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生達藥刊第 90 期
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蝦紅素在健康及營養的應用

蝦紅素在健康及營養的應用
        蝦紅素(Astaxanthin)最早是1938年由諾貝爾獎得主Dr. Kuhn在龍蝦體內發現,蝦紅素大多存在於水生動物如較常食用的海產類鮭魚、鱒魚、鯛魚、蝦子、龍蝦和魚卵等,在鳥類中也有發現如紅鶴和鵪鶉,以及藻類(見表一)。雖然蝦紅素廣泛存在於甲殼類和魚類身上,但只有植物及藻類才有能力合成蝦紅素,動物體內沒有合成能力,因此必須藉著吞食藻類等植物才能獲得。蝦紅素很早就應用在食品上,通常是作為「天然色素」,如在動物飼養應用上最主要為鮭魚的體色改善劑,以紅酵母(Phaffia rhodozyma)餵食鮭魚,以使魚肉色澤紅艷,直到科學家發現鮭魚具有極強的肌耐力,以及具有強抗氧化力,且有預防紫外線傷害等等的作用,因而逐漸受到重視。

蝦紅素可做抗氧化劑  
       蝦紅素和類胡蘿蔔素很相似,在結構上和β-胡蘿蔔素、葉黃素(Lutein)很相似(見圖一),在代謝與生理功能也和類胡蘿蔔素類家族相近。而類胡羅蔔素具有的抗氧化作用蝦紅素也有,但因結構上的微小差別造成其抗氧化效果特別不一樣,研究發現蝦紅素目前發現屬一屬二的強抗氧化劑,有人稱之為「維生素X」或「超級維生素」,清除自由基的能力為β-胡蘿蔔素的10倍、葉黃素(Lutein)的200倍、維生素E的550倍。研究還發現蝦紅素同時具有脂溶性和水溶性環境下的生理活性,能通過血腦障壁(Blood Brain Barrier,BBB),帶給腦部和中樞神經系統抗氧化的益處。

蝦紅素可做為光保護者
        當脂質和組織暴露在陽光下,特別是UV光,會導致單氧分子和自由基的產生,進而造成脂質和組織產生光氧化傷害。蝦紅素比β-胡蘿蔔素能更有效的避免UV光對脂質的氧化傷害,UV光對眼睛和皮膚的氧化傷害已被證實,蝦紅素能避免UV光所產生的傷害,所以蝦紅素對皮膚和眼睛的健康具有保護作用。

蝦紅素和皮膚的健康 
       1998年科學家利用老鼠的細胞株實驗發現,蝦紅素可以對抗UVA光線引起的氧化壓力;2006年科學家利用人體的皮膚細胞株進行體外實驗,証明蝦紅素確實能改變紫外線A(UVA)所引發的細胞超氧岐化酵素(SOD)活性,並明顯影響到細胞內的穀胱甘?(Glutathione)含量,同時保護DNA,避免受到紫外線A的傷害;2002年日本進行研究發現,16位婦女食用蝦紅素達四週後,發現食用蝦紅素組的臉頰及眼睛周圍皮膚含水量較安慰劑組高(圖二),證實補充蝦紅素可以減少肌膚皺紋及增加彈性。

蝦紅素和眼睛的健康
        蝦紅素的結構和葉黃素(Lutein)及玉米黃素(zeaxanthin)非常類似,但具有更強的抗氧化能力和抗UV光的保護作用。蝦紅素對於保護眼睛非常重要,能減少視網膜的光接受器因UV光的傷害,避免視網膜組織的氧化傷害,還可以改善睫狀肌體的肌肉功能,所以蝦紅素是眼睛健康的重要因子。

蝦紅素與心血管健康
        因自由基和氧化力是心血管疾病的危險因子之ㄧ,氧化型的低密度脂蛋白(LDL)也是造成動脈粥狀硬化的兇手,而蝦紅素具有消除自由基的能力,可減少氧化型的低密度脂蛋白產生。有研究發現每天食用3.6毫克蝦紅素連續兩週,可以減緩低密度脂蛋白的氧化速度;在動物實驗發現,蝦紅素可以增加高密度脂蛋白(HDL)在血中的含量,以及在動物實驗發現蝦紅素可降低心肌梗塞面積。

蝦紅素和抗發炎
        研究發現發炎也和活性氧分子有關,而蝦紅素具有抗氧化的效果,所以有科學家致力於蝦紅素和發炎關係的研究。研究發現蝦紅素能夠抑制引起發炎的因子如NFκB、PGE2、TNF-α等等的作用,也有科學家以動物實驗研究發現蝦紅素可以改善胃幽門螺旋桿菌(Helicobacter pylori)引起的症狀,但實際作用機轉還不是十分清楚。

蝦紅素和細胞健康
        細胞所需的能量來自於粒線體,在產生能量的一系列連鎖氧化反應中會產生大量的「反應性氧化合物(ROS)」,這些ROS必需消除或排除,以免造成細胞與人體老化。科學家利用老鼠的肝臟細胞研究發現,蝦紅素在減少粒線體所產生的過氧化物作用的效率比維生素E高;蝦紅素還有保護細胞膜內外的氧化作用;近來有研究發現蝦紅素能調節老鼠肝臟細胞的cytochrome P450(CYP)基因【CYP具有強肝與解毒作用】,但對人體的CYP基因尚無相關研究報導。

蝦紅素與抗癌
        目前已知類胡蘿蔔素具有抑制癌細胞增生的作用,所以科學家假設蝦紅素也有相同的功效,在動物實驗中發現口服蝦紅素能有效抑制小鼠的膀胱癌;以及有效抑制大鼠的口腔癌及直腸癌,蝦紅素可能藉由抑制癌細胞增生作用來達到抗癌的作用。但目前抗癌實驗僅限於動物模式,在人體是否有相同的功效則待日後的研究發現。

蝦紅素增加肌肉強度與耐力
        鮭魚的橘紅色肌肉裡有大量的蝦紅素,可能是讓鮭魚能溯水千里的可能之一。科學家研究證實蝦紅素能讓肌肉更有效的利用氧,減少乳酸堆積;有一專利申請(US Patent 6,245,818)的研究報告指出,蝦紅素可以有效降低反覆性肌肉傷害,同時增加肌肉對氧的利用率,並強化肌耐力與肌肉強度。

蝦紅素與腕管症候群
        因腕關節中神經受力過度而引起疼痛,嚴重時連手腕和前臂也無法使力,這就是「腕管症候群(Carpal Tunnel Syndrome,CTS),又名手腕道症候群」,蝦紅素有緩減腫脹及消炎的功效,能緩解CTS症候群患者的痛楚。

蝦紅素與糖尿病
        糖尿病人在高血糖的狀況容易引起一些併發症,如視網膜病變、神經障礙、心臟病、腎臟病等等。其中腎臟病是典型的併發症,長期下來就必須洗腎或做腎臟移植手術,2004年Nalto科學家等人以第二型糖尿病小鼠進行蝦紅素輔助治療實驗,發現蝦紅素具有延緩腎病變惡化的效果(圖三)。雖然目前只在動物實驗階段發現蝦紅素能改善糖尿病症狀,希望將來能實際應用於醫療上。

蝦紅素與高血壓
        研究發現蝦紅素可經由幾個機制來改善血壓(1)改善血液流動性,(2)降低血管收縮激素含量,(3)減少反應性氧化合物(ROS),(4)抑制去氧腎上腺素;但目前的實驗僅於動物實驗階段。

        在大部分的動物實驗研究中發現,蝦紅素具有潛在而多元的生理保健功能,也愈來愈多科學家致力於蝦紅素對健康的影響,以及對人體方面的應用,但目前大多在細胞實驗或動物實驗階段,僅有某部份保健功效有通過人體實驗,希望未來蝦紅素能有機會成為真正具有輔助醫療功能的新元素!!

參考資料
超級抗氧化劑蝦紅素 喬長誠教授編著 元氣齋出版社
惠民製藥股份有限公司--蝦紅素原料資料
Journal of Dermatological Science,1998
TRENDS in Biotechnology ,Vol. 21,2003
Fuji Chemical Industry Co., LTD in Bio-Taiwan 2006, Taipei

(彭宜晨)




 
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