估其活力，结果显示，使用1–2.7 μg/mL浓度的BRCE进行处理，能够改善细胞存活状态，降低凋亡率，并最小化细胞死亡。这说明BRCE有助于细胞抵御低温保存过程中产生的各种应激损伤。与紫外线照射实验一致，当BRCE浓度超过25 μg/mL时，其对细胞的保护效益下降，并且在75 μg/mL的高浓度下观察到了不利影响，细胞死亡增加。
本研究得出结论，细菌视黄醇富集提取物（BRCE）对外周血单核细胞（PBMCs）具有显著的光保护（photoprotective）和低温保护（cryoprotective）效应。其作用呈现出明显的浓度依赖性：低剂量（1–2.7 μg/mL）的BRCE能够通过其抗氧化和抗凋亡特性，有效缓解紫外线辐射造成的细胞损伤，并提升细胞在深低温保存后的存活率；然而，高剂量（≥25 μg/mL，尤其是75 μg/mL）的BRCE则可能由于其潜在的细胞毒性或其他尚未阐明的机制，反而加剧细胞损伤。这一发现明确了BRCE发挥最佳保护作用的有效浓度窗口。
研究的讨论部分强调了细菌视黄醇（BR）作为一种天然强效抗氧化剂，在需要免疫细胞保存与防护的生物医学应用中具有广阔前景。例如，在细胞治疗产品制备、运输和储存过程中，添加适宜浓度的BRCE有望提高治疗用细胞的存活率和质量。此外，BRCE的紫外线防护特性也提示其可能作为天然紫外线过滤成分，用于开发新型防晒或光防护产品。这项研究不仅揭示了BRCE在细胞保护方面的双重角色，也为其在生物技术和医学领域的进一步应用提供了重要的实验依据和浓度参考。
