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Ernährung
J. Grünwald et al.Lycopin – Eine neue Wunderw
Carotinoide
Pflanzen enthalten u. a. Ballaststoffe, phenolische Substanzen, Vitamine und Carotinoide [89]. Ursprünglich wurde angenommen, dass die Carotinoide der roten, gelben und grünen Früchte lediglich Vorstufen des biologisch aktiven Vitamin A waren [13, 132]. Anfang der 1980er-Jahre wurde jedoch ein neues Konzept vorgestellt. Es besagt, dass der wichtigste Vitamin-A-Vorläufer – beta-Carotin – per se protektiv wirkt, ohne zuvor in Retinol umgewandelt worden zu sein [152].
Seitdem wurde eine große Anzahl von prospektiven und retrospektiven epidemiologischen Studien durchgeführt, die zeigen, dass eine Beziehung zwischen dem Konsum Carotin-reicher Nahrung, den Plasmakonzentrationen und dem Risiko für bestimmte Krebsarten sowie Bluthochdruck besteht [35, 73, 133, 136].
Von den über 600 Carotinoiden, die im Pflanzenreich vorkommen, finden sich ca. 40 in der menschlichen Nahrung. Allerdings scheint es eine Art Barriere gegen die Resorption gewisser Carotinoide zu geben. Als Resultat dieser selektiven Aufnahme lassen sich nur wenige Carotinoide und einige ihrer Metaboliten im menschlichen Plasma und Gewebe nachweisen. Neben alfa- und beta-Carotin sind dies speziell Lutein, Zeaxanthin und Lycopin [99]. Insbesondere das Lycopin hat in den letzten zehn Jahren verstärkt die Aufmerksamkeit vieler Forschungsgruppen auf sich gezogen [35, 73, 133, 136].
Der protektive Effekt der Carotinoide und anderer Nährstoffe wird im Allgemeinen ihrem Vermögen, als Antioxidanzien oder Radikalfänger zu agieren, zugeschrieben. So vermindern diese Stoffe den Schaden, den reaktiver Sauerstoff im Gewebe bewirkt. Das Interesse an Tomatenextrakten begann 1989. In diesem Jahr wurde entdeckt, dass die Fähigkeit des Lycopin zum Neutralisieren von Singulett-Sauerstoff in vitro mindestens zweimal so hoch ist wie die des beta-Carotin [46].
Chemie der Carotinoide
Die Chemie der Carotinoide und auch des Lycopin ist gut erforscht; die Untersuchungen begannen vor ca. 100 Jahren. Die Summenformel des Lycopin, C40H56, wurde zuerst 1910 aufgestellt [202]. 1930 folgte die Strukturformel [97], die 1932 durch die Entdeckung einiger Abbauprodukte bestätigt wurde [107]. Es folgten zahlreiche Untersuchungen zur Isolierung, Isomerisation und Oxidation von Lycopin [205–211]. Viele der damals verwendeten Techniken und Überlegungen zur Isolation, Handhabung und Trennung des Lycopin kommen auch heute noch zum Einsatz.
Das Lycopinmolekül ist ein mit Carotin isomerer aliphatischer Kohlenwasserstoff der Tetraterpenreihe mit elf konjugierten Doppelbindungen (Abb. 1). Es setzt sich also kettenförmig aus acht Isoprenresten (C5H8) zusammen, weist aber wie Carotin in der Mitte eine Umstellung auf, sodass sich die beiden mittleren Methylsubstituenten zueinander in 1/6-Stellung (statt in 1/5-Stellung) befinden, oder anders ausgedrückt: Zwischen den beiden mittleren Verzweigungsstellen der Kette stehen ausnahmsweise vier statt drei C-Atome.
Da das Molekül azyklisch ist, besitzt es Plansymmetrie und hat keine Vitamin-A-Aktivität. Es ist nicht oxidiert und deshalb sehr lipophil. Als hochgradig konjugiertes Polyen ist es aber besonders oxidationsanfällig. Licht- und Sauerstoffexposition, extreme pH-Werte und aktive Oberflächen bauen Lycopin ebenso ab wie andere Carotinoide [43, 44, 131, 172]. Des Weiteren scheint eine Erhöhung der Temperatur die Abbauprozesse zu beschleunigen [88].
Als Polyen neigt Lycopin zur cis-trans-Isomerisation. Abgesehen von wenigen Ausnahmen, liegt das Carotinoid in den natürlichen Pflanzenquellen hauptsächlich in der all-trans-Konfiguration vor, welche thermodynamisch am stabilsten ist [52, 201, 211]. Aufgrund der elf konjugierten Doppelbindungen kann das Molekül theoretisch 211, d. h. 2048 Konfigurationen annehmen. Allerdings werden wegen der sterischen Behinderung durch Ethylengruppen nur 72 cis-konfigurierte Isomere bevorzugt gebildet [205].
Die cis-Isomere unterscheiden sich in ihrem chemischen Verhalten deutlich von dem all-trans-Isomer. So haben sie eine geringere Farbintensivität, einen niedrigeren Schmelzpunkt, einen geringeren Extinktionskoeffizienten und ein neues Maximum im ultravioletten Spektrum [207].
Lycopin in Nahrungsmitteln
Im Gegensatz zu den Carotinoiden alfa-Carotin, beta-Carotin, Lutein und Zeaxanthin, welche in sehr vielen und unterschiedlichen Obst- und Gemüsesorten vorkommen, findet sich Lycopin hauptsächlich in Tomaten (Lycopersicon esculentum) und Tomatenprodukten, obwohl – je nach landesspezifischer Ernährung – auch Aprikosen, Wassermelonen, Papaya und Pink Grapefruit einen Beitrag zur täglichen Ernährung leisten. 85% des konsumierten Lycopin gehen auf die Tomate zurück (Tab. 1).
Neben frischen Tomaten sind populäre Gerichte wie Chili con carne, Pizza in allen Variationen oder Spaghetti mit Tomatensoße in den Industrienationen die Hauptlieferanten für dieses Carotinoid. Aufgrund der häufigen Verwendung spielt auch Tomaten-Ketchup eine nicht zu unterschätzende Rolle bei der Lycopinversorgung vieler Menschen [1, 33, 120, 142, 173].
In der gewöhnlichen Tomate Lycopersicon esculentum liegt Lycopin hauptsächlich in der all-trans-Konfiguration vor [211]; die reife Frucht enthält 3,1 bis 7,7 mg/100 g [133]. Der Lycopingehalt variiert allerdings signifikant mit dem Reifegrad und der Sorte der Tomaten: Gelbe Sorten erreichen nur etwa 0,5 mg/100 g [173]. Die Art Lycopersicon pimpinellifolium soll sogar bis zu 40 mg/100 g enthalten, wobei das Lycopin 95 bis 100% des gesamten Carotinoidgehalts ausmacht [155].
Nachdem der Wert des Lycopin erkannt wurde, vermehrten sich die Anstrengungen, sowohl die industrielle Verarbeitung der Tomaten zu Lycopinextrakt zu verbessern als auch den Lycopingehalt der Tomaten zu erhöhen. So hat die Firma LycoRed Natural Products Industries Ltd. (Beer-Sheva, Israel) auf konventionelle Art – also ohne auf Genmanipulation zurückzugreifen – die neue Tomatensorte LRT (Lycopene Rich Tomato) gezüchtet, die mehr als zweimal soviel Lycopin wie konventionelle Sorten enthält [136].
Obwohl ältere Studien berichten, dass Lycopin empfindlich auf Hitze und Licht reagiert [19, 37, 38, 129, 137], scheint es die einzelnen Schritte von der Tomate zum Endprodukt relativ unbeschadet zu überstehen. Der Lycopinverlust während der Nahrungszubereitung, z. B. durch Kochen, ist nur minimal [98, 100, 186].
Bioverfügbarkeit des Lycopin
Durch Erhitzen und Fettzugabe steigt die Bioverfügbarkeit des Lycopin. Das Erhitzen bewirkt die Dissoziation des Protein-Carotinoid-Komplexes bzw. die Dispersion von kristallinen Carotinoidaggregaten. Der Verzehr von Tomatensaft, welcher mit Maiskeimöl erhitzt wurde, brachte einen zwei- bis dreifachen Anstieg der Lycopinkonzentrationen im Serum hervor, während sich die Werte nach dem Verzehr von unbehandeltem Saft nicht änderten [71, 181]. Der Öltyp, der bei der Zubereitung benutzt wird, ist für die Absorption ebenfalls von Bedeutung [34]. Auch Lycopin aus Tomatenoleoresin in Kapselform wird vom Darm wesentlich besser resorbiert als das Lycopin aus rohen Tomaten [15].
Die Homogenisierung der frischen Tomaten erhöht ebenfalls die Bioverfügbarkeit des Lycopin [90, 196]. Ursache ist vermutlich die Lösung des Moleküls aus der Zellmembran sowie seine Isomerisation zu cis-Formen [71]. Andererseits ist Lycopin in frischen Tomaten – wohl aufgrund des Schutzeffektes von zellulären Bestandteilen wie Wasser – stabiler als in isolierter oder verarbeiteter Form [179].
Die Isomerisation der Carotinoide durch thermische Behandlung während der Nahrungsmittelherstellung ist speziell für beta-Carotin gut untersucht [25, 31, 114, 145, 158, 184, 190]; in einer Studie erhöhte die Aufbewahrung von frischen Tomaten in Konserven den Gehalt an cis-Isomeren des beta-Carotin von 12,9 auf 31,2% [114]. Gleiches gilt offenbar auch für Lycopin: Sowohl das Erhitzen von Tomatensaft [181] als auch die Zubereitung von Spaghettisauce aus der Dose [169] erhöhte die Konzentration der cis-Isomere. Allerdings gibt es auch hier Studien mit gegenteiligen Ergebnissen [36, 53, 100, 133].
Nach einer aktuellen Studie befanden sich sowohl in rohen Tomaten als auch in verarbeiteten Tomatenprodukten 5 bis 10% cis-Isomere und zu 90 bis 95% das all-trans-Isomer. Tomatensaft wurde 60 Minuten lang unter Zugabe von 10% Maiskeimöl erhitzt, was den cis-Isomer-Anteil von Lycopin auf 30% steigen ließ [1].
Die Isomerprofile des Lycopin in frischen wie in verarbeiteten Tomaten (Suppen) ähneln einander, während man im menschlichen Serum und Gewebe einen sehr viel höheren Gehalt an cis-Isomeren findet [36, 106, 180, 181, 203]. Obwohl sich in Tomaten und Tomatenprodukten zu 79 bis 91% das all-trans-Isomer findet, machen cis-Isomere mehr als 50% des Lycopin im menschlichen Serum und Gewebe aus [36]. Die ursächlichen Mechanismen sind bis dato noch unbekannt [133]. Eine aktuelle Studie zeigt eine Korrelation zwischen pH-Wert und cis-trans-Isomerisation: cis-Lycopin scheint sich im stark aciden Milieu des Magens zu bilden [160].
Pharmakokinetik des Lycopin
Im menschlichen Blutserum sind mindestens 18 verschiedene Carotinoide nachgewiesen worden, wobei beta-Carotin und Lycopin am häufigsten vorkommen [98, 99, 106]. Ihre unterschiedlichen strukturellen und physikalischen Eigenschaften beeinflussen die Dynamik der Resorption, der Verteilung, des Metabolismus und der Exkretion [12, 54, 150]. In den meisten Nahrungsmitteln sind die Carotinoide fest an Makromoleküle gebunden [214]. Viele Faktoren beeinflussen ihre Freisetzung [54].
Die mit Lycopin beladenen Fetttröpfchen bilden im Duodenum zusammen mit Gallensäuren Mizellen [150]; der Transport des Lycopin aus diesen Mizellen in die Mucosazellen findet vermutlich über passive Diffusion statt. Chylomikronen und die Inkorporation in Lipoproteine ermöglichen den weiteren Transport des Lycopin zum Blutstrom [150]. Ein anderes Carotinoid-spezifisches Transportprotein konnte bislang nicht identifiziert werden [105, 150].
Stark lipophile Carotinoide wie das Lycopin scheinen innerhalb des hydrophoben Kerns der Lipoproteinpartikel gebunden zu werden, wohingegen sich Carotinoide mit Hydroxylgruppen wohl zumindest teilweise bis zur Oberfläche erstrecken. Sowohl Lycopin als auch alfa- und beta-Carotin werden – im Gegensatz zu den sauerstoffhaltigen Carotinoiden wie Lutein und Zeaxanthin – von LDL transportiert [79]. Über den Abbau von Lycopin in Säugetieren ist wenig bekannt [73, 181]. Wenige Metaboliten konnten in menschlichem Plasma oder Gewebe nachgewiesen werden, so z. B. 5,6-Dihydroxy-5,6-dihydrolycopin [101]. Die Ausscheidung erfolgt über die Faeces. Die Plasma-Halbwertzeit des Lycopin wird auf 12 bis 33 Tage geschätzt. Zum Vergleich: die des beta-Carotin beträgt weniger als 12 Tage [164].
Der Effekt der Supplementation von Lycopin in Form von Tomatenprodukten ist umstritten. In älteren Studien stiegen die Plasmawerte von Lycopin durch die Einnahme von 180 mg Tomatensaft (entsprechend 12 mg Lycopin) pro Tag über einen Zeitraum von 8 Wochen nur um 34 nmol/l bzw. um 44 nmol/l [28, 124]. Die Korrelation zwischen der Einnahme von Lycopin und dessen Plasmakonzentration wurde als gering angesehen [6]. Eine aktuelle Studie hingegen wies nach, dass der tägliche Verzehr von Spaghettisauce oder Tomatensaft über eine Woche die Serumwerte des Lycopin durchaus signifikant erhöhte [1]. Der durchschnittliche Anstieg der Serumwerte war zweimal so hoch wie in der Plazebogruppe.
Im Gegensatz zu alfa- und beta-Carotin sind die Plasmakonzentrationen von Lycopin bei Frauen nicht höher als bei Männern [20, 93, 140]. Zunehmendes Alter scheint allerdings mit einer Abnahme der Lycopinkonzentrationen zu korrelieren [204]. Des Weiteren scheint es, wiederum im Gegensatz zu beta-Carotin, keine inverse Korrelation zwischen dem Körpermasseindex und den Plasmawerten des Lycopin zu geben [174].
Einfluss von Alkohol und Tabakkonsum
Auch Alkohol und Tabakkonsum kann den Lycopinstatus beeinflussen. In einer Untersuchung an afro-amerikanischen Frauen stellte sich heraus, dass die Lycopin-Plasmakonzentration bei Raucherinnen durchschnittlich 20 bis 30% niedriger war als bei Nichtraucherinnen [144]. Allerdings zeigten zwei weitere Studien bei US-amerikanischen Männern und Frauen [130] sowie bei schottischen Männern [166] keine niedrigeren Lycopinwerte bei Rauchern.
Eine andere Studie demonstrierte, dass zwar die Werte von Lutein, Zeaxanthin, Cryptoxanthin und cis-beta-Carotin sowohl im Plasma als auch in Zellen der Wangenschleimhaut und der Haut bei Rauchern im Vergleich zu Nichtrauchern reduziert waren, dass dies für Lycopin aber nicht zutraf [151].
Die Lycopinkonzentration in der Leber von Patienten mit Leberzirrhose waren 20- bis 25fach niedriger (p < 0,001) als bei Kontrollpatienten. Auch bei Patienten mit moderaten alkoholbedingten Leberschäden sowie bei solchen mit Lebererkrankungen anderer Genese fanden sich Lycopinkonzentrationen, die um das 4- bis 6fache unter den Normwerten lagen [113]. Allerdings zeigte eine Studie an gesunden Frauen, die im Zuge einer kontrollierten Ernährungsstudie täglich 30 g Alkohol über 3 Monate erhielten, dass zwar die Lutein- und Zeaxanthinwerte sanken und die alfa- und beta-Carotinwerte stiegen, die Lycopinwerte aber unverändert blieben [57].
Verteilung von Lycopin im Körper
Die verschiedenen Carotinoide sind im menschlichen Körper nicht gleichmäßig verteilt (Tab. 2). Lycopin findet sich vor allem in den Nebennieren, der Leber, den Hoden und der Prostata [36, 95, 134, 149, 167, 170, 180]. In einer Studie betrug die Lycopinkonzentration in Hoden und Nebennieren 60 bis 80% der Gesamtcarotinoidmenge [95]. Auch im Lungengewebe und in der Niere ist Lycopin zusammen mit alfa- und beta-Carotin das dominierende Carotinoid [170].
Im Fettgewebe von 19 Erwachsenen bestanden die Carotinoide zu 18,5% aus Lycopin und zu 20,2% aus beta-Carotin [149]. In einer Studie mit mehr als 600 Männern und Frauen zeigte sich, dass die Konzentrationen der Carotinoide im Fettgewebe von Männern 25 bis 50% niedriger waren als bei Frauen. Körpermasseindex und Taillenumfang korrelierten negativ mit der Lycopinkonzentration im Fettgewebe [199]. In einer weiteren Studie wurden im Brustfettgewebe mittlere Lycopinkonzentrationen im Bereich von 0,2 bis 1,3 mg/g Trockensubstanz gefunden [212].
In Muttermilch findet sich Lycopin in Konzentrationen von ungefähr 10% der Serumkonzentration [95]. Auch Spermienplasma von gesunden und immunoinfertilen Männern wurde untersucht: Das Niveau von beta-Carotin, Lycopin und Retinol lag bei den immunoinfertilen Männern signifikant unter dem der gesunden [143].
Allerdings zeigte sich in allen Studien, dass die interindividuellen Unterschiede in der Gewebekonzentration der Carotinoide sehr hoch sind. Carotinoide wie das Lycopin, die mittels Lipoproteine im Blut transportiert werden, scheinen sich besonders in Geweben mit einer großen Anzahl an LDL-Rezeptoren und einer hohen Lipoproteinaufnahme – wie Leber, Nebennieren, Hoden – zu konzentrieren [95].
Interaktionen der Carotinoide untereinander
Es gibt Anzeichen, dass die erhöhte Einnahme einiger Carotinoide die Bioverfügbarkeit und Absorption anderer Carotinoide beeinflusst oder antagonisiert. Lycopin und Canthaxanthin z. B. wirken antagonistisch, was ihre Absorption und Verteilung in der Leber betrifft [14].
Studien mit beta-Carotin haben gezeigt, dass dessen einmonatige Supplementation die Konzentration von Lipoprotein-beta-Carotin zwar erhöht, die von Lipoprotein-Lycopin hingegen verringert [72]. In einer anderen Studie nahm die Plasma-Lycopinkonzentration ab, als mit beta-Carotin supplementiert wurde [195].
Ganz andere Ergebnisse brachte eine Langzeitstudie (Australian Polyp Prevention Study) zur beta-Carotin-Supplementation (20 mg/Tag) über 2 Jahre: ein Anstieg der Serum-Lycopinkonzentration von ca. 175% in der Verumgruppe im Vergleich zur Plazebogruppe [200]. In einer weiteren Studie zur Prävention von Kolonpolypen zeigte die Supplementation mit 25 mg beta-Carotin pro Tag über 4 Jahre hingegen eine 4%ige Steigerung der Lycopinkonzentration [134]. Auch eine aktuelle Studie bestätigt die Erhöhung der Serum-Lycopinkonzentration während hochdosierter Supplementation mit beta-Carotin [168].
Eine Studie, in der ältere Frauen 90 mg beta-Carotin oder Plazebo erhielten, brachte wiederum andere Ergebnisse: Das Plasma-beta-Carotin stieg um das 14fache, die Lycopinwerte hingegen blieben unbeeinflusst [161]. Auch eine aktuelle Studie zeigte, dass die Supplementation von beta-Carotin die Lycopinkonzentration nicht signifikant beeinflusst [78].
Was die Supplementation von Lycopin betrifft, so hat ein mit Lycopin angereicherter Fettextrakt aus Tomaten in verschiedenen Konzentrationen die Konzentrationen anderer Carotinoide nicht beeinflusst [70].
Es hat den Anschein, dass Lycopin und beta-Carotin um dieselben Transport- oder Absorptionsmechanismen konkurrieren [72, 194]. Die kombinierte Gabe von Lycopin und beta-Carotin z. B. beeinflusste die Absorption von beta-Carotin nicht, verbesserte aber die Absorption von Lycopin [157]. Es liegen allerdings auch Studien vor, in denen Lycopin und beta-Carotin gleichzeitig verabreicht wurden und sich gegenseitig nicht zu beeinflussen schienen [94]. Einer aktuellen Studie zufolge sind Lycopin und beta-Carotin an unterschiedlichen Orten des LDL-Partikels lokalisiert [118].
Ältere In-vitro-Studien zeigen, dass Lycopin und Lutein die enzymatische Oxidation von beta-Carotin zu Retinal um 50 bis 70% vermindern [55]. Eine andere Studie nutzte auch das Dioxygenase-Assay und bestätigte die Verhinderung der Umwandlung von beta-Carotin zu Retinal durch Lutein, nicht jedoch durch Lycopin [197]. Die biologische Signifikanz dieser Funde ist allerdings nicht ganz geklärt.
Interaktionen von Carotinoiden mit Lipiden
Die Fähigkeit des Körpers, Carotinoide aufzunehmen, hängt von dem Anteil der verschiedenen Fettsäuren in der Nahrung und von den strukturellen Charakteristiken der Carotinoide ab [150]. Fettmalabsorption, sei es aufgrund von Krankheitsprozessen [56] oder durch Arzneimittel, kann die Aufnahme von Carotinoiden beeinträchtigen. Ebenso kann eine ballaststoffreiche Diät zu reduzierten Serumwerten führen [41]. Eine Studie über die Absorption von verschiedenen Carotinoiden bei Frauen zeigte, dass Ballaststoffe wie Pectin, Guar, Alginat, Cellulose oder Weizenkleie die Plasma-Werte von Lycopin signifikant senken [163].
Auch an sich gesundheitsfördernde Eingriffe können sich als nachteilig erweisen: Wie eine aktuelle Studie zeigt, geht eine als Präventivmaßnahme durchaus wünschenswerte Senkung der LDL-Spiegel mit einer Konzentrationsverringerung der fettlöslichen Antioxidanzien wie Lycopin einher [153]. Allerdings stehen diesen Ergebnissen wiederum Studien entgegen, die das Absinken der Lycopinkonzentrationen als zu gering einstufen, als dass es sich nachteilig auf den Organismus auswirken könnte [86, 153, 154, 178].
Antioxidativer Effekt von Tomatenextrakt
Säugetiere haben im Laufe der Evolution einige Verteidigungsmechanismen gegen reaktiven Sauerstoff entwickelt. Einige sind genetisch determiniert, wie die Enzyme Superoxiddismutase und Glutathionperoxidase, andere stammen aus der Nahrung wie z. B. die Vitamine E und C, Selen und die Carotinoide [104, 188]. Die Interaktion der Carotinoide mit reaktivem Sauerstoff und anderen Radikalen führt zu der Erzeugung von Reaktionsprodukten, die so kurzlebig sind, dass sie in vivo bisher noch nicht identifiziert werden konnten [35, 73].
Aufgrund seiner vielen konjugierten Doppelbindungen ist Lycopin den anderen Carotinoiden als Radikalfänger überlegen [39, 106, 125, 182, 193]. In der Verhinderung oxidativer Schäden durch reaktive Sauerstoff- und Stickstoffverbindungen wie z. B. Wasserstoffperoxid [119] und Stickstoffdioxid [16] war es zweimal so effektiv wie beta-Carotin.
Auch in diesem Bereich zeigt sich ein wichtiger Unterschied zwischen frischen und verarbeiteten Tomaten: Die lipophile Fraktion der verarbeiteten Tomaten zeigt eine höhere antioxidative Aktivität als frische Tomaten [110, 188]. Bei der Verarbeitung ist wiederum das verwendete Öl von Bedeutung: Olivenöl erhöht die antioxidative Effektivität im Gegensatz zu Sonnenblumenöl signifikant [111].
Hemmung der LDL-Oxidation durch Lycopin
Einer aktuellen Studie zufolge wirkt Lycopin in Synergie mit Vitamin E, dem Flavonoid Glabridin, Rosmarinsäure, Carnosinsäure und Knoblauchextrakt effektiv gegen die Oxidation von LDL [65]. Es ist bekannt, dass oxidativ modifiziertes LDL atherogene Eigenschaften hat und dass Atherosklerose durch natürliche Antioxidanzien, welche die LDL-Oxidation verhindern, abgeschwächt werden kann [65].
In-vitro-Experimente haben gezeigt, dass Lycopin (Lyc-O-Mato 6% bzw. Lyc-O-Mato DW) in Kombination mit Knoblauchextrakt [7], mit Sojaextrakt [9] und mit Vitamin E [8] die durch Kupferionen ausgelöste LDL-Oxidation um bis zu 39% verzögern kann. Des Weiteren zeigte sich der synergistische antioxidative Effekt von Lycopin und Vitamin E in einer Vergleichsstudie von Lycopin und beta-Carotin mit dem fettlöslichen Tomatenextrakt Tomatenoleoresin, der neben Lycopin auch beta-Carotin und Vitamin E enthält: Bei transgenen Mäusen, denen das Apolipoprotein E fehlte und die unter Atherosklerose litten, wurde der protektive Effekt des Lycopin in Anwesenheit von Vitamin E potenziert [63].
Der Effekt, den die Carotinoide auf den Cholesterinmetabolismus haben, wurde in einer Studie an 6 Männern untersucht: Die tägliche Supplementation mit 60 mg Lycopin über einen Zeitraum von drei Monaten führte zu einer signifikanten Reduktion der Plasma-LDL-Cholesterinkonzentration um 14%. In vitro hatte sich zuvor gezeigt, dass Lycopin die zelluläre Cholesterinsynthese in Makrophagen um 73% zu verringern vermag [64].
In einer Studie an Rauchern und Nichtrauchern zeigte sich, dass eine hohe Dosis Lycopin (> 40 mg/ Tag) die Oxidation von LDL bei Nichtrauchern reduzierte, bei den Rauchern aber ohne Erfolg blieb [32]. Eine aktuelle Studie wiederum konnte eine – wenn auch geringe – inverse Korrelation zwischen Serum-Lycopinspiegel und Atherosklerose-Inzidenz nachweisen, die besonders bei Rauchern zu finden war.
Erhöhte Lycopinwerte gingen sowohl bei Rauchern als auch bei Nichtrauchern stets mit einem verminderten Risiko für Arterienverkalkung einher. Die anderen in dieser Studie untersuchten Carotinoide alfa-Carotin, beta-Carotin, Lutein und Zeaxanthin zeigten dagegen keinen Effekt [102].
Allerdings sind die Ergebnisse der publizierten In-vivo-Studien uneinheitlich; in manchen Studien hatte Lycopin keinen Einfluss auf die Oxidation von LDL [27, 50] oder es gingen auch hohe alfa- und beta-Carotinwerte (im Plasma) mit einer Senkung des Arterioskleroserisikos einher [47]. Hier scheinen die Lebensumstände und -gewohnheiten der Probanden und Patienten in Zusammenhang mit dem Studiendesignausschlag gebend für die erzielten Ergebnisse zu sein.
Antikanzerogener Effekt von Tomatenextrakt
Es ist allgemein bekannt, dass die Ernährung eine kritische Rolle bei der Entwicklung von Krebs spielt [3]. Überwältigend viele Ergebnisse liegen aus epidemiologischen Studien vor, die nachweisen, dass eine Ernährung mit hohem Obst- und Gemüseanteil das Risiko für viele Krebsarten verringert [35, 73, 76, 133]. Sie haben auch die Tomate zu einem Nahrungsmittel mit potenziell antikanzerogenen Effekten werden lassen [46]. Wichtig ist hier die Fähigkeit des Lycopin, DNA-Schäden zu verhindern [121, 187].
- Lungenkrebs: Eine Krebsart, für deren Prävention sich eine an Obst und Gemüse reichhaltige Ernährung als besonders günstig herausgestellt hat, ist der Lungenkrebs [183]. Ursprünglich ruhte der Fokus der Untersuchungen auf beta-Carotin, allerdings führten die daraufhin durchgeführten Studien zu keinen schlüssigen Ergebnissen [87] oder ließen sogar negative Rückschlüsse zu [141, 185]. Studien über die Auswirkungen des Verzehrs von Tomaten oder Lycopin hingegen zeigten überwiegend eine statistisch signifikante oder zumindest deutliche inverse Korrelation im Hinblick auf das Lungenkrebsrisiko [2, 18, 26, 58, 84, 103, 108, 112, 117, 122, 123]. In vitro kann Lycopin das Wachstum von Lungenkrebszellen verhindern [177].
- Magenkrebs: Obwohl Magenkrebs in den meisten Industrienationen inzwischen nur noch eine untergeordnete Rolle spielt, bleibt er weltweit eine der häufigsten Krebsarten. Auch hier hat sich in vielen Studien gezeigt, dass der Verzehr von Tomaten, Tomatenprodukten oder Lycopin invers mit dem Magenkrebsrisiko zusammenzuhängen scheint [17, 23, 42, 60, 80, 82, 83, 109, 128, 189, 192].
- Darmkrebs: Im Gegensatz zum Magenkrebs sind Geschwüre im Kolon und Rektum in ökonomisch entwickelten Gegenden relativ häufig. Die relativ wenigen vorliegenden Studien zum Einfluss von Tomatenverzehr auf das Risiko, an diesen Krebsarten zu erkranken, waren in der überwiegenden Mehrzahl positiv und zeigten eine deutliche Reduktion (um ca. 60%) des Risikos [29, 59, 62, 92]. Nur eine Studie in Belgien fand keine Korrelation [191]. Dies mag aber an dem in diesem Land relativ niedrigen Tomatenkonsum liegen, wie sich schon bei der Einschätzung des Magenkrebsrisikos gezeigt hat [192].
- Mund- und Speiseröhrenkrebs: Das Risiko, an Krebs in Mund- und Rachenraum zu erkranken, kann wenigen Studien zufolge ebenfalls durch hohen Tomatenkonsum positiv beeinflusst werden [61, 213]. Der Einfluss von Lycopin auf Speiseröhrenkrebs hat bisher wenig Beachtung gefunden; eine Studie im Iran, wo diese Krebsart sehr häufig ist, zeigte eine statistisch signifikante Reduktion des Risikos um 39% bei Männern, die regelmäßig Tomaten verzehrten. Für Frauen fand sich allerdings keine Korrelation [40].
- Prostatakrebs: Studien zum Verhältnis von Tomaten-/Tomatenproduktkonsum und Prostatakrebs zeigten eine statistisch signifikante [77, 127] oder zumindest deutliche Korrelation [11, 30, 171]. Niedrige Plasma- und Serum-Lycopinwerte scheinen deutlich mit einem erhöhten Risiko für Prostatakrebs einher zu gehen [69, 91]. Eine japanische Serum-Studie konnte hingegen keine Korrelation finden [139]. Dies kann einerseits an dem etwas ungewöhnlichen Studiendesign liegen, andererseits können auch ethnische Unterschiede eine Rolle spielen: Asiatische Männer haben anscheinend eine genetisch bedingt niedrige Anfälligkeit für Prostatakrebs [76]
- Brustkrebs: Bislang gibt es bei Brustkrebs im Vergleich mit anderen Krebsarten wenig Hinweise auf eine Verbindung von Tomatenkonsum und Krebsrisiko. Einige Studien deuten aber einen günstigen Effekt an [48, 115, 156, 212]. In-vitro-Studien weisen in dieselbe Richtung: Tomatenoleoresin (Lyc-O-Pen, LycoRed Natural Products Industries) hat antiproliferierende Eigenschaften gegen Brustkrebszellen gezeigt [116]. Des Weiteren entwickelten Ratten, die mit dem Tomatenextrakt gefüttert wurden, seltener Brustdrüsentumoren [176]. beta-Carotin hatte in diesen Studien keinen Effekt. Lycopin verhinderte in vitro auch das Wachstum von entarteten Endometriumzellen [177].
- Gebärmutterhalskrebs: Bei Frauen, die mindestens dreimal pro Woche Tomaten aßen, konnte eine 40%ige Reduktion des Risikos, an zervikaler Plattenepitheldysplasie zu erkranken, festgestellt werden [45].
- Weitere Krebsarten: Für Bauchspeicheldrüsenkrebs liegen nur wenige Studien vor, allerdings unterstützen alle die inverse Korrelation zwischen Tomatenkonsum/Serum-Lycopinwerten und Krebsrisiko [10, 22, 24, 126]. Die seltenen Studien zur Risikoverringerung von Blasenkrebs durch Lycopin oder den Konsum von Tomaten zeigen zwar keine statistisch signifikante Korrelation, ließen aber Tendenzen erkennen [21, 85, 138, 162].
Nicht alle klinischen Studien zum antikanzerogenen Effekt von Tomaten im Allgemeinen und Lycopin im Besonderen zeigen signifikante Ergebnisse. Allerdings konnte in der großen Mehrheit der Studien eine deutliche Senkung des jeweiligen Krebsrisikos gezeigt werden. Alles in allem scheint Lycopin das Risiko, an vielen Krebsarten zu erkranken, deutlich vermindern zu können.
Die Untersuchung der Wirkungsmechanismen des Lycopin steht noch am Anfang. Studien mit gereinigtem Lycopin aus Tomatenextrakt (Lyc-O-Mato, LycoRed Natural Products Industries) zeigen, dass das Molekül in den Krebszellen (HL-60-Leukämie- sowie Brustdrüsenkrebszellen) negativ auf IGF-I wirkt und den Zellzyklus stört [5, 96, 175]. Der Wachstumsfaktor IGF-I scheint maßgeblich an der Entstehung von Tumoren beteiligt zu sein.
Tomatenextrakt und Bluthochdruck
Koronare Herzkrankheiten sind die Todesursache Nummer 1 in den Industrienationen. Vielfach beginnen schwerwiegende Herzfunktionsstörungen mit leichtem Bluthochdruck, Hyperlipidämie und Homocysteinämie. Diese Symptome sind außerdem Hauptrisikofaktoren für bestimmte Hirn- und Nierenkrankheiten. Die Behandlung von Bluthochdruck kann das Risiko für diese Krankheiten verringern. Leider kontrollieren viele Personen nur selten ihren Blutdruck.
Epidemiologischen Studien zufolge ist eine geringe Einnahme bzw. eine niedrige Plasmakonzentration von Antioxidanzien mit einem erhöhten Risiko für Bluthochdruck und Herz-Kreislauf-Krankheiten verbunden [51, 66, 74, 75].
Eine randomisierte, plazebokontrollierte Doppelblindstudie im Cross-over-Design konnte zeigen, dass die kurzfristige Supplementation mit einem antioxidativen Kombinationspräparat den systolischen Blutdruck senkt. Das Präparat enthielt beta-Carotin, alfa-Tokopherol, Ascorbinsäure und Zinksulfat; der Blutdruck konnte sowohl bei normotensiven Patienten als auch bei solchen, die blutdrucksenkende Mittel erhielten, signifikant gesenkt werden.
Man nimmt an, dass dieser Effekt mit der erhöhten Verfügbarkeit von Stickstoffmonoxid (NO) zusammenhängt [67]. Der Blutdruck wird zum Teil durch NO, das gefäßerweiternd wirkt, reguliert; idiopathische Hypertonie wird mit einer verminderten NO-Aktivität in Verbindung gebracht [147]. In-vitro- sowie Tierstudien deuten auf eine Beziehung zwischen NO und Antioxidanzien hin [68, 198]. Oxidativer Stress und Bluthochdruck scheinen Hand in Hand zu gehen [159, 198]. NO reagiert mit Hyperoxid zu Peroxynitrit, welches die Funktion der Blutgefäße beeinträchtigt. Epidemiologische Studien haben gezeigt, dass Bluthochdruck oft mit niedrigen NO- sowie hohen Peroxynitritwerten korreliert [165].
Vor kurzem wurde die erste Studie zur Wirksamkeit von Lycopin auf den systolischen und diastolischen Blutdruck bei Hypertonie 1. Grades sowie auf Serumlipoproteine, Plasmahomocystein und oxidativen Stress veröffentlicht. 20 Patienten mit Hypertonie 1. Grades erhielten einen Tomatenextrakt (Lyc-O-Mato, LycoRed Natural Products Industries, Ltd.) in einer Dosis von 15 mg Lycopin pro Tag. Einer zweiwöchigen Run-in-Phase folgten 4 Wochen, in denen Plazebo verabreicht wurde, darauf folgte die Behandlung über einen Zeitraum von 8 Wochen.
Wie die Studie zeigt, konnten sowohl systolischer wie auch diastolischer Blutdruck statistisch signifikant gesenkt werden: von 144 auf 135 mm Hg (systolisch) bzw. von 91 auf 84 mm Hg (diastolisch). Zusätzlich zeigten sich positive Effekte bei den Blutfetten, Lipoproteinen und dem oxidativen Stress. Demnach kann die kurzfristige perorale Supplementation von Lycopin begleitend zur konventionellen Therapie des Bluthochdrucks mit Erfolg eingesetzt werden [148].
Zusammenfassung
- Lycopin ist ein natürlich vorkommendes Carotinoid, das im Gegensatz zu beta-Carotin keine Provitamin-A-Aktivität zeigt. Es kommt vor allem in Tomaten, in geringerer Konzentration aber auch in einigen anderen Obst- und Gemüsesorten vor.
- Lycopin hat von allen Carotinoiden die stärkste antioxidative Wirkung.
- Werden frische Tomaten in Gegenwart von Fett erhitzt oder homogenisiert, erhöht sich die Bioverfügbarkeit des Lycopin.
- Neuen Studien zufolge wirkt Lycopin antikarzinogen und antiatherogen. Die Ergebnisse mehrerer epidemiologischer Studien sowie einiger Tier- und In-vitro-Studien bestätigen die protektive Rolle des Lycopin bei Herz-Kreislauf-Krankheiten und Krebserkrankungen. So konnte bei Hypertonie eine mäßige blutdrucksenkende Wirkung nachgewiesen werden.
- Lycopin scheint in sehr vielen Bereichen einen positiven Effekt auf den menschlichen Organismus auszuüben. Dieses Potenzial sollte nicht ungenutzt bleiben, zumal eine erhöhte Lycopinzufuhr durch eine oft nur minimale Ernährungsumstellung oder eine Nahrungsergänzung mit reinem Lycopin einfach zu bewerkstelligen ist.
Kastentext: Diätetik im Wandel
Die Menschheit war sich immer dessen bewusst, dass die Zusammensetzung und Qualität der Nahrung einen großen Einfluss auf das Wachstum und die Gesundheit hat, doch haben sich die Anschauungen im Laufe oft gewandelt. Vor einigen Jahrhunderten meinte man noch, dass Fleisch und Wildbret die wichtigste Quelle für Stärke und Wohlbefinden seien, wohingegen Obst mit Argwohn betrachtet wurde. Dachte man doch, dass es Fieber und Infektionen hervorrufen würde. Gemüse fand damals auch keine Gnade, sollte es doch entweder Blähungen oder Melancholie verursachen. In mittelalterlichen Quellen über Essen und Gesundheit erhalten von den verfügbaren Gemüsesorten nur Knoblauch, Zwiebeln und Lauch ein gewisses Maß an Aufmerksamkeit als potenziell wertvolle Nahrungsmittel [49].
Kastentext: Lycopinstatus
Der Lycopinstatus ist von vielen interagierenden Variablen abhängig wie
- saisonabhängige Ernährungsunterschiede,
- Praktiken der Nahrungsmittelzubereitung,
- Zusammensetzung der Mahlzeit,
- Lipidabsorption und Fettstoffwechsel
Kastentext: Oxidativer Stress
Exogene Quellen, die eine erhöhte oxidative Belastung im menschlichen Körper hervorrufen können, sind z. B. einige Arzneimittel und Umweltgifte, Zigarettenrauch, Ionenstrahlung, Sonnenlicht, Hitzeschock und Luftschadstoffe wie Stickstoffdioxid und Ozon [4]. Lycopin fungiert auch als effektiver Fänger von Peroxynitrit, dem Reaktionsprodukt von Stickstoffdioxid und Superoxid [146].
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