Karotenoidi

Karotenoidi spadajo v skupino ti sekundarne rastlinske spojine, ki se ne štejejo za bistvene za človeka, vendar veljajo za koristne za zdravje. Karotenoidi so lipofilni (v maščobi topni) barvni pigmenti. Pojavijo se v kromoplastih rastlinskih organizmov in dajejo številnim rastlinam in plodovom rumeno do rdečkasto barvo. Karotenoide lahko zaznamo tudi v kloroplastih zelenih rastlin, katerih barvo prikrije zelena klorofil. Karotenoide lahko sintetizirajo izključno rastlinski organizmi. Tam med fotosintezo sodelujejo pri absorpcija svetlobe in prenos njene energije na klorofil. Razširijo tudi absorpcija spektra v modro-zelenem spektralnem območju pri fotosintetskih organizmih in služijo kot zaščitni faktorji. Poleg tega karotenoidi kot antioksidanti ščitijo klorofil molekule rastlin pred fotooksidativnimi poškodbami in zaščitijo živali, ki uživajo rastlinsko hrano, bogato s karotenoidi, pred vplivi agresivnosti kisik vrsta - »oksidativni stres“. Danes je znanih 500-600 različnih karotenoidov, od katerih se približno 10% lahko pretvori v vitamin A (retinol) s človeškim metabolizmom in imajo tako lastnosti provitamina A. Najbolj znan predstavnik te nepremičnine je beta karoten. Ta karotenoid ima največ vitamin A dejavnosti. Vitamin se nahaja izključno v živalskem organizmu in poleg beta karotense lahko tvorijo tudi iz drugih karotenoidov, kot sta alfa-karoten in beta-kriptoksantin. V običajnih prehranskih pogojih lahko v človeškem serumu zaznamo približno 40 različnih karotenoidov, pri čemer so glavni karotenoidi v organizmu naslednji.

  • Alfa-karoten
  • Beta karoten
  • Likopen
  • Lutein
  • Zeaksantin
  • Alfa-kriptoksantin
  • Beta-kriptoksantin

Beta karoten predstavlja 15–30% vseh karotenoidov v plazmi.

Biokemija

Kemično so karotenoidi sestavljeni iz osmih izoprenoidnih enot in so sestavljeni iz ogljikovodikove verige s konjugiranimi dvojnimi vezmi, ki lahko nosijo različne substituente na obeh koncih. Lahko jih razdelimo na karotene, sestavljene iz vodik in ogljikain ksantofili, ki prav tako vsebujejo kisik. Najpomembnejši predstavniki karotenov so tudi alfa- in beta-karoten Likopen in luteina ksantofilov, zeaksantina in beta-kriptoksantina. Medtem ko rumeno, rdeče in oranžno sadje in zelenjava vsebujeta predvsem karotene, je 60-80% ksantofilov v zeleni zelenjavi. Beta-karoten predstavlja najbolj razširjen karotenoid, čeprav je na primer vsebnost luteina v špinači in različnih zelje sorte oz Likopen v paradižniku je veliko večja.

Absorpcija

Na splošno absorpcija stopnja karotenoidov je zelo nizka in znaša od 1 do 50%. Ko se vnos karotenoidov s hrano poveča, se absorpcija zmanjša. Poleg tega je absorpcija odvisna od naslednjih dejavnikov.

  • Vrsta hrane - prehranska vlaknina, na primer pektini, zmanjša absorpcijo.
  • Oblika, v kateri so karotenoidi prisotni v živilih - s povečanjem velikosti kristalov se hitrost absorpcije zmanjša
  • Kombinacija z drugimi sestavinami živil, zlasti maščobami - za zagotovitev optimalne absorpcije je prisotnost prehranskih lipidov nujna
  • Način obdelave - toplotna obdelava, mehansko drobljenje spodbuja absorpcijo.

Na primer, beta-karoten iz surovega korenja se absorbira le približno 1%, ker je zaprt v zapleteno, neprebavljivo matrico beljakovin, lipidov in ogljikovi hidrati v rastlinski celici. Ko stopnja obdelave narašča - pod vplivom toplote in mehanskega drobljenja, na primer med kuhanje ali pri proizvodnji kečapa - stopnja absorpcije se poveča. Absorpcija karotenoidov sledi poti resorpcije lipidov, kar zahteva prisotnost maščob in žolčne kisline. Karotenoidi se skupaj z drugimi v maščobah topnimi hranili zapakirajo v micele po sprostitvi iz hrane pod vplivom žolčne kisline in se prevažajo v epitelijske celice tankega črevesa sluznicaTam se aldehidna mrežnica tvori iz vitamina A aktivnih karotenoidov - beta- in alfa-karotena ter beta-kriptoksantina - kot posledica oksidativnega cepljenja z encimom dioksigenazo - enega do dveh molekule mrežnice se lahko tvori iz beta-karotena. Retinal se s pomočjo pretvori v dejanski vitamin A (retinol) alkohol dehidrogenaza. Nato esterifikacija retinola molekule s palmitinsko, stearinsko, oleinsko in linolensko kislineoziroma pride do sinteze retinil estrov. Oksidativno cepljenje karotenoidov z dioksigenazo in tvorba vitamina A potekata predvsem v celicah tankega črevesja sluznica. Karotenoidi, aktivni z vitaminom A, pa se lahko pretvorijo v vitamin A tudi v drugih tkivnih celicah, kot npr jetra, ledvice in pljuč. Kisik in kovinski ion, verjetno železo, so potrebni za ohranjanje aktivnosti dioksigenaze. Nazadnje je obseg encimske cepitve in s tem količina sintetiziranega vitamina A odvisna od stopnje vnosa karotenoidov ali beljakovin, železo stanje ter hkratni vnos maščob in topnih v maščobah vitamini - vitamini A, D, E, K. Študije so pokazale, da nasičene maščobne kisline imajo veliko bolj pozitiven učinek na absorpcijo karotenoidov kot nenasičene maščobne kisline. Obravnavani so naslednji vzroki.

  • Polienske maščobne kisline - PFS -, kot so maščobne kisline omega-3 in -6, povečajo velikost micele, kar zmanjša hitrost difuzije
  • PFS spremeni naboj površine micele in negativno vpliva na afiniteto do epitelijske celice
  • PFS zavzemajo več prostora v lipoproteinih VLDL kot nasičene maščobe, kar omejuje prostor za druge lipoide, kot so karotenoidi, retinol in vitamin E -tokoferol.
  • Omega-3 maščobne kisline zavirajo sintezo VLDL. VLDL je pomemben za prenos karotenoidov v serumu.
  • PFS povečajo potrebo po vitaminu E, ki je antioksidant, ki ščiti karotenoide in vitamin A pred oksidacijo

Prevoz in skladiščenje

Nastali retinil estri, nesterificirani retinol, karoteni in ksantofili se shranjujejo v hilomikronih v tankem črevesju sluznica. Hilomikroni spadajo v skupino lipoproteinov in imajo nalogo sproščanje v maščobah topnih snovi iz epitelijskih celic Tanko črevo v limfna in jih transportira v serumu do jetra ali periferna tkiva. Le majhen delež retinil estrov in karotenoidov se absorbira v ekstrahepatična tkiva in pretvori v vitamin A. Večji delež doseže jetra. Večji del doseže jetra. Med potjo se naloženi hilomikroni encimsko razgradijo do "ostankov hilomikrona", ki jih prevzamejo parenhimske celice jeter. V jetrih pride do nadaljnje pretvorbe karotenoidov in retinil estrov v vitamin A. Sintetizirani retinol se nato transportira do zvezdastih celic jeter, kjer se ponovno esterificira. Več kot 80% nastalega retinola je shranjenega v jetrnih zvezdastih celicah. V nasprotju s tem imajo parenhimske celice jeter le malo vsebnosti vitamina A. Po potrebi se vitamin A sprosti iz jeter, vezan na beljakovine, ki vežejo retinol (RBP), in transtiretin - tiroksin-veže prealbumin - in se v serumu prenese v ciljne celice. Karotenoidi, sproščeni iz jeter, se porazdelijo med vse frakcije lipoproteinov, zlasti VLDL, LDL in HDLin prepeljani v kri plazmi. The LDL frakcija vsebuje več kot polovico celotnega karotenoida koncentracija. Karotenoidi se nahajajo v vseh organih človeka, čeprav se ravni v posameznih tkivih razlikujejo. Najvišje koncentracije lahko najdemo v jetrih - glavnem skladiščnem organu - nadledvična žleza, testisi (testisi) in rumeno telo (rumeno telo jajčnika). V nasprotju, ledvice, pljuč, mišice, srce, možganov or koža kažejo nižje ravni karotenoidov. Če upoštevamo absolutno koncentracija in prispevek tkiv k skupni teži organizma je približno 65% karotenoidov lokaliziranih v maščobnem tkivu.

Fiziološko pomembne funkcije

antioksidant aktivnost Karotenoidi kot bistvene sestavine antioksidativne mreže človeškega telesa lahko inaktivirajo reaktivne kisikove spojine - kaljenje. Sem spadajo na primer peroksilni radikali, ioni superoksidnih radikalov, singletni kisik, vodik peroksid ter hidroksilni in nitrozilni radikal. Te spojine lahko delujejo na organizem bodisi kot eksogeni noksa, v svetlobi odvisnih reakcijah bodisi endogeno z aerobnimi presnovnimi procesi. Takšne reaktivne snovi imenujemo tudi prosti radikali in z njimi lahko reagiramo lipidov, zlasti polinenasičene maščobne kisline in holesterol, beljakovin, nukleinska kislina, ogljikovi hidrati kot tudi DNK in jih spremeni ali uniči. Karotenoidi, zlasti beta-karoten, Likopen, lutein in kantaksantin so še posebej vpleteni v razstrupljanje singletnih kisikovih in peroksilnih radikalov. Proces "gašenja" je fizični pojav. Karotenoidi delujejo kot vmesni nosilci energije - pri reakciji s singletnim kisikom sproščajo energijo v interakciji s svojim okoljem v obliki toplote. Na ta način reaktivni singletni kisik postane neškodljiv. Karotenoidi predstavljajo najučinkovitejše naravne "dušilce singletnega kisika". Deaktivacija peroksilnih radikalov je odvisna od parcialnega tlaka kisika. Karotenoidi delujejo kot učinkoviti antioksidanti le pri nizkih koncentracijah kisika. Po drugi strani pa lahko pri visokem parcialnem tlaku kisika karotenoidi razvijejo prooksidativne učinke. Kot rezultat razstrupljanje singletnih kisikovih in peroksilnih radikalov prepreči tvorbo prostih radikalov in prekine verižno reakcijo lipidne peroksidacije. Na ta način karotenoidi ščitijo pred oksidacijo LDL holesterol, ki je dejavnik tveganja za razvoj ateroskleroze (ateroskleroza, otrdelost arterij). Ker se med postopkom deaktiviranja prooksidantov uživajo karotenoidi, je treba poskrbeti za ustrezen prehranski vnos karotenoidov. The antioksidant zaščita karotenoidov je močnejša, višja je njihova koncentracija v serumu. Če jemljemo karotenoide skupaj z vitamin E (tokoferol) in glutation - tripeptid iz aminokisline glutaminska kislina, glicin in cisteina - za antioksidant učinek se lahko tudi poveča. Če je sistem za zaščito pred antioksidanti oslabljen zaradi pomanjkanja antioksidantov, prevladujejo prooksidanti, oksidativni stres lahko pojavijo. Z uravnavanjem oksidativnih sprememb v biološko pomembnih molekulah povečan vnos karotenoidov zmanjša tveganje za nekatere bolezni. Tej vključujejo

Antikancerogeni učinki Po številnih epidemioloških študijah je povečano uživanje sadja in zelenjave, bogate s karotenoidi, povezano z manjšim tveganjem za nastanek tumorjev. To še posebej velja za pljuča, požiralnik, želodec, kolorektalno (debelo črevo in rektalni), prostate, materničnega vratu / materničnega vratu (materničnega vratu), dojk (dojk) in koža raka. Karotenoidi imajo svoje zaščitne učinke v tristopenjskem modelu rakotvornosti, zlasti v fazi napredovanja in napredovanja

  • Zaviranje proliferacije in diferenciacije tumorskih celic.
  • Preprečevanje oksidativne DNA in celičnih poškodb z razstrupljanjem prostih radikalov in preprečevanjem njihovega razvoja.
  • Izboljšanje imunskega odziva s spodbujanjem naravnih obrambnih sistemov telesa - to zadeva zlasti širjenje celic B in T, število T pomožnih celic in aktivnost naravnih celic morilcev.
  • Spodbujanje celične komunikacije prek režnih spojev.

Režni prehodi so kanali celičnih celic ali neposredne povezave med dvema sosednjima celicama. Preko teh beljakovinskih kompleksov, ki tvorijo pore - Connexone - pride do izmenjave nizkomolekularne signalne in vitalne snovi, ki med drugim uravnavajo procese rasti in razvoja. Takšni procesi imajo tudi vlogo pri rakotvornosti. Loputi ohranjajo stik med celicami in omogočajo nadzorovano rast celic z izmenjavo signalov. Promotorji tumorja zavirajo medcelično komunikacijo prek režnih spojev. Končno pa tumorske celice v nasprotju z običajnimi celicami kažejo malo medcelične signalizacije, kar vodi do nenadzorovane rasti celic. Z okrepitvijo celične komunikacije prek prehodnih spojev tako vitamini A aktivni karotenoidi kot karotenoidi brez lastnosti provitamina A, kot sta kantaksantin ali likopen, zavirajo tumor rast in širjenje celic. Poleg tega karotenoidi astaksantin in kantaksantin lahko moti začetno fazo. Zavirajo specifično fazo 1 encimi, zlasti monooksigenaze, odvisne od citokroma P450, kot sta CYP1 A1 ali CYPA2, ki naj bi bile odgovorne za razvoj rakotvornih snovi. Podobni učinki astaksantin in kantaksantin so opazili tudi v neki fazi 2 encimi. Starostna degeneracija rumene makule Macula lutea (rumena pega) je del mrežnice in območje najostrejšega vida. Tam so v nasprotju z drugimi tkivi karotenoidi lutein in zeaksantin posebej kopičijo. Po epidemioloških študijah je zadosten vnos živil, bogatih z lutein in zeaksantin lahko zmanjša tveganje za -Starostne degeneracije makule (AMD). Ta učinek je posledica fizikalno-kemijskih lastnosti karotenoidov - delujejo kot specifični svetlobni filtri in antioksidanti. AMD je pogost vzrok resnih bolezni okvara vida pri starejših in jih je mogoče povezati z slepota v starosti. Učinek zaščite pred soncem - zaščita kože Učinek karotenoidov na zaščito kože lahko pripišemo njihovim antioksidativnim lastnostim. Povečan vnos sadja in zelenjave, zlasti tiste, ki vsebuje betakaroten, je povezan s povečanjem ravni karotenoidov v koži. Študije, v katerih so beta-karoten uporabljali peroralno krema za sončenje Pri 20-tedenskem dajanju> 12 mg beta-karotena na dan v primerjavi s kontrolno skupino je zdravilo pokazalo jasno zmanjšanje eritema, ki ga povzroča UV svetloba (močno pordelost kože). Na splošno lahko beta-karoten uporabimo za povečanje osnovne zaščite kože.

Biološka uporabnost

Karoteni in ksantofili se razlikujejo po toplotni stabilnosti. Karoteni brez kisika so relativno toplotno stabilni. Nasprotno pa se večina oksigeniranih ksantofilov pri segrevanju uniči. To na primer pojasnjuje, zakaj jih ima ogrevana zelenjava manj zdravje-pospeševalni učinki kot neogrevana zelenjava. Poleg tega ima pomembno vlogo stopnja predelave hrane. Likopen iz predelanih paradižnikovih izdelkov, kot je paradižnikov sok, je bistveno bolj na voljo kot iz surovega paradižnika, vnos beta-karotena pa se povečuje s stopnjo drobljenja dodane hrane, ki vsebuje karotenoide. Vsebnost karotenoidov je med drugim zelo odvisna od sezone, zrelosti, gojenja, pogojev spravila in skladiščenja in se lahko v različnih delih rastline zelo razlikuje. Na primer, zunanji listi zelje imajo bistveno večje količine luteina in beta-karotena kot notranji listi. Previdno. Glede na razpoložljive podatke Zvezne republike Nemčije o stanju oskrbe s karotenoidi za moške in ženske ponudba beta-karotena ni optimalna.