Ликопенът (произлиза от научното наименование Solanum lycopersicum: „домат“) принадлежи към класа на каротеноиди - тези вторични растителни съединения (биоактивни вещества, които нямат поддържаща живота хранителна функция, но се отличават със своята здраве-промотиращи ефекти - „хранителни съставки“), които са липофилен (мастноразтворим) пигмент багрила отговорен за жълтите, оранжевите и червеникавите цветове на много растения. Според тяхната химическа структура, каротеноиди могат да бъдат разделени на каротини, които са съставени от въглероден (С) и водород (H) - въглеводороди - и ксантофили, които съдържат кислород (O) в допълнение към C и H атоми - заместени въглеводороди. Ликопенът принадлежи към каротините и има молекулна формула C40H56. По същия начин алфа-каротинът и бета-каротин представляват каротини, докато лутеинът, зеаксантинът и бета-криптоксантинът принадлежат към групата на кислородните ксантофили. Структурна характеристика на ликопен е полиненаситената полиенова структура (органично съединение с множество въглероден-въглеродни (CC) двойни връзки), състоящи се от 8 биологични изопреноидни единици (→ тетратерпен) и 13 двойни връзки, 11 от които са конюгирани (множество последователни двойни връзки, разделени с точно една единична връзка). Системата от конюгирани двойни връзки позволява на ликопена да абсорбира видимата светлина в по-високия диапазон на дължина на вълната, което придава червения цвят на каротина. Освен това полиеновата структура е отговорна за някои физикохимични свойства на ликопена, които са пряко свързани с техните биологични ефекти (→ антиоксидант потенциал). За разлика от други каротеноиди, като алфа- и бета-каротин, бета-криптоксантин, лутеин и зеаксантин, ликопенът не носи триметилциклохексен пръстен в краищата на изопреноидната верига (→ ациклична структура). Освен това, каротинът няма свързани заместители. Ликопенът е подчертано липофилен (мастноразтворим), който засяга чревните (кормя-свързани) абсорбция намлява разпределение в организма. Ликопенът може да се появи в различни геометрични форми (цис- / транс- и Z- / Е-изомерия, съответно), които са конвертируеми една в друга:
- Изцяло транс-ликопен
- 5-цис-ликопен
- 7-цис-ликопен
- 9-цис-ликопен
- 11-цис-ликопен
- 13-цис-ликопен
- 15-цис-ликопен
В растението изцяло транс-изомерът доминира с 79-91%, докато в човешкия организъм повече от 50% от ликопена е в цис форма. Съдържащият се в растителните храни изцяло транс-ликопен се частично изомеризира (превръща) в своите цис-форми чрез екзогенни влияния, като топлина и светлина, от една страна, и от киселия стомашен сок, от друга страна, които имат по-добри разтворимост, по-висока абсорбция скорост и по-бърз вътреклетъчен и извънклетъчен (вътре и извън клетката) транспорт в сравнение с изцяло транс-изомерите поради липса на агрегация (агломерация) и кристализационна способност. По отношение на стабилността обаче, всички транс-ликопени превъзхождат повечето от своите цис-изомери (най-висока стабилност: 5-цис ≥ всички транс-≥ 9-цис ≥ 13-цис> 15-цис> 7-цис-> 11-цис: най-ниска стабилност). От приблизително 700 идентифицирани каротеноиди, около 60 са конвертируеми витамин А (ретинол) от човешкия метаболизъм и по този начин притежават провитамин А активност. Поради своята ациклична структура, ликопенът не е един от провитамините А [4, 6, 22, 28, 54, 56-58].
Синтез
Изцяло транс-ликопенът се синтезира (образува) от всички растения, способни на фотосинтеза, водорасли и бактериии гъбички. Изходното вещество за биосинтез на ликопен е мевалонова киселина (разклонена верига, наситена хидрокси мастна киселина; C6H12O4), която се превръща в диметилалил пирофосфат (DMAPP; C5H12O7P2) в съответствие с пътя на мевалоната (метаболитен път, по който, започвайки от ацетил-коензим А) , настъпва биосинтез на изопреноиди - за изграждане на стероиди и вторични метаболити) чрез мевалонат 5-фосфат, мевалонат 5-пирофосфат и изопентенил 5-пирофосфат (IPP). DMAPP кондензира с три молекули от неговия изомер IPP (C5H12O7P2), което води до геранилгеранил пирофосфат (GGPP; C20H36O7P2). Кондензация на две молекули на GGPP води до синтез на фитоен (C40H64), централно вещество в биосинтеза на каротеноиди. В резултат на няколко десатурации (вмъкване на двойни връзки, превръщане на наситено съединение в ненаситено), фитоенът се превръща в изцяло транс-ликопен. Ликопенът е изходното вещество на всички останали каротеноиди. По този начин циклизацията (затваряне на пръстена) на двете крайни изопренови групи на ликопен води до биосинтеза на бета-каротин, които могат да бъдат трансформирани (превърнати) в оксидирани ксантофили чрез хидроксилиране (реакция с отстраняване of вода). В клетките на растителния организъм целият транс-ликопен се локализира в мембраните, в липидни капчици или като кристал в цитоплазмата. В допълнение, той е включен в хромопластите (пластиди, оцветени в оранжево, жълто и червеникаво от каротеноиди в венчелистчета, плодове или органи за съхранение (моркови) на растенията) и хлоропласти (органели от клетки на зелени водорасли и висши растения, които извършват фотосинтеза) - включени в сложна матрица на протеини, липиди, и / или въглехидрати. Докато каротинът в хромопластите на венчелистчетата и плодовете служи за привличане на животни - за пренасяне на цветен прашец и разпръскване на семена - той осигурява защита срещу фотоокислителни увреждания в хлоропластите на растителните листа като компонент на комплексите за прибиране на светлина. Антиоксидантен защитата се постига чрез така нареченото закаляване (детоксикация, инактивиране) на реактивен кислород съединения (1O2, синглетен кислород), където ликопен директно абсорбира (поема) лъчиста енергия чрез триплетното състояние и я дезактивира чрез отделяне на топлина. Тъй като способността за закаляване се увеличава с броя на двойните връзки, ликопенът с неговите 13 двойни връзки има най-висока активност на охлаждане в сравнение с други каротеноиди. В сравнение с лутеина, ликопенът е много по-малко в растенията и животните. Червеното пигментно багрило може да бъде открито спорадично в някои гъби (Porifera; тип водни животни в рамките на Tissueless), насекоми и фототрофни бактерии (бактерии, способни да използват светлината като енергиен източник). Основни източници на ликопен са зрелите плодове и зеленчуци, като домати (0.9-4.2 mg / 100 g) и доматени продукти, червен грейпфрут (~ 3.4 mg / 100 g), гуава (~ 5.4 mg / 100 g), диня (2.3 -7.2 mg / 100 g), папая (~ 3.7 mg / 100 g), шипка, както и някои видове маслини, например костилките на кораловите маслини Elaeagnus umbellata. В този контекст съдържанието на ликопен подлежи на значителни промени в зависимост от сорта, сезона, зрелостта, мястото, растежа, реколтата и условията на съхранение и може да варира значително в различните части на растението. В доматите и доматните продукти ликопенът е около 9 пъти по-концентриран от бета-каротина. Около 80-85% от хранителния прием на ликопен се дължи на консумацията на домати и доматени продукти, като доматено пюре, кетчуп, доматен сос и доматен сок. Силната липофилност (разтворимост на мазнини) на ликопена е причината, поради която каротинът не може да се разтвори във водна среда, което го кара да се агрегира и да кристализира бързо. По този начин, ликопенът в пресните домати присъства в кристално състояние и е затворен в твърда целулозна и / или протеинова матрица, която е трудна за усвояване. Операциите по преработка на храни, като механично смилане и термична обработка, водят до освобождаване на ликопен от хранителната матрица и увеличават неговата бионаличност. Излагането на топлина обаче не трябва да бъде твърде дълго или твърде тежко, в противен случай окисляването, циклизацията (затваряне на пръстена) и / или цис-изомеризацията на изцяло транс-ликопена може да доведе до загуби на активност над 30%. По причини от по-висок бионаличност намлява концентрация от ликопен, доматените продукти, като доматено пюре, доматен сос, кетчуп и доматен сок, имат значително по-високо съдържание на ликопен в сравнение с пресните домати. За използване в хранителната промишленост ликопенът се произвежда както синтетично, така и се екстрахира от доматени концентрати с помощта на органични разтворители. Използва се като оцветител за храна (E 160d) и по този начин е оцветяваща съставка, наред с други, в супи, сосове, ароматизирани напитки, десерти, подправки, сладкарски изделия и хлебни изделия. Освен това ликопенът е важен предшественик на ароматизанти.Той се разцепва чрез кооксидиране с помощта на липоксигенази, чрез взаимодействие с реактивна кислород съединения и под термични стрес, което води до карбонилни съединения с нисък праг на миризма. Тези продукти от разграждането играят съществена роля при преработката на домати и доматени продукти.
резорбция
Поради изразената си липофилност (разтворимост на мазнини), ликопенът се абсорбира (поема) в горната част тънко черво по време на храносмилането. Това налага наличието на хранителни мазнини (3-5 g / хранене) като транспортери, жлъчни киселини за солюбилизация и образуване на мицели и естерази (храносмилателни ензими) за разцепване на естерифициран ликопен. След освобождаване от хранителната матрица, ликопенът се комбинира в лумена на тънките черва с други липофилни вещества и жлъчни киселини за образуване на смесени мицели (сферични структури с диаметър 3-10 nm, в които липидът молекули са подредени по такъв начин, че водаразтворимите молекулни части са обърнати навън, а неразтворимите във вода молекулни порции са обърнати навътре) - мицеларна фаза за разтваряне (увеличаване на разтворимостта) на липиди - които се поемат чрез пасивен дифузионен процес в ентероцитите (клетки на тънките черва епителий) от дванадесетопръстник (дванадесетопръстник) и йеюнум (йеюнум). Съществуват доказателства, че чревни абсорбция на ликопен и други каротеноиди включва специфичен епителен транспортер, който е наситен и чиято активност зависи от каротеноида концентрация. Скоростта на абсорбция на ликопен от растителни храни варира в широки граници в рамките на и между отделните индивиди, варирайки от 30% до 60%, в зависимост от дела на едновременно доставяните мазнини [3-5, 22, 50, 54, 57]. По отношение на тяхното стимулиращо влияние върху абсорбцията на ликопен, наситените мастни киселини са далеч по-ефективни от полиненаситените мастни киселини (полиенови мастни киселини, PFS), което може да бъде оправдано, както следва:
- PFS увеличават размера на смесените мицели, което намалява скоростта на дифузия
- PFS променят заряда на мицеларната повърхност, намалявайки афинитета (силата на свързване) към ентероцитите (клетки на тънкочревния епител)
- PFS (омега-3 и -6 мастни киселини) заемат повече пространство от наситените мастни киселини в липопротеините (агрегати от липиди и протеини - мицелоподобни частици - които служат за транспортиране на липофилни вещества в кръвта), като по този начин ограничават пространството за други липофилни молекули, включително ликопен
- PFS, особено омега-3 мастни киселини, инхибират синтеза на липопротеини.
Бионаличността на ликопен зависи от следните ендогенни и екзогенни фактори в допълнение към приема на мазнини [4, 5, 8, 14, 15, 22, 28, 29, 40, 46-48, 54, 62, 63, 68]:
- Количество ликопен, доставян алиментарно (чрез диетата) - с увеличаване на дозата относителната бионаличност на каротеноида намалява
- Изомерна форма - ликопенът, за разлика от други каротеноиди като бета-каротин, се абсорбира по-добре в своята цис-конфигурация, отколкото в своята изцяло транс-форма; термичната обработка, като готвене, насърчава превръщането на all-trans в цис-ликопен
- Хранителен източник - от добавки (изолиран, пречистен ликопен в мазен разтвор - без присъствие или естерифициран с мастни киселини), каротеноидът е по-достъпен, отколкото от растителни храни (естествен, сложно свързан ликопен), което се доказва от значително по-високо увеличение на серума нива на ликопен след поглъщане на добавки в сравнение с поглъщане на равни количества от плодове и зеленчуци
- Хранителна матрица, в която е вграден ликопен - от доматени продукти, като доматена супа и доматено пюре, ликопенът се абсорбира значително по-добре, отколкото от суровите домати, тъй като обработката (механично раздробяване, термична обработка и др.) Растителните клетъчни структури се разкъсват, връзките на ликопен до протеини намлява диетични фибри се разцепват и кристалните каротеноидни агрегати се разтварят; смесването на храни, съдържащи домати с масло, допълнително увеличава бионаличност на ликопен.
- Взаимодействия с други хранителни съставки:
- Диетичните фибри, като пектини от плодове, намаляват бионаличността на ликопен, като образуват слабо разтворими комплекси с каротеноида
- Olestra (синтетичен заместител на мазнините, състоящ се от естери на захароза и дълговерижни мастни киселини (→ захароза полиестер), който не може да се разцепи от ендогенни липази (разцепване на мазнини ензими) поради стерично препятствие и се екскретира непроменен) намалява абсорбцията на ликопен; според Koonsvitsky et al (1997) е резултат от дневен прием на 18 g Olestra за период от 3 седмици намаляване на серумните нива на каротеноиди с 27%; според Thornquist et al (2000) вече има малки количества Olestra (2 g / ден), за да се отчете намаляване на серумните нива на каротеноидите (с 15%).
- Фитостеролите и -станолите (химични съединения от класа на стерините, намиращи се в мастни растителни части, като семена, кълнове и семена, които много приличат на структурата на холестерола и конкурентно инхибират неговата абсорбция) могат да нарушат чревната абсорбция на ликопен; по този начин, редовното използване на спрейове, съдържащи фитостерол, като маргарин, може да доведе до умерено намалено (с 10-20%) ниво на серумен каротеноид; чрез едновременно увеличаване на дневния прием на богати на каротеноиди плодове и зеленчуци, намаляването на серумната концентрация на каротеноиди може да бъде предотвратено чрез консумация на маргарин, съдържащ фитостерол
- Приемът на каротеноидни смеси, като ликопен, бета-каротин, криптоксантин, зеаксантин и лутеин, може както да инхибира, така и да стимулира усвояването на ликопен в червата - на нивото на включване (поглъщане) в смесени мицели в чревния лумен, ентероцит по време на вътреклетъчно -клетка) транспорт и включване в липопротеини-със силни междуиндивидуални различия
- Според Olsen (1994), прилагането на високи фармакологични дози бета-каротин води до намалена абсорбция на ликопен и намаляване на нивата на серумен ликопен - вероятно поради процесите на кинетично изместване по чревната лигавица; по този начин, преференциалното монодобавяне на високи дози бета-каротин изглежда инхибира чревната абсорбция, особено на онези каротеноиди, които имат по-висок защитен потенциал от бета-каротина, като ликопен, зеаксантин и лутеин и присъстват в серума в значителни количества
- Gaziano et al (1995) демонстрира намаляване на съдържанието на ликопен в липопротеините, особено във LDL (липопротеини с ниска плътност; богати на холестерол липопротеини с ниска плътност), след шест дни поглъщане на 100 mg синтетичен и естествен бета-каротин
- Wahlquist et al (1994) установяват повишаване на серумните концентрации на ликопен при ежедневно приложение на 20 mg бета-каротин за период от една година
- Gossage et al (2000) допълват кърмещите и некърмещите жени на възраст 19-39 години с по 30 mg бета-каротин в продължение на 28 дни, в резултат на което серумните концентрации на ликопен не се влияят, докато серумните нива на алфа и бета-каротин се увеличават и серумът нивата на лутеин са значително намалени
- Индивидуално храносмилателно представяне, като механично смилане в горната част на храносмилателния тракт, стомашно рН, жлъчен поток - задълбоченото дъвчене и ниското рН на стомашния сок насърчават клетъчното разрушаване и отделянето на свързания и естерифициран ликопен, съответно, което увеличава бионаличността на каротеноида; намаленият жлъчен поток намалява бионаличността поради нарушено образуване на мицела
- Състояние на снабдяване на организма
- Генетични фактори
Транспорт и разпределение в тялото
В ентероцитите (клетки на тънките черва епителий) на горната тънко черво, ликопенът е включен в хиломикроните (CM, богати на липиди липопротеини), които се секретират (секретират) в интерстициалните пространства на ентероцитите чрез екзоцитоза (транспорт на вещества извън клетката) и се транспортират през лимфа. Чрез truncus intestinalis (несдвоен лимфен събирателен ствол на коремната кухина) и ductus thoracicus (лимфен събирателен ствол на гръдната кухина) хиломикроните навлизат в субклавията вена (субклавиална вена) и югуларна вена (югуларна вена), съответно, които се сближават, за да образуват брахиоцефалната вена (лявата страна) - angulus venosus (венозен ъгъл). Вените брахиоцефалики от двете страни се обединяват, за да образуват несдвоения превъзходен Главна артерия (горната куха вена), която се отваря в дясно предсърдие (atrium cordis dextrum). Хиломикроните се въвеждат в периферните Тя от силата на изпомпване на сърце. Хиломикроните имат полуживот (времето, при което стойността, която намалява експоненциално с времето, се намалява наполовина) от около 30 минути и се разграждат до остатъци от хиломикрон (CM-R, остатъци от хиломикрон с ниско съдържание на мазнини) по време на транспортиране до черен дроб. В този контекст, липопротеин липаза (LPL) играе решаваща роля, която се намира на повърхността на ендотелните клетки (клетки, облицоващи вътрешността на кръв съдове) на кръвни капиляри и води до усвояване на свободни мастни киселини и малки количества ликопен в различни тъкани, например мускули, мастна тъкан и млечна жлеза, чрез липидно разцепване. Въпреки това, по-голямата част от ликопен остава в CM-R, който се свързва със специфични рецептори в черен дроб и се поема в паренхимните клетки на черния дроб чрез рецептор-медиирана ендоцитоза (инвагинация от клетъчната мембрана → удушаване на CM-R-съдържащи везикули (клетъчни органели) във вътрешността на клетката). В черен дроб клетки, ликопенът се съхранява частично, а друга част се включва в VLDL (много ниско плътност липопротеини; съдържащи липиди липопротеини с много ниска плътност), чрез които каротеноидът достига до екстрахепаталните („извън черния дроб“) тъкани чрез кръв Тя . Тъй като VLDL циркулира в кръв свързва се с периферните клетки, липиди се разцепват чрез действие на LPL и отделените липофилни вещества, включително ликопен, се интернализират (поемат вътрешно) чрез пасивна дифузия. Това води до катаболизма на VLDL към IDL (междинен плътност липопротеини). IDL частиците могат или да бъдат поети от черния дроб по медииран от рецептора начин и там да се разграждат, или да се метаболизират (метаболизират) в кръвната плазма от триглицериди липаза (ензим, разделящ мазнините) до холестерол-богат LDL (ниско плътност липопротеини). Ликопен, обвързан с LDL се поема в черния дроб и екстрахепаталните тъкани чрез рецептор-медиирана ендоцитоза, от една страна и се прехвърля в HDL (липопротеини с висока плътност) от друга страна, които участват в транспорта на ликопен и други липофилни молекули, особено холестерол, от периферни клетки обратно към черния дроб. В човешките тъкани и органи се намира сложна смес от каротеноиди, която е обект на силни индивидуални вариации както в качествено (модел на каротеноиди), така и количествено (концентрация каротиноиди). Ликопенът и бета-каротинът са най-разпространените каротеноиди в кръвта и тъканите. Докато ликопенът доминира в надбъбречните жлези, тестисите (тестиси), простатаи черния дроб, белите дробове и бъбреците имат приблизително еднакви количества ликопен и бета-каротин. Тъй като ликопенът е подчертано липофилен (мастноразтворим), той също се локализира в мастната тъкан (~ 1 nmol / g мокро тегло) и кожа, но при по-ниски концентрации, отколкото в тестисите (тестисите) и надбъбречните жлези (до 20 nmol / g мокро тегло), например [4, 15, 22, 28, 40, 50, 54, 56-58]. В клетките на отделни тъкани и органи ликопенът е особено компонент на клетъчните мембрани и влияе върху тяхната дебелина, сила, течливост, пропускливост (пропускливост), както и ефективност. Тъй като ликопенът има най-голям антиоксидант потенциал в сравнение с други каротеноиди и за предпочитане се съхранява в простата тъкан, той се счита за фактор с най-висока ефективност по отношение на простатата рак предотвратяване. В кръвта ликопенът се транспортира от липопротеини, съставени от липофилни молекули и аполипопротеини (белтъчна част, функционира като структурно скеле и / или молекула за разпознаване и скачване, например за мембранни рецептори), като Apo AI, B-48, C-II, D и E. Каротеноидът е свързан с 75-80% LDL, 10-25% до HDLи 5-10% към VLDL. В зависимост от хранителните навици, серумната концентрация на ликопен е около 0.05-1.05 µmol / l и варира в зависимост от пола, възрастта, здраве състояние, общо телесни мазнини маса, и ниво на алкохол намлява тютюн консумация. В човешки серум и кърмаКъм днешна дата са идентифицирани 34 от приблизително 700 известни каротеноиди, включително 13 геометрични изцяло транс-изомери. Сред тях, в допълнение към ликопена, са каротините алфа- и бета-каротин и ксантофилните лутеин, зеаксантин и криптоксантин. открива най-често.
отделяне
Неабсорбираният ликопен напуска тялото във фекалиите (изпражненията), докато чревно (чрез червата) абсорбираният ликопен се елиминира в урината под формата на неговите метаболити. Ендогенното разграждане на ликопен се осъществява от бета-каротин диоксигеназа 2 (BCDO2), която разцепва каротина до псевдойонон, гераниал и 2-метил-2-хептен-6-он. За да превърнат продуктите от разграждането на ликопена в екскретируема форма, те се подлагат на биотрансформация, както и всички липофилни (мастноразтворими) вещества. Биотрансформацията се среща в много тъкани, особено в черния дроб, и може да бъде разделена на две фази:
- Във фаза I метаболитите (междинни продукти) на ликопен се хидроксилират (вмъкване на ОН група) от системата на цитохром Р-450 за повишаване на разтворимостта
- Във фаза II настъпва конюгация с силно хидрофилни (водоразтворими) вещества - за тази цел глюкуроновата киселина се прехвърля в предварително въведената OH група на метаболитите с помощта на глюкуронилтрансфераза
След сингъл администрация, времето на задържане на каротеноидите в организма е между 5-10 дни.
