Lycopin – Funktionen

Lycopin stellt die zentrale Substanz in der Biosynthese der Carotinoide dar. Durch Zyklisierung, Hydroxylierung und weitere Funktionalisierungen kann Lycopin in alle anderen Carotinoide umgewandelt werden [10].

Wie die meisten Carotinoide hat auch Lycopin antioxidative Eigenschaften. Es stellt den sogar effizientesten natürlichen Fänger von Freien Radikalen dar, insbesondere von Peroxylradikalen – Peroxynitrit – und Singulettsauerstoff. Für die Deaktivierung reaktiver Sauerstoffverbindungen – Prozess des "Quenchings" – weist Lycopin eine höhere Geschwindigkeitskonstante als Beta-Carotin sowie Vitamin E auf [25]. Zudem bewahrt das Carotin Zellen und Zellbestandteile effektiver vor oxidativen Veränderungen durch Wasserstoffperoxid und Stickstoffdioxid als Beta-Carotin [4, 18]. Lycopin kann trotz der starken Lipophilie seine protektiven Effekte sowohl auf lipophile als auch auf hydrophile Kompartimente und Organe entfalten. Um im wässrigen Milieu als Antioxidans wirksam zu werden, benötigt Lycopin Proteine als Transportmedium. Durch die Bindung an den hydrophoben Bereichen des Proteins oder an die Lipidkomponenten von Lipoproteinen wird das Carotinoid stabilisiert, transportiert, fixiert und erhält so seine Funktionalität im wässrigen Medium. Schließlich kann Lycopin neben Lipide, insbesondere mehrfach ungesättigte Fettsäuren und Cholesterin, auch Proteine, Enzyme, Nukleinsäuren, Kohlenhydrate sowie die DNA vor oxidativen Schäden schützen [4, 18] .

Als wesentlicher Bestandteil von Zellmembranen beeinflusst Lycopin deren Dicke, Stärke, Fluidität, Permeabilität sowie Effektivität. Schon in relativ niedrigen Konzentrationen bildet das Carotin eine Barriere gegen Freie Radikale und bewahrt die Phospholipide der Biomembranen vor radikalischen Angriffen [10, 22].

In höheren Konzentrationen kann Lycopin jedoch selbst zu einem Radikal werden und gegenteilig wirken. Ist das der Fall, kommt es zur Anhäufung oxidativer Spaltungsprodukte von Lycopin, vor allem von Epoxiden und Apocarotinoiden. Diese können zu oxidativen Veränderungen der Zellmembran und Zellbestandteile, insbesondere der zellulären DNA, und somit zu oxidativem Stress führen. Zudem steigert ein hoher Gehalt an Lycopin-Reaktionsprodukten die Permeabilität (Durchlässigkeit) der Zellmembranen, wodurch die Membranintegrität gestört und die Durchlässigkeit für Schadstoffe erhöht wird [38].

Lycopin und Krankheiten

Lycopin und Tumorerkrankungen
Mit Hilfe von zahlreichen epidemiologischen Studien konnten Zusammenhänge zwischen einer Ernährung, die arm an Obst und Gemüse ist, und der Entstehung von Tumorerkrankungen festgestellt werden. Demzufolge wird den Carotinoiden, insbesondere Lycopin, eine potentielle protektive Wirkung in Bezug auf Tumorerkrankungen zugesprochen [9].

Lycopin entfaltet seine antikanzerogenen Eigenschaften auf alle drei Phasen der Kanzerogenese (Tumorentstehung) [2, 9]

• Initiationsphase – Aufgrund der antioxidativen Wirkung kann Lycopin Freie Radikale abfangen und dadurch oxidative Zell- und DNA-Schäden verhindern
• Promotionsphase – Lycopin stimuliert die Kommunikation zwischen den Zellen über gap junctions – Zell-Zell-Kanäle –, wodurch gesunde Zellen das Wachstum von präkanzerösen Zellen kontrollieren können
• Progressionsphase – Lycopin hemmt die Vermehrung und Differenzierung von Tumorzellen

Giovannucci fasste im Jahre 1999 die englischsprachige Literatur über die bezüglich Lycopin und Tumorerkrankungen durchgeführten epidemiologischen Studien zusammen. Die Mehrzahl von diesen Untersuchungen ergaben eine inverse Assoziation zwischen Tomatenkonsum oder Lycopin-Serumspiegel und Tumorrisiko. Eindeutige Hinweise auf eine chemopräventive Wirkung von Lycopin liegt vor allem für Magen-, Lungen- und Prostatakarzinom vor. Weniger ausgeprägt ist der protektive Effekt bei Pankreas- (Bauchspeicheldrüsen-), Cervix-/Collum- (Gebärmutterhals-), Ösophagus- (Speiseröhren-), oralem und kolorektalem – das Kolon (Dickdarm) und Rektum (Mastdarm) betreffend – Karzinomen sowie beim Mammakarzinom (Brustkrebs) [9].

Lungenkarzinom
Studien aus dem Bundesstaat Hawaii kamen zu dem Ergebnis, dass ein höherer Konsum von Tomaten unter den Patienten mit Lungenkarzinom die Überlebensrate deutlich steigerte. Weitere amerikanische Kohortenstudien fanden nur bei Lycopin und Beta-Carotin eine protektive Wirkung in Hinblick auf Lungenkarzinom. Bei anderen Carotinoiden konnten keine Zusammenhänge entdeckt werden [9].

Kolorektale Karzinome
Einige Fall-Kontroll-Studien stellten fest, dass eine vermehrte Aufnahme von Lycopin-reichen Nahrungsmitteln das Risiko, an Kolorektale Karzinome zu erkranken, um fast 60 % reduzierte [9].

Karzinome der Mundhöhle, des Larynx (Kehlkopfes) und des Pharynx (Rachenraumes)
Einer epidemiologischen Studie aus China zur Folge geht ein hoher Tomatenverbrauch mit einem etwa halb so großem Risiko für orale Karzinome einher [9].

Ösophaguskarzinom (Speiseröhrenkrebs)
Eine Untersuchung aus dem Iran berichtete von einem statistisch signifikant verringertem Risiko für Speiseröhrenkarzinom um 39 % bei hohem Tomatenverzehr – allerdings nur bei Männern. Bei Frauen konnten keine protektiven Effekte von Lycopin hinsichtlich Ösophaguskarzinom festgestellt werden [9].

Prostatakarzinom
Eine ganze Reihe von Studien schließt auf die enge Korrelation zwischen einer erhöhten Aufnahme von Tomaten oder Tomatenprodukten und einem Schutz vor Prostatakarzinom [11, 19]. Das Vorliegen hoher Lycopin-Serumspiegel oder hoher Gewebskonzentrationen an Lycopin führt demnach zu einem geringen Risiko an Prostatakarzinom zu erkranken. Bei einer randomisierten klinischen Phase 2-Studie mit Lycopin-Gaben vor vollständiger Prostata-Entfernung konnte ein geringeres Tumorwachstum, eine Konzentrationsabnahme des Prostata-spezifischen Antigens – PSA, ein Marker für eine vergrößerte Prostata – und eine ausgeprägtere Synthese von Connexin 43, einem Regulationsprotein der gap junctions, beobachtet werden [17, 40].

Dem gegenüber konnten zwei Arbeiten die chemopräventiven Effekte von Lycopin in Hinblick auf Prostatakarzinom nicht bestätigten [9, 32].

Weiterhin weist Lycopin protektive Eigenschaften bezüglich Bronchialkarzinom auf [9].

In Modell- und Tierversuchen unterdrückte Lycopin die Proliferation von Endometrium- (Gebärmutterschleimhaut-), Brustdrüsen-, Lungen- und Prostatakarzinomzellen. Zum Teil konnte die Apoptose (programmierter Zelltod) ausgelöst werden [28].

Die antikanzerogenen Effekte des Lycopins beruhen zum einen auf dessen Wirkung als Antioxidans. Indem das Carotin effektiv vor Zellmembran- und DNA-Schäden durch reaktive Sauerstoffradikale schützt, hemmt es die Tumorpromotion [39]. Lycopin stellt nicht nur eine Barriere für endogene, sondern auch für exogene Karzinogene dar. So fängt es mindestens zweimal so effektiv wie Beta-Carotin Stickstoffdioxidradikale (NO2-) ab [4].

Zum anderen besitzt Lycopin die Fähigkeit, die Aktivität des IGF-1 herabzusetzen. Der Zellwachstumsfaktor IGF-1 – "insulin-like growth factor 1" – stellt in hoher Konzentration einen Risikofaktor für Brust- und Prostatakarzinom dar. Es wird vermutet, dass Lycopin in den mitotischen Wirkungskreis des IGF-1 eingreifen und damit den Zellzyklus verlangsamen kann [31]. Dabei steigert das Carotinoid die Synthese eines membrangebundenen Proteins, welches die Aktivierung des IGF-bindenden Rezeptors herabreguliert. IGF-1 kann zwar weiterhin am Rezeptor binden, aber nicht mehr die Signaltransduktionskaskade in Gang setzen [12]. Andere Autoren sind der Meinung, dass Lycopin den Zellzyklus vielmehr durch Herabregulierung der Aktivität von Cyclin-abhängigen Kinasen – cyclin-dependent kinases, cdk – hemmt [23].

Lycopin und kardiovaskuläre Erkrankungen
Durch Lipidperoxidation verursachte Veränderungen des Low Density Lipoproteins (LDL) zum oxidierten LDL wird als ein pathogener Faktor in der Atherosklerose (Arteriosklerose, Arterienverkalkung) gesehen [13]. Da Lycopin ein effektives Antioxidans ist, kann es das LDL-Cholesterin vor der Oxidation durch reaktive Sauerstoffradikale schützen und somit das Voranschreiten der Atherosklerose hemmen. In einigen wissenschaftlichen Studien wies besonders Lycopin gegen chemisch induzierte Lipidperoxidation des Liposomenmodells den effektivsten Schutz aller getesteten Antioxidantien auf [34]. Erhöhte Lycopin-Serumspiegel sind mit einem geringen Atherosklerose-Risiko verbunden [14].

Die kardioprotektiven Eigenschaften von Lycopin beruhen neben der antioxidativen Funktionalität auf die Modulation von atherosklerotischen Prozessen an Gefäßwänden. Lycopin vermindert dazu die Expression von Adhäsionsmolekülen auf der Zelloberfläche. Zudem reduziert das Carotin die Interleukin-IL-1ß-stimulierte und die spontane Adhäsion von HAEC – human artificial episomal chromosome – an Monozyten [21]. Schließlich kann Lycopin Ablagerungen, zum Beispiel von Blutfetten, Thromben, Bindegewebe und Kalk, in den Gefäßwänden verhindern und so der Atherosklerose (Arteriosklerose; Arterienverkalkung) vorbeugen. Lycopin erlangt schließlich eine erhebliche Bedeutung bei der Prävention von Herz-Kreislauf-Erkrankungen [13].

In einer großen europäischen Fall-Kontroll-Studie war der Gehalt an Lycopin im Fettgewebe korreliert mit einem Schutzeffekt vor Myokardinfarkt (Herzinfarkt). Nur Lycopin, nicht aber Beta-Carotin kommt eine leicht prophylaktischen Wirkung gegen Myokardinfarkt zu [15]. Dieser Effekt konnte mehrfach von unabhängigen Arbeitsgruppen bestätigt werden [16].

Sonnenschutzwirkung – Hautschutz
Die Hautschutzwirkung des Lycopins lässt sich auf seine antioxidativen Eigenschaften zurückführen. Eine vermehrte Aufnahme von lycopinhaltigem Obst und Gemüse geht mit einem Anstieg des Lycopinspiegels der Haut einher. Lycopin findet sich in hoher Konzentration in den Fibroblasten der Haut. Dort ist es aufgrund seiner extremen Lipophilie horizontal und somit quer zur Ausrichtung der Phospholipide im Inneren der Zellmembran eingelagert. Auf diese Weise schützt Lycopin viele Membranmoleküle der Hautfibroblasten, wie Lipide und Proteine, vor oxidativen Schäden durch UV-Strahlen und somit vor UV-induzierter Lipidperoxidation [3, 10, 35]. Fibroblasten sind Zellen, die in allen Bindegeweben des Körpers vorkommen und eine wichtige Rolle bei der Synthese der Kollagene und Proteoglykane, die wesentlichen Bestandteile der extrazellulären Matrix (Extrazellularmatrix, Interzellularsubstanz, EZM, ECM) der Bindegewebe, spielen.

Studien mit Hautfibroblasten ergaben, dass Lycopin von allen Carotinoiden das wirksamste Antioxidans darstellt. Es schützte die Fibroblasten der Haut bereits bei sechs- bis achtfach geringerem Gehalt als Beta-Carotin und Lutein vor der aggressiven UV-Strahlung [22, 35, 39].

Schließlich lässt sich mit einer ausreichenden Aufnahme von lycopinreichen Lebensmitteln der Grundschutz der Haut erhöhen [3, 6, 10, 35].

Sonstige Effekte
Lycopin trägt zur Stärkung des Immunsystems bei. Die Zufuhr von Tomatensaft kann helfen, das Immunsystem wieder vollständig herzustellen. Diese Beobachtung konnte bisher nur bei Personen mit sehr unausgewogener Ernährung gemacht werden, zum Beispiel wenn über einen kurzen Zeitraum hinweg vollkommen auf Obst und Gemüse verzichtet wurde. Bei gesunden, gut ernährten Menschen führte eine erhöhte Lycopinzufuhr hingegen zu keinem Zuwachs an Abwehrkräften [35, 36].

Des Weiteren weist Lycopin epidemiologischen Studien zur Folge bei Hypertonie (Bluthochdruck) [26] und Asthma bronchiale [24] erstaunliche protektive Wirkungen auf.B

Bioverfügbarkeit

Lycopin ist relativ lagerungsstabil. Zudem weist es im Gegensatz zu Lutein eine hohe Hitzebeständigkeit auf, wodurch während der Be- und Verarbeitung von Nahrungsmitteln, zum Beispiel beim Kochen, kaum Verluste auftreten [1].

Die Bioverfügbarkeit von Lycopin aus verarbeiteten und erhitzten Tomatenprodukten, wie Tomatensaft und Tomatensuppe, ist deutlich besser als aus rohen Tomaten [5]. Das liegt daran, dass durch das Erhitzen die Bindungen des Lycopin s zu Proteinen gespalten werden, kristalline Carotinoid-Aggregate gelöst und Zellverbände zerstört werden.

Durch eine geeignete Zubereitung der Speisen kann die Bioverfügbarkeit von Lycopin noch weiter gesteigert werden. Aufgrund der starken Lipophilie des Carotinoids begünstigt die Kombination mit Fetten und Ölen in warmen Speisen , beispielsweise mit Olivenöl, die Resorption von Lycopin zusätzlich [3, 32].

Funktionen in Lebensmitteln

Lycopin findet als Einzelsubstanz oder Bestandteil von Pflanzenextrakten Anwendung als Lebensmittelfarbstoff. Das Carotin liefert eine rote Farbe und ist beispielsweise in Suppen, Saucen, aromatisierten Getränken, Desserts, Gewürzen, Süß- und Backwaren enthalten [1].

Des Weiteren stellt Lycopin einen wichtigen Vorläufer von Aromastoffen dar. Es wird durch Cooxidation mit Hilfe von Lipoxygenasen, durch das Reagieren mit reaktiven Sauerstoffverbindungen und unter thermischer Belastung gespalten. Aus Lycopin entstehen Carbonylverbindungen mit niedriger Geruchsschwelle. Diese Abbauprodukte spielen bei der Verarbeitung von Tomaten zu Tomatenprodukten eine wesentliche Rolle [37].

Des Weiteren wurden die folgenden Fachbücher für die Verfassung dieses Artikels herangezogen [41, 42].

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