虾青素(astaxanthin)是一种从虾蟹外壳、牡蛎、鲑鱼及某些藻类中发现的酮式类胡萝卜素,全称为3,3'-二羟基-4,4'-二酮基-β,β'-胡萝卜素,分子式为C40H52O4。虾青素分子中含有2个酮基和11个共轭双键,所以有很强的抗氧化活性,具有清除自由基、保护心血管、降低胆固醇、免疫调节、预防肿瘤和延缓衰老等多方面的医疗保健作用。本研究在前期已完成虾青素对动物安全性和抗氧化作用检测的基础上,为进一步评价其在人群中的安全性和抗氧化功能,经广西壮族自治区疾病预防控制中心伦理审查委员会批准,在当地某三甲医院的紧密监护下,进行了人体试食试验。
1、材料和方法
1.1主要仪器与试剂
心电图机、X线透视机、B超扫描仪、生化分析仪、血球计数仪、血压计等。丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)测定试剂盒均由南京建成生物工程研究所生产。
1.2样品
由国内某生物制品公司提供的虾青素胶囊与等量安慰剂,虾青素提取自雨生红球藻,纯度95%,红色油状液体,比重0.92,遇蛋白质变青绿色。胶囊规格:220mg/粒(内含虾青素40mg,玉米油90mg,食用明胶90mg),推荐用量为成人每日1次,每次1粒。安慰剂与样品外观重量一致,内容物为玉米油和食用明胶各110mg。均口服。
1.3受试对象
选择年龄45~65岁,健康状况良好的志愿者作为受试对象,有下列情况之一者排除:①妊娠或哺乳妇女,对虾青素过敏者;②心、肝、脑、肾等主要器官有严重疾病者;③3个月内服用与氧化还原有关的药品,影响到结果判断者;④有烟酒嗜好者;⑤不合作,不按规定服用样品,无法判定功效或资料不全影响功效或安全性判断者。
1.4分组与试食方法
依照标准选择自愿受试者120人,以受试者试验前的丙二醛(MDA)含量为主,兼顾考虑超氧化物歧化酶(SOD)活性和谷胱甘肽过氧化物酶(GSHPx)活性及年龄、性别等因素,分层随机分为2组,试食组和对照组各60例。受试组按推荐量服用样品,对照组服用安慰剂。试食时间3个月,期间不改变原有的生活饮食习惯。
1.5观察指标
各项观察指标在试验开始及结束时各测一次。一般情况:精神、睡眠、饮食、体力、大小便等;血、尿、便常规检查;血压和肝肾功能检查;胸透、心电图、腹部B超检查;功效学指标包括血清中MDA含量、SOD和GSH-Px活性检测。
1.6数据分析
用SPSS13.0软件对实验数据进行分析。本文表1—3的数据均在正常值范围;表4—6数据均为正态分布,自身比较采用配对t检验,组间比较采用成组t检验。
2、结果
2.1一般资料
试验中受试者失访、退出、不按要求服用样品共5例,最后进入有效统计例数为115例,对照组和受试组分别为57例、58例。两组受试者在试验期间的生活和饮食情况基本无改变。两组人群的基本情况见表1。
2.2安全性指标
试食前后,两组人群的精神、睡眠、饮食、大小便状况均未见异常,血象、生化、血压、心率、尿常规、便常规、胸部透视、心电图及腹部B超检查结果均未见异常,表明虾青素对人体健康无损害作用。见表2、表3。
2.3虾青素对MDA含量的影响
试食前两组人群MDA含量的差异无显著性,试食后试食组的MDA含量低于对照组,MDA下降值和下降百分率均大于对照组,自身比较和组间比较差异均有统计学意义(P<0.01)见表4。
2.4虾青素对SOD活性的影响
试食前两组人群SOD活性差异无显著性,试食后受试组SOD活性、SOD活性升高值和升高率均大于对照组,自身比较和组间比较差异均有统计学意义(P<0.01)见表5。
2.5虾青素对GSH-Px活性的影响
试食前两组人群间GSH-Px活性差异无显著性,试食后受试组GSH-Px活性、GSH-Px活性升高值和升高率均大于对照组,自身比较和组间比较差异均有统计学意义(P<0.01)见表6。
3、讨论
虾青素又名虾黄质、龙虾壳色素,是一种类胡萝卜素,广泛存在于海洋生物体如虾、蟹、鱼、藻体中,近年来,国内外大量研究证实虾青素具有较强的抗氧化活性,在提高免疫力,预防肿瘤、心血管疾病、糖尿病等慢性疾病的发生、发展,延缓衰老等方面具有一定的作用。自氧化应激成为细胞衰老的经典理论以来,寻找安全高效的抗氧化剂一直是医学研究的热点。传统的抗氧化剂有维生素C、维生素E,新型的抗氧化剂有原花青素、番茄红素等,它们在体外试验中都表现出了很强的抗氧化作用,但其局限性也很明显,一是作用机制单一,基本上是靠自身的还原基团作为自由基攻击目标的“替靶”,而对抗氧化酶没有直接的促进作用;二是无法通过细胞膜,对线粒体起保护作用,而线粒体膜损伤正是细胞衰老的关键所在。近年来研究发现,虾青素可以直接促进细胞内过氧化氢酶(CAT)和超氧化物岐化酶(SOD)的表达,从而对H2O2导致的细胞内线粒体损伤有明显的保护作用。虾青素还是唯一能通过血脑屏障保护脑组织免受过氧化损伤的类胡萝卜素。本研究在前期已验证虾青素安全性的基础上,对其抗氧化功能进行了人体试食试验,结果显示,虾青素能有效降低人体内过氧化脂质MDA的含量,并提高两种主要的抗氧化酶SOD和GSH-Px的活性,说明虾青素对人体具有抗氧化作用。
人类日常食用的天然虾蟹、鱼类等水生动物中皆含有一定量的虾青素,自然膳食中的虾青素摄入量对人体和水生动物都是非常安全的,对于提取浓缩后的虾青素,研究者们也对其安全性进行了一些动物试验和人体试食试验。刘敏和胡嘉想[7]的研究结果显示,虾青素的小鼠急性经口LD50>10g/kg;5000μg/皿的Ames试验,5000mg/kg的小鼠骨髓微核试验和小鼠精子畸形试验结果均未提示虾青素有遗传毒性。另有报道,以家兔为试验对象,给予400mg/kg剂量的虾青素,未见有生殖毒性;在亚慢性毒性试验中大鼠能耐受200mg/kg剂量的虾青素;人体试食试验显示,单剂量摄取100mg虾青素未发现任何不良反应。虾青素的吸收模式与其他类胡萝卜素相似,容易被吸收并被各种脂蛋白运输,虾青素不像其它类胡萝卜素如β-胡萝卜素,它没有维生素A原的活性,所以发生维生素A中毒的危险非常低。在本次研究中,试食组志愿者的各项安全性指标亦未见异常。
从本次研究结果和其他研虾青素的抗氧化作用及对人体健康的影响究文献来看,虾青素作为中老年人的抗氧化剂,是安全有效的,值得进一步的研究和开发。
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