番茄紅素對人體血清自由基的清除作用

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(廣東海洋大學食品科技學院,廣東省亞熱帶果蔬加工現代農業科技創新中心,廣東湛江 524088)

目前,我國海軍官兵在35～45 ℃的漫長海練(3個月以上的海上訓練,即海練)過程中,由于訓練強度和難度的逐步加大,各種疾病和訓練傷的發生率呈逐漸上升趨勢。而引發這些訓練傷病的原因主要是由于在海練過程中官兵體內會產生過量的氧自由基,這些氧自由基的存在會削弱細胞的抵抗力、破壞體內的DNA、導致脂質過氧化和形成致癌物質等損害機體[1]。因此,如何提高官兵自身抵抗力和調節能力來預防此類疾病成為目前急需解決的關鍵問題。

番茄紅素,是一種脂溶性不飽和的碳氫化合物,屬于類胡蘿卜素的一種,廣泛存在于各種成熟的紅色蔬果中,如番茄、西瓜、胡蘿卜、葡萄、紅色葡萄柚、草莓、甜玉米、南瓜、柑橘等的果實中,其中在番茄中的含量最高。研究表明,番茄紅素可以有效地淬滅單線態氧和清除過氧化自由基,抑制脂質過氧化,提高機體的免疫力,與其他類胡蘿卜素共同協作,使分布在細胞內的自由基、活性氧和清除劑處于一種動態平衡[2-4]。研究還發現,長期補充番茄紅素能防止DNA和脂蛋白氧化,減緩動脈粥樣硬化的發生和阻止低密度脂蛋白膽固醇的形成,從而預防心血管疾病的發生[5-6]。此外,食用番茄及其加工制品能夠有效降低癌癥的發病率和衰老相關的病變[7]。因此,本研究從參加海練的海軍某部隨機抽取50名志愿者官兵,通過給官兵補充番茄紅素,考察番茄紅素對清除海練官兵人體血清自由基的影響以及番茄紅素對機體大強度運動導致的氧化應激反應的影響,從而為參加海練的官兵在訓練傷病預防等方面提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

志愿者官兵 來自參加海練的海軍某部;總抗氧化水平(T-AOC)檢測試劑盒、超氧化物歧化酶(SOD)試劑盒、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-PX)試劑盒和丙二醛(MDA)試劑盒 上海容成藥物研發中心;番茄紅素軟膠囊 美國NBTY公司。

722型可見分光光度計 上海恒平科學儀器有限公司;URIT-8021A全自動生化分析儀 桂林優利特醫藥設備有限公司;飛鴿GL-10C高速冷凍離心機 上海安亭儀器設備有限公司;H.SWX420BS恒溫水浴箱 上海圣科儀器設備有限公司;一次性使用靜脈血樣采集針 山東省成武縣華博醫療器械有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗分組及處理 實驗對象為從某單位200名男性中隨機抽取志愿者50人,隨機分為5組,每組10人,分別為空白對照組、VC陽性對照組、低劑量組、中劑量組和高劑量組。全部受試者都需要通過標準、完整的體格檢查、病史了解,將一些存在循環系統、呼吸系統等嚴重病患且在參與實驗前患上呼吸道感染疾病者進行篩除掉,之后也需要篩除掉有抽煙、好酒等不良喜好者。同時,在參與實驗前一段時間,禁止攝入VE、VC等自由基清除劑或中藥制劑等。受試者平均年齡(20.32±0.27)歲;身高(176.45±3.75) cm;體重(73.63±4.38) kg。

實驗周期為60 d。全部實驗者在開始前進行首次抽血,再確定他們的血清與紅細胞抗氧化水平不存在明顯差異,之后,安排番茄紅素的低、中、高劑量組的實驗者每天晚上7點定時服用番茄紅素軟膠囊,每人每次的劑量各是:5、15、25 mg,VC陽性對照組同時服用劑量為100 mg的VC,連續補充60 d。試驗期間對照組不服用任何抗氧化劑。到實驗進行后的第15、30、45、60 d的早晨9點在實驗者的肘靜脈處取血3 mL,將血樣靜置30 min。在實驗組完成最后一次番茄紅素和VC的補充后,所有受試者于次日下午17時進行一次力竭性運動即進行戶外20 kg負重10 km的長跑訓練,要求所有受試者盡全力完成此次運動,并在運動前后抽血3 mL。

1.2.2 血清中T-AOC、SOD、GSH-PX活力和MDA含量的檢測 將采取的血樣在室溫下放置30 min,待凝結出血餅后,用玻璃棒輕輕地剝去血餅,然后以3000 r/min離心5 min,取上清液,即為血清。然后,根據試劑盒說明書對血清中的T-AOC、SOD、GSH-PX活力和MDA含量進行檢測。

1.3 統計學處理

2 結果與分析

2.1 攝入番茄紅素膠囊對血清中T-AOC、SOD、GSH-PX和MDA含量的影響

谷胱甘肽過氧化物酶(GSH -Px)是機體內主要的抗氧化酶和自由基清除劑,超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)和總抗氧化能力(T-AOC)是SOD細胞防御氧自由基的第一道防線[8-9]。SOD能保護細胞對抗氧自由基的侵害,其水平的高低反映內源性氧自由基清除系統的強弱[10]。MDA是脂質過氧化反應的最終產物,其含量高低可直接反映體內氧自由基生成水平,是組織細胞損傷的重要標志[11]。因此,本文選擇T-AOC、SOD、GSH-PX的酶活力和MDA含量作為檢測指標,旨在通過檢測血清中T-AOC、SOD、GSH-PX的酶活力和MDA含量來間接反映服用番茄紅素膠囊后機體內抗氧化應激效應的能力。

攝入番茄紅素膠囊后,對血清中T-AOC、SOD、GSH-PX酶活力和MDA含量的測定結果如表1所示。由表1可知,相比空白對照組,攝入番茄紅膠囊后,隨著攝入天數和劑量的增加,血清中T-AOC的酶活力呈現升高趨勢且差異均不顯著,SOD的酶活力呈現升高趨勢且只有在低、中劑量組攝入天數為30 d時表現出差異顯著(p<0.05),其余隨天數和劑量變化均不顯著,GSH-PX的酶活力呈現升高趨勢且只有在低劑量組攝入天數為15 d時表現出差異顯著(p<0.05),其余隨天數和劑量變化均不顯著。而MDA的含量呈現下降趨勢且差異均不顯著。對于低劑量組而言,當攝入番茄紅素膠囊的天數從15 d增加到60 d時,血清中T-AOC、SOD、GSH-PX從(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含量從(3.52±0.20) nmol/mL降低到(3.33±0.28) nmol/mL。當攝入番茄紅素膠囊的天數均為60 d時,隨著劑量的增加,血樣中T-AOC、SOD、GSH-PX的酶活力隨著低劑量組的(13.26±1.11)、(74.7±53.29) U/mL、(202.44±10.08) U增加到高劑量組的(23.31±1.39)、(82.31±5.15) U/mL、(229.66±18.41) U,而MDA含量從(3.33±0.28) nmol/mL降低到(2.74±0.23) nmol/mL。其原因可能為受試者在適量服用番茄紅素膠囊后,體內有了較高濃度的番茄紅素[12-14],血液中的番茄紅素可直接抵抗單線態氧的攻擊,從而減少了抗氧化酶如 SOD、GSH-PX的消耗,保證機體的總抗氧化能力[3]。此外,有研究表明,番茄紅素還可以通過顯著提高GSH -Px的活性來提高機體的抗氧化能力,延緩細胞膜的脂質過氧化,從而顯著降低血清MDA的含量[15]。而相比VC陽性對照組,在服用番茄紅素不同時間后,隨著攝入天數和劑量的增加,血清中T-AOC的酶活力呈現升高趨勢且大于VC陽性對照組,在低、高劑量組中T-AOC的酶活力與VC陽性對照組相比,差異均極顯著(p<0.01),而在中劑量組中T-AOC的酶活力差異均不顯著,血清中SOD的酶活力呈現升高趨勢且大于VC陽性對照組,且在低、高劑量組中SOD的酶活力與VC陽性對照組相比,差異極顯著(p<0.01),只有在低劑量組中攝入天數為30 d時SOD的酶活力不顯著,而在中劑量組中SOD的酶活力差異均不顯著。血清中GSH-PX的酶活力呈現升高趨勢且大于VC陽性對照組,且只有在低劑量組中攝入天數為30 d和中劑量組攝入天數為60 d時差異不顯著,其余隨天數和劑量的增加差異均極顯著(p<0.01)。而MDA的含量隨著攝入天數和劑量的增加總體呈現下降趨勢且小于VC處理組,與VC陽性對照組相比差異均極顯著(p<0.01)。綜上所述,攝入番茄紅素可以增強機體的抗氧化水平,并減少機體中MDA的含量,而且番茄紅素的抗氧化能力要強于VC。劉勇[16]等人的研究也表明,番茄紅素膠囊具有抗氧化活性,服用番茄紅素膠囊可以提高人體內一系列酶的活性,有效防止自由基對細胞的損傷,起到抗氧化作用。

表1 攝入番茄紅素對血清中T-AOC、SOD、GSH-PX和MDA含量的影響Table 1 Effect of lycopene on T-AOC,SOD,GSH-PX and MDA content in blood serum

2.2 番茄紅素對急性高強度運動前后血清中T-AOC、SOD、GSH-PX和MDA含量的影響

番茄紅素對急性高強度運動前后血清中T-AOC、SOD、GSH-PX酶活力和MDA含量的測定結果如表2所示。由表2可知,與空白對照組相比,低、中、高劑量組中運動前血清中T-AOC、SOD、GSH-PX酶活力和MDA含量均呈現升高趨勢,但差異均不顯著,運動后低劑量組血清中只有SOD酶活力差異顯著(p<0.05),其他均不顯著。相比運動前,運動后不同組中血清中的T-AOC、SOD、GSH-PX酶活力均呈現出下降趨勢,而MDA含量均呈現出上升趨勢。諸多研究也表明,機體在一次急性高強度運動后,血清中脂質過氧化產物 MDA 含量會顯著性增加,而抗氧化酶 SOD、GSH -PX 等的活力會下降[17-18]。這可能是由于在急性運動之后,機體中形成較多的自由基,使機體抗氧化抵御系統被活化,導致T- AOC、SOD活性和GSH- PX水平的下調[19]。當攝入番茄紅素膠囊后,可以發現隨著攝入番茄紅素的劑量增加,運動后血清中T-AOC、SOD、GSH-PX的酶活力呈現增加趨勢,從低劑量組的(10.89±1.58)、(70.34±5.90) U/mL、(195.20±12.10) U增加到高劑量組的(16.87±2.60)、(77.47±8.32) U/mL、(223.42±20.28) U,而MDA含量從(5.66±0.56) nmol/mL降低到(3.64±0.43) nmol/mL。而相比VC陽性對照組,在服用番茄紅素不同時間后,運動后中、高劑量組血清中T-AOC、SOD和GSH-PX的含量均大于VC處理組且差異顯著(p<0.05),而MDA的含量要小于VC處理組且差異顯著(p<0.05),表明番茄紅素的抗氧化效果要優于VC。綜上所述,番茄紅素是可以提高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 番茄紅素對急性高強度運動前后血清中T-AOC、SOD、GSH-PX和MDA含量的影響Table 2 Effect of lycopene on T-AOC,SOD,GSH-PX and MDA content in blood serum from volunteers before and after exercise

3 結論

攝入番茄紅素可以顯著提高血清中T- AOC、SOD活性和GSH- PX水平,降低其耗用量,增強機體的抗氧化水平,并減少機體中MDA的含量。同時,提前攝入番茄紅素膠囊可以有效降低因急性高強度運動導致血清中T- AOC、SOD活性和GSH- PX水平降低,減少體內抗氧化酶消耗量和體內的MDA的含量。