番茄紅素對(duì)人體血清自由基的清除作用

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(廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院,廣東省亞熱帶果蔬加工現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心,廣東湛江 524088)

目前,我國(guó)海軍官兵在35～45 ℃的漫長(zhǎng)海練(3個(gè)月以上的海上訓(xùn)練,即海練)過(guò)程中,由于訓(xùn)練強(qiáng)度和難度的逐步加大,各種疾病和訓(xùn)練傷的發(fā)生率呈逐漸上升趨勢(shì)。而引發(fā)這些訓(xùn)練傷病的原因主要是由于在海練過(guò)程中官兵體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生過(guò)量的氧自由基,這些氧自由基的存在會(huì)削弱細(xì)胞的抵抗力、破壞體內(nèi)的DNA、導(dǎo)致脂質(zhì)過(guò)氧化和形成致癌物質(zhì)等損害機(jī)體[1]。因此,如何提高官兵自身抵抗力和調(diào)節(jié)能力來(lái)預(yù)防此類(lèi)疾病成為目前急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

番茄紅素,是一種脂溶性不飽和的碳?xì)浠衔?屬于類(lèi)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(shí)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(tài)氧和清除過(guò)氧化自由基,抑制脂質(zhì)過(guò)氧化,提高機(jī)體的免疫力,與其他類(lèi)胡蘿卜素共同協(xié)作,使分布在細(xì)胞內(nèi)的自由基、活性氧和清除劑處于一種動(dòng)態(tài)平衡[2-4]。研究還發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)期補(bǔ)充番茄紅素能防止DNA和脂蛋白氧化,減緩動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生和阻止低密度脂蛋白膽固醇的形成,從而預(yù)防心血管疾病的發(fā)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(fā)病率和衰老相關(guān)的病變[7]。因此,本研究從參加海練的海軍某部隨機(jī)抽取50名志愿者官兵,通過(guò)給官兵補(bǔ)充番茄紅素,考察番茄紅素對(duì)清除海練官兵人體血清自由基的影響以及番茄紅素對(duì)機(jī)體大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的氧化應(yīng)激反應(yīng)的影響,從而為參加海練的官兵在訓(xùn)練傷病預(yù)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(lái)自參加海練的海軍某部;總抗氧化水平(T-AOC)檢測(cè)試劑盒、超氧化物歧化酶(SOD)試劑盒、谷胱甘肽過(guò)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(fā)中心;番茄紅素軟膠囊 美國(guó)NBTY公司。

722型可見(jiàn)分光光度計(jì) 上海恒平科學(xué)儀器有限公司;URIT-8021A全自動(dòng)生化分析儀 桂林優(yōu)利特醫(yī)藥設(shè)備有限公司;飛鴿GL-10C高速冷凍離心機(jī) 上海安亭儀器設(shè)備有限公司;H.SWX420BS恒溫水浴箱 上海圣科儀器設(shè)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(yī)療器械有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)分組及處理 實(shí)驗(yàn)對(duì)象為從某單位200名男性中隨機(jī)抽取志愿者50人,隨機(jī)分為5組,每組10人,分別為空白對(duì)照組、VC陽(yáng)性對(duì)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(guò)標(biāo)準(zhǔn)、完整的體格檢查、病史了解,將一些存在循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)等嚴(yán)重病患且在參與實(shí)驗(yàn)前患上呼吸道感染疾病者進(jìn)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(shí),在參與實(shí)驗(yàn)前一段時(shí)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(shí)驗(yàn)周期為60 d。全部實(shí)驗(yàn)者在開(kāi)始前進(jìn)行首次抽血,再確定他們的血清與紅細(xì)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(shí)驗(yàn)者每天晚上7點(diǎn)定時(shí)服用番茄紅素軟膠囊,每人每次的劑量各是:5、15、25 mg,VC陽(yáng)性對(duì)照組同時(shí)服用劑量為100 mg的VC,連續(xù)補(bǔ)充60 d。試驗(yàn)期間對(duì)照組不服用任何抗氧化劑。到實(shí)驗(yàn)進(jìn)行后的第15、30、45、60 d的早晨9點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)者的肘靜脈處取血3 mL,將血樣靜置30 min。在實(shí)驗(yàn)組完成最后一次番茄紅素和VC的補(bǔ)充后,所有受試者于次日下午17時(shí)進(jìn)行一次力竭性運(yùn)動(dòng)即進(jìn)行戶外20 kg負(fù)重10 km的長(zhǎng)跑訓(xùn)練,要求所有受試者盡全力完成此次運(yùn)動(dòng),并在運(yùn)動(dòng)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(cè) 將采取的血樣在室溫下放置30 min,待凝結(jié)出血餅后,用玻璃棒輕輕地剝?nèi)パ?然后以3000 r/min離心5 min,取上清液,即為血清。然后,根據(jù)試劑盒說(shuō)明書(shū)對(duì)血清中的T-AOC、SOD、GSH-PX活力和MDA含量進(jìn)行檢測(cè)。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果與分析

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

谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH -Px)是機(jī)體內(nèi)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(xì)胞防御氧自由基的第一道防線[8-9]。SOD能保護(hù)細(xì)胞對(duì)抗氧自由基的侵害,其水平的高低反映內(nèi)源性氧自由基清除系統(tǒng)的強(qiáng)弱[10]。MDA是脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)的最終產(chǎn)物,其含量高低可直接反映體內(nèi)氧自由基生成水平,是組織細(xì)胞損傷的重要標(biāo)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(cè)指標(biāo),旨在通過(guò)檢測(cè)血清中T-AOC、SOD、GSH-PX的酶活力和MDA含量來(lái)間接反映服用番茄紅素膠囊后機(jī)體內(nèi)抗氧化應(yīng)激效應(yīng)的能力。

攝入番茄紅素膠囊后,對(duì)血清中T-AOC、SOD、GSH-PX酶活力和MDA含量的測(cè)定結(jié)果如表1所示。由表1可知,相比空白對(duì)照組,攝入番茄紅膠囊后,隨著攝入天數(shù)和劑量的增加,血清中T-AOC的酶活力呈現(xiàn)升高趨勢(shì)且差異均不顯著,SOD的酶活力呈現(xiàn)升高趨勢(shì)且只有在低、中劑量組攝入天數(shù)為30 d時(shí)表現(xiàn)出差異顯著(p<0.05),其余隨天數(shù)和劑量變化均不顯著,GSH-PX的酶活力呈現(xiàn)升高趨勢(shì)且只有在低劑量組攝入天數(shù)為15 d時(shí)表現(xiàn)出差異顯著(p<0.05),其余隨天數(shù)和劑量變化均不顯著。而MDA的含量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)且差異均不顯著。對(duì)于低劑量組而言,當(dāng)攝入番茄紅素膠囊的天數(shù)從15 d增加到60 d時(shí),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(dāng)攝入番茄紅素膠囊的天數(shù)均為60 d時(shí),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(nèi)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(tài)氧的攻擊,從而減少了抗氧化酶如 SOD、GSH-PX的消耗,保證機(jī)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(guò)顯著提高GSH -Px的活性來(lái)提高機(jī)體的抗氧化能力,延緩細(xì)胞膜的脂質(zhì)過(guò)氧化,從而顯著降低血清MDA的含量[15]。而相比VC陽(yáng)性對(duì)照組,在服用番茄紅素不同時(shí)間后,隨著攝入天數(shù)和劑量的增加,血清中T-AOC的酶活力呈現(xiàn)升高趨勢(shì)且大于VC陽(yáng)性對(duì)照組,在低、高劑量組中T-AOC的酶活力與VC陽(yáng)性對(duì)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(xiàn)升高趨勢(shì)且大于VC陽(yáng)性對(duì)照組,且在低、高劑量組中SOD的酶活力與VC陽(yáng)性對(duì)照組相比,差異極顯著(p<0.01),只有在低劑量組中攝入天數(shù)為30 d時(shí)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(xiàn)升高趨勢(shì)且大于VC陽(yáng)性對(duì)照組,且只有在低劑量組中攝入天數(shù)為30 d和中劑量組攝入天數(shù)為60 d時(shí)差異不顯著,其余隨天數(shù)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(shù)和劑量的增加總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)且小于VC處理組,與VC陽(yáng)性對(duì)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(qiáng)機(jī)體的抗氧化水平,并減少機(jī)體中MDA的含量,而且番茄紅素的抗氧化能力要強(qiáng)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(nèi)一系列酶的活性,有效防止自由基對(duì)細(xì)胞的損傷,起到抗氧化作用。

表1 攝入番茄紅素對(duì)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(duì)急性高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)前后血清中T-AOC、SOD、GSH-PX和MDA含量的影響

番茄紅素對(duì)急性高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)前后血清中T-AOC、SOD、GSH-PX酶活力和MDA含量的測(cè)定結(jié)果如表2所示。由表2可知,與空白對(duì)照組相比,低、中、高劑量組中運(yùn)動(dòng)前血清中T-AOC、SOD、GSH-PX酶活力和MDA含量均呈現(xiàn)升高趨勢(shì),但差異均不顯著,運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)前,運(yùn)動(dòng)后不同組中血清中的T-AOC、SOD、GSH-PX酶活力均呈現(xiàn)出下降趨勢(shì),而MDA含量均呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)。諸多研究也表明,機(jī)體在一次急性高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后,血清中脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物 MDA 含量會(huì)顯著性增加,而抗氧化酶 SOD、GSH -PX 等的活力會(huì)下降[17-18]。這可能是由于在急性運(yùn)動(dòng)之后,機(jī)體中形成較多的自由基,使機(jī)體抗氧化抵御系統(tǒng)被活化,導(dǎo)致T- AOC、SOD活性和GSH- PX水平的下調(diào)[19]。當(dāng)攝入番茄紅素膠囊后,可以發(fā)現(xiàn)隨著攝入番茄紅素的劑量增加,運(yùn)動(dòng)后血清中T-AOC、SOD、GSH-PX的酶活力呈現(xiàn)增加趨勢(shì),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(yáng)性對(duì)照組,在服用番茄紅素不同時(shí)間后,運(yùn)動(dòng)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(yōu)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(duì)急性高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)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(jié)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(qiáng)機(jī)體的抗氧化水平,并減少機(jī)體中MDA的含量。同時(shí),提前攝入番茄紅素膠囊可以有效降低因急性高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致血清中T- AOC、SOD活性和GSH- PX水平降低,減少體內(nèi)抗氧化酶消耗量和體內(nèi)的MDA的含量。