在前文中我们提到，活性氧自由基（ROS）主要来源于线粒体（包括H2O2和O2·-等），ROS过多可导致细胞中重要的生物大分子（例如：蛋白质、核酸等）氧化损伤，引起机体衰老、组织损伤、糖尿病以及肿瘤等。
线粒体呼吸链是线粒体ROS的主要参与者，由线粒体内膜上负责电子传递的5个复合物（Ⅰ-Ⅴ）组成，是哺乳动物细胞ATP产生的主要场所。在传递电子的同时，复合物Ⅰ和Ⅲ会漏出少量电子参与氧自由基的形成[1]。
在正常情况下，细胞内的氧化/抗氧化系统处于平衡状态，细胞内只有少量的ROS，并不会对细胞造成损伤。
但是当组织细胞损伤时，细胞内线粒体呼吸链复合物Ⅰ和Ⅲ会漏出大量的电子，参与产生大量的ROS（如下图所示），使得细胞内氧化抗氧化系统失衡，造成线粒体功能受损，进而导致线粒体自噬、细胞凋亡等现象的产生[2]。
虾青素（Astaxanthin, AX）是一种脂溶性的非维生素A类胡萝卜素，有多种药理作用，如抗炎、抗氧化、抗肿瘤及增强免疫力等。
在前文中我们提到，由于其具有脂溶性的特点，AX可以穿过细胞膜和细胞器膜磷脂双分子层，进入线粒体中，有研究显示，AX能靶向集中于线粒体中[3]，这就有希望打破ROS释放过多导致的恶性循环（ROS释放过多→线粒体损伤→ROS大量释放→线粒体结构和功能进一步损伤→细胞衰老/凋亡）。
人体存在着抗氧化损伤的天然防御系统[3]，这个系统是由破坏性因子（例如H2O2和O2·-等）、代谢产物（例如丙二醛等）、以及各种抗氧化酶组成，其中抗氧化酶是重要的组成部分（如下图示）。抗氧化酶主要分为三大类SOD(过氧化物歧化酶)，CAT(过氧化氢酶)，GPX(谷胱甘肽过氧化物酶)。
SOD的主要功能是将超氧阴离子（O2·-）催化为过氧化氢，抑制了O2·-对细胞造成损伤。当然，过氧化氢也是一种超氧化合物，也会对组织细胞造成损伤，这个时候，过氧化氢酶就会将过氧化氢分解为水和氧气。
因此，通过观察虾青素对氧化损伤的线粒体（H2O2所致）中丙二醛（MDA）、谷胱甘肽（GSH）含量和超氧化物歧化酶（SOD），就可以得出虾青素是否具有保护线粒体氧化损伤的作用。
国家教育部抗肿瘤天然药物工程研究中心的曹秀明博士早在2010年就对此做了相关的研究[4]，首先，他们从大鼠肝脏中分离出来了线粒体蛋白混悬液，并将实验分为对照组、H2O2损伤组、虾青素组（三种剂量）和维生素C组（如表1）。
通过测定不同组别中，各种分子及酶的含量，他们发现过氧化氢损伤后，线粒体中MDA和NO含量升高，GSH含量降低，SOD和ATPase活性降低。
（1）虾青素高剂量组可明显抑制活性氧所致MDA含量升高
生物体内，自由基作用于脂质发生过氧化反应，氧化终产物为丙二醛(MDA)，会引起蛋白质、核酸等生命大分子的交联聚合，且具有细胞毒性。
脂质氧化终产物MDA在体外影响线粒体呼吸链复合物及线粒体内关键酶活性，它的产生还能加剧膜的损伤，因而测试丙二醛的量可反映机体脂质过氧化的程度，间接的反应出细胞损伤的程度。
由图可见，H2O2损伤组线粒体中MDA含量明显高于对照组（差异有显著统计学差异，P＜0.01）；虾青素高剂量组可明显抑制活性氧所致MDA含量升高（与对照组无显著统计学差异，P＞0.05）。
（2）虾青素对线粒体GSH含量的影响
谷胱甘肽存在于所有动物细胞中，在正常情况下，以其硫醇还原性存在，是细胞内主要的非蛋白质巯基化合物，在许多生命活动中，起着直接或间接的作用包括基因表达、酶活性和代谢调节、对细胞的保护等。
它与谷胱甘肽过氧化酶共同作用，使过氧化氢还原成水。由下图可见，H2O2损伤组线粒体中GSH含量明显低于对照组（差异有显著的统计学意义，P<0.01）；
虾青素高剂量组可明显抑制活性氧所致GSH含量的降低（与对照组无显著差异，P>0.05）。
（3）虾青素对线粒体SOD含量的影响
SOD是生物体内重要的抗氧化酶，广泛分布于各种生物体内，SOD在生物体内的水平高低意味着衰老与死亡的直观指标，SOD可对抗与阻断因氧自由基对细胞造成的损害，并及时修复受损细胞，修复因自由基造成的对细胞伤害。
由下图所可见，H2O2损伤组线粒体SOD活性明显低于对照组（差异有显著的统计学意义，P<0.01）。
虾青素高剂量组可明显抑制活性氧所致SOD活性的降低（与对照组无显著差异，P>0.05）。
从以上实验结果可以看到天然虾青素在保护线粒体免受ROS氧化损伤方面有积极意义，并且要给予合适的剂量，因此，在我们日常补充虾青素时，最好服用高纯度的精华虾青素。
例如，10%浓度的油状精华虾青素，避免服用粉剂型虾青素，中低浓度虾青素（例如5%浓度和1%浓度的虾青素），由于人体自身并不能虾壳，雨生红球藻等动植物中将虾青素提取出来，所以，直接服用雨生红球藻粉剂是一点作用都没有的。
参 考 文 献