Karotenoidi

Karotenoidi pripadaju skupini tzv sporedni biljni spojevi, koji se ne smatraju bitnima za ljude, ali se smatraju korisnima za zdravlje. Karotenoidi su lipofilni (u masti topljivi) pigmenti u boji. Javljaju se u kromoplastima biljnih organizama i mnogim biljkama i plodovima daju žutu do crvenkastu boju. Karotenoidi se mogu otkriti i u kloroplastima zelenih biljaka, čija je boja prikrivena zelenilom klorofila. Karotenoidi mogu sintetizirati isključivo biljni organizmi. Tamo su tijekom fotosinteze uključeni u apsorpcija svjetlosti i prijenos njegove energije na klorofil. Oni također šire apsorpcija spektra u modrozelenom spektralnom rasponu u fotosintetskim organizmima i služe kao zaštitni čimbenici svjetlosti. Nadalje, kao antioksidanti, karotenoidi štite klorofil molekule biljaka od fotooksidativnih oštećenja i zaštitite životinje koje konzumiraju biljnu hranu bogatu karotenoidima od utjecaja agresivnih kisik vrsta - „oksidativni stres“. Danas je poznato 500-600 različitih karotenoida, od kojih se oko 10% može pretvoriti u vitamina (retinol) ljudskim metabolizmom i tako imaju svojstva provitamina A. Najpoznatiji predstavnik s ovom nekretninom je betakaroten. Ovaj karotenoid ima najviše vitamina aktivnost. Vitamin nalazi se isključivo u životinjskom organizmu, a pored betakaroten, mogu se oblikovati i iz drugih karotenoida, kao što su alfa-karoten i beta-kriptoksantin. U uobičajenim prehrambenim uvjetima, u ljudskom se serumu može otkriti oko 40 različitih karotenoida, a sljedeći su glavni karotenoidi u organizmu.

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

Beta karoten čini 15-30% ukupnih karotenoida u plazmi.

Biokemija

Kemijski se karotenoidi sastoje od osam izoprenoidnih jedinica i sastoje se od ugljikovodičnog lanca s konjugiranim dvostrukim vezama koji mogu nositi različite supstituente na oba kraja. Mogu se podijeliti u karotene, koji se sastoje od vodik i ugljeni ksantofili, koji također sadrže kisik. Najvažniji predstavnici karotena su alfa- i beta-karoten kao i likopen i luteina ksantofila, zeaksantina kao i beta-kriptoksantina. Dok žuto, crveno i narančasto voće i povrće sadrže uglavnom karotene, 60-80% ksantofila nalazi se u zelenom povrću. Beta-karoten predstavlja najzastupljeniji karotenoid, iako je sadržaj, na primjer, luteina u špinatu i raznih kupus sorte ili likopen u rajčicama je mnogo veći.

Apsorpcija

Sveukupno apsorpcija stopa karotenoida je vrlo niska i kreće se od 1 do 50%. Kako se unos karotenoida u prehrani povećava, stopa apsorpcije opada. Uz to, apsorpcija ovisi o sljedećim čimbenicima.

  • Vrsta hrane - dijetalna vlakna, na primjer pektini, smanjuje apsorpciju.
  • Oblik u kojem su karotenoidi prisutni u hrani - kako se veličina kristala povećava, brzina apsorpcije opada
  • Kombinacija s ostalim sastojcima hrane, posebno masnoćama - kako bi se osigurala optimalna apsorpcija, prisutnost prehrambenih lipida je presudna
  • Vrsta obrade - toplinska obrada, mehaničko usitnjavanje pospješuju apsorpciju.

Na primjer, beta-karoten iz sirove mrkve apsorbira se samo oko 1%, jer je zatvoren u složenu, neprobavljivu matricu proteini, lipidi i ugljikohidrati u biljnoj stanici. Kako se povećava stupanj obrade - pod utjecajem topline i mehaničkog usitnjavanja, na primjer tijekom kuhanje ili u proizvodnji kečapa - povećava se stopa apsorpcije. Apsorpcija karotenoida slijedi put resorpcije lipida, što zahtijeva prisutnost masti i žučne kiseline. Karotenoidi se zajedno s ostalim hranjivim tvarima topivim u mastima pakiraju u micele nakon oslobađanja iz hrane pod utjecajem žučne kiseline i transportiraju se u epitelne stanice tankog crijeva sluznica.Tu se aldehidna mrežnica stvara od aktivnih karotenoida vitamina A - beta- i alfa-karotena kao i beta-kriptoksantina - kao rezultat oksidativnog cijepanja enzima dioksigenaze - jedan do dva molekule mrežnice može nastati iz beta-karotena. Mrežnica se pretvara u stvarni vitamin A (retinol) pomoću alkohol dehidrogenaza. Nakon toga, esterifikacija retinola molekule s palmitinskim, stearinskim, oleinskim i linolenskim kiseline, odnosno, što rezultira sintezom retinil estera. Oksidativno cijepanje karotenoida dioksigenazom i stvaranje vitamina A odvijaju se uglavnom u stanicama tankog crijeva sluznica. Međutim, karotenoidi aktivni s vitaminom A također se mogu pretvoriti u vitamin A u drugim stanicama tkiva, kao npr jetra, bubreg i ment. Kisik i metalni ion, vjerojatno željezo, potrebni su za održavanje aktivnosti dioksigenaze. Konačno, opseg enzimskog cijepanja, a time i količina sintetiziranog vitamina A ovisi o razini unosa karotenoida ili proteina, željezo status, te istodobni unos masti i topivih u mastima vitamini - vitamini A, D, E, K. Studije su pokazale da je zasićen masnih kiselina imaju puno pozitivniji učinak na apsorpciju karotenoida od nezasićenih masnih kiselina. Razmatraju se sljedeći uzroci.

  • Polien masne kiseline - PFS -, poput omega-3 i -6 masnih kiselina, povećavaju veličinu micele, što smanjuje brzinu difuzije
  • PFS mijenjaju naboj površine micele, negativno utječući na afinitet za epitelnu stanicu
  • PFS zauzimaju više prostora u lipoproteinima VLDL od zasićenih masti, ograničavajući prostor za ostale lipoide, poput karotenoida, retinola i vitamin E -tokoferol.
  • Omega-3 masnih kiselina inhibiraju sintezu VLDL. VLDL je važan za transport karotenoida u serumu.
  • PFS povećavaju potrebu za vitaminom E, koji je antioksidans koji štiti karotenoide i vitamin A od oksidacije

Prijevoz i skladištenje

Rezultirajući retinil esteri, nesterificirani retinol, karoteni kao i ksantofili pohranjuju se u hilomikronima u tankom crijevu sluznica. Hilomikroni pripadaju skupini lipoproteina i imaju zadatak oslobađanja tvari topivih u mastima iz epitelnih stanica tankog crijeva u limfa i transportirajući ih u serumu do jetra ili periferna tkiva. Samo mali udio retinil estera i karotenoida unosi se u ekstrahepatična tkiva i pretvara u vitamin A. Veći udio doseže jetra. Veći dio doseže jetru. Putem se napunjeni hilomikroni enzimski razgrađuju do "ostataka hilomikrona", koje zauzimaju parenhimske stanice jetre. U jetri se događa daljnja konverzija karotenoida i retinil estera u vitamin A. Zatim se sintetizirani retinol transportira do zvjezdastih stanica jetre gdje se ponovno esterificira. Više od 80% stvorenog retinola pohranjeno je u zvjezdastim stanicama jetre. Nasuprot tome, parenhimske stanice jetre imaju samo nizak sadržaj vitamina A. Po potrebi se vitamin A oslobađa iz jetre, vežući se na protein koji veže retinol (RBP) i transtiretin - tiroksina-vezujući prealbumin - i transportiran u serumu do ciljnih stanica. Karotenoidi oslobođeni iz jetre raspoređuju se u sve frakcije lipoproteina, posebno u VLDL, LDL i HDL, i prevezen u krv plazma. The LDL frakcija sadrži više od polovice ukupnog karotenoida koncentracija. Karotenoidi se nalaze u svim ljudskim organima, iako razine u pojedinim tkivima variraju. Najveće koncentracije mogu se naći u jetri - glavnom skladišnom organu - nadbubrežne žlijezde, testisi (testisi) i žuto tijelo (žuto tijelo jajnika). U kontrastu, bubreg, ment, mišići, srce, mozak or koža pokazuju niže razine karotenoida. Ako uzmemo u obzir apsolutnu koncentracija i doprinos tkiva ukupnoj težini organizma, oko 65% karotenoida lokalizirano je u masnom tkivu.

Fiziološki značajne funkcije

Antioksidans aktivnost Kao neophodni sastojci antioksidativne mreže ljudskog tijela, karotenoidi su sposobni inaktivirati reaktivne spojeve kisika - kaljenje. To uključuje, na primjer, peroksilne radikale, ione superoksidnih radikala, singletni kisik, vodik peroksid i hidroksilni i nitrozilni radikali. Ovi spojevi mogu djelovati na organizam ili kao egzogeni noksa, u reakcijama ovisnim o svjetlu ili endogeno kroz aerobne metaboličke procese. Takve se reaktivne tvari nazivaju i slobodnim radikalima i s njima mogu reagirati lipidi, posebno polinezasićeni masnih kiselina i holesterol, proteini, nukleinske kiseline, ugljikohidrati kao i DNA te ih modificirati ili uništiti. Karotenoidi, posebno beta-karoten, likopen, lutein i kantaksantin su posebno uključeni u detoksikacija singletnih kisika i peroksilnih radikala. Proces "gašenja" fizički je fenomen. Karotenoidi djeluju kao posredni prijenosnici energije - kad reagiraju s singletnim kisikom, oslobađaju energiju u interakciji sa svojim okolišem u obliku topline. Na taj se način reaktivni singletni kisik postaje bezopasan. Karotenoidi su najučinkovitiji prirodni "gasitelji singletnog kisika". Deaktivacija peroksilnih radikala ovisi o parcijalnom tlaku kisika. Karotenoidi djeluju kao učinkoviti antioksidanti samo pri niskim koncentracijama kisika. S druge strane, pri visokom parcijalnom tlaku kisika, karotenoidi mogu razviti prooksidativne učinke. Kao rezultat detoksikacija singletnih kisika i peroksilnih radikala sprečava se stvaranje slobodnih radikala i prekida se lančana reakcija peroksidacije lipida. Na taj način karotenoidi štite od oksidacije LDL holesterol, koji je čimbenik rizika za razvoj ateroskleroze (ateroskleroza, otvrdnjavanje arterija). Budući da se karotenoidi konzumiraju tijekom postupka deaktiviranja prooksidansa, treba voditi računa da se osigura adekvatan unos karotenoida u prehrani. The antioksidans zaštita karotenoida je intenzivnija što je veća njihova koncentracija u serumu. Ako se karotenoidi uzimaju zajedno s vitamin E (tokoferol) i glutation - tripeptid od aminokiseline glutaminska kiselina, glicin i cistein - antioksidans učinak se također može pojačati. Ako je sustav antioksidativne zaštite oslabljen zbog nedostatka antioksidansa, prevladavaju prooksidanti, oksidativni stres može se dogoditi. Suzbijajući oksidativne promjene u biološki važnim molekulama, povećani unos karotenoida smanjuje rizik od određenih bolesti. Tu spadaju

Antikancerogeni učinci Prema brojnim epidemiološkim studijama, povećana konzumacija voća i povrća bogatog karotenoidima povezana je sa smanjenim rizikom od tumora. To se posebno odnosi na pluća, jednjak, želudac, kolorektalni (debelo crijevo i rektalni), prostata, cervikalna / kolumna (cervikalna), dojka (dojka) i koža karcinomi. Karotenoidi ostvaruju svoje zaštitne učinke u 3-faznom modelu karcinogeneze, posebno u fazi promocije i napredovanja

  • Inhibicija proliferacije i diferencijacije tumorskih stanica.
  • Prevencija oksidativne DNA i staničnih oštećenja detoksikacijom slobodnih radikala i sprečavanjem njihovog razvoja.
  • Poboljšanje imunološkog odgovora promicanjem prirodnih obrambenih sustava tijela - ovo se posebno odnosi na proliferaciju B i T stanica, broj T pomoćnih stanica i aktivnost prirodnih stanica ubojica.
  • Stimulacija stanične komunikacije putem spojeva u praznini.

Spojevi šupljina su kanali staničnih stanica ili izravne veze između dviju susjednih stanica. Preko ovih proteinskih kompleksa koji stvaraju pore - Connexone - dolazi do razmjene niskomolekularnih signalnih i vitalnih tvari koje, između ostalog, reguliraju procese rasta i razvoja. Takvi procesi također igraju ulogu u karcinogenezi. Spojevi između praznina održavaju kontakt između stanica i omogućuju kontrolirani rast stanica razmjenom signala. Promotori tumora inhibiraju međustaničnu komunikaciju putem spojnih mjesta. Konačno, za razliku od normalnih stanica, tumorske stanice pokazuju malo međustaničnih signala, što dovodi do nekontroliranog rasta stanica. Pojačavajući staničnu komunikaciju putem spojnica, karotenoidi aktivni u vitaminu A i karotenoidi bez svojstva provitamina A, poput kantaksantina ili likopena, inhibiraju tumor rast i razmnožavanje stanica. Uz to, karotenoidi astaksantin a kantaksantin može ometati fazu iniciranja. Inhibiraju specifičnu fazu 1 enzimi, posebno monooksigenaze ovisne o citokrom P450, poput CYP1 A1 ili CYPA2, za koje se smatra da su odgovorne za razvoj kancerogenih tvari. Slični učinci astaksantin i kantaksantin su također primijećeni za neku fazu 2 enzimi. Starosna degeneracija žute makule Macula lutea (žuta mrlja) dio je mrežnice i područja najoštrijeg vida. Tamo, za razliku od ostalih tkiva, karotenoidi lutein i zeaksantin posebno akumulirati. Prema epidemiološkim studijama, dovoljan unos hrane bogate lutein i zeaksantin može smanjiti rizik od makularna degeneracija (AMD). Ovaj je učinak posljedica fizikalno-kemijskih svojstava karotenoida - oni djeluju kao specifični svjetlosni filtri i antioksidanti. AMD je česti uzrok ozbiljnih bolesti slabljenje vida u starijih osoba i može se povezati s slijepilo u starosti. Učinak zaštite od sunca - zaštita kože Učinak zaštite kože od karotenoida može se pripisati njihovim antioksidativnim svojstvima. Povećani unos voća i povrća, posebno one koja sadrži beta-karoten, povezan je s povećanjem razine karotenoida u koži. Studije u kojima se beta-karoten koristio oralno krema za sunčanje sredstvo pokazalo je jasno smanjenje eritema izazvanog UV svjetlom (opsežno crvenilo kože) kada se daje> 20 mg beta-karotena / dan tijekom 12 tjedana u usporedbi s kontrolnom skupinom. Sveukupno, beta-karoten se može koristiti za povećanje osnovne zaštite kože.

Biološka raspoloživost

Karoteni i ksantofili razlikuju se po svojoj toplinskoj stabilnosti. Karoteni bez kisika relativno su toplinski stabilni. Suprotno tome, većina kiseoničnih ksantofila uništava se zagrijavanjem. To, na primjer, objašnjava zašto zagrijano povrće ima manje zdravlje-promotivni učinci od negrijanog povrća. Uz to, značajnu ulogu ima i stupanj obrade hrane. Likopen iz prerađenih proizvoda od rajčice, poput soka od rajčice, znatno je dostupniji nego iz sirovih rajčica, a unos beta-karotena raste sa stupnjem usitnjavanja dodane hrane koja sadrži karotenoide. Sadržaj karotenoida uvelike ovisi, između ostalog, o sezoni, zrelosti, uzgoju, berbi i uvjetima skladištenja, a može se znatno razlikovati u različitim dijelovima biljke. Na primjer, vanjski listovi kupus imaju znatno veće količine luteina i beta-karotena od unutarnjih listova. Oprez. Prema dostupnim podacima Savezne Republike Njemačke o situaciji opskrbe karotenoidima za muškarce i žene, opskrba beta-karotenom nije optimalna.