Ликопин

• Разделы:
  • Биосинтез ликопина в растениях
  • Фармакокинетика
  • Отрицательные воздействия
  • Содержание ликопина в продуктах питания
  • Рекомендуемый уровень потребления
  • Функции ликопина в организме человека
  • Промышленное получение
  • Использование
  • Примечаньеце
  • Литература
  • Ссылки

Ликопин
Общие
Систематическое наименование	2,6,10,14,19,23,27,31-​октаметилдотриаконтатридекаен-​2,6,8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,30
Сокращения	ψ-каротин
Хим. формула	C40H56
Физические свойства
Молярная масса	536,87 г/моль
Термические свойства
Температура
• плавления	174 °C
Классификация
Рег. номер CAS	502-65-8
PubChem	446925
Рег. номер EINECS	207-949-1
SMILES	C(C=CC=C(CC/C=C(C)C)C)(=C/C=C/C(=C/C=C/C=C(/C=C/C=C(/C=C/C=C(C)CCC=C(/C)C)C)C)C)C
InChI	InChI=1S/C40H56/c1-33(2)19-13-23-37(7)27-17-31-39(9)29-15-25-35(5)21-11-12-22-36(6)26-16-30-40(10)32-18-28-38(8)24-14-20-34(3)4/h11-12,15-22,25-32H,13-14,23-24H2,1-10H3/b12-11+,25-15+,26-16+,31-17+,32-18+,35-21+,36-22+,37-27+,38-28+,39-29+,40-30+OAIJSZIZWZSQBC-GYZMGTAESA-N
Кодекс Алиментариус	E160d
ChEBI	15948
ChemSpider	394156
Безопасность
NFPA 704	100
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Ликопин (англ. Lycopene) — каротиноидный пигмент, определяющий окраску плодов некоторых растений, например томатов, гуавы, арбуза. Нерастворим в воде.[1]

Молекулярная формула: C40H56. Ликопин содержится во многих красно-оранжевых частях растений, это главный компонент, определяющий красный цвет плодов томатов.

Ликопин является нециклическим изомером бета-каротина. Защищает части растения от солнечного света и окислительного стресса. В клетках растений ликопин выступает как предшественник всех остальных каротиноидов, включая бета-каротин.Впервые ликопин был выделен в 1910 году, а структура молекулы была определена к 1931 году.[2].

Структура и физические свойства

Структурно ликопин представляет собой тетратерпен, собранный из восьми изопреновых единиц. Наличие 11 сопряженных двойных связей обуславливает светопоглощающее свойство ликопина и его способность к легкому окислению. При окислении ликопин даёт эпоксиды различного состава. Ликопин поглощает все длины волн видимого света, кроме самых длинных, поэтому он имеет красную окраску [2].

В растениях и фотосинтетических бактериях ликопин синтезируется в виде полностью-транс-изомера, но в общей сложности возможно существование 72 геометрических стероизомеров молекулы ликопина [3].

На свету или при нагревании ликопин может подвергнуться изомеризации с образованием цис-изомеров. В человеческом кровотоке, различные цис-изомеры составляют больше, чем 60 % от общей концентрации ликопина, но биологические эффекты отдельных изомеров не исследованы [4]. Ликопин не растворим в воде, растворим только в органических растворителях и маслах.

Биосинтез ликопина в растениях

Ликопин синтезируется растениями и фотосинтетическими бактериями. Схема биосинтеза ликопина у высших растений:

1) Первый этап — формирование изопреновой цепи: из изопренилфосфата в присутствии геранилгеранилсинтазы образуется геранилгеранилпирофосфат.

2) Четыре геранилгеранил пирофосфата в присутствии фитоенсинтазы образуют фитоен

3) В ходе дегидрирования под действием фитоендесатуразы образуется зета-каротин

4) Дальнейшее дегидрирование под действием зетакаротиндесатуразы приводит к образованию ликопина[1]

Фармакокинетика

Ликопин не синтезируется в человеческом организме, он поступает только с пищей.

Всасывание ликопина в желудочно-кишечном тракте зависит от наличия в пище жиров. Оптимальная абсорбция достигается при тепловой обработке ликопинсодержащей пищи с жирами. Ликопин в составе липидной мицеллы должен подойти к стенке тонкого кишечника, при этом он располагается в глубине мицеллы. В энтероцит такая мицелла попадает путем пассивной диффузии. В кровоток ликопин выходит в составе хиломикрона. Биодоступность ликопина обычно составляет около 40 % [2].

В крови ликопин транспортируется вместе с липопротеинами, причем ликопин связывается с липопротеинами низкой плотности (ЛПНП) — в отличие от многих других полярных липофильных антиоксидантов, которые связываются с липопротеинами высокой плотности (ЛПВП)[3]. Это, во многом, объясняет важное значение ликопина в защите от окислительного стресса, поскольку именно окисленные ЛПНП (а не ЛПВП) играют основную роль в патогенезе сосудистых заболеваний.

Ликопин из пищи обнаруживается в крови в первые же сутки. Максимум концентрации наблюдается через 24 часа после однократного приема. В тканях ликопин начинает обнаруживаться позднее, приблизительно через месяц регулярного приема. Зависимость между принимаемой дозой и увеличением концентрации в плазме — нелинейная [4]. Например, длительный прием двукратной дозы ликопина приводит к увеличению концентрации в плазме только на 15-30 % [5]. Содержание ликопина в плазме обычно колеблется в широких пределах от 50 до 900 нМ/л и коррелирует с традициями потребления томатов в данной стране или конкретной семье. Существенно меньше ликопина содержится в плазме пожилых людей. Ликопин также обнаруживается в яичках (4.3 нМ/г), надпочечниках (1.9нМ/г), печени (1.3нМ/г) [6].

Существует предположение, что каротиноиды могут взаимодействовать между собой при усвоении в желудочно-кишечном тракте человека. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что имеет место небольшой синергический эффект при совместном приеме ликопина и бета-каротина. Возможно, диетарный бета-каротин несколько (порядка 5 %) улучшает усвоение ликопина [7].

Отрицательные воздействия

Ликопин нетоксичен, но о случаях его чрезмерного потребления известно. У женщины среднего возраста, которая долго и чрезмерно употребляла томатный сок, кожа и печень приобрели оранжево-жёлтую окраску, и повысился уровень ликопина в крови. После трех недель на диете, не содержащей ликопин, цвет её кожи возвратился к нормальному [5]. Это окрашивание кожи известно как ликопенодермия и нетоксично [6].

Содержание ликопина в продуктах питания

Основным диетарным источником являются томаты — до 80 % от общего потребления (в западных странах). В зависимости от сорта, ликопина в них содержится от 5 до 50мг/кг. Содержание ликопина обычно коррелирует с интенсивностью красной окраски плода. Термическая обработка незначительно влияет на содержание ликопина. Зато упаривание и ужаривание приводит к концентрированию ликопина в конечном продукте. Так, если в свежих томатах содержится до 50 мг/кг, то в кетчупе уже до 140 мг/кг, а в томатной пасте — до 1500 мг/кг [4].

Рекомендуемый уровень потребления

Установлено, что западная диета обеспечивает 0,6-1,6 мг ликопина в сутки [8].В то же время есть данные, что, например, в некоторых регионах Польши люди потребляют в среднем 7,5 мг/сут.[9]. Очевидно, что такие различия связаны с ролью томатов в разных диетах.

Согласно Рекомендации по уровню потребления пищевых и биологически активных веществ, следует употреблять порядка 5 мг ликопина в сутки, верхний допустимый уровень потребления — 10 мг в сутки [10].

Функции ликопина в организме человека

Несмотря на то, что ликопин относится к каротиноидам, он не обладает А- витаминной активностью [4].

Основная функция ликопина в человеческом организме — антиоксидантная. Снижение окислительного стресса замедляет развитие атеросклероза, а также обеспечивает защиту ДНК, что может предотвращать онкогенез[11]. Потребление ликопина, а также ликопин-содержащих продуктов приводит к достоверному уменьшению маркеров окислительного стресса у человека [12]. Ликопин самый сильный каротиноид-антиоксидант, присутствующий в крови человека. Несколько пилотных исследований позволяют предположить наличие сигнальной роли ликопина в отношении некоторых клеточных культур. В частности, предполагается, что ликопин может замедлять пролиферацию клеток как сигнальный метаболит.

Профилактика онкологических заболеваний

Проведено порядка ста исследований по профилактике онкологических заболеваний с помощью ликопина или ликопин-содержащих продуктов. Данные противоречивые, что связано с косвенным характером экспериментов. Установлено, что риск развития некоторых видов рака обратно пропорционален содержанию в крови (или суточному потреблению) ликопина. Такие выводы можно сделать в отношении рака простаты, желудка и легких [13].

Профилактика сердечно-сосудистых заболеваний

Показано, что риск развития атеросклероза и связанных с ним ишемических заболеваний обратно пропорционален содержанию в крови (или суточному потреблению) ликопина [8]. Причём, более выражена обратная зависимость: низкий уровень ликопина увеличивает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний [13].

Профилактика заболеваний глаз

Продукт окисления ликопина — 2,6-циклоликопин-1,5-диол был обнаружен в сетчатке глаза человека и обезьяны [14].Высокий уровень ликопина обнаружен не только в пигментном эпителии сетчатки, но и в цилиарном теле человека [15]. Сетчатка является почти прозрачной тканью, поэтому пигментный эпителий и сосудистая оболочка подвергаются воздействию света, и каротиноиды, в том числе ликопин, также играют здесь роль защиты от индуцированного светом повреждения[16]. Ликопин, как неспецифический антиоксидант, замедляет перекисные процессы в тканях, в том числе в хрусталике. В клиническом исследовании обнаружена обратная зависимость между содержанием ликопина в крови и риском развития катаракты [17]. Не обнаружено зависимости между уровнем потребления ликопина и риском развития дистрофии жёлтого пятна, а также глаукомы [18].

Воспалительные заболевания

Есть сведения, что ликопин может применяться как лечебное средство при некоторых воспалительных заболеваниях. Так, положительный результат был достигнут при лечении гингивита ликопином (20 мг/сут) [19].

Промышленное получение

Спелый помидор — иллюстрация цвета ликопина

Получают ликопин либо путем экстракции из растений (томатов), либо путем биотехнологического синтеза из биомассы гриба Blakeslea trispora [20]. Экстракция — более распространенный и дорогой путь, и до сих пор ведется поиск оптимальных растворителей ликопина. Биотехнологический путь более дешевый. Помимо Blakeslea trispora, ликопин возможно получать из рекомбинантной кишечной палочки.

Использование

Ликопин зарегистрирован в качестве разрешенной добавки к пище E 160d (относится к красителям)[21]. Используется в фармацевтической и косметической промышленности в качестве биологически активной добавки к пище (как активное вещество) и в качестве красителя.

Примечаньеце

1. ↑ 1 2 Armstrong GA, Hearst JE. Genetics and molecular biology of carotenoid pigment biosynthesis FASEB J. 1996 Feb;10(2):228-37 [1]
2. ↑ 1 2 3 Goñi I, Serrano J, Saura-Calixto F. J Agric Food Chem. 2006 Jul 26;54(15):5382-7. Bioaccessibility of beta-carotene, lutein, and lycopene from fruits and vegetables.[2]
3. ↑ 1 2 Goulinet S, Chapman MJ. Plasma LDL and HDL subspecies are heterogeneous in particle content of tocopherols and oxygenated and hydrocarbon carotenoids: relevance to oxidative resistance and atherogenesis. Arterioscler Thromb Vasc Biol 1997;17:786-96 [3]
4. ↑ 1 2 3 4 Clinton SK. Lycopene: chemistry, biology, and implications for human health and disease Nutr Rev. 1998 Feb;56(2 Pt 1):35-51 [4]
5. ↑ 1 2 Lee CY, Isaac HB, Huang SH, Long LH, Wang H, Gruber J, Ong CN, Kelly RP, Halliwell B. Limited antioxidant effect after consumption of a single dose of tomato sauce by young males, despite a rise in plasma lycopene Free Radic Res. 2009 Jun;43(6):622-8.[5]
6. ↑ 1 2 Brady WE, Mares-Perlman JA, Bowen Sapuntzakis M. Human serum carotenoid concetrations are related to physiologic and lifestyle factors. J Nutr 1996;126:129-37 [6]
7. ↑ Elizabeth J. Johnson4, Jian Qin, Norman I. Krinsky*, and Robert M. Russell Ingestion by Men of a Combined Dose of beta -Carotene and Lycopene Does Not Affect the Absorption of beta -Carotene but Improves That of Lycopene The Journal of Nutrition Vol. 127 No. 9 September 1997, pp. 1833—1837 [7]
8. ↑ 1 2 VandenLangenberg GM Influence of using different sources of carotenoid data in epidemiologic studies J Am Diet Assoc. 1996 Dec;96(12):1271-5
9. ↑ Bronkowska M, Biernat J. Evaluation of lycopene intake in daily food rations of women from the Lower Silesia region Rocz Panstw Zakl Hig. 2009;60(1):31-4.[8]
10. ↑ РЕКОМЕНДУЕМЫЕ УРОВНИ ПОТРЕБЛЕНИЯ ПИЩЕВЫХ и БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ, МЕТОДИКА N МР 2.3.1.1915-04 .[9]
11. ↑ Visioli F, Riso P, Grande S, Galli C, Porrini M Protective activity of tomato products on in vivo markers of lipid oxidation. Eur J Nutr. 2003 Aug;42(4):201-6.[10]
12. ↑ Devaraj S, Mathur S, Basu A, Aung HH, Vasu VT, Meyers S, Jialal I. A dose-response study on the effects of purified lycopene supplementation on biomarkers of oxidative stress. J Am Coll Nutr. 2008 Apr;27(2):267-73.[11]
13. ↑ 1 2 A. Venket Rao, PhD and Sanjiv Agarwal, PhD Role of Antioxidant Lycopene in Cancer and Heart Disease Journal of the American College of Nutrition, Vol. 19, No. 5, 563—569 (2000) [12]
14. ↑ Khachik F., Bernstein P.S.,Garland D.L. Identification of lutein and zeaxantin oxidation products in human and monkey retinas // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci., 1997, 38, 1802—1811
15. ↑ Bernstein P.S., Khachik F., Carvalho L.S., Muir G.J., Zhao D.-Y., Katz N.B. Identification and quantitation of carotenoids and their metabolites in the tissues of the human eye // Exp. Eye Res., 2001, 72, 215—223.
16. ↑ Elaine W-T Chong Dietary antioxidants and primary prevention of age related macular degeneration: systematic review and meta-analysis BMJ. 2007 October 13; 335(7623): 755
17. ↑ Dherani M.Blood levels of vitamin C, carotenoids and retinol are inversely associated with cataract in a North Indian population.Invest Ophthalmol Vis Sci. 2008 Aug;49(8):3328-35. Epub 2008 Apr 17.[13]
18. ↑ Kang JH, Pasquale LR, Willett W, Rosner B, Egan KM, Faberowski N, Hankinson SE Antioxidant intake and primary open-angle glaucoma: a prospective study. Am J Epidemiol. 2003 Aug 15;158(4):337-46.[14]
19. ↑ Chandra RV, Prabhuji ML, Roopa DA, Ravirajan S, Kishore HC Efficacy of lycopene in the treatment of gingivitis: a randomised, placebo-controlled clinical trial Oral Health Prev Dent. 2007;5(4):327-36 [15]
20. ↑ Описание патента 2115678
21. ↑ СанПиН 2.3.2.1293-03 «Гигиенические требования по применению пищевых добавок»

Литература

• Gerster, H. The potential role of lycopene for human health. J. Amer. Coll. Nutr. 16: 109—126, 1997
• Stahl, W. and Sies, H. lycopene: a biologically important carotenoid for humans? Arch. Biochem. Biophys. 336: 1-9, 1996

Ссылки

• Lycopene may help prostate cancer patients
• Lycopene— Benefits & Side Effects of Lycopene
• Review of studies on lycopene and various cancers printed in the Journal of the National Cancer Institute in 1999
• Carotenoid Terpenoids
• Lycopene for Prevention (Prostate Cancer Foundation)