蝦青素的生物活性及應(yīng)用的研究進(jìn)展

胡敬倩 陳林

（浙江中醫(yī)藥大學(xué)，浙江杭州 310000）

0.引言

蝦青素（Astaxanthin）是一種在自然界中廣泛存在的酮式類胡蘿卜素，化學(xué)名稱為3,3'-二羥基-4,4'-二酮基-β,β′-胡蘿卜素，分子式為C40H52O4，相對分子質(zhì)量為596.86，分子結(jié)構(gòu)式見圖1[1]。蝦青素不溶于水，易溶于苯、丙酮和二硫化碳等有機(jī)溶劑，呈現(xiàn)橙紅色[2]。目前，蝦青素的天然來源主要有雨生紅球藻、紅法夫酵母、鮭魚和磷蝦[3]。

圖1 蝦青素結(jié)構(gòu)式

蝦青素分子結(jié)構(gòu)中的共軛雙鍵長碳鏈和羥基與酮基形成的α-羥基酮六元環(huán)，使蝦青素比其他類胡蘿卜素更易與自由基和活性氧發(fā)生反應(yīng)，發(fā)揮抗氧化作用[4]。蝦青素的抗氧化活性是β-胡蘿卜素的50倍、維生素E的500倍，有“超級抗氧化劑”之稱，對延緩由光化學(xué)造成的皮膚老化效果較好，因此在化妝品行業(yè)中市場廣闊[3]。近年來的研究表明，蝦青素在預(yù)防心血管疾病、抗癌和提高機(jī)體免疫力等方面能發(fā)揮重要作用，被應(yīng)用于醫(yī)藥和保健品行業(yè)中[6]。

1.蝦青素的主要生物活性

1.1 抗氧化

生物體內(nèi)過量的自由基和活性氧可通過鏈?zhǔn)椒磻?yīng)引起蛋白質(zhì)、脂類氧化和DNA損傷，并誘發(fā)心血管疾病、肝病和癌癥等[5]。袁磊等[6]的研究結(jié)果表明不同類胡蘿卜素清除羥基自由基的能力依次為：蝦青素＞葉黃素＞β-胡蘿卜素＞番茄紅素。蝦青素的共軛雙鍵能將自由基捕獲至細(xì)胞膜，α-羥基酮環(huán)能清除膜內(nèi)外側(cè)的自由基和活性氧[5]。Liu[7]等將蝦青素添加至飼料中喂養(yǎng)黃鯰魚后，發(fā)現(xiàn)魚肝臟中的過氧化氫酶和超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase,SOD）活性均升高。李峰等[8]通過對高強(qiáng)度運動誘導(dǎo)的腎功能損傷小鼠補(bǔ)充蝦青素實驗的研究，發(fā)現(xiàn)蝦青素能提高小鼠腎臟SOD和血紅素加氧酶-1活性。

1.2 抗炎

蝦青素有助于修復(fù)損傷組織，殺死入侵微生物，表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗炎性[6]。Sun等[9]研究發(fā)現(xiàn)在軟骨細(xì)胞凋亡的小鼠模型中，蝦青素能通過激活Nrf2信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，減少軟骨細(xì)胞的凋亡和細(xì)胞外基質(zhì)的降解，在一定程度上治療骨關(guān)節(jié)炎。張?zhí)锏萚10]也發(fā)現(xiàn)可以利用蝦青素來減輕小鼠骨關(guān)節(jié)腫脹，增加關(guān)節(jié)軟骨Ⅱ型膠原含量和SOD活性。此外，Kang等[11]的研究表明蝦青素能直接抑制白細(xì)胞介素-6、白細(xì)胞介素-1b和腫瘤壞死因子-α等促炎因子的分泌和表達(dá)。

2.蝦青素的健康效益

蝦青素的抗氧化和抗炎特性使其在預(yù)防心血管疾病[13-15]、治療癌癥[16-19]和增強(qiáng)機(jī)體免疫力[20-22]等方面有較大的應(yīng)用價值。

2.1 預(yù)防心血管疾病

氧化應(yīng)激和炎癥是心血管疾病的主要病理特征，蝦青素的抗氧化和抗炎活性使其能作為治療心血管疾病的潛在藥物[12]。沈成等[13]研究發(fā)現(xiàn)蝦青素能減輕大鼠心肌缺血后炎癥細(xì)胞浸潤程度，維持心臟正常功能。Chen等[14]報道蝦青素能抑制血管平滑肌細(xì)胞的生長，提高抗氧化酶活性、減少線粒體自噬，實現(xiàn)血管的重塑。Zou等[12]指出補(bǔ)充蝦青素可以促進(jìn)小鼠膽固醇的逆向轉(zhuǎn)運，減少主動脈的膽固醇斑塊面積。Xue等[15]通過對大鼠冠狀動脈微栓塞模型的研究，發(fā)現(xiàn)喂食蝦青素可明顯減少心肌細(xì)胞凋亡，擴(kuò)張冠狀動脈管壁。

2.2 抗癌

蝦青素能改善細(xì)胞間的縫隙連接，促進(jìn)癌細(xì)胞凋亡并阻止癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移，表現(xiàn)出抗癌活性[4]。Tsuji等[16]研究發(fā)現(xiàn)蝦青素能降低Akt和ERK1/2蛋白的磷酸化水平，干預(yù)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞的增殖和遷移。Rao等[17]報道蝦青素可用于治療非黑素瘤性皮膚癌。此外有研究表明，蝦青素對抑制乳腺癌細(xì)胞生長的效果較好。Kim等[18]進(jìn)行蝦青素對人乳腺癌細(xì)胞凋亡作用的研究，結(jié)果顯示蝦青素在增強(qiáng)SOD和抗凋亡因子pontin活性的同時，能下調(diào)突變型p53基因的表達(dá)誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡，Ahn等[19]的研究進(jìn)一步表明蝦青素具備作為治療乳腺癌的臨床藥物的條件。

2.3 增強(qiáng)免疫力

蝦青素能夠保護(hù)機(jī)體免受自由基的傷害，一定程度上恢復(fù)免疫系統(tǒng)的防御機(jī)制[5]。在體液免疫方面，Yin等[20]研究發(fā)現(xiàn)蝦青素能下調(diào)CCR7蛋白的表達(dá)，減輕脂多糖誘導(dǎo)的樹突狀細(xì)胞免疫功能障礙，可作為治療膿毒癥的潛在藥物；Zhang等[21]開展了蝦青素對環(huán)磷酰胺誘導(dǎo)的小鼠腸黏膜損傷模型影響的研究，結(jié)果表明蝦青素能減輕腸道氧化應(yīng)激水平，促進(jìn)免疫球蛋白A分泌，維持腸黏膜的屏障功能。在細(xì)胞免疫方面，Lin等[22]研究表明蝦青素可通過增強(qiáng)干擾素-γ和白細(xì)胞介素-2的能力，調(diào)節(jié)小鼠淋巴細(xì)胞免疫反應(yīng)。

2.4 其他

機(jī)體補(bǔ)充蝦青素除了對上述疾病具有治療效果外，在保護(hù)肝臟[23]、改善糖代謝[24]和減輕皮膚損傷[25]等方面也有作用。Liu等[23]研究了蝦青素對由乙醇誘導(dǎo)的小鼠酒精性脂肪肝的影響，發(fā)現(xiàn)蝦青素能減輕肝臟脂質(zhì)代謝障礙、減少脂質(zhì)蓄積、改善肝功能。Mashhadi等[24]報道，蝦青素能使II型糖尿病患者血清中甘油三酯和極低密度脂蛋白膽固醇濃度降低，促進(jìn)機(jī)體糖代謝。此外，李福民等[25]指出外用蝦青素脂質(zhì)體能夠吸收紫外線輻射，抑制照射后皮膚中自由基引起的細(xì)胞損傷，改善小鼠皮膚的膠原損傷情況。

3.蝦青素的開發(fā)應(yīng)用

國內(nèi)外大量研究均已證實蝦青素對疾病的預(yù)防和治療有重要作用，其在醫(yī)藥、食品及保健品市場前景廣闊。在醫(yī)藥和保健品行業(yè)中，國外早已開展了相關(guān)研究，如美國的Aquasearch公司研制出有抗血栓療效的蝦青素膠囊、日本的Fancl公司生產(chǎn)了含蝦青素成分的營養(yǎng)強(qiáng)化劑[26]。在食品行業(yè)中，蝦青素可以作為著色劑和添加劑起到保鮮、保色和保質(zhì)等作用，歐盟于2008年批準(zhǔn)雨生紅球藻蝦青素作為新資源食品，并對其功效做出健康聲明，中國衛(wèi)生部則于2010年11月正式批準(zhǔn)[27]。

蝦青素的強(qiáng)抗氧化活性，能夠顯著減弱紫外線對皮膚膠原蛋白和彈力蛋白的破壞，因此蝦青素也被廣泛應(yīng)用于化妝品領(lǐng)域[28]。全球許多化妝品品牌將其作為原料應(yīng)用于護(hù)膚品、防曬和唇用香脂等產(chǎn)品中，主打抗氧化、抗皺和防曬功效，包括珀萊雅（PROYA）、芳凱（Fancl）以及曼秀雷敦（Mentholatum）等國際品牌[29]。

4.展望

體外和體內(nèi)模型中的良好試驗的結(jié)果，證實了蝦青素能用來對抗病變細(xì)胞的氧化損傷，對心血管疾病、肝臟疾病和癌癥等多種疾病有潛在作用。我們需要對蝦青素的代謝途徑進(jìn)行深入研究，以進(jìn)一步評估蝦青素在醫(yī)藥、保健品和化妝等行業(yè)中的開發(fā)前景。