Ликопин (англ. Lycopene) — каротиноидный пигмент, определяющий окраску плодов некоторых растений, например томатов, гуавы, арбуза.

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 из себя тетратерпен, собранный из восьми изопреновых единиц. Наличие 11 сопряженных двойных связей обуславливает светопоглощающее свойство ликопина и его способность к легкому окислению. При окислении ликопин дает 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-желтую окраску, и повысился уровень ликопина в крови. После трех недель на диете, не содержащей ликопин, цвет ее 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 50мг/кг, то в кетчупе уже до 140мг/кг, а в томатной пасте — до 1500мг/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]. Причем, 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 потреблением ликопина и риском развития дистрофии желтого 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

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.

Литература

1. ↑ [1]
2. ↑ [2]
3. ↑ [3]
4. ↑ [4]
5. ↑ [5]
6. ↑ [6]
7. [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. [8]
10. [9]
11. [10]
12. [11]
13. ↑ [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. [13]
18. [14]
19. [15]
20. Описание патента 2115678
21. ↑ СанПиН 2.3.2.1293-03 «Гигиенические требования по применению пищевых добавок»