Carotenoizii

Carotenoizii aparțin grupului așa-numitelor compuși vegetali secundari, care nu sunt considerate esențiale pentru oameni, dar sunt considerate benefice pentru sănătate. Carotenoizii sunt pigmenți de culoare lipofili (liposolubili). Ele apar în cromoplastele organismelor vegetale și dau multor plante și fructe culoarea lor galbenă până la roșiatică. Carotenoizii pot fi detectați și în cloroplastele plantelor verzi, a căror culoare este mascată de verdele clorofilei. Carotenoizii pot fi sintetizați exclusiv de organismele vegetale. Acolo, în timpul fotosintezei, ei sunt implicați în absorbție de lumină și transferul energiei sale la clorofilă. De asemenea, extind absorbție spectrul din gama spectrală albastru-verde în organismele fotosintetice și servesc drept factori de protecție a luminii. În plus, ca antioxidanți, carotenoizii protejează clorofila molecule a plantelor de daunele fotooxidative și protejează animalele care consumă alimente vegetale bogate în carotenoizi de influența agresivului oxigen specii - „oxidativ stres„. Astăzi sunt cunoscuți 500-600 de carotenoizi diferiți, dintre care aproximativ 10% pot fi transformați în vitamina A (retinol) prin metabolismul uman și astfel au proprietăți de provitamină A. Cel mai cunoscut reprezentant cu această proprietate este beta-caroten. Acest carotenoid are cel mai mare vitamina A activitate. Vitamina A se găsește exclusiv în organismul animal și, pe lângă beta-caroten, se poate forma și din alte carotenoide, precum alfa-carotenul și beta-criptoxantina. În condiții nutriționale obișnuite, aproximativ 40 de carotenoizi diferiți pot fi detectați în serul uman, următorii fiind principalii carotenoizi din organism.

  • Alfa-caroten
  • Beta-caroten
  • Licopenul
  • Luteina
  • Zeaxantina
  • Alfa-criptoxantină
  • Beta-criptoxantină

Beta-caroten reprezintă 15-30% din totalul carotenoidelor din plasmă.

Biochimie

Din punct de vedere chimic, carotenoizii sunt compuși din opt unități izoprenoide și constau dintr-un lanț de hidrocarburi cu legături duble conjugate care pot purta substituenți diferiți la ambele capete. Ele pot fi împărțite în caroten, constând din hidrogen și carbon, și xantofile, care conțin, de asemenea oxigen. Cei mai importanți reprezentanți ai carotenilor sunt alfa și beta-caroten, precum și licopen și a xantofilelor luteină, zeaxantină, precum și beta-criptoxantină. În timp ce fructele și legumele galbene, roșii și portocalii conțin în principal caroten, 60-80% din xantofile se găsesc în legumele verzi. Beta-carotenul este cel mai abundent carotenoid, deși conținutul, de exemplu, de luteină în spanac și diverse varză soiuri sau licopen la tomate este mult mai mare.

Absorbție

În general absorbție rata de carotenoizi este foarte mică, variind de la 1 la 50%. Pe măsură ce aportul alimentar de carotenoizi crește, rata de absorbție scade. În plus, absorbția este dependentă de următorii factori.

  • Fel de mancare - fibre alimentare, de exemplu pectine, scade absorbția.
  • Forma în care carotenoizii sunt prezenți în alimente - pe măsură ce mărimea cristalelor crește, rata de absorbție scade
  • Combinație cu alte componente alimentare, în special grăsimi - pentru a asigura o absorbție optimă, prezența lipidelor alimentare este esențială
  • Tipul de prelucrare - tratamentul termic, măcinarea mecanică favorizează absorbția.

De exemplu, betacarotenul din morcovii cruzi este absorbit doar de aproximativ 1% deoarece este închis într-o matrice complexă, nedigerabilă de proteine, lipide și carbohidrati în celula vegetală. Pe măsură ce gradul de prelucrare crește - sub influența căldurii și a măcinării mecanice, de exemplu în timpul gătit sau în producția de ketchup - rata de absorbție crește. Absorbția carotenoidelor urmează calea resorbției lipidelor, care necesită prezența grăsimilor și acizi biliari. Carotenoizii, împreună cu alți nutrienți solubili în grăsimi, sunt ambalate în micele după eliberarea din alimente sub influența acizi biliari și transportat la celulele epiteliale ale intestinului subțire membranei mucoaseAcolo, aldehida retiniană este formată din carotenoizi activi în vitamina A - beta- și alfa-caroten, precum și beta-criptoxantină - ca rezultat al clivajului oxidativ de către enzima dioxigenază - una până la două molecule de retină se poate forma din betacaroten. Retina este convertită în vitamina A efectivă (retinol) prin intermediul alcool dehidrogenază. Ulterior, esterificarea retinolului molecule cu palmitic, stearic, oleic și linolenic acizi, respectiv, are loc, rezultând sinteza esterilor retinilici. Scindarea oxidativă a carotenoidelor de către dioxigenază și formarea vitaminei A au loc în principal în celulele intestinului subțire membranei mucoase. Cu toate acestea, carotenoizii activi cu vitamina A pot fi transformați și în vitamina A în alte celule tisulare, cum ar fi ficat, rinichi și plămân. Oxigen și un ion metalic, probabil de fier, sunt necesare pentru a menține activitatea dioxigenazei. În cele din urmă, amploarea clivajului enzimatic și, prin urmare, cantitatea de vitamina A sintetizată depinde de nivelul aportului de carotenoizi sau proteine, de fier starea și aportul simultan de grăsimi și liposolubile vitamine - vitaminele A, D, E, K. Studiile au arătat că saturați acizi grași au un efect mult mai pozitiv asupra absorbției carotenoidelor decât acizii grași nesaturați. Sunt discutate următoarele cauze.

  • Acizii grași polienici - PFS -, cum ar fi acizii grași omega-3 și -6, cresc dimensiunea micelei, ceea ce scade rata de difuzie
  • PFS modifică încărcarea suprafeței micelei, afectând negativ afinitatea pentru celula epitelială
  • PFS ocupă mai mult spațiu în lipoproteinele VLDL decât grăsimile saturate, limitând spațiul pentru alte lipoide, cum ar fi carotenoidele, retinolul și vitamina E -tocoferol.
  • Omega-3 acizi grași inhibă sinteza VLDL. VLDL este important pentru transportul carotenoidului în ser.
  • PFS crește nevoia de vitamina E, care este un antioxidant care protejează carotenoizii și, respectiv, vitamina A de oxidare

Transport și depozitare

Esterii retinilici rezultați, retinolul neesterificat, carotenii, precum și xantofilele sunt depozitate în chilomicroni în intestinul subțire. membranei mucoase. Chilomicronii aparțin grupului de lipoproteine ​​și au sarcina de a elibera substanțe liposolubile din celulele epiteliale ale intestinului subtire în limfă și transportându-le în ser la ficat sau țesuturi periferice. Doar o mică proporție de esteri retinilici și carotenoizi sunt preluați în țesuturi extrahepatice și transformate în vitamina A. Proporția mai mare ajunge la ficat. Porțiunea mai mare ajunge la ficat. Pe drum, chilomicronele încărcate sunt degradate enzimatic până la „resturi de chilomicron”, care sunt preluate de celulele parenchimatoase ale ficatului. În ficat, se produce o conversie suplimentară a carotenoizilor și esterilor retinilici în vitamina A. Retinolul sintetizat este apoi transportat către celulele stelate ale ficatului unde este reesterificat. Mai mult de 80% din retinolul format este depozitat în celulele stelate hepatice. În schimb, celulele parenchimatoase ale ficatului au un conținut scăzut de vitamina A. Când este necesar, vitamina A este eliberată din ficat, legată de proteina care leagă retinolul (RBP) și transtiretina - tiroxina-prealbumină de legare - și transportată în ser către celulele țintă. Carotenoizii eliberați din ficat sunt distribuiți la toate fracțiile de lipoproteine, în special la VLDL, LDL și HDL, și transportat în sânge plasmă. LDL fracțiunea conține mai mult de jumătate din carotenoidul total concentrare. Carotenoizii se găsesc în toate organele oamenilor, deși nivelurile din țesuturile individuale variază. Cele mai mari concentrații pot fi găsite în ficat - organul principal de stocare - glandei suprarenale, testicule (testicule) și corp galben (corp galben al ovarului). În contrast, rinichi, plămân, mușchii, inimă, creier or piele prezintă niveluri mai scăzute de carotenoizi. Dacă luăm în considerare absolutul concentrare iar contribuția țesuturilor la greutatea totală a organismului, aproximativ 65% din carotenoizi sunt localizate în țesutul adipos.

Funcții semnificative fiziologic

Antioxidant activitate Ca componente esențiale ale rețelei antioxidante a corpului uman, carotenoizii sunt capabili să inactiveze compușii reactivi ai oxigenului - stingerea. Acestea includ, de exemplu, radicali peroxil, ioni radicali superoxid, oxigen singlet, hidrogen peroxid și radicali hidroxil și nitrozil. Acești compuși pot acționa asupra organismului fie ca noxe exogene, în reacții dependente de lumină, fie endogen prin procese metabolice aerobe. Astfel de substanțe reactive se mai numesc radicali liberi și pot reacționa cu lipide, în special polinesaturați acizi grași și colesterolului, proteine, acizi nucleici, carbohidrati precum și ADN și le modifică sau le distruge. Carotenoizi, în special beta-caroten, licopen, luteina și cantaxantina sunt implicate în special în dezintoxicare de radicali oxigen și peroxil singlet. Procesul de „stingere” este un fenomen fizic. Carotenoizii acționează ca purtători intermediari de energie - atunci când reacționează cu oxigenul singlet, eliberează energia în interacțiune cu mediul său sub formă de căldură. În acest fel, oxigenul reactiv singlet devine inofensiv. Carotenoizii reprezintă cele mai eficiente „stingătoare de oxigen singulare” naturale. Dezactivarea radicalilor peroxil depinde de presiunea parțială a oxigenului. Carotenoizii acționează ca antioxidanți eficienți numai la concentrații scăzute de oxigen. La presiunea parțială ridicată a oxigenului, pe de altă parte, carotenoizii pot dezvolta efecte prooxidante. Ca urmare a dezintoxicare de radicali oxigen și peroxil singlet, se previne formarea radicalilor liberi și se întrerupe reacția în lanț a peroxidării lipidelor. În acest fel, carotenoizii protejează împotriva oxidării LDL colesterolului, care este un factor de risc în dezvoltarea aterosclerozei (ateroscleroză, întărirea arterelor). Deoarece carotenoizii sunt consumați în timpul procesului de dezactivare a prooxidanților, trebuie să se acorde atenție asigurării unui aport alimentar adecvat de carotenoizi. antioxidant protecția carotenoidelor este mai intensă cu cât este mai mare concentrare în ser. Dacă carotenoidele sunt luate împreună cu vitamina E (tocoferol) și glutation - tripeptida de aminoacizi acid glutamic, glicină și cisteină - antioxidant efectul poate fi, de asemenea, îmbunătățit. Dacă sistemul de protecție antioxidantă este slăbit din cauza unui deficit de antioxidanți, predomină pro-oxidanții, oxidativi stres pot apărea. Prin contracararea modificărilor oxidative ale moleculelor biologic importante, aportul crescut de carotenoizi reduce riscul anumitor boli. Acestea includ

Efecte anticarcinogene Conform numeroaselor studii epidemiologice, consumul crescut de fructe și legume bogate în carotenoizi este asociat cu un risc redus de tumori. Acest lucru este valabil mai ales pentru plămâni, esofag, gastric, colorectal (colon și rectal), de prostată, cervical / colum (cervical), mamar (sân) și piele cancerele. Carotenoizii își exercită efectele de protecție în modelul carcinogenezei în 3 etape, în special asupra fazei de promovare și progresie

  • Inhibarea proliferării și diferențierii celulelor tumorale.
  • Prevenirea ADN-ului oxidativ și a deteriorării celulare prin detoxifierea radicalilor liberi și prevenirea dezvoltării acestora.
  • Îmbunătățirea răspunsului imun prin promovarea sistemelor naturale de apărare ale organismului - aceasta se referă în special la proliferarea celulelor B și T, a numărului de celule T helper și a activității celulelor naturale ucigașe.
  • Stimularea comunicării celulare prin joncțiuni gap.

Joncțiunile gap sunt canale celulă-celulă sau conexiuni directe între două celule adiacente. Prin intermediul acestor complexe proteice formatoare de pori - Connexone - are loc un schimb de semnalizare moleculară scăzută și substanțe vitale, care reglează, printre altele, procesele de creștere și dezvoltare. Astfel de procese joacă, de asemenea, un rol în carcinogeneză. Joncțiunile gap întrețin contactul între celule și permit creșterea celulelor controlată prin schimbul de semnal. Promotorii tumorali inhibă comunicarea intercelulară prin joncțiuni gap. În cele din urmă, spre deosebire de celulele normale, celulele tumorale prezintă o semnalizare intercelulară redusă, ceea ce duce la creșterea necontrolată a celulelor. Prin îmbunătățirea comunicării celulare prin joncțiuni gap, atât carotenoizii activi cu vitamina A, cât și carotenoizii fără proprietatea provitaminei A, cum ar fi cantaxantina sau licopenul, inhibă tumora creșterea și proliferarea celulelor. În plus, carotenoizii astaxantin iar cantaxantina poate interfera cu faza de inițiere. Inhibă faza 1 specifică enzime, în special monooxigenazele dependente de citocromul P450, cum ar fi CYP1 A1 sau CYPA2, despre care se crede că sunt responsabile pentru dezvoltarea agenților cancerigeni. Efecte similare ale astaxantin și cantaxantină au fost, de asemenea, observate pentru unele faze 2 enzime. Degenerescența legată de vârstă a maculei lutea Macula lutea (pata galbenă) face parte din retină și zona celei mai clare a vederii. Acolo, spre deosebire de alte țesuturi, carotenoizii luteină și zeaxantină acumula în mod specific. Conform studiilor epidemiologice, un aport suficient de alimente bogate în luteină și zeaxantină poate reduce riscul de degenerescenta maculara legata de varsta (AMD). Acest efect se datorează proprietăților fizico-chimice ale carotenoizilor - acționează ca filtre de lumină specifice și antioxidanți. AMD este o cauză frecventă a gravelor deficiență vizuală la vârstnici și poate fi asociat cu orbire la bătrânețe. Efect de protecție solară - protecție a pielii Efectul de protecție a pielii al carotenoizilor poate fi atribuit proprietăților lor antioxidante. Consumul crescut de fructe și legume, în special cele care conțin beta-caroten, este asociat cu o creștere a nivelurilor de carotenoizi ale pielii. Studii în care beta-carotenul a fost utilizat ca administrare orală protecție solară agentul a arătat o reducere clară a eritemului indus de lumina UV (înroșirea extinsă a pielii) atunci când s-a administrat> 20 mg beta-caroten / zi timp de 12 săptămâni, comparativ cu grupul martor. În general, beta-carotenul poate fi utilizat pentru a crește protecția de bază a pielii.

biodisponibilității

Carotenii și xantofilele diferă prin stabilitatea lor la căldură. Carotenii fără oxigen sunt relativ stabili la căldură. În schimb, majoritatea xantofilelor oxigenate sunt distruse la încălzire. Acest lucru explică, de exemplu, de ce legumele încălzite au mai puține sănătate-efecte favorizante decât legumele neîncălzite. În plus, gradul de prelucrare a alimentelor joacă un rol semnificativ. Licopenul din produse prelucrate din roșii, cum ar fi sucul de roșii, este semnificativ mai disponibil decât din roșiile crude, iar absorbția betacarotenului crește odată cu gradul de mărunțire a alimentelor care conțin carotenoizi. Conținutul de carotenoizi depinde în mare măsură, printre altele, de anotimp, maturitate, condiții de creștere, recoltare și depozitare și poate varia considerabil în diferite părți ale plantei. De exemplu, frunzele exterioare ale varză au cantități semnificativ mai mari de luteină și beta-caroten decât frunzele interioare. Prudență. Conform datelor disponibile pentru Republica Federală Germania privind situația aprovizionării cu carotenoizi pentru bărbați și femei, furnizarea de beta-caroten nu este optimă.