Likopen (izvedeno iz znanstvenog naziva Solanum lycopersicum: "rajčica") pripada klasi karotenoidi - oni sporedni biljni spojevi (bioaktivne tvari koje nemaju hranjivu funkciju koja održava život, ali se razlikuju po svojoj zdravlje-promotivni učinci - „anutritivni sastojci“) koji su lipofilni (topivi u masti) pigmenti boje odgovoran za žutu, narančastu i crvenkastu boju brojnih biljaka. Prema njihovoj kemijskoj strukturi, karotenoidi mogu se podijeliti na karotene koji se sastoje od ugljen (C) i vodik (H) - ugljikovodici - i ksantofili koji sadrže kisik (O) uz atome C i H - supstituirani ugljikovodici. Likopen pripada karotenima i ima molekulsku formulu C40H56. Slično tome, alfa-karoten i betakaroten predstavljaju karotene, dok lutein, zeaksantin i beta-kriptoksantin spadaju u skupinu oksigeniranih ksantofila. Strukturna značajka likopen je polinezasićena struktura poliena (organski spoj s višestrukim ugljen-karbonske (CC) dvostruke veze) koje se sastoje od 8 bioloških izoprenoidnih jedinica (→ tetraterpen) i 13 dvostrukih veza, od kojih je 11 konjugiranih (više uzastopnih dvostrukih veza odvojenih točno jednom jednostrukom vezom). Sustav konjugiranih dvostrukih veza omogućava likopenu da apsorbira vidljivu svjetlost u višem rasponu valnih duljina, što karotenu daje crvenu boju. Uz to, struktura poliena odgovorna je za neka fizikalno-kemijska svojstva likopena koja su izravno povezana s njihovim biološkim učincima (→ antioksidans potencijal). Za razliku od ostalih karotenoidi, kao što su alfa- i betakaroten, beta-kriptoksantin, lutein i zeaksantin, likopen ne nosi trimetilcikloheksenski prsten na krajevima izoprenoidnog lanca (→ aciklična struktura). Uz to, karoten nema priključene supstituente. Likopen je izrazito lipofilni (topiv u mastima), što utječe na crijeva (crijevou vezi) apsorpcija i distribucija u organizmu. Likopen se može pojaviti u različitim geometrijskim oblicima (cis- / trans- odnosno Z- / E-izomerija), koji se međusobno mogu pretvoriti:
- Potpuno trans-likopen
- 5-cis-likopen
- 7-cis-likopen
- 9-cis-likopen
- 11-cis-likopen
- 13-cis-likopen
- 15-cis-likopen
U biljci dominira all-trans izomer sa 79-91%, dok je u ljudskom organizmu više od 50% likopena u cis obliku. Potpuno trans-likopen sadržan u biljnoj hrani djelomično je izomeriziran (pretvoren) u svoje cis-oblike egzogenim utjecajima, poput topline i svjetlosti, s jedne strane, te kiselim želučanim sokom, s druge strane, koji imaju bolju topljivost, veća apsorpcija brzina i brži unutarćelijski i izvanstanični (unutar i izvan stanice) transport u usporedbi sa svim trans izomerima zbog nedostatka agregacije (aglomeracije) i sposobnosti kristalizacije. Međutim, u smislu stabilnosti, all-trans likopen nadmašuje većinu svojih cis izomera (najveća stabilnost: 5-cis ≥ all-trans ≥ 9-cis ≥ 13-cis> 15-cis> 7-cis-> 11-cis: najniža stabilnost). Od približno 700 identificiranih karotenoida, oko 60 je konvertibilnih u vitamina (retinol) ljudskim metabolizmom i tako posjeduju provitamin A aktivnost. Zbog svoje acikličke strukture, likopen nije jedan od provitamina A [4, 6, 22, 28, 54, 56-58].
Sinteza
All-trans likopen sintetiziraju (formiraju) sve biljke sposobne za fotosintezu, alge i bakterija, i gljivice. Početna tvar za biosintezu likopena je mevalonska kiselina (razgranatog lanca, zasićena hidroksi masna kiselina; C6H12O4), koja se pretvara u dimetilalil pirofosfat (DMAPP; C5H12O7P2) u skladu s mevalonatnim putem (metabolički put kojim, polazeći od acetil-koenzima A , dolazi do biosinteze izoprenoida - za izgradnju steroida i sekundarnih metabolita) putem mevalonata 5-fosfat, mevalonat 5-pirofosfat i izopentenil 5-pirofosfat (IPP). DMAPP se kondenzira s tri molekule njegovog izomera IPP (C5H12O7P2), čime nastaje geranilgeranil pirofosfat (GGPP; C20H36O7P2). Kondenzacija dvoje molekule GGPP-a dovodi do sinteze fitoena (C40H64), središnje tvari u biosintezi karotenoida. Kao rezultat nekoliko desaturacija (umetanje dvostrukih veza, pretvaranje zasićenih spojeva u nezasićene), fitoen se pretvara u potpuno trans-likopen. Likopen je početna tvar svih ostalih karotenoida. Dakle, ciklizacija (zatvaranje prstena) dviju terminalnih izoprenskih skupina likopena rezultira biosintezom betakaroten, koji se hidroksilacijom mogu pretvoriti (pretvoriti) u oksigenirani ksantofili (reakcija s eliminacija of voda). U stanicama biljnog organizma sav trans-likopen lokaliziran je unutar membrana, u kapljicama lipida ili kao kristal u citoplazmi. Uz to, ugrađen je u kromoplaste (plastide obojene narančastom, žutom i crvenkastom bojom karotenoidi u laticama, plodovima ili organima za skladištenje (mrkva) biljaka) i kloroplasti (organeli stanica zelenih algi i viših biljaka koje vrše fotosintezu) - uklopljen u složenu matricu proteini, lipidi, i / ili ugljikohidrati. Dok karoten u kromoplastima latica i plodova služi za privlačenje životinja - za prijenos peludi i širenje sjemena - pruža zaštitu od fotooksidativnih oštećenja u kloroplastima biljnog lišća kao sastavnice kompleksa za berbu svjetlosti. Antioksidans zaštita se postiže takozvanim kaljenjem (detoksikacija, inaktivacija) reaktivnog kisik spojevi (1O2, singletni kisik), gdje likopen izravno apsorbira (uzima) energiju zračenja kroz tripletno stanje i deaktivira je oslobađanjem topline. Budući da se sposobnost gašenja povećava s brojem dvostrukih veza, likopen sa svojih 13 dvostrukih veza ima najveću aktivnost gašenja u usporedbi s ostalim karotenoidima. U usporedbi s luteinom, likopen je puno manje u biljkama i životinjama. Crvena pigmentna boja može se sporadično otkriti u nekim spužvama (Porifera; vrsta vodenih životinja unutar tkiva), insektima i fototrofnim bakterija (bakterije sposobne koristiti svjetlost kao izvor energije). Glavni izvori likopena su zrelo voće i povrće, poput rajčice (0.9-4.2 mg / 100 g) i proizvoda od rajčice, crvenog grejpa (~ 3.4 mg / 100 g), guave (~ 5.4 mg / 100 g), lubenice (2.3 -7.2 mg / 100 g), papaja (~ 3.7 mg / 100 g), šipkai neke vrste maslina, na primjer, koštunica koraljne uljanice Elaeagnus umbellata. U tom kontekstu, sadržaj likopena podložan je znatnim promjenama, ovisno o sorti, sezoni, zrelosti, mjestu, rastu, žetvi i uvjetima skladištenja i može se uvelike razlikovati u različitim dijelovima biljke. U rajčicama i proizvodima od rajčice likopen je otprilike 9 puta koncentriraniji od beta-karotena. Oko 80-85% unosa likopena u prehrani dolazi zbog konzumacije rajčice i proizvoda od rajčice, poput paste od rajčice, kečapa, umaka od rajčice i soka od rajčice. Snažna lipofilnost (topljivost u masti) likopena razlog je što se karoten ne može otopiti u vodenom okruženju, zbog čega se brzo agregira i kristalizira. Dakle, likopen u svježim rajčicama prisutan je u kristalnom stanju i zatvoren je u čvrstu matricu celuloze i / ili proteina koju je teško apsorbirati. Postupci prerade hrane, poput mehaničkog usitnjavanja i termičke obrade, rezultiraju oslobađanjem likopena iz matrice hrane i povećavaju njegovu bioraspoloživost. Međutim, izlaganje toplini ne bi trebalo biti predugo ili prejako, u suprotnom oksidacija, ciklizacija (zatvaranje prstena) i / ili cis-izomerizacija cjelokupnog trans-likopena mogu rezultirati gubitkom aktivnosti većim od 30%. Iz razloga viših bioraspoloživost i koncentracija likopena, proizvodi od rajčice, poput paste od rajčice, umaka od rajčice, kečapa i soka od rajčice, imaju znatno veći sadržaj likopena od svježe rajčice. Za upotrebu u prehrambenoj industriji, likopen se sintetski proizvodi i ekstrahira iz koncentrata rajčice organskim otapalima. Koristi se kao bojilo za hranu (E 160d) i stoga je, među ostalim, sastojak za bojenje juha, umaka, aromatiziranih pića, slastica, začina, slastica i pekarskih proizvoda. Nadalje, likopen je važan prethodnik arome.Cijepi se kooksidacijom uz pomoć lipoksigenaza, reakcijom s reaktivnom kisik spojevi i pod termičkim stres, što rezultira karbonilnim spojevima s niskim pragom mirisa. Ovi proizvodi razgradnje igraju ključnu ulogu u preradi rajčice i proizvoda od rajčice.
resorpcija
Zbog svoje izražene lipofilnosti (topljivosti u mastima), likopen se apsorbira (uzima) u gornjem dijelu tankog crijeva tijekom probave masti. To zahtijeva prisutnost prehrambenih masti (3-5 g / obrok) kao transportera, žučne kiseline za otapanje i stvaranje micela te esteraze (probavne enzimi) za cijepanje esterificiranog likopena. Nakon oslobađanja iz matrice hrane, likopen se kombinira u lumenu tankog crijeva s drugim lipofilnim tvarima i žučne kiseline da tvore miješane micele (sferne strukture promjera 3-10 nm u kojima lipidi molekule su raspoređeni na takav način da vodadijelovi molekule topljivi prema van, a dijelovi molekula netopivi u vodi prema unutra) - micelarna faza za otapanje (povećanje topljivosti) lipidi - koji se uzimaju pasivnim difuzijskim postupkom u enterocite (stanice tankog crijeva epitelijum) od dvanaesnika (dvanaesnik) i jejunum (jejunum). Postoje dokazi da crijeva apsorpcija likopena i drugih karotenoida uključuje specifičan epitelni transporter koji je zasićen i čija aktivnost ovisi o karotenoidu koncentracija. Stopa apsorpcije likopena iz biljne hrane vrlo se razlikuje unutar i između pojedinaca, krećući se od 30% do 60%, ovisno o udjelu istodobno dobavljenih masti [3-5, 22, 50, 54, 57]. U smislu svog promotivnog utjecaja na apsorpciju likopena, zasićene masne kiseline su daleko učinkovitije od polinezasićenih masnih kiselina (poliene masne kiseline, PFS), što se može opravdati na sljedeći način:
- PFS povećavaju veličinu miješanih micela, što smanjuje brzinu difuzije
- PFS mijenjaju naboj micelarne površine, smanjujući afinitet (čvrstoću vezanja) na enterocite (stanice epitela tankog crijeva)
- PFS (omega-3 i -6 masne kiseline) zauzimaju više prostora od zasićenih masnih kiselina u lipoproteinima (agregati lipida i proteina - čestice slične miceli - koje služe za transport lipofilnih tvari u krvi), ograničavajući tako prostor za druge lipofilne molekule, uključujući likopen
- PFS, posebno omega-3 masnih kiselinainhibiraju sintezu lipoproteina.
Bioraspoloživost likopena ovisi o sljedećim endogenim i egzogenim čimbenicima uz unos masti [4, 5, 8, 14, 15, 22, 28, 29, 40, 46-48, 54, 62, 63, 68]:
- Količina likopena koji se daje prehrambeno (prehranom) - kako se doza povećava, relativna bioraspoloživost karotenoida opada
- Izomerni oblik - likopen se, za razliku od ostalih karotenoida kao što je beta-karoten, bolje apsorbira u svojoj cis-konfiguraciji nego u svom potpuno trans-obliku; toplinska obrada, poput kuhanja, potiče pretvorbu all-trans-a u cis-likopen
- Izvor hrane - iz dodataka (izolirani, pročišćeni likopen u uljnoj otopini - bez prisutnosti ili esterificiran masnim kiselinama), karotenoid je dostupniji nego iz biljne hrane (nativni složeni likopen), što dokazuje značajno veći porast seruma razina likopena nakon uzimanja dodataka u usporedbi s unosom jednakih količina iz voća i povrća
- Prehrambena matrica u koju je ugrađen likopen - iz proizvoda od rajčice, poput juhe od rajčice i paste od rajčice, likopen se apsorbira znatno bolje nego iz sirove rajčice, jer se preradom (mehaničko drobljenje, toplinska obrada itd.) Prekidaju strukture biljnih stanica, veze likopena do proteini i dijetalna vlakna se cijepaju, a kristalni karotenoidni agregati otapaju; miješanje hrane koja sadrži rajčicu s uljem dodatno povećava bioraspoloživost likopena.
- Interakcije s ostalim sastojcima hrane:
- Dijetalna vlakna, poput pektina iz voća, smanjuju bioraspoloživost likopena stvaranjem slabo topivih kompleksa s karotenoidom
- Olestra (sintetička zamjena za masnoću koja se sastoji od estera saharoze i dugolančanog lanca masnih kiselina (→ saharozni poliester) koji se ne može cijepati endogenim lipazama (cijepanje masti enzimi) zbog steričke zapreke i izlučuje se nepromijenjen) smanjuje apsorpciju likopena; prema Koonsvitsky i suradnici (1997) rezultira dnevnim unosom 18 g Olestre tijekom razdoblja od 3 tjedna smanjenjem razine karotenoidnih seruma za 27%; prema Thornquistu i suradnicima (2000.) već je nakon malih unosa Olestre (2 g / dan) zabilježeno smanjenje razine karotenoidnih seruma (za 15%).
- Fitosteroli i -stanoli (kemijski spojevi iz klase sterola koji se nalaze u masnim biljnim dijelovima, poput sjemena, klica i sjemenki, koji su vrlo slični strukturi kolesterola i konkurentno inhibiraju njegovu apsorpciju) mogu oštetiti crijevnu apsorpciju likopena; stoga redovita upotreba namaza koji sadrže fitosterol, poput margarina, može dovesti do umjereno smanjene (za 10-20%) razine karotenoida u serumu; istodobnim povećanjem dnevnog unosa voća i povrća bogatog karotenoidima, smanjenjem koncentracije karotenoida u serumu može se spriječiti konzumacijom margarina koji sadrži fitosterol
- Unos karotenoidnih smjesa, poput likopena, beta-karotena, kriptoksantina, zeaksantina i luteina, može inhibirati i pospješiti unos crijevnog likopena - na razini ugradnje (unosa) u miješane micele u crijevnom lumenu, enterocit tijekom unutarstanične -celični) transport i ugradnja u lipoproteine-s jakim interindividualnim razlikama
- Prema Olsenu (1994), primjena visokih farmakoloških doza beta-karotena rezultira smanjenom apsorpcijom likopena i smanjenjem razine likopena u serumu - vjerojatno zbog procesa kinetičkog pomicanja duž crijevne sluznice; prema tome, čini se da preferencijalna monosupplementacija visokih doza beta-karotena inhibira crijevnu apsorpciju, posebno onih karotenoida koji imaju veći zaštitni potencijal od beta-karotena, poput likopena, zeaksantina i luteina, te su u serumu prisutni u značajnim količinama
- Gaziano i suradnici (1995.) pokazali su smanjenje sadržaja likopena u lipoproteinima, posebno u LDL-u (lipoproteini male gustoće; lipoproteini bogati kolesterolom), nakon šest dana uzimanja 100 mg sintetičkog i prirodnog beta-karotena
- Wahlquist i suradnici (1994.) otkrili su porast koncentracije likopena u serumu dnevnom primjenom 20 mg beta-karotena tijekom razdoblja od jedne godine
- Gossage i suradnici (2000.) dodali su dojiljama i dojiljama u dobi od 19 do 39 godina sa po 30 mg beta-karotena tijekom 28 dana, što je rezultiralo time da koncentracije likopena u serumu nisu utjecale, dok su razine alfa i beta-karotena u serumu porasle, a serum u krvi razine luteina bile su značajno smanjene
- Pojedinačne probavne performanse, poput mehaničkog usitnjavanja u gornjem probavnom traktu, želučanog pH, protoka žuči - temeljito žvakanje i nizak pH želučanog soka potiču poremećaj stanica i oslobađanje vezanog i esterificiranog likopena, što povećava bioraspoloživost karotenoida; smanjeni protok žuči smanjuje bioraspoloživost zbog oštećenog stvaranja micela
- Status opskrbe organizma
- Genetički čimbenici
Transport i raspodjela u tijelu
U enterocitima (stanice tankog crijeva epitelijum) gornjeg tankog crijeva, likopen se ugrađuje u hilomikrone (CM, lipidi bogati lipoproteini), koji se izlučuju (izlučuju) u intersticijske prostore enterocita egzocitozom (transport tvari iz stanice) i odvoze putem limfa. Preko truncus intestinalis (nespareni limfni sabirni trup trbušne šupljine) i ductus thoracicus (limfni sabirni trup prsne šupljine), hilomikroni ulaze u subklaviju vena (subklavijska vena), odnosno vratna vena (vratna vena), koje se konvergiraju da bi stvorile brahiocefalnu venu (lijeva strana) - angulus venosus (venski kut). Venae brachiocephalicae s obje strane ujedinjuju se i čine nespareni superior šuplja vena (gornja šuplja vena), koja se otvara u desni atrij (atrium cordis dextrum). Hilomikroni se unose u perifernu Cirkulacija silom pumpanja srce. Hilomikroni imaju vrijeme poluraspada (vrijeme u kojem se vrijednost koja se eksponencijalno smanjuje s vremenom prepolovi) otprilike 30 minuta i razgrađuju se do ostataka hilomikrona (CM-R, ostaci hilomikrona s niskim udjelom masti) tijekom transporta do jetra. U tom kontekstu, lipoprotein lipaza (LPL) igra presudnu ulogu koja se nalazi na površini endotelnih stanica (stanice koje oblažu unutrašnjost krv posuđe) krvnih kapilara i dovodi do unosa slobodnih masnih kiselina te male količine likopena u razna tkiva, na primjer u mišiće, masno tkivo i mliječnu žlijezdu, cijepanjem lipida. Međutim, većina likopena ostaje u CM-R, koji se veže na određene receptore u jetra i unosi se u parenhimske stanice jetre putem receptor-posredovane endocitoze (invaginacije od stanična membrana → davljenje vezikula koji sadrže CM-R (stanične organele) u unutrašnjost stanice). U jetra stanice, likopen se dijelom skladišti, a drugi dio ugrađuje u VLDL (vrlo nizak gustoća lipoproteini; lipoproteini koji sadrže lipide vrlo male gustoće), kroz koje karotenoid dospijeva u ekstrahepatična („izvan jetre“) tkiva kroz krv Cirkulacija. Kao VLDL koji kruži u krv veže se na periferne stanice, lipidi cijepaju se djelovanjem LPL, a oslobođene lipofilne tvari, uključujući likopen, internaliziraju se (uzimaju se iznutra) pasivnom difuzijom. To rezultira katabolizmom VLDL u IDL (srednji gustoća lipoproteini). Čestice IDL mogu jetra ili receptorima posredovati i tamo se razgraditi ili trigliceridima metabolizirati (metabolizirati) u krvnoj plazmi. lipaza (enzim za cijepanje masti) do holesterol-bogatsvo LDL (nisko gustoća lipoproteini). Likopen vezan za LDL preuzima se u jetru i ekstrahepatična tkiva putem endocitoze posredovane receptorima i prenosi u HDL (lipoproteini visoke gustoće) s druge strane, koji su uključeni u transport likopena i drugih lipofilnih molekula, posebno holesterol, iz perifernih stanica natrag u jetru. Složena smjesa karotenoida nalazi se u ljudskim tkivima i organima, što je podložno snažnim individualnim varijacijama kako u kvalitativnom (uzorak karotenoida), tako i u kvantitativnom (koncentracija karotenoida). Likopen i beta-karoten najzastupljeniji su karotenoidi u krvi i tkivima. Dok likopen dominira u nadbubrežnim žlijezdama, testisi (testisi), prostatai jetra, pluća i bubrezi imaju približno jednake količine likopena i beta-karotena. Budući da je likopen izrazito lipofilni (topiv u mastima), također je lokaliziran u masnom tkivu (~ 1 nmol / g vlažne mase) i koža, ali u nižim koncentracijama nego u testisima (testisi) i nadbubrežnim žlijezdama (do 20 nmol / g vlažne mase), na primjer [4, 15, 22, 28, 40, 50, 54, 56-58]. U stanicama pojedinih tkiva i organa likopen je osobito komponenta staničnih membrana i utječe na njihovu debljinu, snaga, fluidnost, propusnost (propusnost), kao i učinkovitost. Budući da likopen ima najveću antioksidans potencijal u usporedbi s ostalim karotenoidima i poželjno je pohranjen u prostata tkiva, smatra se čimbenikom s najvećom učinkovitošću u pogledu prostate Raka prevencija. U krv se likopen prevozi lipoproteinima koji se sastoje od lipofilnih molekula i apolipoproteini (proteinski dio, funkcionira kao strukturna skela i / ili molekula za prepoznavanje i pristajanje, na primjer, za membranske receptore), poput Apo AI, B-48, C-II, D i E. Karotenoid je 75-80% vezan za LDL, 10-25% do HDLi 5-10% na VLDL. Ovisno o prehrambenim navikama, koncentracija likopena u serumu je oko 0.05-1.05 µmol / l i varira ovisno o spolu, dobi, zdravlje status, ukupna tjelesna masnoća masa, i razina alkohol i duhan potrošnja. U ljudskom serumu i majčino mlijeko, Do danas je identificirano 34 od približno 700 poznatih karotenoida, uključujući 13 geometrijskih all-trans izomera. Među njima su, osim likopena, bili i karoteni alfa- i beta-karoten te ksantofili lutein, zeaksantin i kriptoksantin. otkriveni najčešće.
izlučivanje
Neapsorbirani likopen napušta tijelo u fecesu (stolici), dok se crijevno (putem crijeva) apsorbirani likopen eliminira mokraćom u obliku njegovih metabolita. Do endogene razgradnje likopena dolazi pomoću beta-karoten dioksigenaze 2 (BCDO2), koja cijepa karoten do pseudojonona, geranija i 2-metil-2-hepten-6-ona. Da bi se proizvodi razgradnje likopena pretvorili u oblik koji se može izlučiti, oni se podvrgavaju biotransformaciji, kao i sve lipofilne (u masti topive) tvari. Biotransformacija se događa u mnogim tkivima, posebno u jetri, i može se podijeliti u dvije faze:
- U fazi I, metaboliti (intermedijari) likopena se hidroksiliraju (umetanje OH skupine) sustavom citokroma P-450 radi povećanja topljivosti
- U fazi II dolazi do konjugacije s visoko hidrofilnim (vodotopivim) tvarima - u tu se svrhu glukuronska kiselina prenosi u prethodno umetnutu OH skupinu metabolita uz pomoć glukuroniltransferaze
Nakon jednog administraciju, vrijeme zadržavanja karotenoida u tijelu je između 5-10 dana.
