Il licopene (dal nome scientifico del pomodoro, Solanum lycopersicum) è un idrocarburo isomero aciclico del beta-carotene, contenente 11 doppi legami coniugati e 2 non coniugati, appartenente al gruppo dei carotenoidi. È un additivo alimentare usato come colorante e identificato dalla sigla E160d. È sintetizzato dalle piante e dai microrganismi.
In natura il licopene si trova in forma isomera trans, che è la forma termodinamicamente più stabile. Data la presenza dei doppi legami, il licopene va incontro a isomerizzazione trans-cis, che può essere indotta dalla luce, dal calore e dalle reazioni chimiche.
Principali fonti di licopene Il licopene si trova sia nelle piante sia nei funghi. Nelle piante il licopene è presente nel pomodoro, nell'anguria, nel pompelmo rosa, nell'albicocca, nel gac e nel guava rosa. Il contenuto di licopene nelle bacche di pomodoro dipende dalla varietà e dal grado di maturazione. Pomodori maturi possono contenere da 30 a oltre 70 mg di licopene per kg di prodotto fresco.
Licopene nell’organismo umano Il licopene è il carotenoide più presente nell’organismo umano, seguito dal beta-carotene, luteina e zeaxantina. L’organismo umano non è in grado di sintetizzarlo e pertanto può essere assunto solo tramite dieta. Oltre l'80% del licopene che si rinviene nel corpo umano deriva dal consumo di pomodoro o di prodotti da esso derivati (salse, sughi, concentrati, altri).
Nell'organismo umano il licopene è presente, sia nel plasma che nei tessuti (fegato, testicoli, ghiandole surrenali, prostata e cute), soprattutto in forma cis; in alcuni organi (prostata e testicoli) gli isomeri cis rappresentano oltre l'80% del licopene rinvenibile.
Per effetto della sua caratteristica lipofila, nel siero il licopene si ritrova concentrato nella frazione relativa alle lipoproteine a bassa densità (Low Density Lipoprotein, o LDL) e VLDL (Very Low Density Lipoprotein).
Per le sue proprietà chimiche e biologiche, il licopene è considerato un nutriente importante per il benessere e la salute umana; le sue proprietà possono essere rilevanti in un contesto di prevenzione di un gran numero di patologie (malattie cardiovascolari, ipertensione, tumore alla prostata, osteoporosi, infertilità maschile, degenerazione maculare legata all’età -DMLE- ed altre).
Biodisponibilità e assorbimento Il licopene proveniente dal consumo di pomodoro fresco o dal succo di pomodoro ha una bassa biodisponibilità; passate e concentrati di pomodoro sono invece caratterizzati da una alta biodisponibilità, conseguenza diretta dei processi di lavorazione a cui è sottoposta la materia prima, che prevedono la triturazione dei tessuti e alcuni trattamenti termici che aumentano il rapporto cis/trans tra gli isomeri del licopene.
La biodisponibilità del licopene è influenzata da diversi fattori tra cui lo stato fisico (grado di cristallinità e dimensione dei cristalli di licopene), la conformazione isomerica (gli isomeri cis sono più biodisponibili dei trans), e la concomitante assunzione di lipidi vegetali nella dieta e di beta-carotene.
La biodisponibilità del licopene aumenta al diminuire delle dimensioni dei cristalli. Uno studio condotto da Richelle et al. ha dimostrato che una riduzione delle dimensioni dei cristalli di licopene naturale da 5 a 0,5 mm consente un aumento della biodisponibilità di circa il 25%.
Inoltre, la biodisponibilità del licopene è significativamente più elevata se assunto in presenza di beta-carotene e lipidi vegetali. I lipidi favoriscono la solubilizzazione del licopene durante la digestione, il suo assorbimento a livello della mucosa intestinale (disciolto nei chilomicroni) e il trasporto ai tessuti attraverso il circolo sanguigno.
Il licopene, in tutte le sue configurazioni, è insolubile in acqua, ma essendo un composto apolare si dissolve negli olii. Per questo motivo la dieta mediterranea, che prevede l'uso di pomodori cotti e olio d'oliva, oltre a essere una valida fonte di licopene, favorisce il suo assorbimento intestinale. Nello stomaco le forme trans del licopene possono essere trasformate in cis. Nel duodeno le gocciole lipidiche contenenti licopene, a contatto con gli acidi biliari, formano micelle che raggiungono il piccolo intestino.
Il passaggio dal lume intestinale alle cellule della mucosa intestinale sembra essere legato a un processo di diffusione passiva, anche se non è chiaro se il licopene sia trasportato da proteine specifiche o migri in gocciole lipidiche.
Il licopene viene poi incorporato nei chilomicroni e liberato nel sistema linfatico mesenterico che lo riversa poi nel torrente circolatorio.
Metabolismo e proprietà biologiche del licopene Il metabolismo in vivo del licopene è stato recentemente precisato da Mein JR et al. che hanno anche sottolineato l'importanza dei suoi metaboliti nel determinarne le numerose attività biologiche.
A differenza del beta-carotene, il licopene non viene convertito dall'organismo in vitamina A ed esso quindi dovrebbe esplicare le sue funzioni con meccanismi diversi da quest’ultima, anche se la somiglianza della struttura chimica dell'acido apo-10'-licopenoico, un suo metabolita, con l'acido aciclo-retinoico potrebbe far pensare all'esistenza di recettori comuni.
Attività antiossidante del licopene L'energia necessaria al funzionamento dell'organismo umano deriva dal metabolismo ossidativo dei macronutrienti introdotti con l'alimentazione; tuttavia quest'ultimo produce anche specie reattive (es. radicali liberi) dell'ossigeno (Reactive Oxygen Species), ROS e dell'azoto, RNS. Elevati livelli di specie reattive alterano la normale funzionalità cellulare interagendo direttamente con le macromolecole (proteine, lipidi, DNA nucleare e mitocondriale) che costituiscono le strutture cellulari, o indirettamente innescando un'ulteriore produzione e propagazione di un sempre maggior numero di molecole reattive: il risultato finale di questa cascata di reazioni è la disfunzione e/o la morte cellulare (condizione di stress ossidativo).
Per contenere o attenuare l'insulto ossidativo l’organismo umano ha sviluppato un sistema di difesa antiossidante rappresentato non solo da enzimi antiossidanti (superossido dismutasi, catalasi e glutatione perossidasi), ma anche da enzimi che regolano lo stato redox dell'ambiente cellulare (glucosio 6-fosfato deidrogenasi, glutatione reduttasi, tioredoxina reduttasi e gamma-glutamilcisteina sintetasi), da enzimi di riparazione del DNA, da proteine del sistema di degradazione del proteasoma, nonché da enzimi di fase II.
Queste difese proteggono la cellula dalla tossicità delle specie reattive, radicali liberi e non, attraverso una varietà di reazioni tra cui le principali sono rappresentate dalla conversione a specie meno reattive e meno tossiche mediante coniugazione con substrati endogeni che ne facilitano l'escrezione.
Quando la produzione di specie reattive supera ampiamente la possibilità di compenso della barriera antiossidante il danno ossidativo non può essere evitato. Sebbene il licopene espleti numerose attività utili alla salute umana, l'attività antiossidante viene ritenuta la più importante nella prevenzione delle patologie croniche.
In generale il licopene e i carotenoidi funzionano intercettando i ROS o gli RNS e inattivando queste molecole tramite un trasferimento di energia. Questa energia può essere dissipata sotto forma di calore nell'ambiente acquoso circostante o distruggere il carotenoide stesso. Per essere efficaci antiossidanti i carotenoidi devono essere presenti in concentrazione adeguata nella sede specifica dove vengono prodotti i ROS o gli RNS.
A causa dell'alto numero di dieni coniugati, il licopene è uno dei più potenti antiossidanti naturali. Tra i carotenoidi naturali, in vitro ha mostrato di possedere la più elevata capacità scavenger (letteralmente spazzino) nei confronti dei radicali liberi e di essere in grado di inattivare l’ossigeno singoletto con un'efficacia di 2 e 10 volte superiore rispetto al beta-carotene e all'alfa-tocoferolo.
Numerosi studi in vivo hanno evidenziato che i pomodori o i loro derivati riducono i danni al DNA, abbassano la suscettibilità allo stress ossidativo dei linfociti e diminuiscono l'ossidazione delle LDL o la perossidazione dei lipidi.
L'attività antiossidante in vivo del licopene è stata oggetto di un'ampia revisione da parte di Erdman, et al..
Transattivazione dei recettori nucleari Recentemente è stato ipotizzato che il licopene possa controllare direttamente gli obiettivi molecolari redox-sensibili attraverso la regolazione l'espressione e l'attività di alcuni enzimi e modulando l'attivazione degli Antioxidant Response Elements (ARE), degli enzimi ROS producenti, delle GTPasi, delle Mitogen-Activated Protein Kinases (MAPK) e di alcuni fattori nucleari (NF-κB, AP-1, Nrf2).
Fotoprotezione e cura della pelle Le radiazioni UV penetrano nella pelle danneggiando le cellule e sono considerate le principali responsabili dell’invecchiamento cutaneo, o photo-aging. Uno dei meccanismi con cui le radiazioni UV accelerano i fenomeni di invecchiamento cutaneo è dovuto alla formazione di radicali liberi dell’ossigeno (ROS) estremamente reattivi che inducono reazioni di ossidazione nelle molecole biologiche in grado di causare mutazioni genetiche, alterazioni nella risposta immunitaria, eventi infiammatori ed apoptosi. I processi di foto-ossidazione inducono eritemi, invecchiamento prematuro ed insorgenza di tumori della pelle. Dati di letteratura hanno evidenziato che nutrienti dotati di attività antiossidante, tra cui i carotenoidi (licopene e beta-carotene) hanno un importante effetto di protezione sulla pelle, prevenendo attraverso vari meccanismi la formazione dei ROS. Studi su colture cellulari ed animali hanno dimostrato che il licopene previene il danno foto-ossidativo: nei fibroblasti umani esposti a radiazioni UV, la formazione di malondialdeide (un marker biologico della perossidazione lipidica), è ridotta significativamente in presenza di licopene ed altri carotenoidi.
L’assunzione di nutrienti di qualità, licopene e/o altri antiossidanti, può influenzare positivamente numerose caratteristiche strutturali e fisiologiche della pelle quali densità, spessore, rugosità, consistenza, levigatezza, colore, idratazione, etc.
Lo studio di Heinrich, et al. dimostra che la somministrazione sistemica di una miscela di antiossidanti a base di licopene influenza significativamente i parametri strutturali della pelle, tra cui la densità (spessore), che risulta incrementata del 7% dopo 12 settimane di trattamento.
Recentemente è stata evidenziata la correlazione tra alti livelli di licopene nel plasma e bassi livelli di rugosità della pelle.
Induzione degli enzimi di fase II Oltre che sui farmaci, gli enzimi della fase I e II del metabolismo agiscono nei confronti di diversi composti, quali le sostanze ambientali, gli inquinanti, i carcinogeni, le sostanze alimentari e i prodotti endogeni.
Gli enzimi della fase I, come il citocromo P450, catalizzano l'aggiunta di ossigeno ai carcinogeni e aumentano pertanto la loro reattività e gli addotti del DNA (bio attivazione). In generale, gli enzimi della fase II aumentano l'idrofilicità dei carcinogeni e potenziano la loro detossificazione ed escrezione.
Negli ultimi anni si sono accumulate evidenze che indicano che gli effetti benefici del licopene siano in parte dovuti all'induzione degli enzimi detossificanti della fase II.
In particolare è stato dimostrato che la supplementazione della dieta con licopene aumenta significativamente l'attivazione di enzimi come la glutatione reduttasi, la glutatione S-transferasi e la chinone reduttasi.
Inibizione della proliferazione cellulare