Каротеноидите

Каротеноидите принадлежат към групата на т.нар вторични растителни съединения, които не се считат за съществени за хората, но се считат за полезни за здраве. Каротеноидите са липофилни (мастноразтворими) цветни пигменти. Те се срещат в хромопластите на растителните организми и придават на много растения и плодове жълтия до червеникав цвят. Каротеноидите могат да бъдат открити и в хлоропластите на зелените растения, чийто цвят е маскиран от зеленото на хлорофила. Каротеноидите могат да се синтезират изключително от растителни организми. Там по време на фотосинтезата те участват в абсорбция на светлината и пренасянето на нейната енергия към хлорофил. Те също така разширяват абсорбция спектър в синьо-зеления спектър на фотосинтетичните организми и служат като защитни фактори на светлината. Освен това, като антиоксиданти, каротеноидите предпазват хлорофила молекули на растенията от фотоокислителни щети и предпазват животните, консумиращи богати на каротеноиди растителни храни, от влиянието на агресивни кислород вид - „окислително стрес“. Днес са известни 500-600 различни каротеноиди, от които около 10% могат да бъдат превърнати в витамин А (ретинол) от човешкия метаболизъм и по този начин имат свойства на провитамин А. Най-известният представител с този имот е бета-каротин. Този каротеноид има най-високо витамин А дейност. Витамин А се намира изключително в животинския организъм и в допълнение към бета-каротин, могат да се образуват и от други каротеноиди, като алфа-каротин и бета-криптоксантин. При обичайни хранителни условия в човешкия серум могат да бъдат открити около 40 различни каротеноида, като следните са основните каротеноиди в организма.

  • Алфа-каротин
  • Бета-каротин
  • Ликопенът
  • Лутеин
  • Зеаксантин
  • Алфа-криптоксантин
  • Бета-криптоксантин

Бета-каротин представлява 15-30% от общите каротеноиди в плазмата.

Биохимия

Химически каротеноидите са съставени от осем изопреноидни единици и се състоят от въглеводородна верига с конюгирани двойни връзки, които могат да носят различни заместители в двата края. Те могат да бъдат разделени на каротини, състоящи се от водород намлява въглеродени ксантофили, които също съдържат кислород. Най-важните представители на каротините са както алфа-, така и бета-каротин ликопен и на ксантофили лутеин, зеаксантин, както и бета-криптоксантин. Докато жълтите, червените и оранжевите плодове и зеленчуци съдържат предимно каротини, 60-80% от ксантофилите се намират в зелените зеленчуци. Бета-каротинът представлява най-разпространеният каротеноид, въпреки че съдържанието на, например, лутеин в спанака и различни зеле сортове или ликопен при доматите е много по-висока.

Абсорбцията

Като цяло абсорбция скоростта на каротеноидите е много ниска, варираща от 1 до 50%. С увеличаване на приема на каротеноиди в храната, скоростта на абсорбция намалява. Освен това абсорбцията зависи от следните фактори.

  • Вид храна - диетични фибри, например пектини, намалява абсорбцията.
  • Форма, в която каротеноидите присъстват в храните - с увеличаване на размера на кристалите, скоростта на абсорбция намалява
  • Комбинацията с други хранителни компоненти, особено мазнини - за да се осигури оптимално усвояване, наличието на липиди в храната е от съществено значение
  • Вид на обработката - термична обработка, механично смилане насърчават абсорбцията.

Например, бета-каротинът от суровите моркови се абсорбира само около 1%, защото е затворен в сложна, несмилаема матрица от протеини, липиди намлява въглехидрати в растителната клетка. С увеличаване на степента на обработка - под въздействието на топлина и механично смилане, например по време на готвене или при производството на кетчуп - скоростта на усвояване се увеличава. Абсорбцията на каротеноиди следва пътя на липидната резорбция, което налага наличието на мазнини и жлъчни киселини. Каротеноидите, заедно с други мастноразтворими хранителни вещества, се пакетират в мицели след освобождаване от храната под въздействието на жлъчни киселини и транспортирани до епителните клетки на тънките черва лигавицатаТам алдехидният ретинал се образува от активните на витамин А каротеноиди - бета- и алфа-каротин, както и бета-криптоксантин - в резултат на окислително разцепване от ензима диоксигеназа - едно до две молекули на ретината може да се образува от бета-каротин. Ретината се превръща в действителния витамин А (ретинол) посредством алкохол дехидрогеназа. Впоследствие, естерификация на ретинол молекули с палмитинова, стеаринова, олеинова и линоленова киселинисъответно се получава, което води до синтеза на ретинилови естери. Окислителното разцепване на каротеноидите от диоксигеназата и образуването на витамин А се осъществяват главно в клетките на тънките черва лигавицата. Каротеноидите с активна активност на витамин А също могат да се превърнат във витамин А в други тъканни клетки, като напр черен дроб, бъбрек намлява бял дроб. Кислород и метален йон, вероятно желязо, са необходими за поддържане на диоксигеназна активност. И накрая, степента на ензимно разцепване и следователно количеството синтезиран витамин А зависи от нивото на прием на каротеноиди или протеини, желязо състояние и едновременен прием на мазнини и мастноразтворими витамини - витамини A, D, E, K. Проучванията показват, че наситени мастни киселини имат много по-положителен ефект върху абсорбцията на каротеноиди, отколкото ненаситените мастни киселини. Обсъждат се следните причини.

  • Полиеновите мастни киселини - PFS -, като омега-3 и -6 мастни киселини, увеличават размера на мицела, което намалява скоростта на дифузия
  • PFS променят заряда на мицелната повърхност, като влияят негативно на афинитета към епителната клетка
  • PFS заемат повече място в липопротеините VLDL, отколкото наситените мазнини, ограничавайки пространството за други липоиди, като каротеноиди, ретинол и витамин Е -токоферол.
  • Омега-3 мастни киселини инхибират синтеза на VLDL. VLDL е важен за каротеноидния транспорт в серума.
  • PFS увеличават нуждата от витамин Е, който е антиоксидант, който предпазва каротеноидите и витамин А, съответно, от окисляване

Транспорт и съхранение

Получените ретинилови естери, нестерифициран ретинол, каротини, както и ксантофили се съхраняват в хиломикрони в тънките черва лигавицата. Хиломикроните принадлежат към групата на липопротеините и имат за задача да освобождават мастноразтворими вещества от епителните клетки на тънко черво в лимфа и транспортирането им в серума до черен дроб или периферни тъкани. Само малка част от ретиниловите естери и каротеноидите се поглъщат в екстрахепаталните тъкани и се превръщат във витамин А. По-голямата част достига черен дроб. По-голямата порция достига черния дроб. По пътя натоварените хиломикрони се разграждат ензимно до „остатъци от хиломикрон“, които се поемат от паренхимните клетки на черния дроб. В черния дроб настъпва по-нататъшно превръщане на каротеноиди и ретинилови естери във витамин А. След това синтезираният ретинол се транспортира до звездните клетки на черния дроб, където се реестерифицира. Повече от 80% от образувания ретинол се съхранява в чернодробните звездни клетки. За разлика от тях, паренхимните клетки на черния дроб имат само ниско съдържание на витамин А. Когато е необходимо, витамин А се освобождава от черния дроб, свързан с ретинол-свързващ протеин (RBP) и транстиретин - тироксин-свързващ преалбумин - и транспортиран в серума до целевите клетки. Каротеноидите, освободени от черния дроб, се разпределят във всички фракции на липопротеините, особено VLDL, LDL намлява HDL, и транспортирани в кръв плазма. The LDL фракцията съдържа повече от половината от общия каротеноид концентрация. Каротеноидите се намират във всички органи на човека, въпреки че нивата в отделните тъкани варират. Най-високи концентрации могат да бъдат намерени в черния дроб - основен орган за съхранение - надбъбречна жлеза, тестиси (тестиси) и жълтото тяло (жълтото тяло на яйчника). За разлика, бъбрек, бял дроб, мускули, сърце, мозък or кожа показват по-ниски нива на каротеноиди. Ако разгледаме абсолютното концентрация и приносът на тъканите към общото тегло на организма, около 65% от каротеноидите са локализирани в мастната тъкан.

Физиологично значими функции

Антиоксидантен активност Като основни компоненти на антиоксидантната мрежа на човешкото тяло, каротеноидите са способни да инактивират реактивните кислородни съединения - закаляването. Те включват например пероксилни радикали, супероксидни радикални йони, синглетен кислород, водород пероксид и хидроксилни и нитрозилови радикали.Тези съединения могат да действат върху организма или като екзогенни нокси, при светлинно зависими реакции или ендогенно чрез аеробни метаболитни процеси. Такива реактивни вещества се наричат ​​още свободни радикали и могат да реагират с тях липиди, особено полиненаситени мастни киселини намлява холестерол, протеини, нуклеинова киселина, въглехидрати както и ДНК и да ги модифицира или унищожи. Каротеноиди, особено бета-каротин, ликопен, лутеинът и кантаксантинът участват особено в детоксикация на синглетен кислород и пероксилни радикали. Процесът на „закаляване“ е физическо явление. Каротеноидите действат като междинни носители на енергия - когато реагират с синглетен кислород, те освобождават енергията във взаимодействие с околната среда под формата на топлина. По този начин реактивният синглетен кислород става безвреден. Каротеноидите представляват най-ефективните природни „синглетни гасители на кислорода“. Дезактивирането на пероксилните радикали зависи от парциалното налягане на кислорода. Каротеноидите действат като ефективни антиоксиданти само при ниски концентрации на кислород. От друга страна, при високо парциално налягане на кислорода, каротеноидите могат да развият прооксидантни ефекти. В резултат на детоксикация на синглетните кислородни и пероксилни радикали се предотвратява образуването на свободни радикали и верижната реакция на липидната пероксидация се прекъсва. По този начин каротеноидите предпазват от окисляване на LDL холестерол, което е рисков фактор за развитието на атеросклероза (атеросклероза, втвърдяване на артериите). Тъй като каротеноидите се консумират по време на процеса на дезактивиране на прооксиданти, трябва да се внимава да се осигури адекватен хранителен прием на каротеноиди. The антиоксидант защитата на каротеноидите е толкова по-интензивна, колкото по-висока е тяхната концентрация в серум. Ако се приемат каротеноиди заедно с витамин Е (токоферол) и глутатион - трипептид на аминокиселини глутаминова киселина, глицин и цистеин - На антиоксидант ефектът също може да бъде засилен. Ако системата за антиоксидантна защита е отслабена поради дефицит на антиоксиданти, преобладават прооксидантите, окислителни стрес може да възникне. Чрез противодействие на окислителните промени в биологично важни молекули, увеличеният прием на каротеноиди намалява риска от някои заболявания. Те включват

Антикарциногенни ефекти Според многобройни епидемиологични проучвания, увеличената консумация на богати на каротеноиди плодове и зеленчуци е свързана с намален риск от тумори. Това важи особено за белите дробове, хранопровода, стомаха, колоректалната (двоеточие и ректално), простата, шийка на матката (шийка), млечна жлеза (гърда) и кожа ракови заболявания. Каротеноидите оказват своите защитни ефекти в тристепенния модел на канцерогенеза, особено на фазата на промоция и прогресия

  • Инхибиране на пролиферацията и диференциацията на туморни клетки.
  • Предотвратяване на окислителна ДНК и клетъчно увреждане чрез детоксикация на свободните радикали и предотвратяване на тяхното развитие.
  • Подобряване на имунния отговор чрез насърчаване на естествените защитни системи на организма - това се отнася по-специално до пролиферацията на В и Т клетки, броя на Т помощните клетки и активността на естествените клетки убийци.
  • Стимулиране на клетъчната комуникация чрез междинни връзки.

Пропуските са кръстосано-клетъчни канали или директни връзки между две съседни клетки. Чрез тези порообразуващи протеинови комплекси - Connexone - се осъществява обмен на нискомолекулна сигнализация и жизненоважни вещества, които регулират, наред с други неща, процесите на растеж и развитие. Такива процеси също играят роля в канцерогенезата. Пропуските поддържат контакт между клетките и позволяват контролиран клетъчен растеж чрез обмен на сигнали. Туморните промотори инхибират междуклетъчната комуникация чрез междинни връзки. И накрая, за разлика от нормалните клетки, туморните клетки показват малко междуклетъчно сигнализиране, което води до неконтролиран клетъчен растеж. клетъчен растеж и пролиферация. В допълнение, каротеноидите астаксантин а кантаксантинът може да повлияе на иницииращата фаза. Те инхибират специфична фаза 1 ензими, особено цитохром P450-зависими монооксигенази, като CYP1 A1 или CYPA2, за които се смята, че са отговорни за развитието на канцерогени. Подобни ефекти на астаксантин и кантаксантин също са наблюдавани за някаква фаза 2 ензими. Възрастна дегенерация на жълтата макула The macula lutea (жълто петно) е част от ретината и областта с най-остро зрение. Там, за разлика от други тъкани, каротеноидите лутеин и зеаксантин специално се натрупват. Според епидемиологични проучвания достатъчен прием на храни, богати на лутеин и зеаксантин може да намали риска от свързана с възрастта макулна дегенерация (AMD). Този ефект се дължи на физикохимичните свойства на каротеноидите - те действат като специфични светлинни филтри и антиоксиданти. AMD е често срещана причина за сериозни зрително увреждане при възрастни хора и може да бъде свързан с слепота в напреднала възраст. Слънцезащитен ефект - защита на кожата Ефектът на каротеноидите за защита на кожата може да се дължи на техните антиоксидантни свойства. Повишеният прием на плодове и зеленчуци, особено тези, съдържащи бета-каротин, е свързан с повишаване на нивата на каротеноиди в кожата. Проучвания, при които бета-каротин се използва като орален слънцезащитни продукти агент показва ясно намаляване на ултравиолетовата индуцирана еритема (екстензивно зачервяване на кожата), когато> 20 mg бета-каротин / ден се прилага в продължение на 12 седмици в сравнение с контролната група. Като цяло бета-каротинът може да се използва за повишаване на основната защита на кожата.

Бионаличността

Каротините и ксантофилите се различават по своята топлинна стабилност. Безкислородните каротини са относително топлоустойчиви. За разлика от тях, повечето кислородни ксантофили се разрушават при нагряване. Това обяснява например защо затоплените зеленчуци имат по-малко здраве-популяризиращи ефекти от неотопляеми зеленчуци. В допълнение, степента на обработка на храната играе съществена роля. Ликопенът от преработени доматени продукти, като доматен сок, е значително по-достъпен, отколкото от суровите домати, а усвояването на бета-каротин се увеличава със степента на смилане на добавената храна, съдържаща каротеноиди. Съдържанието на каротеноиди е силно зависимо, наред с други неща, от сезона, зрелостта, отглеждането, събирането и условията на съхранение и може да варира значително в различните части на растението. Например външните листа на зеле имат значително по-големи количества лутеин и бета-каротин, отколкото вътрешните листа. Внимание. Според наличните данни за Федерална република Германия за ситуацията с предлагането на каротеноиди за мъже и жени, доставката на бета-каротин не е оптимална.