Karotinoīdi

Karotinoīdi pieder pie tā saukto grupas sekundārie augu savienojumi, kas netiek uzskatīti par būtiskiem cilvēkiem, bet tiek uzskatīti par labvēlīgiem cilvēkiem veselība. Karotinoīdi ir lipofīli (taukos šķīstoši) krāsu pigmenti. Tie sastopami augu organismu hromoplastos un daudziem augiem un augļiem piešķir dzeltenu līdz sarkanīgu krāsu. Karotinoīdus var noteikt arī zaļo augu hloroplastos, kuru krāsu maskē hlorofila zaļā krāsa. Karotinoīdus var sintezēt tikai augu organismi. Tur fotosintēzes laikā viņi ir iesaistīti absorbcija gaismas un tās enerģijas pārnese uz hlorofilu. Tie arī paplašina absorbcija spektrs zili-zaļā spektra diapazonā fotosintētiskos organismos un kalpo kā gaismas aizsardzības faktori. Turklāt kā antioksidanti karotinoīdi aizsargā hlorofilu molekulas augu aizsardzība pret fotooksidatīviem bojājumiem un aizsargā dzīvniekus, kas lieto karotinoīdiem bagātu augu pārtiku, no agresīvas ietekmes skābeklis suga - “oksidatīvā uzsvars“. Mūsdienās ir zināmi 500-600 dažādi karotinoīdi, no kuriem apmēram 10% var pārveidot A vitamīns (retinols) cilvēka metabolismā un tādējādi tām piemīt A provitamīna īpašības. Pazīstamākais pārstāvis ar šo īpašumu ir beta-karotīns. Šim karotinoīdam ir visaugstākais A vitamīns darbību. Vitamīns ir sastopams tikai dzīvnieku organismā un papildus beta-karotīns, var veidot arī no citiem karotinoīdiem, piemēram, alfa-karotīna un beta-kriptoksantīna. Normālos uztura apstākļos cilvēka serumā var konstatēt apmēram 40 dažādus karotinoīdus, no kuriem galvenie ir karotinoīdi organismā.

  • Alpha-karotīns
  • Beta karotīns
  • Likopēns
  • Luteīns
  • Zeaksantīns
  • Alfa-kriptoksantīns
  • Beta-kriptoksantīns

Beta karotīns veido 15-30% no kopējā karotinoīdu daudzuma plazmā.

Bioķīmija

Ķīmiski karotinoīdi sastāv no astoņām izoprenoīdu vienībām un sastāv no ogļūdeņraža ķēdes ar konjugētām dubultām saitēm, kuru abos galos var būt dažādi aizstājēji. Tos var iedalīt karotīnos, kas sastāv no ūdeņradis un ogleklisun ksantofiliem, kas arī satur skābeklis. Vissvarīgākie karotīnu pārstāvji ir alfa un beta karotīns, kā arī likopēns un ksantofillu luteīnu, zeaksantīnu, kā arī beta-kriptoksantīnu. Kamēr dzeltenie, sarkanie un oranžie augļi un dārzeņi galvenokārt satur karotīnus, 60-80% ksantofilu ir zaļajos dārzeņos. Beta-karotīns ir visplašākais karotinoīds, lai gan, piemēram, luteīna saturs spinātos un dažādos kāposti šķirnes vai likopēns tomātos ir daudz augstāks.

Absorbcija

Kopumā absorbcija karotinoīdu līmenis ir ļoti zems, svārstoties no 1 līdz 50%. Palielinoties uztura karotinoīdu daudzumam, absorbcijas ātrums samazinās. Turklāt absorbcija ir atkarīga no šādiem faktoriem.

  • Pārtikas veids - šķiedrvielas, piemēram, pektīni, samazina absorbciju.
  • Forma, kurā pārtikas produktos atrodas karotinoīdi - palielinoties kristāla izmēram, absorbcijas ātrums samazinās
  • Kombinācija ar citiem pārtikas komponentiem, īpaši taukiem - lai nodrošinātu optimālu uzsūkšanos, uztura lipīdu klātbūtne ir būtiska
  • Pārstrādes veids - termiskā apstrāde, mehāniskā sasmalcināšana veicina absorbciju.

Piemēram, beta karotīns no neapstrādātiem burkāniem tiek absorbēts tikai par 1%, jo tas ir ieslēgts sarežģītā, nesagremojamā proteīni, lipīdi un ogļhidrāti augu šūnā. Palielinoties apstrādes pakāpei - karstuma un mehāniskas sasmalcināšanas ietekmē, piemēram, laikā vārīšanas vai kečupa ražošanā - palielinās absorbcijas ātrums. Karotinoīdu absorbcija notiek pēc lipīdu rezorbcijas ceļa, kas prasa tauku un žultsskābes. Karotinoīdi kopā ar citām taukos šķīstošām barības vielām pēc izdalīšanās no pārtikas tiek iesaiņoti micellās. žultsskābes un transportē uz tievās zarnas epitēlija šūnām gļotādasAldehīda tīklene tiek veidota no A vitamīnā aktīvajiem karotinoīdiem - beta- un alfa-karotīna, kā arī beta-kriptoksantīna - oksidatīvās šķelšanās rezultātā ar fermentu dioksigenāzi - viens līdz divi molekulas tīklenes daļu var veidot no beta-karotīna. Ar tīklenes palīdzību tīklene tiek pārveidota par faktisko A vitamīnu (retinolu) alkohols dehidrogenāzes. Pēc tam retinola esterifikācija molekulas ar palmitīnu, stearīnu, oleīnu un linolēnu skābes, attiecīgi, rodas retinilesteru sintēze. Karotenoīdu oksidatīvā šķelšana ar dioksigenāzes palīdzību un A vitamīna veidošanās galvenokārt notiek tievās zarnas šūnās. gļotādas. Tomēr A vitamīna aktīvos karotinoīdus var pārvērst A vitamīnā arī citās audu šūnās, piemēram aknas, niere un plaušu. Skābeklis un, domājams, metāla jonu dzelzs, ir nepieciešami, lai uzturētu dioksigenāzes aktivitāti. Visbeidzot, fermentatīvā šķelšanās pakāpe un līdz ar to sintezētā A vitamīna daudzums ir atkarīgs no karotinoīdu vai olbaltumvielu uzņemšanas līmeņa, dzelzs statusu un vienlaicīgu tauku un taukos šķīstošo uzņemšanu vitamīni - vitamīni A, D, E, K. Pētījumi ir parādījuši, ka piesātināti taukskābes ir daudz pozitīvāka ietekme uz karotinoīdu uzsūkšanos nekā nepiesātinātās taukskābes. Tiek apspriesti šādi cēloņi.

  • Poliēna taukskābes - PFS -, piemēram, omega-3 un -6 taukskābes, palielina micellu izmēru, kas samazina difūzijas ātrumu
  • PFS maina micellas virsmas lādiņu, negatīvi ietekmējot afinitāti pret epitēlija šūnu
  • PFS lipoproteīnos VLDL aizņem vairāk vietas nekā piesātinātie tauki, ierobežojot vietu citiem lipoīdiem, piemēram, karotinoīdiem, retinolam un E vitamīna tokoferols.
  • Omega-3 taukskābes kavē VLDL sintēzi. VLDL ir svarīga karotinoīdu transportēšanai serumā.
  • PFS palielina nepieciešamību pēc E vitamīna, kas ir antioksidants, kas attiecīgi aizsargā karotinoīdus un A vitamīnu no oksidēšanās

Transports un uzglabāšana

Rezultātā iegūtos retinilesterus, neesterificēto retinolu, karotīnus, kā arī ksantofilus uzglabā tievās zarnas chilomikronos. gļotādas. Chilomicrons pieder lipoproteīnu grupai, un to uzdevums ir atbrīvot taukos šķīstošās vielas no organisma epitēlija šūnām. tievā zarnā stāšanās limfa un transportējot tos serumā uz aknas vai perifēros audos. Tikai neliela daļa retinilesteru un karotinoīdu tiek uzņemti ārpushepatiskos audos un pārveidoti par A vitamīnu. Lielākā daļa sasniedz aknas. Lielāka daļa nonāk aknās. Pa ceļam noslogotie chilomikroni fermentatīvi degradējas līdz “chilomicrona paliekām”, kurus uzņem aknu parenhīmas šūnas. Aknās notiek turpmāka karotinoīdu un retinilesteru pārvēršana par A vitamīnu. Pēc tam sintezētais retinols tiek transportēts uz aknu zvaigžņu šūnām, kur tas tiek pāresterificēts. Vairāk nekā 80% no izveidotā retinola tiek uzglabāti aknu zvaigžņu šūnās. Turpretī aknu parenhīmas šūnās ir tikai zems A vitamīna saturs. Ja nepieciešams, A vitamīns izdalās no aknām, saistoties ar retinolu saistošo olbaltumvielu (RBP) un transtiretīnu - tiroksīns- saistošais prealbumīns - un transportēts serumā uz mērķa šūnām. No aknām izdalītie karotinoīdi tiek sadalīti visās lipoproteīnu frakcijās, īpaši VLDL, ZBL un ABLun transportē asinis plazma. The ZBL frakcija satur vairāk nekā pusi no kopējā karotinoīda daudzuma koncentrācija. Karotinoīdi ir atrodami visos cilvēka orgānos, lai gan līmenis atsevišķos audos ir atšķirīgs. Augstākās koncentrācijas var konstatēt aknās - galvenajā uzglabāšanas orgānā - virsnieru dziedzeris, sēklinieki (sēklinieki) un dzeltenais ķermenis (olnīcas dzeltenais ķermenis). Turpretī niere, plaušu, muskuļi, sirds, smadzenes or āda parādīt zemāku karotinoīdu līmeni. Ja mēs uzskatām absolūtu koncentrācija un audu ieguldījums kopējā organisma svarā, aptuveni 65% karotinoīdu lokalizējas taukaudos.

Fizioloģiski nozīmīgas funkcijas

Antioksidants aktivitāte Kā būtiskas cilvēka ķermeņa antioksidantu tīkla sastāvdaļas karotinoīdi spēj inaktivēt reaktīvos skābekļa savienojumus - dzēst. Tie ietver, piemēram, peroksilradikāļus, superoksīda radikāļu jonus, viengabala skābekli, ūdeņradis peroksīds, hidroksilgrupas un nitrozilgrupas. Šie savienojumi var iedarboties uz organismu vai nu kā eksogēni oksīdi, no gaismas atkarīgās reakcijās, vai arī endogēni aerobo vielmaiņas procesu rezultātā. Šādas reaktīvas vielas sauc arī par brīvajiem radikāļiem, un tās var reaģēt ar lipīdi, īpaši polinepiesātināti taukskābes un holesterīns, proteīni, nukleīnskābes, ogļhidrāti kā arī DNS un tos modificēt vai iznīcināt. Karotinoīdi, īpaši beta-karotīns, likopēns, luteīns un kantaksantīns ir īpaši iesaistīti detoksikācija skābekļa un peroksilgrupas. “Rūdīšanas” process ir fiziska parādība. Karotinoīdi darbojas kā starpposma enerģijas nesēji - reaģējot ar viengabala skābekli, tie siltuma veidā mijiedarbībā ar tās vidi atbrīvo enerģiju. Tādā veidā reaktīvais viengabala skābeklis tiek padarīts nekaitīgs. Karotinoīdi ir visefektīvākie dabiskie “viengabala skābekļa dzesētāji”. Peroksilradikāļu dezaktivācija ir atkarīga no skābekļa parciālā spiediena. Karotinoīdi kā efektīvi antioksidanti darbojas tikai zemā skābekļa koncentrācijā. Savukārt pie augsta skābekļa parciālā spiediena karotinoīdi var izraisīt prooksidantu iedarbību. Kā rezultātā detoksikācija vienkrāsainā skābekļa un peroksilgrupas radikāļiem tiek novērsta brīvo radikāļu veidošanās un tiek pārtraukta lipīdu peroksidācijas ķēdes reakcija. Tādā veidā karotinoīdi pasargā no ZBL holesterīns, kas ir riska faktors aterosklerozes (aterosklerozes, artēriju sacietēšanas) attīstībā. Tā kā karotinoīdi tiek lietoti prooksidantu dezaktivācijas procesā, ir jārūpējas, lai nodrošinātu pietiekamu uztura karotinoīdu uzņemšanu ar uzturu. The antioksidants karotinoīdu aizsardzība ir intensīvāka, jo augstāka ir to aizsardzība koncentrācija serumā. Ja karotinoīdus lieto kopā ar E vitamīna (tokoferols) un glutationa - tripteptīds aminoskābes glutamīnskābe, glicīns un cisteīns - antioksidants efektu var arī uzlabot. Ja antioksidantu aizsardzības sistēma ir novājināta antioksidantu deficīta dēļ, dominē prooksidanti, oksidējoši uzsvars var rasties. Neitralizējot oksidatīvās izmaiņas bioloģiski svarīgās molekulās, palielināta karotinoīdu uzņemšana samazina noteiktu slimību risku. Tie ietver

Antikarcinogēna iedarbība Saskaņā ar daudziem epidemioloģiskiem pētījumiem palielināts karotinoīdiem bagātu augļu un dārzeņu patēriņš ir saistīts ar samazinātu audzēju risku. Tas jo īpaši attiecas uz plaušu, barības vada, kuņģa, kolorektālo (kols un taisnās zarnas), Prostatas, dzemdes kakla / kakla daļa (dzemdes kakla), piena dziedzera (krūts) un āda vēzis. Karotinoīdi aizsargājoši iedarbojas uz 3 pakāpju kancerogenēzes modeli, īpaši veicināšanas un progresēšanas fāzē

  • Audzēja šūnu proliferācijas un diferenciācijas kavēšana.
  • Oksidatīvās DNS un šūnu bojājumu novēršana, detoksicējot brīvos radikāļus un novēršot to attīstību.
  • Imūnās atbildes pastiprināšana, veicinot organisma dabiskās aizsardzības sistēmas - tas jo īpaši attiecas uz B un T šūnu vairošanos, T palīgu šūnu skaitu un dabisko killer šūnu aktivitāti.
  • Šūnu komunikācijas stimulēšana, izmantojot spraugas savienojumus.

Plaisa savienojumi ir šūnu-šūnu kanāli vai tiešie savienojumi starp divām blakus esošām šūnām. Caur šiem poru veidojošajiem olbaltumvielu kompleksiem - Connexone - notiek mazmolekulāru signālu un vitāli svarīgu vielu apmaiņa, kas cita starpā regulē augšanas un attīstības procesus. Šādiem procesiem ir arī nozīme kancerogenezē. Plaisa savienojumi uztur kontaktu starp šūnām un ļauj kontrolēt šūnu augšanu, izmantojot signālu apmaiņu. Audzēja veicinātāji kavē starpšūnu saziņu, izmantojot spraugas savienojumus. Visbeidzot, atšķirībā no parastajām šūnām, audzēja šūnās ir mazs starpšūnu signāls, kas noved pie nekontrolētas šūnu augšanas. Veicinot šūnu komunikāciju, izmantojot spraugu savienojumus, gan A vitamīna aktīvie karotinoīdi, gan karotinoīdi bez A provitamīna īpašībām, piemēram, kantaksantīns vai likopēns, kavē audzēju šūnu augšana un vairošanās. Turklāt karotinoīdi astaksantīns un kantaksantīns var traucēt iniciācijas fāzi. Tie kavē 1. specifisko fāzi fermenti, it īpaši no citohroma P450 atkarīgajām monooksigenāzēm, piemēram, CYP1 A1 vai CYPA2, kuras, domājams, ir atbildīgas par kancerogēnu attīstību. Līdzīga astaksantīns un kantaksantīns tika novērots arī dažās 2. fāzēs fermenti. Ar vecumu saistīta makulas lutea deģenerācijadzeltena vieta) ir tīklenes daļa un asākās redzes zona. Tur, atšķirībā no citiem audiem, karotinoīdi luteīns un zeaksantīns īpaši uzkrāt. Saskaņā ar epidemioloģiskajiem pētījumiem pietiekams daudzums pārtikas, kas bagāts ar luteīns un zeaksantīns var samazināt ar vecumu saistītu makulas deģenerācija (AMD). Šis efekts ir saistīts ar karotinoīdu fizikāli ķīmiskajām īpašībām - tie darbojas kā specifiski gaismas filtri un antioksidanti. AMD ir izplatīts nopietnu slimību cēlonis redzes pasliktināšanās gados vecākiem cilvēkiem, un to var saistīt ar aklums vecumdienās. Saules aizsardzības efekts - ādas aizsardzība Karotinoīdu ādas aizsardzības efektu var attiecināt uz to antioksidanta īpašībām. Palielināta augļu un dārzeņu, īpaši beta-karotīnu saturošu, uzņemšana ir saistīta ar ādas karotinoīdu līmeņa paaugstināšanos. Pētījumi, kuros beta-karotīnu lietoja kā perorālu sauļošanās aģents parādīja skaidru ultravioletās gaismas izraisītas eritēmas (plaša ādas apsārtums) samazināšanos, ja 20 nedēļu laikā tika ievadīts> 12 mg beta-karotīna dienā, salīdzinot ar kontroles grupu. Kopumā beta-karotīnu var izmantot, lai uzlabotu pamata ādas aizsardzību.

Biopieejamība

Karotīni un ksantofiliņi atšķiras ar to siltuma stabilitāti. Bez skābekļa esošie karotīni ir samērā stabili karstumā. Turpretī lielākā daļa skābekļa saturošo ksantofilu iznīcina, sildot. Tas izskaidro, piemēram, kāpēc sildītos dārzeņos ir mazāk veselība- veicinoša iedarbība nekā neapsildīti dārzeņi. Turklāt būtiska loma ir pārtikas pārstrādes pakāpei. Likopēns no pārstrādātiem tomātu produktiem, piemēram, tomātu sulas, ir ievērojami pieejamāks nekā no neapstrādātiem tomātiem, un beta-karotīna uzņemšana palielinās līdz ar pievienotās karotinoīdus saturošās pārtikas sasmalcināšanas pakāpi. Karotinoīdu saturs, cita starpā, ir ļoti atkarīgs no sezonas, gatavības, augšanas, novākšanas un uzglabāšanas apstākļiem, un dažādās auga daļās tas var ievērojami atšķirties. Piemēram, kāposti ir ievērojami lielāks luteīna un beta-karotīna daudzums nekā iekšējās lapās. Uzmanību. Saskaņā ar Vācijas Federatīvās Republikas rīcībā esošajiem datiem par karotinoīdu piegādes situāciju vīriešiem un sievietēm beta-karotīna piegāde nav optimāla.