Lycopeen vertegenwoordigt de centrale stof in de biosynthese van carotenoïden Door cyclisatie, hydroxylering en verdere functionalisatie, lycopeen kan worden omgezet in alle andere carotenoïden. Net als de meeste carotenoïden, lycopeen heeft anti-oxidant eigendommen. Het vertegenwoordigt zelfs de meest efficiënte natuurlijke wegvanger van vrije radicalen, vooral peroxylradicalen - peroxynitriet - en singlet zuurstof Voor het deactiveren van reactief zuurstof verbindingen - proces van "blussen" - lycopeen heeft een hogere snelheidsconstante dan beta-caroteen net zoals vitamine E Bovendien beschermt caroteen cellen en celcomponenten effectiever tegen oxidatieve veranderingen veroorzaakt door waterstof peroxide en stikstof dioxide dan beta-caroteen Ondanks zijn sterke lipofiliteit kan lycopeen zijn beschermende effecten uitoefenen op zowel lipofiele als hydrofiele compartimenten en organen. Om effectief te zijn als een anti-oxidant in waterige omgevingen vereist lycopeen eiwitten als transportmedium. Door te binden aan de hydrofobe gebieden van het eiwit of aan de lipidecomponenten van lipoproteïnen, wordt de carotenoïde gestabiliseerd, getransporteerd, gefixeerd en behoudt zo zijn functionaliteit in het waterige medium. Eindelijk, naast lipiden, vooral meervoudig onverzadigd vetzuren en cholesterollycopeen kan ook beschermen eiwitten, enzymen, nucleïnezuren, koolhydraten evenals DNA van oxidatieve schade. Als essentieel onderdeel van celmembranen beïnvloedt lycopeen hun dikte, sterkte, vloeibaarheid, permeabiliteit en effectiviteit. Zelfs in relatief lage concentraties vormt caroteen een barrière tegen vrije radicalen en beschermt het de fosfolipiden van biomembranen tegen radicale aanvallen. In hogere concentraties kan lycopeen echter zelf een radicaal worden en het tegenovergestelde effect hebben. Als dit het geval is, is er een ophoping van oxidatieve splitsingsproducten van lycopeen, vooral epoxiden en apocarotenoïden. Deze kunnen leiden tot oxidatieve veranderingen in de celmembraan en celcomponenten, vooral cellulair DNA, en dus oxidatief spanning Bovendien verhogen hoge niveaus van lycopeenreactieproducten de permeabiliteit (permeabiliteit) van celmembranen, waardoor de integriteit van het membraan wordt verstoord en de permeabiliteit voor verontreinigende stoffen toeneemt.
Lycopeen en ziekte
Lycopeen en tumorziekten Met behulp van talrijke epidemiologische studies zijn associaties tot stand gebracht tussen a dieet laag in fruit en groenten en de ontwikkeling van tumor ziekten Dienovereenkomstig wordt aangenomen dat carotenoïden, in het bijzonder lycopeen, een potentieel beschermend effect hebben met betrekking tot tumor ziekten Lycopeen oefent zijn anticarcinogene eigenschappen uit op alle drie de stadia van carcinogenese (tumorigenese)
- Initiatiefase - Vanwege de anti-oxidant effect, lycopeen kan vrije radicalen wegvangen en daardoor oxidatieve cel- en DNA-schade voorkomen.
- Promotiefase - lycopeen stimuleert de communicatie tussen cellen via gap junctions - cel-celkanalen - waardoor gezonde cellen de groei van precancereuze cellen kunnen regelen
- Progressiefase - lycopeen remt de proliferatie en differentiatie van tumorcellen.
In 1999 vatte Giovannucci de Engelstalige literatuur samen over de epidemiologische onderzoeken die werden uitgevoerd met betrekking tot lycopeen en tumor ziekten De meeste van deze onderzoeken vonden een omgekeerd verband tussen tomatenconsumptie of lycopeenserumspiegels en tumorrisico. Duidelijk bewijs van een chemopreventief effect van lycopeen is voornamelijk beschikbaar voor maag-, long en prostaat kanker Het beschermende effect is minder uitgesproken voor pancreas-, cervicale, slokdarm-, orale en colorectale carcinomen, evenals voor borstkanker. Long kanker studies uit de staat Hawaï concludeerden dat een hogere consumptie van tomaten onder patiënten met long kanker verhoogde de overleving significant. Andere Amerikaanse cohortstudies vonden een beschermend effect met betrekking tot de longen kanker alleen voor lycopeen en beta-caroteen Er werden geen associaties ontdekt voor andere carotenoïden. Colorectale kanker Sommige case-control studies toonden aan dat een verhoogde inname van lycopeenrijk voedsel het risico op colorectale kanker met bijna 60% verminderde. mondholte, strottehoofd en keelholte Volgens een epidemiologische studie van Chinawordt een hoge tomatenconsumptie geassocieerd met ongeveer de helft van het risico op orale carcinomen. Slokdarmkanker Een studie uit Iran meldde een statistisch significante vermindering van 39% van het risico op slokdarmkanker met een hoge tomatenconsumptie, maar alleen bij mannen. Bij vrouwen werden geen beschermende effecten van lycopeen gevonden met betrekking tot slokdarmkanker. Prostaat kanker Een aantal studies concluderen dat er een sterke correlatie bestaat tussen verhoogde inname van tomaten of tomatenproducten en bescherming tegen prostaatkanker De aanwezigheid van hoge serum-lycopeenspiegels of hoge weefselconcentraties van lycopeen leidt dus tot een laag risico op ontwikkeling prostaat kanker. In een gerandomiseerde fase 2 klinische studie met lycopeen administratie voorafgaand aan totale prostaatverwijdering, lagere tumorgroei, een afname van de concentratie van prostaatspecifiek antigeen - PSA, een marker voor een vergrote prostaat - en een meer uitgesproken synthese van connexine 43, een regulerend eiwit van de gap junctions, werden waargenomen. Daarentegen bevestigden twee onderzoeken de chemopreventieve effecten van lycopeen niet met betrekking tot prostaatkanker Bovendien vertoont lycopeen beschermende eigenschappen met betrekking tot bronchiaal carcinoom. In model- en dierstudies onderdrukte lycopeen de proliferatie van endometrium, borstklier, long en prostaatkanker cellen. In sommige gevallen kan apoptose (geprogrammeerde celdood) worden geïnduceerd. De anticarcinogene effecten van lycopeen zijn enerzijds gebaseerd op zijn werking als antioxidant. Door effectief te beschermen tegen celmembraan en DNA-schade veroorzaakt door reactief zuurstof radicalen remt caroteen de bevordering van tumoren. Lycopeen vormt niet alleen een barrière tegen endogene maar ook tegen exogene kankerverwekkende stoffen. Het spaart dus stikstof dioxideradicalen (NO2-) minstens twee keer zo effectief als bètacaroteen. Ten tweede heeft lycopeen het vermogen om de activiteit van IGF-1 te verminderen. De celgroeifactor IGF-1 - “insuline- zoals groeifactor 1 ″ - in hoge concentraties is een risicofactor voor borst- en prostaatkanker. Aangenomen wordt dat lycopeen kan ingrijpen in het mitotische circuit van IGF-1 en zo de celcyclus kan vertragen. Door dit te doen, verhoogt de carotenoïde de synthese van een membraangebonden eiwit dat de activering van de IGF-bindende receptor neerwaarts reguleert. IGF-1 kan nog steeds binden aan de receptor, maar kan niet langer de signaaltransductiecascade initiëren. Andere auteurs geloven dat lycopeen de celcyclus eerder remt door de activiteit van cycline-afhankelijke kinasen, cdk, naar beneden te reguleren. Lycopeen en cardiovasculaire aandoeningen Door lipideperoxidatie geïnduceerde veranderingen in lage dichtheid lipoproteïne (LDL) tot geoxideerd LDL wordt beschouwd als een pathogene factor bij atherosclerose (arteriosclerose, verkalking van de aderen). Omdat lycopeen een effectieve antioxidant is, kan het beschermen LDL cholesterol van oxidatie door reactieve zuurstofradicalen en zo de progressie van atherosclerose remmen. In sommige wetenschappelijke studies vertoonde met name lycopeen de meest effectieve bescherming van alle geteste antioxidanten tegen chemisch geïnduceerde lipideperoxidatie van het liposoommodel. Verhoogde lycopeenspiegels in het serum zijn geassocieerd met een laag risico op atherosclerose. Naast antioxiderende functionaliteit zijn de cardioprotectieve eigenschappen van lycopeen gebaseerd op modulatie van atherosclerotische processen op vaatwanden. Daartoe vermindert lycopeen de expressie van adhesie moleculen op het celoppervlak. Bovendien vermindert caroteen interleukine IL-1ß-gestimuleerde en spontane adhesie van HAEC - menselijk artificieel episomaal chromosoom - aan monocyten Ten slotte kan lycopeen bijvoorbeeld afzettingen van bloed lipiden, trombi, bindweefsel en calcium, in de muren van bloed schepen, waardoor atherosclerose wordt voorkomen (arteriosclerose verkalking van de aderen). Ten slotte krijgt lycopeen een aanzienlijk belang bij de preventie van hart- en vaatziekten. In een grote Europese case-control studie werd het gehalte aan lycopeen in vetweefsel gecorreleerd met een beschermend effect tegen myocardinfarct (hart- aanval). Alleen lycopeen, maar geen bètacaroteen, heeft een licht profylactisch effect tegen een hartinfarct. Dit effect is meerdere keren bevestigd door onafhankelijke onderzoeksgroepen. huid De huidbeschermende werking van lycopeen kan worden toegeschreven aan zijn antioxiderende eigenschappen. Verhoogde inname van fruit en groenten die lycopeen bevatten, wordt geassocieerd met een toename van huid lycopeen niveaus. Lycopeen wordt aangetroffen in hoge concentratie in de fibroblasten van de huid Daar wordt het vanwege zijn extreme lipofiliteit horizontaal opgeslagen en dus dwars op de oriëntatie van de fosfolipiden in de celmembraan Op deze manier beschermt lycopeen veel membranen moleculen van huidfibroblasten, zoals lipiden en eiwitten, van oxidatieve schade door UV straling en dus door UV-geïnduceerde lipideperoxidatie. Fibroblasten zijn cellen die in alle bindweefsels van het lichaam voorkomen en spelen een belangrijke rol bij de synthese van collagenen en proteoglycanen, de essentiële componenten van de extracellulaire matrix (extracellulaire matrix, intercellulaire substantie, ECM, ECM) van bindweefsels. Studies met huidfibroblasten hebben aangetoond dat lycopeen de krachtigste antioxidant is van alle carotenoïden. Het beschermde huidfibroblasten tegen agressie UV straling op niveaus die zes tot acht keer lager zijn dan bètacaroteen en luteïne. Ten slotte kan voldoende inname van lycopeenrijk voedsel de basisbescherming van de huid verhogen. Andere effecten Lycopeen draagt bij aan de versterking van de immuunsysteem De inname van tomatensap kan helpen om de immuunsysteem Deze waarneming is alleen gedaan bij mensen met een zeer onevenwichtige voeding, bijvoorbeeld wanneer fruit en groenten gedurende een korte periode volledig werden vermeden. Bij gezonde, goed gevoede mensen daarentegen deed de verhoogde inname van lycopeen dat niet leiden voor elke toename van het immuunsysteem sterkte Bovendien vertoont lycopeen volgens epidemiologische studies verrassende beschermende effecten in hypertensie (hoge bloeddruk) en bronchiale astma.B
Biobeschikbaarheid
Lycopeen is relatief stabiel bij opslag. Bovendien vertoont het, in tegenstelling tot luteïne, een hoge hittebestendigheid, wat betekent dat er weinig verlies is tijdens de behandeling en verwerking van voedsel, bijvoorbeeld tijdens koken. De biobeschikbaarheid van lycopeen uit verwerkte en verwarmde tomatenproducten, zoals tomatensap en tomatensoep, is beduidend beter dan uit rauwe tomaten. Dit komt doordat verhitting de bindingen van lycopeen met eiwitten verbreekt, kristallijne carotenoïde-aggregaten oplost en celassemblages vernietigt. De biobeschikbaarheid van lycopeen kan verder worden verhoogd door geschikte voedselbereiding. Door de sterke lipofiliteit van de carotenoïde kan de combinatie met vetten en oliën in warme gerechten bijvoorbeeld met olijfolie, geeft verder de voorkeur aan de absorptie van lycopeen.
Functies in voedsel
Lycopeen vindt toepassing als kleurstof voor levensmiddelen als een enkele stof of als een bestanddeel van planten extracten Het caroteen zorgt voor een rode kleur en komt bijvoorbeeld voor in soepen, sauzen, gearomatiseerde dranken, desserts, specerijen, zoetwaren en gebak. Bovendien is lycopeen een belangrijke voorloper van smaakstoffen. Het wordt gesplitst door cooxidatie met behulp van lipoxygenases, door te reageren met reactieve zuurstofverbindingen en onder thermische spanning Lycopeen geeft aanleiding tot carbonylverbindingen met een lage geurdrempel. Deze afbraakproducten spelen een essentiële rol bij de verwerking van tomaten tot tomatenproducten.
