番茄紅素抗氧化與抗腫瘤機(jī)制研究進(jìn)展

摘要：番茄紅素是主要存在于番茄、番茄制品及其他水果蔬菜中重要的類胡蘿卜素 ，被證明在類胡蘿卜素中有較強(qiáng)的抗氧化能力，且具有抗腫瘤的保健作用。本文系統(tǒng)介紹了番茄紅素的抗氧化和抗腫瘤作用及其作用機(jī)制。

關(guān)鍵詞：番茄紅素；氧自由基；抗氧化；抗腫瘤

Abstract： Lycopene is found in tomatoes， tomato products and other fruits and vegetables important carotenoid， proved in the carotenoids have strong antioxidant ability， and has the health functions of resisting tumor. This paper introduces the antioxidant lycopene and antitumor effect and its mechanism of action.

Key words： Iycopene； Oxygen free radical； Antioxidant； Anti tumor

【中圖分類號(hào)】R284 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1672-8602（2014）01-0211-02

番茄紅素，作為不含氧及不具有維生素A活性的類胡蘿卜素中的一種，其分子式為C40H50。含有13個(gè)雙鍵，其中兩個(gè)雙鍵為非共軛雙鍵。廣泛存在于番茄、胡蘿卜、西瓜、紅色葡萄柚、草莓等，以番茄中的含量最高。1873年Hartsen首次從Tamus Communis Liberries中分離出這種紅色晶體，Schunck通過對(duì)這種紅色晶體吸收光譜的研究，發(fā)現(xiàn)其吸收光譜不同于從胡蘿卜中提取的其他的胡蘿卜素，于1913年將其命名Lycopene。其強(qiáng)大的清除自由基及淬滅單線態(tài)氧能力，從而保護(hù)低密度脂蛋白、重要蛋白質(zhì)酶、DNA。因其抗自由基、抗癌及抗心血管疾病的生物學(xué)特性而受到越來(lái)越多人們的關(guān)注。本文將對(duì)番茄紅素的生物學(xué)特性及應(yīng)用作一綜述。

1番茄紅素的抗氧化作用

天然存在的番茄紅素全部為全反式構(gòu)型。熱力、光學(xué)、一些化學(xué)物質(zhì)可以將反式異構(gòu)體誘導(dǎo)為單或者多順式異構(gòu)體。其中5順式異構(gòu)體抗氧化性最強(qiáng)，9-順式異構(gòu)體次之[1]。

1.1清除自由基作用：

體內(nèi)的氧在其吸收電子后先轉(zhuǎn)化為超氧陰離子，繼而產(chǎn)生各種自由基，如單線態(tài)氧和過氧自由基等形式，這些活性氧自由基性質(zhì)十分活潑，極易與體內(nèi)的生物大分子（如DNA，蛋白質(zhì)，酶和脂質(zhì)）反應(yīng)，引起基因突變[2]、蛋白質(zhì)功能改變或生物膜結(jié)構(gòu)改變等多種自由基損傷。番茄紅素特有的共軛雙鍵結(jié)構(gòu)是抗氧化特性的基礎(chǔ)。其多共軛雙鍵的結(jié)構(gòu)，提供了富電子體系，從而使番茄紅素成為親電子產(chǎn)物的理想靶目標(biāo)。因此，對(duì)氧自由基時(shí)可表現(xiàn)出極大的反應(yīng)性。在所有的類胡蘿卜素家族中，番茄紅素是目前所知的最具潛力的單線態(tài)氧及自由基的清除劑。它可以干擾由氧自由基及過氧化自由基所引起的組織損傷。這可能就是其能夠抗腫瘤及其他慢性疾病的基礎(chǔ)。

番茄紅素主要通過物理和化學(xué)方式淬滅單線態(tài)氧[3]，且以物理淬滅為主，其物理方式為：首先將單線態(tài)氧的激發(fā)能轉(zhuǎn)移到番茄紅素上，產(chǎn)生一個(gè)基態(tài)的氧和激發(fā)態(tài)的番茄紅素，然后激發(fā)態(tài)的番茄紅素通過轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)將能量釋放到周圍溶劑中，產(chǎn)生一個(gè)基態(tài)的番茄紅素和熱能。其方式為：102+LYC→302+3LYC；3LYC→LYC+能量[4]。此循環(huán)過程，番茄紅素仍保持完整，可以再次進(jìn)入下一輪淬滅單線態(tài)氧的循環(huán)；研究表明單分子番茄紅素可以清除大約1000分子的102。化學(xué)淬滅單線態(tài)氧僅占極少部分，不足0.05%，但卻具有重要意義，因?yàn)樗鼘?dǎo)致類胡蘿卜素的最后分解。化學(xué)方式是番茄紅素可以和過氧化氫和二氧化氮等活性氧碎片直接反應(yīng)，從而清除氧自由基。國(guó)內(nèi)趙娟娟[5]等建立了3種體外實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑱z測(cè)了番茄紅素對(duì)3種自由基（超氧陰離子自由基 對(duì)羥自由基 過氧化氫）的清除能力 抗由Fe2+引發(fā)的卵磷脂脂質(zhì)體過氧化的能力以及對(duì)小鼠肝組織勻漿自發(fā)性脂質(zhì)過氧化的抑制能力，番茄紅素在3種模型中均表現(xiàn)出相當(dāng)?shù)目寡趸浴?/p>

1.2誘導(dǎo)活化內(nèi)源性抗氧化酶：

番茄紅素抗自由基活性通過誘導(dǎo)活化體內(nèi)內(nèi)源性抗氧化酶，如超氧化物歧化酶、谷胱甘肽還原酶、谷胱甘肽過氧化物酶的活性，從而提高機(jī)體的抗氧化能力。國(guó)內(nèi)張成香[6]等番茄紅素以0.0664g/（kg·d）、0.1340g/（kg·d）、0.4000g/（kg·d）劑量給予SD老齡大鼠， 連續(xù)1個(gè)月灌胃后， 測(cè)定大鼠血清中SOD、GSH-Px活力及大鼠血清中MDA、肝臟組織中脂褐質(zhì)含量。結(jié)果顯示番茄紅素能明顯降低大鼠血清中MDA含量， 同時(shí)能提高大鼠血清中SOD活力。證實(shí)番茄紅素能夠提高老齡大鼠的超氧化物歧化酶水平。Srinivasan M等[7]通過番茄紅素預(yù)處理由4Gy γ-輻射損傷的人的淋巴細(xì)胞模型，結(jié)果顯示與-輻射損傷組相比，過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶、超氧化歧化酶顯著增加，提示番茄紅素可以通過提高內(nèi)源性抗氧化物活性，進(jìn)一步提高機(jī)體抗氧化能力。Liu C[8]等在鐵負(fù)荷大鼠模型中證實(shí)番茄紅素能夠阻止鐵介導(dǎo)的氧化應(yīng)激，細(xì)胞增殖及自噬作用，番茄紅素能夠降低鐵介導(dǎo)的脂質(zhì)過氧化，反映在丙二醛水平降低。增強(qiáng)總的SOD紅星。

2番茄紅素的抗腫瘤作用

近年來(lái)，流行病學(xué)調(diào)查顯示，人體血液中的番茄紅素水平與多種腫瘤的發(fā)生率呈負(fù)相關(guān)。如前列腺癌，乳腺癌，結(jié)腸癌、胰腺癌、肺癌、皮膚癌等。因此番茄紅素的抗腫瘤特性越來(lái)越受到重視。番茄紅素抗腫瘤作用可能與以下機(jī)制有關(guān)。

2.1番茄紅素的DNA保護(hù)作用：番茄紅素的抗氧化作用可以保護(hù)DNA免受氧化損傷，從而維持DNA分子的穩(wěn)定。Porrini 等[9]利用慧星試驗(yàn)分析了9名成年婦女的淋巴細(xì)胞抗氧化力，發(fā)現(xiàn)食用番茄醬后志愿者的淋巴細(xì)胞DNA損傷減少了50%，增加了淋巴細(xì)胞的抗氧化能力。細(xì)胞缺乏錯(cuò)配修復(fù)功能顯示自發(fā)的基因突變水平提高，錯(cuò)配修復(fù)與一些DNA損傷有關(guān)。Chen等[10]檢查了32名確診為前列腺癌的患者攝入富含番茄紅素的番茄醬（每天30mg番茄紅素）前后淋巴細(xì)胞氧化性DNA損傷和前列腺特異抗原（PSA）的變化。與干預(yù)前（3周前）相比，受試者血清和前列腺中的番茄紅素濃度顯著增加，組織氧化性DNA損傷顯著降低，血清PSA水平同樣顯著降低。

2.2抗腫瘤細(xì)胞增殖：

細(xì)胞的無(wú)限增殖能力，是腫瘤細(xì)胞重要的特性。番茄紅素的抗腫瘤細(xì)胞增殖研究主要?jiǎng)游飳?shí)驗(yàn)及體外細(xì)胞系培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。有一項(xiàng)研究[11]觀察了番茄紅素對(duì)三種人前列腺癌細(xì)胞PC-3，DU145和LNCaP生長(zhǎng)的影響，結(jié)果顯示來(lái)自番茄中的番茄紅素可顯著抑制三種癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。Fornelli[12]用不同濃度的番茄紅素干預(yù)體外培養(yǎng)的乳腺癌細(xì)胞系（MCF-7），采用MTT及BrdU檢測(cè)在不同時(shí)間間隔（從24～72h）細(xì)胞的增殖率。結(jié)果顯示番茄紅素可明顯抑制MCF-7細(xì)胞增殖。

2.3細(xì)胞周期：

解除對(duì)細(xì)胞增殖周期的限制是細(xì)胞癌變的重要標(biāo)志。這些細(xì)胞喪失了調(diào)控細(xì)胞增殖速度的能力。最近許多研究顯示番茄紅素能夠誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯在G1期。Ivanov NI[13]等還發(fā)現(xiàn)番茄紅素能夠誘導(dǎo)細(xì)胞有絲分裂周期終止于G0/G1和S期。

2.4誘導(dǎo)細(xì)胞間隙連接及誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡：

細(xì)胞間隙連接是細(xì)胞間的連接和交流信息的重要方式與結(jié)構(gòu)。主要為膜蛋白構(gòu)成，內(nèi)可有第二信使通過進(jìn)行細(xì)胞間的信息傳遞，從而調(diào)控細(xì)胞的生長(zhǎng)與分化。大多數(shù)腫瘤細(xì)胞細(xì)胞間隙連接功能缺失。研究證實(shí)在大鼠肝組織中使用熒光染料示蹤技術(shù)研究番茄紅素對(duì)細(xì)胞間隙連接的影響，發(fā)現(xiàn)番茄紅素飼養(yǎng)組大鼠肝臟細(xì)胞的細(xì)胞間隙連接明顯增強(qiáng)。Fornelli[12]等用番茄紅素干預(yù)體外培養(yǎng)的乳腺癌細(xì)胞系，使用黃色熒光染料傳輸實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的細(xì)胞間通訊，顯示連接蛋白43的表達(dá)增加。說(shuō)明番茄紅素可能通過調(diào)節(jié)連接基因43的表達(dá)來(lái)調(diào)控細(xì)胞間隙連接功能。

綜上，番茄紅素能夠通過增強(qiáng)細(xì)胞間隙連接膜蛋白表達(dá)使腫瘤細(xì)胞向良性轉(zhuǎn)化。細(xì)胞的凋亡是維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的重要保障。腫瘤的發(fā)生常常與細(xì)胞正常的凋亡過程受阻有關(guān)。當(dāng)受損的細(xì)胞或變異細(xì)胞未能進(jìn)行細(xì)胞凋亡，它們就可能會(huì)變成異常增殖的腫瘤細(xì)胞。近來(lái)，番茄紅素的細(xì)胞凋亡作用可能是抗腫瘤的一個(gè)重要機(jī)制。Ivanov 等[13]報(bào)道番茄紅素在在雄激素依賴性的前列腺癌細(xì)胞系中在濃度低于10nM時(shí)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。

3結(jié)論

番茄紅素，不僅是良好的抗氧化劑，也是良好的預(yù)防腫瘤物質(zhì)。然而目前對(duì)番茄紅素具體的腫瘤預(yù)防機(jī)制仍不是十分清楚 ，而作為藥物，人們對(duì)其服用方式、最適劑型、最適劑量、長(zhǎng)期不良反應(yīng)及藥物聯(lián)合應(yīng)用等方面的認(rèn)識(shí)還不完善。這使得番茄紅素作為藥物在臨床上廣泛使用還要研究人員不懈的努力。

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