叶黄素安全性与生物学功能研究进展

第47卷　第4期

2011年8月

青岛大学医学院学报

ACTA ACADEMIA E MEDICINA E QIN GDAO UNIV ERSITA TIS

Vol.47,No.4August 2011

?医学营养学研究?

[收稿日期]2011202228;　[修订日期]2011204214

[基金项目]国家自然科学基金资助项目(No.30571571)[作者简介]郑樱(19842),女,在读博士研究生。[通讯作者]

马爱国(19562),男,教授,博士生导师。

叶黄素安全性与生物学功能研究进展

郑樱,马爱国

(青岛大学医学院医学营养研究所,山东青岛　266021)

叶黄素是构成玉米、蔬菜、水果、花卉等植物色素的主要组分。叶黄素在羽衣甘蓝、菠菜等深绿色蔬菜及金盏花中含量最高,中草药、茶叶[1]、鸡蛋蛋黄、金枪鱼中也含有丰富的叶黄素。在木瓜、芒果、柑橘等水果中有丰富的叶黄素酯,香肠是叶黄素的良好载体[2]。叶黄素是α2胡萝卜素的衍生物,分子式为C 40H 56O 2,相对分子质量为568.88,没有维生素A 活性。叶黄素分子含有多个共轭双键,具有较强的抗氧化和清除自由基能力。叶黄素分子为高度不饱和结构,对光、热和紫外线不稳定,而叶黄素游离羟基与脂肪酸酯化后形成的叶黄素酯可提高稳定性[3]。叶黄素酯进入人体后可被高效地水解并释放出游离叶黄素,从而发挥生物学功效。本文就叶黄素安全性与生物学功能研究进展综述如下。

1　叶黄素的安全性评价

目前国内外进行了很多关于叶黄素安全性评价的动物试验,小鼠试验剂量从35mg/d (8周喂养试验)

[4]

到每天

3.75g/kg 体质量(30d 喂养试验)[5],但均无明显的毒副作用。有研究者给予小鼠单剂量口服叶黄素每天10g/kg 体质量,14d 后小鼠无死亡,表明小鼠经口毒性LD 50>10g/kg 体质量,根据急性毒理性分级标准,属实际无毒物[6]。52周猕猴管式法(每天20mg/kg 体质量)慢性毒性试验未见有害作用[7]。遗传毒性、生殖与发育毒性试验均未见任何副作用[8]。但在人体试验中,同属于类胡萝卜素的β2胡萝卜素每天摄入20～30mg ,可能使吸烟者和石棉工人的肺癌及胃癌发病率上升[9]。如果过量食用含有丰富类胡萝卜素的食物,胡萝卜素色素血清中浓度超过2.5mg/L ,可导致全身皮肤发黄,但控制β2胡萝卜素摄入后,2～4周即可自愈[10]。叶黄素的使用剂量从最小0.5mg/d [11]到最大1.5g/d [12]均未见副作用报道。由此判定叶黄素是安全无毒的,可以在化妆品、饮料和食品行业中作为食品添加剂和保健食品原料来进行开发应用。2004年,粮农组织2世界卫生组织食品添加剂联合专家委员会(J ECFA )肯定了游离叶黄素对人体的安全性,将提取自万寿菊的游离叶黄素作为食品添加剂,并规定其日允许摄入量(ADI )为0～2mg/kg 体质量。

2　叶黄素的抗氧化功能

生物氧化反应是生物体的基本生理生化过程,在维持正

常的新陈代谢过程中非常重要。生物氧化过程中产生的氧自由基和过氧化氢等活性氧具有高度不稳定性,会导致脂质氧化、蛋白质降解和DNA 损伤等多种细胞伤害。线粒体内脂质过氧化损伤会累积诸如丙二醛(MDA )等过氧化产物,数量过多而超过机体的抗氧化能力,就可能引发心血管疾病、癌症、老年性黄斑变性等多种疾病的发生。近年来,自由基对生物体内分子的损伤作用与疾病的关系日益引起人们的关注。寻找具有有效抗氧化作用的营养素,抑制产生氧毒性的自由基生成,使自由基快速猝灭,修复自由基对机体造成的氧化伤害,是当前研究的热点。叶黄素分子结构中含多个共轭双键,具有消灭单线态氧的能力,可以与自由基起反应,形成无害的产物,或通过破坏自由基链反应,将自由基清除。在植物中叶黄素清除活性氧而使植物免遭强太阳光的灼伤,在动物体内的叶黄素可捕获自由基,从而保护动物细胞免遭自由基的破坏。

SU GA TA 等[13]研究显示,叶黄素抗氧化能力要强于天

然胡萝卜素。TREVOR 等[14]采用200μg/g 叶黄素试验发现,人类腺癌细胞的DNA 氧化损伤降低。MAR TIN 等[15]的一项研究显示,0.9μmol/L 的叶黄素对人主动脉内皮细胞表面与心血管疾病发生有关的细胞间黏附分子1、血管细胞间黏附分子1和内皮细胞选择素的表达均具有显著的抑制作用。DIXON 等[11]提供给12名妇女低叶黄素饮食,6周后血清MDA 含量上升,给予叶黄素0.5mg/d ,6周后MDA 含量明显下降,支持了叶黄素能降低氧化应激反应,减少心血管疾病发病率的观点。加拿大研究者研究发现,每日膳食中叶黄素摄入量4mg 的组别结肠癌发病风险远低于每日摄入量1mg 的组别[16]。刘春泉等[12]将受试者随机分为试食组和对照组以双盲法进行试验,研究叶黄素软胶囊的抗氧化功能。试食组给予1.5g 样品,周期3个月,试验结果表明,服用叶黄素软胶囊的受试者机体抗氧化能力增强,试验前后均未见不良反应,各项安全性指标均未见异常。说明叶黄素软胶囊具有抗氧化功能,且对机体健康无不良影响。该试验为叶黄素类功能食品在国内的应用提供了依据。

自由基导致的脂质过氧化、细胞破裂和退行性病变,是衰老的主要原因。叶黄素在细胞和细胞膜中可以和脂类结合而有效抑制脂质的氧化,抵御游离自由基在人体内对细胞与器官损伤等,对预防细胞和机体器官衰老有一定的作用。裴凌鹏等[17]分别给大鼠每天灌喂10、15、20mg/kg 体质量的叶黄素,5个月后血清MDA 含量降低,对抗衰老有益的超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化酶活性增高,证明叶黄素可延缓大鼠的衰老。美国学者给予37名视网膜黄斑色素密度

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低、胆固醇高的老年人每天2个鸡蛋蛋黄(富含叶黄素),5周后色素密度增加31%,经过4周空白期,接着每天给予4个蛋黄,5周后色素密度增加50%,高密度脂蛋白胆固醇含量升高,说明叶黄素的摄入有益于改善高胆固醇老年病人的生活质量[18]。有研究报道,45名60岁以上老年人膳食摄入10mg/d叶黄素,1年后血清叶黄素浓度和视网膜黄斑色素密度均显著增高[19],老年性黄斑变性发病风险降低。目前关于叶黄素对人体延缓衰老的研究报道较少,还需要更深入进行研究,从而获取更多实验数据和结果的支持。

3　叶黄素对机体免疫功能的影响

叶黄素能增加免疫系统中B细胞及辅助T淋巴细胞的活力,消灭外源入侵的病原菌,并提高其他免疫组分的活性;还能增加自然杀伤细胞的数目,以消除机体内感染的细胞或癌细胞。脱氧瓜萎镰菌醇(DON)是一种真菌毒素,能对人体免疫系统产生细胞毒性,RAJ ASHREE等[20]在2010年首次提出10μmol叶黄素在防止DON诱导细胞凋亡中能发挥积极的细胞保护作用。孙震等[21]采用体外细胞培养的方法,研究小鼠腹腔注射叶黄素后对巨噬细胞的作用,发现20～50μmol/L叶黄素,能够促进巨噬细胞吞噬中性红的能力,并能诱导其分泌肿瘤坏死因子α。由此推论用叶黄素预防和治疗病毒性感染、胞内微生物感染以及恶性肿瘤等疾病有一定的作用。华盛顿大学动物研究中心将本国56只猫随机分组,每天给予叶黄素5、10mg的组别经过12周常规喂养后, CD4+T细胞和CD21+淋巴细胞的百分比均升高,给予10mg的组别第8周和第12周免疫球蛋白G增高明显[22]。有研究报道,给予小鸡口服50mg/d叶黄素,23d后免疫相关酶活性增强[23]。以上试验结果证明,叶黄素对动物的细胞免疫和体液免疫有积极调节作用。PAUL A等[24]对53名60岁以上健康老年人,给予羽衣甘蓝、菠菜等富含叶黄素的蔬菜制成的粉剂750mg,进行80d的随访,检测结果显示,血中叶黄素含量均升高,白细胞介素2总量增加,说明叶黄素能改善人体免疫功能。

4　小结

叶黄素具有抗氧化、清除自由基、增强免疫功能等多种生物学功能,对心血管疾病、癌症、老年性黄斑变性等多种相关疾病有一定的预防和改善作用,因此叶黄素在药品、食品[25]、保健品等领域的开发前景十分光明。目前叶黄素某些生物学功能方面的实验室研究及人体试验还不够多,还需要进一步研究探讨。

[关键词]　叶黄素;摄入量;安全性评价;生物学功能

[中图分类号]　R94 [文献标志码]　A

[文章编号]　167224488(2011)0420283203

[参考文献]

[1]WAN G X C,CH EN L,MA C L,et al.Genotypic variation of beta2carotene and lutein content s in tea germplasms,Camellia sinensis(L.)O.Kuntze[J].J Food Com position A nal ysis, 2010,23:9214.

[2]FERNANDO G L,IN E L L,CARMEN H B,et al.Lutein2

enriched frankfurter2type product s:physicochemicalcharacter2 istics and lutein in vitro bioaccessibilit[J].Food Chemist ry, 2010,120:7412748.

[3]李大婧,刘志凌,刘春泉.叶黄素酯和叶黄素抗氧化作用比较

[J].中国食品学报,2008,8(5):28232.

[4]J EN KINS M Y,MITCHELL G V,GRUNDEL E.Natural to2

copherols in a dietary supplement of lutein avect tissue distribution of tocopherols in young rats[J].N utr Cancer,2000,37:2072214.

[5]李大婧,宋江峰,雷芳,等.叶黄素软胶囊安全性毒理学评价

[J].江苏农业学报,2008,24(4):5362538.

[6]胡宪,张莉华,许新德,等.叶黄素的毒理学安全性评价[J].

食品工业科技,2009,04:2962298.

[7]GORAL CZCYK R,BAR KER F,FRO ESCH EIS O,et al.O2

cular safety of lutein and zeaxant hin in a long2term study in Cynomolgous monkeys[J].A ssoc Res V ision Op ht hal mol, 2002,43:2546.

[8]MIN G C W,RON G T S,SHAN F Z,et al.Antioxidant activ2

ity,mutagenicity/anti2mutagenicity,andclastogenicity/anti2 clastogenicity of lutein from marigold owers[J].Food Chem Tox icol,2006,44:152221529.

[9]DRU ESN E P N,L A TINO M P,NORA T T,et al.Beta2caro2

tene supplementation and cancer risk:a systematic review and meta analysis of randomized controlled trials[J].I nt J Cancer, 2010,127(1):1722184.

[10]席海英.胡萝卜素血症[J].实用医技杂志,2007,14(36):

505925061.

[11]DIXON Z R,SHIE F S,WARDEN B A,et al.The effect of a

low carotenoid diet on malondial dehyde2t hiobarbituric acid (MDA2TBA)concentrations in women:a placebo2controlled double2blind study[J].J A m Coll N ut r,1998,17:54258. [12]刘春泉,李大婧,雷芳,等.叶黄素软胶囊抗氧化功能人体试食

试验研究[J].江苏农业科学,2009,5:2372239.

[13]SU GA TA B,SANJ U KTA D,BlDISHA M,et al.L utein con2

tent and in vitro antioxidant activity of different cultivars of in2 dian marigold flower(Tagetes pat ula L.)extract s[J].J A gric Food Chem,2010,58(14):825928264.

[14]TREVOR D,EIL EEN R,AISL IN G A,et al.Bioactivity of

ellagic acid2,lutein2or sesamol2enriched meat patties assessed using an in vitro digestion and Caco22cell model system[J].

Food Res I ntern,2010,43:7532760.

[15]MAR TIN K R,WU D,MEYDANI M.The effect of carote2

noids on t he expression of cell surface adhesion molecules and binding of monocytes to human aorticendot helial cells[J].A t h2 erosclerosis,2000,150:2652274.

[16]N KONDJ OCK A,GHADIRIAN P.Dietary carotenoids and

risk of colon cancer:case2control study[J].I ntern J Cancer, 2004,110(1):1102116.(下转第287页)

4期逄丹,等.CYP2E1在乙醇性肝病发病机制中的作用287

如氧化应激的精确作用机制、毒性作用代谢的后续步骤、细胞因子信号传导系统完整的传导通路、凋亡发生的精确机制,这些都需要今后进一步的研究工作来阐明。

[关键词]　肝病;乙醇中毒;细胞色素P450酶系统;综述

[中图分类号]　R575 [文献标志码]　A

[文章编号]　167224488(2011)0420285203

[参考文献]

[1]REUBEN A.Alcohol and t he liver[J].Curr O pin Gast roen2

terol,2007,23(3):2832291.

[2]MANDA YAM S,J AMAL M M,MOR GAN T R.Epidemio2

logy of alcoholic liver disease[J].S emin L iver Dis,2004,24

(3):2172232.

[3]BRIT TON A,McP H ERSON K.Mortality in England and

Wales attributable to current alcohol consumption[J].J Epi2 demiol Com munit y Healt h,2001,55(6):3832388.

[4]厉有名.酒精性肝病的流行病学及自然史[J].中华肝脏病杂

志,2010,18(3):1712172.

[5]McV ICKER B L,TUMA P L,KHARBANDA K K,et al.

Relationship between oxidative stress and hepatic glutat hione levels in et hanol2mediated apoptosis of polarized hepatic cells [J].W orl d J Gast roenterol,2009,15(21):260922616.

[6]PIRMO HAMED M,PAR K B K.Cytochrome P450enzyme

polymorphisms and adverse drug reactions[J].Tox icolog y, 2003,192(1):23232.

[7]CEDERBAUM A I.C YP2E1———biochemical and toxicological

aspect s and role in alcohol2induced liver injury[J].Mt S inai J Med,2006,73(4):6572672.

[8]ZAN GAR R C,BENSON J M,BU RN ET T V L,et al.Cyto2

chrome P4502E1is t he primary enzyme responsible for low2 dose carbon tetrachloride metabolism in human liver micro2 somes[J].Chem B iol I nteract,2000,125(3):2332243.

[9]YANO H,TSU TSUMI M,FU KU RA M,et al.Study of cy2

tochrome P4502E1mRNA level of mononuclear cells in pa2 tient s wit h alcoholic liver disease[J].A lcohol Clin Ex p Res, 2001,25(6Suppl):2S26S.

[10]CAO Q,MA K K M,L IEBER C S.Cytochrome P4502E1

primes macrophages to increase TN F2alpha production in re2 sponse to lipopolysaccharide[J].A m J Physiol Gast rointest L i ver Physiol,2005,289(1):G952107.

[11]XU Y,L EO M A,L IEBER C S.DL PC attenuates alcohol2in2

duced cytotoxicity in Hep G2cells expressing C YP2E1[J].A l2 cohol,2005,40(3):1722175.

[12]RONIS M J,BU TURA A,KOROURIAN S,et al.Cytokine and

chemokine expression associated with steatohepatitis and hepatocyte proliferation in rats fed ethanol via total enteral nutrition[J].Ex p Biol Med(Maywood),2008,233(3):3442355.

[13]李静,刘天会,尤红,等.细胞色素酶P4502E1介导的氧化应激

对人肝星状细胞的活化作用[J].中华肝脏病杂志,2010,18

(8):5762580.

[14]G OUILLON Z,LUCAS D,L I J,et al.Inhibition of ethanol2in2

duced liver disease in the intragastric feeding rat model by chlorme2 thiazole[J].Proc Soc Ex p Biol Med,2000,224(4):3022308. [15]McCAR T Y M F.Inhibition of CYP2E1wit h natural agent s

may be a feasible strategy for minimizing t he hepatotoxicity of et hanol[J].Med H y pot heses,2001,56(1):8211.

[16]SARA VANAN R,VISW ANATHAN P,PU GAL ENDI K V.

Protective effect of ursolic acid on ethanol2mediated experimental liver damage in rats[J].L i f e Sci,2006,78(7):7132718.

[17]张博,张翠萍,田字彬,等.牡蛎提取物治疗乙醇性肝病的临床

效果[J].青岛大学医学院学报,2010,46(2):1222124.

(本文编辑　厉建强)

(上接第284页)

[17]裴凌鹏,惠伯棣,董福慧.叶黄素改善老龄大鼠抗氧化功能的

研究[J].中央民族大学学报,2007,16(3):1972201.

[18]RO HINI V,EL IZABET H F G,BILL Y R W,et al.Con2

sumption of2and4egg yolks/d for5wk increases macular pigment concentrations in older adult s wit h low macular pig2 ment taking cholesterol2lowering statins[J].A m S ociet y N u2 t ri,2009,90(5):127221279.

[19]KHACHIN K F,DE MOU RA F F,CH EW E Y,et al.The

Effect of lutein and zeaxant hin supplementation on metabolites of t hese carotenoids in t he serum of persons aged60or older [J].I nvest O pht hal mol V is S ci,2006,47(12):523425242. [20]RAJ ASHREE K,NIRANJ AL I D S,VIJ A YA P V.L utein

protect s H T229cells against Deoxynivalenol2induced oxidative stress andapoptosis:prevention of N F2κB nuclear localization and down regulation of N F2κB and cyclo2oxygenase22expres2 sion[J].Free Radical B iolog y&Medicine,2010,49:50260.

[21]孙震,奚海燕,陈正行,等.玉米蛋白粉中叶黄素和玉米黄素对

小鼠巨噬细胞免疫调节活性的研究[J].食品科学,2006,27

(11):5052509.

[22]HON G W K,BOON P C,TERI S W,et al.Modulation of hu2

moral and cell2mediated immune responses by dietary lutein in cat s[J].V eterinary I mmunolog y and I mmunopat holog y, 2000,73:3312341.

[23]RAMESH K S,REVA T HI S,KIR K C K.Effect s of dietary

lutein and PU FA on PPAR and RXR isomer expression in chickens during an in ammatory response[J].Com par B io2 chem Phy,2010,157:1982203.

[24]PAULA F I,SHU GUAN GJ,DAVID S,et al.Immune func2

tion in elderly smokers and nonsmokers improves during sup2 plementation wit h fruit and vegetables extract[J].I ntegrati ve Medici ne,1999,2(1):3210.

[25]宋新娜,汪之项.成人膳食类胡萝卜素摄入量估算值与HPLC

测定值的比较[J].青岛大学医学院学报,2007,43(4):2962

298.

(本文编辑　厉建强)