虾青素

英文名：Astaxanthin，AST

天然食物来源：蟹、三文鱼、龙虾、鳟鱼、藻类、酵母

简介

虾青素，又名虾黄素，属于胡萝卜素的非酸性氧化衍生物，分子式为C40H52O4。虾青素是一种橘红色的脂溶性色素，所以溶于大多数的有机溶剂中。

但虾青素极不稳定，在空气中容易氧化成半虾红素和虾红素。除此之外，它对于光和温度也十分的敏感[1]。虾青素可以分为左旋、内消旋和右旋三种异构形态[1]。

左旋形态（占25%）：一般为人工和天然形态。藻源的虾青素是100%左旋结构，具有最强的生物学活性。

内消旋（50%）：有部分的抗氧化活性

右旋：一般为酵母菌源（红发夫酵母（phaffia rhodozyma），有部分的抗氧化活性。

合成的虾青素全部为游离态，而红球藻虾青素与脂肪酸结合，主要是以单脂类形态为主，其次为双酯类型，只有5%左右的虾青素为游离态。这个可能是造成产品中稳定性出现差异的原因[2]。虾青素在人体或哺乳动物中是无法合成的。必须靠摄入蟹、虾等含有虾青素的食物中获取。

体内代谢

虾青素的两端带有羟基的β-紫罗酮环具有亲水性，而当中的多烯烃链则具疏水性，这样的化学结构特征使它可以贯穿细胞膜内外，从而能保持更好的生物学活性[10]。

虾青素的在小肠进行吸收后，通过淋巴系统可穿过血脑屏障进入大脑中，也可以进入皮肤的表皮层和真皮层，最后再肝脏出进行代谢 [7]。

作用机理、功效及对应人群

过氧应激

活性氧（reactive oxygen species，ROS）是人体各种生理过程的副产物，氧自由基如超氧化物自由基O2-，是呼吸链的副产物，在体内积累会产生有害的生物效应。生理条件下的细胞内有抗氧化酶等抗氧化系统与其抗衡，如超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-PX）、过氧化氢酶（catalase，CAT）等。

活性氮（nitrogen reactive species，RNS）包括NO 和ONOO-，NO 作为弛缓因子而在血管内皮产生，但过多的NO 会产生ONOO-，而ONOO-可以直接损伤蛋白质及细胞引起疾病的发生[11]。

虾青素与皮肤：光保护作用

1、吸收紫外线，减少紫外线对皮肤的伤害

紫外线(UV)主要分为3个波段：短波紫外线UVC(230．275 nm)、中波紫外线UVB(275—320 nm)、和长波紫外线(UVA，320—400 nm)。UV照射到地球表面上绝大部分为UVA（95%）和少部分的UVB（5%）[3]。

UVA对皮肤的穿透能力远超过UVB，90％的UVB会被皮肤的角质层阻挡住，而超过50％的UVA却能够穿透至皮肤真皮层甚至皮下组织，从而对表皮和真皮层起作用，进而引起皮肤的光老化和其他的疾病，甚至可能诱发皮肤癌等[3]。

UVB对皮肤的损伤主要集中在表皮层和真皮浅层，而UVA则更多地用于皮肤的表皮和真皮全层。由于UVA比UVB更容易、更多地到达真皮层，就对皮肤细胞的损伤能力而言，UVA约是UVB的30倍，是引起皮肤结缔组织严重损伤的主要因素。因而，UVA在皮肤光损伤老化进程中有着十分重要的影响。

虾青素的吸收峰值在470mn左右，和UVA波长相近，所以微量的虾青素可以吸收大量的UVA，高效防御紫外线辐射、淬灭紫外线引起的自由基，减少紫外线对皮肤的伤害[4]。

2、抑制ROS和调控氧化应激反应

UVA诱引起皮肤光老化的一个主要机制是诱导ROS(主要是02和H202)的产生，进而刺激丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路的激活，引起MMPs的基因转录，进而抑制胶原蛋白的合成进程，最终导致一系列光老化的皮肤特征。

一般情况下，细胞中的MMPs 并不具有什么活性，但是当受到了外界的刺激后，如过量的紫外线的照射后，可以激活AP-1，它主要是用来调控细胞中的MMPs 的基因表达以及机体细胞细胞的生长于分化。被激活的AP-1可以蛋白酶裂解进一步活化转录，增加表达量，最终才能降解真皮层的结缔组织，致使皮肤松弛，并出现比较深的皱纹等。

在这个过程中，产生大量的自由基，这些过量的自由基打破了机体内原有的抗氧化与氧化的平衡，从而对皮肤造成了氧化性的伤害, 而这种长期的伤害会造成真皮成纤维细胞的损伤，最终造成皮肤粗糙和深皱纹。

ASX抑制ROS的形成，并调节氧化应激反应的表达。如血红素加氧酶-1（HO-1），它是氧化应激的标志，也是参与细胞适应氧化损伤的调节机制。虾青素可以通过激活Nrf2/HO-1抗氧化途径来减少ROS的产生。虾青素可以通过上调Nrf2的表达，进一步来调控SOD2，catalase(CAT)及谷胱甘肽过氧化物酶1（GPX1）的表达。因此，虾青素不仅仅是可以直接清除自由基，还可以通过调控细胞内的氧化防御系统来保护细胞。

3、黑色素形成与虾青素

当过量及长时间的UV照射皮肤的角质细胞后，会引起DHA的损伤，让P53过度表达，产生POMC，POMC调控α-MSH荷尔蒙，之后在黑素细胞与MC1R受体结合，引起cAMP在黑素细胞的DNA过度表达，产生很多的黑素体(黑色体)，这些黑素体之后向皮肤表皮进行转移去吸收UV，保护皮肤。所以一般皮肤较黑的人不容易晒伤，而皮肤较白的人容易晒伤。

虾青素的作用，主要在于吸收UVA对皮肤的伤害，进而保护DNA的损伤，防止由于UVA引起的产生过多的黑素体的生成。

虾青素和眼睛

眼睛的晶状体常常暴露在空气中，容易与收到氧气和光的影响，产生很多的自由基，再加上近年来电子产品的使用频繁，更会加重眼睛的自由基水平。当光线持续进入眼部后，眼部会产生大量的ROS，引起炎症，时间一长，会引起眼部的眼压升高，眼球细胞死亡和眼部部分细胞功能障碍，可引发眼疲劳和角膜病[6]。

通过服用虾青素，它可以通过抑制细胞内的H2O2诱导的NF-κB活化，抑制ROS的积累。另外，它还可以放松睫状肌的肌肉，增加视网膜的血流量，从而缓解眼部疲劳。

另外，虾青素还可以通过降低中性粒细胞的吞噬能力和增加细胞内的钙离子的浓度来减低氧化应激反应的眼部的损伤，从而保护眼睛健康[6]。

老年黄斑变性是导致视力现将的主要原因之一，引起的原因是由于眼睛的光感受器过度暴露在光和氧的应激状态下，使得光感受器每天会有10%左右的细胞会脱落。若这部分脱落的细胞没有及时合成，则会引起眼部疾病。尽管虾青素不像叶黄素或者玉米黄质是视网膜黄斑的成分，但是对于其眼睛过度受到光氧的应激状态有很大的保护作用，进一步也保护眼睛或减慢得老年黄斑变性的疾病历程[6]。

虾青素和心脏

氧化应激是ROS过量产生的结果，这都会导致细胞损伤，包括细胞凋亡，蛋白氧化，DNA修饰和脂质过氧化。血管内的内皮细胞对氧化应激引起的损伤非常敏感。内皮细胞结构和功能的损伤可导致血管疾病，包括动脉粥样硬化、血栓形成和血管炎。此外，ROS激活转录信使，如NF-κB和激活蛋白-1 (AP-1)，两者都能上调炎症细胞因子和介质的产生。这些炎症分子产生的氧化应激和炎症反应与内皮功能障碍和随后的心血管疾病发展有关。

在SasakiY等人的研究中表明，虾青素能抑制自发性高血压，并且虾青素能降低NO的灭火，同时可增加NO的生物相容性，具有较好的抗血栓和预防高血压的作用。在Choi等人的试验中也表明，肥胖人群再服用虾青素之后，LDL，在脂蛋白和氧化应激指标均下降。这些都表明，虾青素对于心脏有很好的保护作用。

虾青素和大脑

阿兹海默（AD）是老年人中发病率较高的神经退行性疾病，尽管AD治病机理目前还没有定论，但是普遍认为是AD的发病主要是由于β-淀粉样蛋白在大脑皮层和海马区构成了老年斑和神经元纤维纠缠结而引起的。同时，AD 病理过程导致区域神经元的丢失，最先从内侧颞叶开始[4]，之后在大脑海马和大脑皮质等区域出现。β-淀粉样蛋白聚集和沉积斑块、tau 蛋白过度磷酸化和神经元的缠结、神经血管功能障碍、细胞周期异常、炎症过程、氧化应激和线粒体功能障碍等都被认为在AD发病机制中起到重要作用[11]。

虾青素可以通过下调caspase-3酶活性，抑制Bax的表达（细胞死亡，引发cancer的重要因素）和NF-κB的活性，以及清除IL-1β、TNF-α对大脑的损伤[11]。

兰尼碱II型受体(ryanodine receptor 2，RyR2)在神经突触的可塑性，记忆上起着重要的作用。虾青素可以通过下调线粒体的氧化应激、活化T细胞核因子及上调RyR2 基因的表达来抵抗β-淀粉样蛋白对海马原代细胞的损伤[11]。

另外，虾青素还还可以通过抑制钙离子的流入来减轻细胞毒性，保护大脑细胞[11]。

其他部分效果相当的补剂

维生素C：维生素C可以有效的抑制酪氨酸酶的作用，从而减少黑色素的生成。

鱼油：鱼油中的欧米伽3有很好的抗炎效果。皮肤屏障是由神经酰胺，固醇及脂肪酸构成的。通过服用鱼油，可以增加皮肤中的有益的脂肪酸, 对皮肤屏障的修复有很好的作用，

玉米黄质与叶黄素：黄斑是负责中央视力的视网膜区域，负责清晰的中央视觉和感知颜色的能力。叶黄素主要存在于视网膜黄斑区的中央，玉米黄质主要存在于视网膜黄斑的周围。叶黄素和玉米黄质可以过滤蓝光和紫外线，同时它们具有很强的抗氧化作用，因此有助于防止蓝光、紫外线及自由基对黄斑区和视网膜的损害。

选用产品的剂量参考

安全性

虾青素普遍认为是安全的，UL：12mg/天。

小鼠急性毒性试验显示，虾青素半致死量大于10 g/kg，属于无毒物。且在小鼠骨髓嗜多染红细胞微核试验和小鼠精子畸变实验中，虾青素5 g/kg 均未见明显毒性和遗传学毒性。在Ames 快速检测药品是否有潜在致癌风险试验中，5 g/kg的虾青素未发现菌株回复突变能力。

最新研究表明，在29天的实验期内，33 名健康成人每天服用雨生红球藻藻粉来补充虾青素，分为高(19.25mg)和低(3.85mg)二个剂量组。经过详细监测志愿者的体重、皮肤颜色、血压、近距离和远距离视力、理解力、眼睛健康状况，以及耳、鼻、喉、口、齿、胸、肺和反射反应和全面的血液和尿样分析，结果表明，口服富含天然虾青素的雨生红球藻藻粉，对人体无任何致病效应或毒副作用[11]。

副作用及禁忌人群

红便，可能是服用剂量为12mg/天及以上的剂量会引起。

增加排便次数，大剂量的虾青素还可能引起胃痛。

References

[1] 邢涛, et al. "从雨生球藻中提取虾青素的工艺研究." 中国食品添加剂 11 (2018).

[2] 刘建国. "红球藻虾青素资源开发历程与趋势展望.".

[3] 赵英源, et al. "虾青素生理活性的研究进展." CHINESE JOURNAL OF MARINE DRUGS 39.3 (2020).

[5] Kono, Keiko, et al. "Effect of multiple dietary supplement containing lutein, astaxanthin, cyanidin-3-glucoside, and DHA on accommodative ability." Immunology, Endocrine & Metabolic Agents in Medicinal Chemistry (Formerly Current Medicinal Chemistry-Immunology, Endocrine and Metabolic Agents) 14.2 (2014): 114-125.

[6] Giannaccare, Giuseppe, et al. "Clinical applications of astaxanthin in the treatment of ocular diseases: Emerging insights." Marine drugs 18.5 (2020): 239.

[7] Visioli, Francesco, and Christian Artaria. "Astaxanthin in cardiovascular health and disease: mechanisms of action, therapeutic merits, and knowledge gaps." Food & Function 8.1 (2017): 39-63.

[8] 徐健. 雨生红球藻中虾青素的提取及虾青素对皮肤细胞损伤的保护作用. Diss. 浙江大学, 2015.

[9] Brendler, Thomas, and Elizabeth Mary Williamson. "Astaxanthin: How much is too much? A safety review." Phytotherapy Research 33.12 (2019): 3090-3111.

[10] 谢悠扬等. "虾青素的神经保护作用研究进展." 医学综述 3(2016):440-443.

[11] 王珺. 虾青素对AD小鼠模型中A-beta毒性的抑制作用及其机制. Diss. 哈尔滨工业大学

虾青素的营养价值

虾青素

简介