番茄红素：增强免疫力、抗氧化与癌症风险的关联

番茄红素（lycopene）是存在于番茄等植物中的一种类胡萝卜素，呈红色，纯品在自然界为红色的晶体。最早由Hartsen在1873年从莓果中分离出来，为深红色的晶体状色素；1875年，Millardet从番茄中萃取出含有番茄红素的粗提物，称之为solanorubin。1913年，Duggar在研究生长条件对番茄红素含量的影响时，将其称为lycopersicon。1903年，Schunck发现番茄中提取出的色素具有与胡萝卜素不同的吸收光谱，将其命名为lycopene。

它在自然界主要存在于红色果蔬中，以番茄中含量最高，最早也是从番茄中分离提取，故称番茄红素。国外在20世纪30年代就开始关注番茄红素，60年代开始研究番茄红素，80年代分析出番茄红素的分子结构及分子量。我国研究番茄红素的历史有近10年的时间。

7.3.2.1　结构及理化性质

番茄红素是一种开放链式不饱和胡萝卜素或其化合物，分子式为C40 H56，相对分子质量为536.85，番茄红素是一个非环的含有11个共轭双键的线性全反式结构。番茄红素通常为深红色粉末或油状液体，纯品为深红色针状晶体，熔点174℃（反式），易燃。作为脂肪烃，番茄红素不溶于水，难溶于甲醇、乙醇，可溶于乙醚、石油醚、己烷、丙酮，易溶于氯仿、二硫化碳、苯等有机溶剂。

番茄红素具有良好的热稳定性，但不耐光。在酸性环境和有CO2存在的条件下，以及温度＜50℃的酸性条件下，其色素性能均较稳定；在碱性条件下，性能不稳定，吸收度值显著下降。番茄红素耐K+、Na+、Mg2+、Fe2+等离子，但不耐Fe3+和Cu2+等离子。

由于番茄红素分子中存在多个双键，故存在几何（顺-，反-）异构现象，据估计，番茄红素异构体约有72种。天然来源的番茄红素主要以全反式的形式存在，也是最稳定的形式。在人体血清中，番茄红素以同分异构体混合物的形式存在，约50%是顺式异构体（图1-7-2）。

图1-7-2　番茄红素的结构式

7.3.2.2　生物学特性

由于番茄红素为脂溶性，因此在血浆低密度脂蛋白（LDL）和极低密度脂蛋白（VLDL）中富集。尽管番茄红素广泛分布于人体的各种器官和组织中，但人体自身无法合成番茄红素，只能从食物中摄取。被机体吸收的番茄红素主要分布在人的血液、肾上腺、肝脏、睾丸、前列腺、乳腺、卵巢、子宫、消化道等器官中，其中，血液、肾上腺、睾丸、肝脏中的含量较高。

1.抗氧化性　番茄红素具有极强的抗氧化能力，能够通过物理和化学方式淬灭单线态氧或捕捉过氧化自由基，从而清除体内自由基。物理方式是将活化能由单线态氧转至番茄红素，产生基态氧和活化了的三重态（triplet state）番茄红素，将多余的能量以热的形式散发出去，再产生基态番茄红素，加入下一个循环，这是番茄红素直接淬灭单线态氧的主要方式。化学方式是番茄红素可以和过氧化氢、二氧化氮等活性氧碎片直接反应，从而清除氧自由基。番茄红素是天然类胡萝卜素中最有效的单线态氧清除剂，其作用是目前常用抗氧化剂β-胡萝卜素的2倍、维生素E的100倍。此外，番茄红素可诱导活化某些内源性抗氧化酶，比如超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽还原酶（GR）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）的活性。番茄红素还能通过与其他形式的活性氧发生化学反应消除氧化自由基，如过氧化氢、亚硝酸根等氧化自由基。

2.对细胞生长代谢的调控作用　实验表明，番茄红素通过诱导细胞间连接，增强正常细胞之间的细胞间隙连接通讯（gap junction intercellular communication，GJIC），控制细胞生长和诱导细胞分化来抑制肿瘤的增长，还能促进巨噬细胞、淋巴细胞间的相互作用，通过分泌的细胞活化因子活化细胞，最终表现为对巨噬细胞吞噬能力及淋巴细胞转化的促进，增强免疫功能。日本学者在大鼠肝组织上用荧光染料示踪技术研究番茄红素对GJIC的作用时发现，饲喂50 mg/（kg·L）番茄红素，连续5天时，可以明显增强GJIC功能。

3.调节胆固醇代谢　番茄红素是一种低胆甾醇剂，可抑制巨噬细胞3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A（一种胆固醇生物合成的限速酶）。实验发现，在培养巨噬细胞的介质中加入番茄红素后，其胆固醇合成降低，同时番茄红素还增强巨噬细胞低密度脂蛋白（LDL）受体活性。据报道，口服天然的番茄红素能使血清胆固醇降至5～20 mmol/L以下，用于防治高胆固醇或高血脂症，可以减缓心血管疾病的发展。

4.免疫调节功能　国内外大量试验研究表明，番茄红素可以促进细胞免疫及体液免疫功能，增强机体免疫力。番茄红素增强机体免疫力与其抗氧化功能密切相关。番茄红素可以捕捉内源性的自由基直接发挥抗氧化作用，阻止内源性氧化剂造成的自发基因突变，保护T淋巴细胞和B淋巴细胞及巨噬细胞DNA、细胞膜免受自身氧化损伤，促进T、B淋巴细胞增殖，增强T细胞功能，增加T细胞亚群（），提高/比率，增强细胞免疫功能；番茄红素还可通过增强抗氧化酶的活性提高机体抗氧化能力，能显著提高血清SOD、GSH-PX活力，使脂质过氧化产物MDA明显降低，从而增强机体的抗氧化能力。

7.3.2.3　番茄红素与疾病的关系(www.xing528.com)

1.防癌抗癌作用　1959年，美国医学专家Emster首次报道番茄红素具有抗癌效应。后经流行病学调查、动物实验、体外试验和人体临床实验都提示番茄红素具有预防和抑制恶性肿瘤和癌症的作用。血液中番茄红素的浓度与前列腺癌、食管癌、胰腺癌、胃肠癌、乳腺癌、皮肤癌、膀胱癌等的发生率呈负相关，尤其在预防前列腺癌方面作用更明显。Giovannucci等对72项流行病学研究进行了回顾性分析，其中57项研究表明，一些癌症的发病危险与番茄或其制品摄入量以及血中番茄红素水平呈负相关。在消化道肿瘤发病率很高的北爱尔兰和意大利的对照实验表明，富含番茄红素的食品能使此类肿瘤的发病率下降40%～50%。但也有学者得到不同的研究结论，Huang等的前瞻性研究发现，番茄红素与前列腺癌之间并不像以前报道的那样有保护性联系。

番茄红素具有预防和抑制肿瘤作用，一方面是因为它的抗氧化作用；另一方面是它能够阻断组织细胞在外界诱变剂的作用下发生基因突变过程。实验发现，番茄红素抑制人乳腺癌和子宫内膜癌细胞生长与抑制细胞周期G1期有关；番茄红素的衍生物也可使细胞周期停滞于G1至Gs期来影响细胞的生长；番茄红素可抑制低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）的氧化和煎烤肉、鱼的褐色反应中产生的杂环胺类的形成，从而有效地抑制致癌物的产生及诱发肿瘤。

2.保护心血管功能　由于番茄红素能够保护LDL免受氧化破坏，因而有可能预防心血管疾病的发生。一项以人群为基础的多中心病例-对照研究评估了抗氧化剂的状态与急性心肌梗死的关系，结果显示脂肪组织中番茄红素水平和心肌梗死的危险性有负相关关系。Klipstein-Grobuschde等研究了55岁以上人群的血清类胡萝卜素水平与动脉硬化之间的关系，发现番茄红素水平与主动脉钙化呈负相关，在吸烟者中最明显，没有观察到其他类胡萝卜素与主动脉钙化之间有相关关系。一项小规模的人群实验给18～40岁成年人补充番茄红素（19.5 mg/d）14天后，低脂膳食人群中铜诱导的LDL的氧化损伤延迟，HDL升高，三酰甘油水平降低，尤其在膳食脂肪为单不饱和脂肪酸的实验组中效果更明显。

Fuhrman等报道番茄红素还有调节胆固醇代谢的功能，在培养基中加入番茄红素可以抑制巨噬细胞中胆固醇的合成；研究证实服用天然的番茄红素能使血清胆固醇降低，用番茄红素预防高胆固醇或高脂血症，可以减缓心血管疾病的发展。

但是，也有研究表示并未观察到番茄红素对心血管疾病的保护作用。Osganian等对73286名女性进行12年追踪研究发现，膳食摄入高水平α-胡萝卜素和β-胡萝卜素可以降低冠心病发生的危险，但没有观察到番茄红素也有此作用。

3.防治糖尿病的作用　虽然目前对于糖尿病与番茄红素关系的人群观察研究很多，结论还很不一致。有研究表明，血浆番茄红素水平与2型糖尿病的发病率呈负相关，番茄红素可以治疗糖尿病并发症。1999年Ford报道正常人血清番茄红素水平高于糖耐量异常者，更高于糖尿病病人，所有血清类胡萝卜素与空腹血清胰岛素呈明显负相关。在一项病例-对照研究中显示，探讨选取未并发心血管疾病和癌症的≥45岁的妇女，患2型糖尿病与番茄红素的关系。结果显示，经多变量校正后的2型糖尿病危险与血浆番茄红素水平有负相关关系。

也有研究得出了相反的结论，指出视黄醇和β-胡萝卜素与2型糖尿病关系密切，尚未观察到其他营养素（包括番茄红素、叶黄素、玉米黄素和α-生育酚）与糖尿病的关系。有一项对35783名妇女进行的长达10.2年的追踪研究，经多变量校正后，未观察到番茄及番茄制品膳食摄入量与2型糖尿病发生的危险性有相关关系。

导致这种不同结论出现的原因可能是番茄红素作用于糖尿病状态下的机体时，其他的影响因素较多，如其他类胡萝卜素水平、吸烟情况、血压、年龄的偏倚影响。因此，对于番茄红素水平与糖尿病关系的人群流行病学研究仍然要深入进行下去，同时对于番茄红素在糖尿病状态下的代谢作用机制等的体内、体外研究更应加强，以期早日阐明番茄红素影响糖尿病和其并发症发生发展的作用机制。

4.影响人类生殖功能　实验表明，番茄红素能够提高男子精子的质量。实验发现，23～45岁的不育男性每天口服番茄红素2次，每次2 mg，实验3个月后，受试者精子的浓度、活力和形状都很良好。口服番茄红素在治疗原因不明的男性不育症方面具有正面的效应。

5.延缓衰老　人体番茄红素的含量与寿命相关。许多数据分析表明血清中胡萝卜素浓度高的动物，寿命较长。哺乳动物中，人体内的胡萝卜素的含量最高，男性和女性血清中番茄红素的含量都在20～40 mmol/L。此外，女性比男性血清中的胡萝卜素的浓度高，这可能是女性寿命比男性长的原因之一。Snowdon等发现番茄红素对老年功能性障碍的发生有一定的预防作用。Watzl等报道番茄红素可以促进白细胞介素2（IL-2）和白细胞介素4（IL-4）的分泌能力，提高老年人免疫力。

6.与其他慢性病的关系　近来有临床实验报道，血清番茄红素水平与骨碱性磷酸酶、Ⅰ型胶原N-末端肽（NTx）有负相关关系，提示番茄红素可降低绝经后妇女患骨质疏松的危险性。神经变性疾病与番茄红素的关系也有报道。早老性痴呆病人膳食番茄红素摄入水平与神经系统DNA损伤程度、尿8-羟基脱氧鸟苷水平有负相关关系，提示番茄红素对早老性痴呆有一定预防保护作用。

7.3.2.4　食物来源

红色水果和蔬菜，包括番茄、西瓜、葡萄柚、杏和番石榴富含番茄红素。番茄制品，如果汁、番茄酱、番茄汤等，都是番茄红素的良好膳食来源。不同产地、不同季节、不同品种，以及不同成熟度的番茄，其番茄红素的含量差异颇大。一般来说，每100 g鲜番茄（湿重）中含番茄红素0.879～4.2 mg，平均为2～3 mg。

近来一项研究表明，依据食物频率表估计的番茄红素的日平均膳食摄入量中，由番茄制品而来的达到25 mg/d，这个量是每天摄入总量的50%。虽然对不同番茄制品来源的番茄红素的生物利用度还不完全清楚，但是已经知道来源于番茄制品的番茄红素的生物利用度比未加工番茄要高。番茄红素从食物细胞中的释放受加工过程的影响，膳食脂质的存在和热诱导处理可使全反式番茄红素向顺式异构体番茄红素转变，这样会加强番茄红素的生物利用度。同时，番茄红素的生物利用度也会受到其他类胡萝卜素存在的影响，当番茄红素和β-胡萝卜素一起摄入时的生物利用度会比单独摄入时显著提高。从预防疾病的角度考虑，目前膳食指南建议增加富含抗氧化剂的水果、蔬菜的消费量。