番茄红素对人体血清自由基的清除作用

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(广东海洋大学食品科技学院,广东省亚热带果蔬加工现代农业科技创新中心,广东湛江 524088)

目前,我国海军官兵在35～45 ℃的漫长海练(3个月以上的海上训练,即海练)过程中,由于训练强度和难度的逐步加大,各种疾病和训练伤的发生率呈逐渐上升趋势。而引发这些训练伤病的原因主要是由于在海练过程中官兵体内会产生过量的氧自由基,这些氧自由基的存在会削弱细胞的抵抗力、破坏体内的DNA、导致脂质过氧化和形成致癌物质等损害机体[1]。因此,如何提高官兵自身抵抗力和调节能力来预防此类疾病成为目前急需解决的关键问题。

番茄红素,是一种脂溶性不饱和的碳氢化合物,属于类胡萝卜素的一种,广泛存在于各种成熟的红色蔬果中,如番茄、西瓜、胡萝卜、葡萄、红色葡萄柚、草莓、甜玉米、南瓜、柑橘等的果实中,其中在番茄中的含量最高。研究表明,番茄红素可以有效地淬灭单线态氧和清除过氧化自由基,抑制脂质过氧化,提高机体的免疫力,与其他类胡萝卜素共同协作,使分布在细胞内的自由基、活性氧和清除剂处于一种动态平衡[2-4]。研究还发现,长期补充番茄红素能防止DNA和脂蛋白氧化,减缓动脉粥样硬化的发生和阻止低密度脂蛋白胆固醇的形成,从而预防心血管疾病的发生[5-6]。此外,食用番茄及其加工制品能够有效降低癌症的发病率和衰老相关的病变[7]。因此,本研究从参加海练的海军某部随机抽取50名志愿者官兵,通过给官兵补充番茄红素,考察番茄红素对清除海练官兵人体血清自由基的影响以及番茄红素对机体大强度运动导致的氧化应激反应的影响,从而为参加海练的官兵在训练伤病预防等方面提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

志愿者官兵 来自参加海练的海军某部;总抗氧化水平(T-AOC)检测试剂盒、超氧化物歧化酶(SOD)试剂盒、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)试剂盒和丙二醛(MDA)试剂盒 上海容成药物研发中心;番茄红素软胶囊 美国NBTY公司。

722型可见分光光度计 上海恒平科学仪器有限公司;URIT-8021A全自动生化分析仪 桂林优利特医药设备有限公司;飞鸽GL-10C高速冷冻离心机 上海安亭仪器设备有限公司;H.SWX420BS恒温水浴箱 上海圣科仪器设备有限公司;一次性使用静脉血样采集针 山东省成武县华博医疗器械有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 实验分组及处理 实验对象为从某单位200名男性中随机抽取志愿者50人,随机分为5组,每组10人,分别为空白对照组、VC阳性对照组、低剂量组、中剂量组和高剂量组。全部受试者都需要通过标准、完整的体格检查、病史了解,将一些存在循环系统、呼吸系统等严重病患且在参与实验前患上呼吸道感染疾病者进行筛除掉,之后也需要筛除掉有抽烟、好酒等不良喜好者。同时,在参与实验前一段时间,禁止摄入VE、VC等自由基清除剂或中药制剂等。受试者平均年龄(20.32±0.27)岁;身高(176.45±3.75) cm;体重(73.63±4.38) kg。

实验周期为60 d。全部实验者在开始前进行首次抽血,再确定他们的血清与红细胞抗氧化水平不存在明显差异,之后,安排番茄红素的低、中、高剂量组的实验者每天晚上7点定时服用番茄红素软胶囊,每人每次的剂量各是:5、15、25 mg,VC阳性对照组同时服用剂量为100 mg的VC,连续补充60 d。试验期间对照组不服用任何抗氧化剂。到实验进行后的第15、30、45、60 d的早晨9点在实验者的肘静脉处取血3 mL,将血样静置30 min。在实验组完成最后一次番茄红素和VC的补充后,所有受试者于次日下午17时进行一次力竭性运动即进行户外20 kg负重10 km的长跑训练,要求所有受试者尽全力完成此次运动,并在运动前后抽血3 mL。

1.2.2 血清中T-AOC、SOD、GSH-PX活力和MDA含量的检测 将采取的血样在室温下放置30 min,待凝结出血饼后,用玻璃棒轻轻地剥去血饼,然后以3000 r/min离心5 min,取上清液,即为血清。然后,根据试剂盒说明书对血清中的T-AOC、SOD、GSH-PX活力和MDA含量进行检测。

1.3 统计学处理

2 结果与分析

2.1 摄入番茄红素胶囊对血清中T-AOC、SOD、GSH-PX和MDA含量的影响

谷胱甘肽过氧化物酶(GSH -Px)是机体内主要的抗氧化酶和自由基清除剂,超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)和总抗氧化能力(T-AOC)是SOD细胞防御氧自由基的第一道防线[8-9]。SOD能保护细胞对抗氧自由基的侵害,其水平的高低反映内源性氧自由基清除系统的强弱[10]。MDA是脂质过氧化反应的最终产物,其含量高低可直接反映体内氧自由基生成水平,是组织细胞损伤的重要标志[11]。因此,本文选择T-AOC、SOD、GSH-PX的酶活力和MDA含量作为检测指标,旨在通过检测血清中T-AOC、SOD、GSH-PX的酶活力和MDA含量来间接反映服用番茄红素胶囊后机体内抗氧化应激效应的能力。

摄入番茄红素胶囊后,对血清中T-AOC、SOD、GSH-PX酶活力和MDA含量的测定结果如表1所示。由表1可知,相比空白对照组,摄入番茄红胶囊后,随着摄入天数和剂量的增加,血清中T-AOC的酶活力呈现升高趋势且差异均不显著,SOD的酶活力呈现升高趋势且只有在低、中剂量组摄入天数为30 d时表现出差异显著(p<0.05),其余随天数和剂量变化均不显著,GSH-PX的酶活力呈现升高趋势且只有在低剂量组摄入天数为15 d时表现出差异显著(p<0.05),其余随天数和剂量变化均不显著。而MDA的含量呈现下降趋势且差异均不显著。对于低剂量组而言,当摄入番茄红素胶囊的天数从15 d增加到60 d时,血清中T-AOC、SOD、GSH-PX从(12.87±2.16)、(74.15±3.9) U/mL、(201.72±17.40) U增加到(13.26±1.11)、(74.7±53.29) U/mL、(202.44±10.08) U,而MDA含量从(3.52±0.20) nmol/mL降低到(3.33±0.28) nmol/mL。当摄入番茄红素胶囊的天数均为60 d时,随着剂量的增加,血样中T-AOC、SOD、GSH-PX的酶活力随着低剂量组的(13.26±1.11)、(74.7±53.29) U/mL、(202.44±10.08) U增加到高剂量组的(23.31±1.39)、(82.31±5.15) U/mL、(229.66±18.41) U,而MDA含量从(3.33±0.28) nmol/mL降低到(2.74±0.23) nmol/mL。其原因可能为受试者在适量服用番茄红素胶囊后,体内有了较高浓度的番茄红素[12-14],血液中的番茄红素可直接抵抗单线态氧的攻击,从而减少了抗氧化酶如 SOD、GSH-PX的消耗,保证机体的总抗氧化能力[3]。此外,有研究表明,番茄红素还可以通过显著提高GSH -Px的活性来提高机体的抗氧化能力,延缓细胞膜的脂质过氧化,从而显著降低血清MDA的含量[15]。而相比VC阳性对照组,在服用番茄红素不同时间后,随着摄入天数和剂量的增加,血清中T-AOC的酶活力呈现升高趋势且大于VC阳性对照组,在低、高剂量组中T-AOC的酶活力与VC阳性对照组相比,差异均极显著(p<0.01),而在中剂量组中T-AOC的酶活力差异均不显著,血清中SOD的酶活力呈现升高趋势且大于VC阳性对照组,且在低、高剂量组中SOD的酶活力与VC阳性对照组相比,差异极显著(p<0.01),只有在低剂量组中摄入天数为30 d时SOD的酶活力不显著,而在中剂量组中SOD的酶活力差异均不显著。血清中GSH-PX的酶活力呈现升高趋势且大于VC阳性对照组,且只有在低剂量组中摄入天数为30 d和中剂量组摄入天数为60 d时差异不显著,其余随天数和剂量的增加差异均极显著(p<0.01)。而MDA的含量随着摄入天数和剂量的增加总体呈现下降趋势且小于VC处理组,与VC阳性对照组相比差异均极显著(p<0.01)。综上所述,摄入番茄红素可以增强机体的抗氧化水平,并减少机体中MDA的含量,而且番茄红素的抗氧化能力要强于VC。刘勇[16]等人的研究也表明,番茄红素胶囊具有抗氧化活性,服用番茄红素胶囊可以提高人体内一系列酶的活性,有效防止自由基对细胞的损伤,起到抗氧化作用。

表1 摄入番茄红素对血清中T-AOC、SOD、GSH-PX和MDA含量的影响Table 1 Effect of lycopene on T-AOC,SOD,GSH-PX and MDA content in blood serum

2.2 番茄红素对急性高强度运动前后血清中T-AOC、SOD、GSH-PX和MDA含量的影响

番茄红素对急性高强度运动前后血清中T-AOC、SOD、GSH-PX酶活力和MDA含量的测定结果如表2所示。由表2可知,与空白对照组相比,低、中、高剂量组中运动前血清中T-AOC、SOD、GSH-PX酶活力和MDA含量均呈现升高趋势,但差异均不显著,运动后低剂量组血清中只有SOD酶活力差异显著(p<0.05),其他均不显著。相比运动前,运动后不同组中血清中的T-AOC、SOD、GSH-PX酶活力均呈现出下降趋势,而MDA含量均呈现出上升趋势。诸多研究也表明,机体在一次急性高强度运动后,血清中脂质过氧化产物 MDA 含量会显著性增加,而抗氧化酶 SOD、GSH -PX 等的活力会下降[17-18]。这可能是由于在急性运动之后,机体中形成较多的自由基,使机体抗氧化抵御系统被活化,导致T- AOC、SOD活性和GSH- PX水平的下调[19]。当摄入番茄红素胶囊后,可以发现随着摄入番茄红素的剂量增加,运动后血清中T-AOC、SOD、GSH-PX的酶活力呈现增加趋势,从低剂量组的(10.89±1.58)、(70.34±5.90) U/mL、(195.20±12.10) U增加到高剂量组的(16.87±2.60)、(77.47±8.32) U/mL、(223.42±20.28) U,而MDA含量从(5.66±0.56) nmol/mL降低到(3.64±0.43) nmol/mL。而相比VC阳性对照组,在服用番茄红素不同时间后,运动后中、高剂量组血清中T-AOC、SOD和GSH-PX的含量均大于VC处理组且差异显著(p<0.05),而MDA的含量要小于VC处理组且差异显著(p<0.05),表明番茄红素的抗氧化效果要优于VC。综上所述,番茄红素是可以提高T- AOC、SOD活性和GSH-PX水平,降低其耗用量,全面清除自由基。

表2 番茄红素对急性高强度运动前后血清中T-AOC、SOD、GSH-PX和MDA含量的影响Table 2 Effect of lycopene on T-AOC,SOD,GSH-PX and MDA content in blood serum from volunteers before and after exercise

3 结论

摄入番茄红素可以显著提高血清中T- AOC、SOD活性和GSH- PX水平,降低其耗用量,增强机体的抗氧化水平,并减少机体中MDA的含量。同时,提前摄入番茄红素胶囊可以有效降低因急性高强度运动导致血清中T- AOC、SOD活性和GSH- PX水平降低,减少体内抗氧化酶消耗量和体内的MDA的含量。