Antioksidativni učinek
O antioksidant učinek beta karoten temelji na inaktivaciji (gašenju) reaktivne snovi kisik spojine. Sem spadajo na primer peroksilni radikali, ioni superoksidnih radikalov, singlet kisik, vodik peroksid ter hidroksilni in nitrozilni radikali, ki nastajajo z aerobnimi presnovnimi procesi, fotobiološkimi učinki, endogenimi obrambnimi procesi in eksogenimi škodljivimi snovmi. Kot prosti radikali lahko reagirajo s lipidov, zlasti polinenasičene maščobne kisline in holesterol, beljakovin, nukleinska kislinain ogljikovi hidrati, spreminjanje ali uničenje. Pri lipidni peroksidaciji pride do verižne reakcije, pri kateri je kot posledica radikalnega napada membrana lipidov postanejo lipidni radikali z odcepitvijo a vodik atom. Slednji reagirajo s kisik in se pretvorijo v peroksilne radikale. Nato peroksilni radikali odstranijo a vodik atom od naprej maščobne kisline, kar pa jih radikalizira. Končni produkti lipidne peroksidacije vključujejo malondialdehid ali 4-hidroksinonenal, ki imata močne citotoksične učinke in lahko spremenita DNA. Oksidativna poškodba DNA lahko vodi za prelome pramenov, modifikacije baze ali fragmentacijo deoksiriboze. Ko prosti radikali reagirajo z beljakovin, lahko pride do sprememb v primarni, sekundarni in terciarni strukturi ter stranskih verigah aminokislin. Te strukturne spremembe so pogosto povezane z izgubo funkcije ustreznega proteina molekule.
Interakcija s peroksilnimi radikali
Beta karoten učinkuje v lipidni fazi. Kot akceptor elektronov ima sposobnost vezave peroksilnih radikalov in tako prekine verižno reakcijo pri lipidni peroksidaciji. Na ta način karotenoid zavira nastajanje prostih radikalov v funkciji "lovilca prostih radikalov". Poleg tega s prekinitvijo lipidne peroksidacije beta karoten preprečuje uničenje polinenasičenih maščobne kisline - omega-3 maščobne kisline (kot so alfa-linolenska kislina, EPA in DHA) in Omega-6 maščobne kisline (kot so linolna kislina, gama-linolenska kislina in arahidonska kislina) - v tkivih, celicah, celičnih organelah in umetnih sistemih, ki ščitijo membrano lipidov, lipoproteini in depo lipidi. Z ohranjanjem bistvene maščobe kisline pred peroksidacijo kot prekinitvijo verige antioksidant, beta-karoten dopolnjuje delovanje drugih endogenih - na primer superoksid dismutaz (cink-, mangan- in baker-odvisen encimi), katalaze (železoodvisni encimi) in glutation peroksidaze (selenodvisni encimi) - ali eksogeni - na primer vitamini A, C, E (tokoferol), koencim Q10, glutation, lipoična kislina in polifenoli kot Flavonoidi - antioksidativni sistemi. Inaktivacija peroksilnih radikalov je odvisna od parcialnega tlaka kisika. Pri nizkih koncentracijah kisika lahko beta-karoten učinkovito deluje antioksidant lastnosti. Nasprotno pa ima pri visokih koncentracijah kisika prooksidativni učinek. Med kaljenjem se beta-karoten podvrže avtooksidaciji, kar pomeni, da se uniči. Za razliko od vitamin E, za beta-karoten še niso znani mehanizmi za regeneracijo.
Interakcija s singletnim kisikom
Singletni kisik je eden najagresivnejših radikalov, ki nastane v svetlobno odvisni reakciji. Tkiva, izpostavljena svetlobi, kot npr koža oči in so zato še posebej dovzetni za oksidativne poškodbe. Pri deaktiviranju singletnega kisika beta-karoten deluje kot vmesni nosilec energije. Ko izpostavljenost svetlobi povzroči nastanek singletnega kisika, karotenoid prestreže to zelo reaktivno obliko. To izvlečki energija iz radikala v reakcijskem zaporedju in postane vzbujeni karotenoid, ki sprosti energijo v interakciji s svojim okoljem v obliki toplote - "fizično gašenje". Tako beta-karoten povzroči, da prosti radikali kisika niso neškodljivi in ščiti celične strukture pred oksidativnimi poškodbami. Ugasnitev karotenoida je odvisna od števila dvojnih vezi. Skladno s tem ima beta-karoten s svojimi 11 konjugiranimi dvojnimi vezmi najmočnejšo kaljenje skupaj Likopen. Pomanjkanje antioksidativnih snovi vodi do spremembe v ravnovesje antioksidantov in prooksidantov (reaktivne kisikove spojine) na stran prooksidantov. To neravnovesje imenujemo oksidativno stres, kar je posledica povečanega pojavljanja prostih radikalov ali oslabitve antioksidativnega zaščitnega sistema. Tako veliko število prostih radikalov kot pomanjkanje antioksidantov povečuje občutljivost na stres in s tem do bolezni.
Vpliv na imunski sistem
Beta-karoten prispeva k stimulaciji imunski sistem. Karotenoid poveča proliferacijo celic T in B, število T pomožnih celic in aktivnost naravnih celic morilcev. Intervencijske študije so pokazale, da beta-karoten na a Odmerek do 25 mg / dan povečala naravno aktivnost celic ubijalk pri moških, starejših od 65 let. Pri moških, starih od 51 do 64 let, izražanje adhezijske molekule in exvivo izločanje tumorja nekroza faktorja alfa (TNF-α).
Medcelična komunikacija
Beta-karoten lahko spodbudi komunikacijo med celicami prek režnih spojev. Vrzeli so kanalu podobne povezave med sosednjimi celicami, ki so sestavljene iz beljakovine, imenovane koneksin. Bistvenega pomena so za izmenjavo signalov z nizko molekulsko maso, hranil in vitalnih snovi. Poleg tega so vrzeli bistvenega pomena za uravnavanje procesov rasti in razvoja. V nasprotju z običajnimi celicami, ki so skozi režne prehode v stalnem stiku s sosednjimi celicami, tumorske celice na splošno kažejo malo medcelične komunikacije. To je posledica promotorjev tumorjev, ki prek režnih spojev poslabšajo medcelično komunikacijo. V nasprotju, karotenoidi spodbujajo medcelični stik s povečanjem izražanja mRNA za koneksin. Z izboljšanjem medcelične komunikacije prek režnih spojev lahko zavremo nenadzorovano rast degeneriranih celic. Skladno s tem beta-karoten prispeva k preprečevanju tumorjev. Pomanjkanje beta-karotena poslabša prenos signala skozi reže. Posledično se zmanjša pomembna funkcija prehodov za uravnavanje procesov rasti in razvoja. Sčasoma to vodi do nenadzorovanega razvoja degeneriranih celic, kar povečuje tveganje za tumorsko bolezen.
Zaščita kože
Vnos betakarotena vodi do povečanja koža karotenoidov, pri čemer se provitamin kopiči predvsem v povrhnjici in podkožjih kože. Zaradi svojih antioksidativnih lastnosti lahko beta-karoten aktivno ščiti pred negativnimi učinki UVA in UVB žarkov. Karotenoid veže proste radikale, ki se vedno bolj tvorijo v koža zaradi agresivnega ultravijoličnega sevanja. Nato beta-karoten prepreči njihovo kopičenje z prekinitvijo radikalnih verižnih reakcij. Kot rezultat nevtralizacije prostih radikalov lahko beta-karoten pomaga preprečevati poškodbe celic in znatno zmanjša pordelost kože - nastanek eritema. Študije, v katerih so beta-karoten uporabljali peroralno krema za sončenje je pokazala, da je bilo pri 20-tedenskem dajanju> 12 mg beta-karotena na dan v primerjavi s kontrolno skupino doseženo jasno zmanjšanje tvorbe eritema, ki ga povzroča UV svetloba. Na splošno lahko beta-karoten poveča osnovno zaščito kože. Provitamin tudi preprečuje motnje pigmenta - neenakomerno posvetlitev (hipopigmentacija, na primer akralni vitiligo) ali zatemnitev kože (hiperpigmentacija, na primer kloazma (melazma)) zaradi lokalnih premikov v pigmentaciji. Vzpostavi uravnoteženje pigmentov, saj betakaroten vodi do izenačitve barv na šibko pigmentiranih predelih - zlasti po sončni svetlobi - in učinkovito ščiti hiperpigmentirana območja pred sončno svetlobo.
Zaščita oči
UVA in UVB žarki lahko poškodujejo očesna leča skozi oksidacijske procese, ki lahko vodi do zameglitve leče in sčasoma katarakta. Beta-karoten v kombinaciji z drugimi antioksidativnimi zaščitnimi snovmi lahko prepreči oksidacijske procese in tako znatno zmanjša tveganje za katarakta. Glede na velike multicentrične interventne študije v Ljubljani Kitajska, karotenoidi Skupaj z vitamin E in selen lahko zmanjša katarakta incidenca do 40%.
