番茄红素的研究概况及应用前景

・综述・收稿日期:2006211207番茄红素的研究概况及应用前景傅喆暾1,2,袁　杰1,2,黄雄伟1,2,张　鸣1,2(1.上海交通大学附属新华医院分院,上海200090;2.上海市杨浦区中心医院,上海200090) 关键词:番茄红素;作用机制;保健作用;应用前景 中图分类号:R285 文献标识码:A 文章编号:100422199(2007)0120058204 番茄红素(lycopene),又名茄红素,是成熟番茄的主要色素,是自然界已知的600多种类胡萝卜素(car otenoid)的一种。

1873年,Hartsen首先从Ta2 m us Co mm unis L.berries中提取了番茄红素。

Schunck通过对番茄红素吸收光谱的研究,发现其不同于从胡萝卜中提取的胡萝卜素,于1903年将其命名为Lycopene。

1959年Forssberg最早报道了番茄红素的生理功能,但由于它没有β2胡萝卜素那样的β2芷香环结构,不具有维生素A的生理活性,从而未对其加以重视。

但近些年的研究发现,它在对单线态氧的淬灭、自由基的清除、阻断亚硝胺形成、抑制细胞增殖、诱导细胞分化、增加免疫力、减少DNA损伤以及对细胞间隙连接通讯的影响等多种作用方式,起到防癌抗癌、预防心血管疾病、提高免疫功能和延缓衰老等作用。

目前番茄红素健康相关产品的开发已成为国际上功能性食品和新药研究中的一个热点,越来越被世人高度重视。

本文就番茄红素的研究现状及广阔的发展前景进行概述。

1　番茄红素的理化特性番茄红素分子式为C40H56,分子量为536.85,熔点为172℃～175℃。

它由11个共轭双键及2个非共轭碳2碳双键构成的高度不饱和直链型烃类化合物,为脂溶性色素,纯品为无毒针状深红色晶体。

由于没有β2胡萝卜素那样的β2芷香酮环结构,所以不具有维生素A原活性,不溶于水,难溶于甲醇、乙醇,可溶于脂肪、乙醚、石油醚等[1]。

大部分为全反式构型,小部分为顺式构型,因11个共轭双键都能异构化,故可以产生大约1056种不同的单或多2顺异构体,以52顺、92顺、132顺型为主。

新鲜番茄中的番茄红素主要以全反式形式存在。

在人体内,而以顺式异构体占大多数。

番茄红素性质十分活泼,光、氧气、金属离子等均会影响其稳定性,但耐热稳定性较好,对碱也比较稳定,盐酸却对它有较强的破坏作用[2]。

番茄红素具有很强的抗氧化性,其抗氧化能力在天然类胡萝卜素中是最强的,这与其独特的长链不饱和分子结构有关[3]。

番茄红素碎灭单线态氧的速率是β2胡萝卜素的2倍,是维生素E的100倍。

2　番茄红素的分布番茄红素广泛分布于各种植物中,如西瓜、南瓜、李子、柿子、胡椒果、桃、木瓜、芒果、番石榴、葡萄、红色葡萄柚、红莓、云莓、柑橘等的果实,茶的叶片及萝卜、胡萝卜等的根部,成熟的红色植物果实中含量较高。

在每100g含番茄红素的水果和蔬菜中,番茄红素的含量分别为:西红柿3～20mg,西瓜2.3～7.2mg,番石榴(粉红色)5.23～5.50mg,番木瓜0.11～5.3mg,葡萄柚(粉红)0.35～3.36mg,胡萝卜0.65～0.78mg,南瓜0.38～0.46mg,红薯0.02～0.11mg,杏子0.01～0.05mg[4]。

其中番茄、西瓜、红色葡萄等的果实和红色棕桐油中存在较多的番茄红素。

含量最高的是番茄的果实,且成熟度越高,番茄红素的含量越多。

在植物中,番茄红素主要存在于植物细胞的有色体中。

人类自身不能合成番茄红素,需通过膳食等补充,番茄红素吸收后可广泛分布于血液、肾上腺、肝脏、睾丸、前列腺、乳腺、卵巢、消化道等组织器官中,其中血液、肾上腺和睾丸含量较多[5]。

在人的血液中可鉴别出的类胡萝卜素中,绝大部分为番茄红素和β2胡萝卜素。

3　番茄红素的作用机制目前普遍认为,番茄红素的抗氧化性、清除自由基、诱导细胞间信息传递、抑制增值、增加免疫力等功能对预防疾病起关键的作用。

番茄红素的作用机理主要有以下4方面。

3.1　抗氧化性和清除自由基　番茄红素可以通过淬灭单线态氧预防脂类过氧化,保护生物膜免受自由基的损伤。

潘洪志等[6]对大鼠灌胃给予番茄红素,4周后检测大鼠血浆及肝脏中超氧化物歧化酶(S OD)、丙二醛(MDA)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH2Px)和总抗氧化能力(T2AOC)的活性,结果发现,S OD,GSH2Px,和T2AOC的活性与对照组比较有显著升高,而MDA却有显著的降低,说明番茄红素具有良好的抗氧化作用。

万丽葵等[7]研究表明,番茄红素不仅提高了机体的GSH,S OD,GSH2Px等酶类抗氧化物的浓度和活力,而且可能通过提高维生素A、维生素E等非酶抗氧化系统的抗氧化能力来发挥抗氧化作用。

3.2　诱导细胞间隙连接通讯　细胞间隙连接通讯是细胞间小分子的营养物质与信号分子交换的通道,细胞间隙连接通讯可传输细胞群体内生长调控信号,调节细胞的正常增殖与分化。

大多数肿瘤细胞的细胞间隙连接通讯功能微弱或缺失,细胞发生转化后,其细胞间隙连接通讯功能降低或被抑制,细胞间隙连接通讯功能的抑制或被破坏被认为是促癌变阶段的重要机制。

番茄红素可能通过激活Cx243 mRNA,增加Cx243蛋白数量来调控细胞间隙连接通讯功能,从而起到防癌抗癌的作[8]。

3.3　抑制细胞增殖　番茄红素能抑制许多癌细胞的增殖。

有研究表明,番茄红素能抑制人类口腔癌K B21细胞的增殖[9]。

番茄红素可通过影响乳腺癌、肺癌和子宫癌细胞周期中G1到S的转化阶段,来影响肿瘤细胞的生长[10]。

3.4　增加免疫力　番茄红素可以增强正常细胞间GJ I C,促进吞噬细胞、淋巴细胞间的相互作用,通过分泌的细胞活化因子活化细胞,最终表现为对吞噬能力及淋巴细胞转化的促进,增强免疫功能[11]。

W atzl等[12]研究发现,番茄红素可以促进白介素2 (I L22)、白介素4(I L24)的分泌,增强体液免疫能力,提高老年人免疫力。

番茄红素对非特异性细胞免疫也有明显的促进作用。

4　番茄红素的保健作用番茄红素的作用机制决定了它具有防癌抗癌、减少心血管疾病等保健作用。

4.1　番茄红素的防癌抗癌作用番茄红素具有防癌抗癌作用,一方面是因为它的抗氧化作用;另一方面是番茄红素能够阻断组织细胞在外界诱变剂的作用下发生基因突变过程,这是肿瘤生成的重要机制之一。

番茄红素对前列腺癌、卵巢癌、乳腺癌、消化道癌、肺癌等都有很好的防治作用。

张艳春等[13]研究表明,番茄红素具有明显的抗肿瘤作用,能有效地抑制肿瘤生长和延长荷瘤小鼠的生存时间,增强脾脏T淋巴细胞增殖活力,提高NK细胞杀伤活性。

张鑫等[14]研究表明,番茄红素在体外培养下对前列腺癌LnCaP细胞的增殖有显著的抑制作用,且血清中番茄红素的含量与前列腺癌的风险呈负相关。

邱伟芬等[15]等研究表明,高压处理后番茄红素的结构发生变化,顺式异构体的比例和总量显著增加,抗乳腺癌细胞增殖作用强于未处理的番茄红素,对乳腺癌细胞的抑制率是未处理番茄红素的1.9倍。

张为国等[16]研究表明,番茄红素能明显抑制胃癌细胞增殖及端粒酶活性,能使细胞产生G/G1期阻滞,并诱导凋亡,且番茄红素对肿瘤细胞的杀伤需的适宜浓度和一定的吸收量。

4.2　番茄红素对心血管的保护作用番茄红素为脂溶性的,大多存在于细胞膜和脂蛋白成分内,而且多集中在低密度脂蛋白(LDL)和极低密度脂蛋白(VLDL),而且不存在高密度脂蛋白(HDL)中。

番茄红素可显著抑制血清脂质和LDL氧化从而减少冠心病的发病危险。

唐湘宇等[17]研究表明,番茄红素对兔主动脉脂质过氧化损伤具有较好的保护作用,且能降甘油三酯,保护血管内皮功能,可减轻高脂兔动脉粥样硬化病变形成,具有抗动脉粥样硬化作用。

机体中番茄红素浓度与动脉粥样硬化、心肌梗死呈负相关关系,脂肪中番茄红素含量最高的20%人群比含量最低的20%人群心肌梗死的危险性要低的多;吸烟是心肌梗死的重要危险因素之一,研究发现,吸烟者血浆中番茄红素浓度要明显低于不吸烟者,因番茄红素能抑制被吸烟而诱导的LDL 氧化,故可具有一定的保护作用;番茄红素还可使胆固醇合成减少,细胞中LDL的降解增加,从而减少心肌梗死的危险性[18]。

4.3　番茄红素的其它作用　许多疾病的发生与自身的免疫力下降有关,番茄红素能保护吞噬细胞免—95—Research and Practice of Chinese M edicines受自身的氧化损伤,促进T、B淋巴细胞增殖,刺激效应T细胞的功能,可延缓衰老和降低疾病发生危险性。

W atzl等[12]报道,番茄红素可以促进白细胞介素2(I L22)和白细胞介素4(I L24)的分泌能力,可提高老年人免疫力。

番茄红素是血清中与老化疾病相关的微量营养素,其含量与老年人的自理能力和自控能力有关。

曹钰等研究表明[19],番茄红素可明显缩小脑梗死范围,改善神经症状,能明显升高脑组织超氧化物歧化酶(S OD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH2Px)的活性,降低MDA含量,提示番茄红素对脑缺血损伤具有神经保护作用。

有报道,H I V阳性妇女血液中番茄红素、α2类胡萝卜素、β2类胡萝卜素的浓度均较正常值低,H I V病毒感染的新生儿血液中番茄红素浓度也下降[20]。

番茄红素可预防氧自由基引发的视网膜黄斑病变,对视网膜色斑退化引起的视力下降和失明可能有保护作用[21]。

Ki m 等[22]研究表明,番茄红素可以提高机体抗氧化酶活力,降低脂质过氧化,从而拮抗四氯化碳引起的氧化损伤,对大鼠的急性肝损伤有一定的保护作用。

黄泽清等[23]研究表明,番茄红素对急性肺损伤(AL I)有保护作用,能明显减轻酸吸入致AL I早期肺毛细血管通透性和炎性细胞浸润及后期肺纤维化,降低血浆T NF2α、NO、MDA及肺组织HYP含量,增加S OD活性,抑制因AL I诱导而上调的BMP24mRNA 的表达。

此外有报道,膳食中类胡萝卜素的摄入量与血糖含量呈负相关,认为番茄红素可影响血糖代谢[24]。

番茄红素可抵御紫外线辐射对皮肤的损害,起保护作用。

番茄红素对辐射引起造血和血液系统损伤、染色体损伤、免疫损伤均有防护作用[25]。

5　展望前景随着近年来国际上对番茄红素研究的不断深入,已成为一个新热点,使我们对番茄红素的结构、理化性质、作用机制有了充分的认识,其自身独特的防病治病,保健功能覆盖了延缓衰老、预防癌症、增强机体免疫力、改善动脉粥样硬化以及美容、抗紫外线辐射等多个方面。

在国外已有以番茄红素为原料的针剂类等药物100多种。

番茄红素作为产品主要用于防止紫外线灼伤,保护皮肤、延缓衰老、类胡萝卜素复合、前列腺癌的防治等。

以色列、印度、日本等国在番茄红素的研发上处于国际领先水平,且产品已有相当市场,其中以色列的Lycored Natuial I ndusuies L td公司,拥有世界最大的天然番茄红素生产工厂,是世界最大番茄红素的供应商,拥有LYCORED品牌。