Karotenoide

Karotenoidid kuuluvad nn sekundaarsed taimeühendid, mida ei peeta inimese jaoks hädavajalikuks, kuid mida peetakse kasulikuks tervis. Karotenoidid on lipofiilsed (rasvlahustuvad) värvipigmendid. Need esinevad taimeorganismide kromoplastides ja annavad paljudele taimedele ja viljadele kollase kuni punaka värvuse. Karotenoide võib tuvastada ka roheliste taimede kloroplastides, mille värvi maskeerib klorofülli roheline värv. Karotenoide saab sünteesida ainult taimeorganismid. Seal osalevad nad fotosünteesi ajal absorptsioon valguse ja selle energia ülekandmine klorofülli. Samuti laiendavad nad absorptsioon spektrit fotosünteetiliste organismide sinakasrohelises spektrivahemikus ja on valguse kaitsefaktoriteks. Lisaks kaitsevad karotinoidid antioksüdantidena klorofülli molekulid taimede fotooksüdatiivsete kahjustuste eest ja kaitsta karotenoidirikkaid taimset toitu tarbivaid loomi agressiivsete mõjude eest hapnik liigid - “oksüdatiivne stress“. Tänapäeval on teada 500-600 erinevat karotenoide, millest umbes 10% saab muundada A-vitamiini (retinool) inimese ainevahetuse kaudu ja seega omavad A-provitamiini omadusi. Selle vara kõige tuntum esindaja on beetakaroteen. See karotenoid on kõige kõrgem A-vitamiini tegevus. A-vitamiini leidub eranditult loomaorganismis ja lisaks beetakaroteen, võib moodustada ka teistest karotenoididest, nagu alfakaroteen ja beeta-krüptoksantiin. Tavalistes toitumistingimustes võib inimese seerumist tuvastada umbes 40 erinevat karotenoide, järgmised on organismi peamised karotenoidid.

  • Alfa-karoteen
  • Beta-karoteen
  • Lükopeen
  • Luteiin
  • Zeaxanthin
  • Alfa-krüptoksantiin
  • Beeta-krüptoksantiin

Beta-karoteen moodustab 15-30% kogu karotenoididest plasmas.

Biokeemia

Keemiliselt koosnevad karotenoidid kaheksast isoprenoidiüksusest ja koosnevad konjugeeritud kaksiksidemetega süsivesinikuahelast, mis võivad mõlemas otsas kanda erinevaid asendajaid. Neid saab jagada karoteenideks, mis koosnevad: vesinik ja süsinikja ksantofüllid, mis sisaldavad ka hapnik. Karoteenide olulisemad esindajad on nii alfa- kui ka beetakaroteen lükopeeni ja ksantofüllite luteiinist, zeaksantiinist kui ka beeta-krüptoksantiinist. Kui kollased, punased ja oranžid puuviljad ja köögiviljad sisaldavad peamiselt karoteene, siis rohelistes köögiviljades leidub 60–80% ksantofülleid. Beetakaroteen esindab kõige rohkem karotinoide, kuigi näiteks luteiini sisaldus spinatis ja erinevates kapsas sordid või lükopeeni tomatites on palju suurem.

Absorptsioon

Üleüldine absorptsioon karotenoidide määr on väga madal, ulatudes 1 kuni 50%. Kui karotenoidide tarbimine toiduga suureneb, väheneb imendumiskiirus. Lisaks sõltub imendumine järgmistest teguritest.

  • Toidu tüüp - kiudainesisalduse, näiteks pektiinid, vähendab imendumist.
  • Vorm, milles toidus on karotenoide - kristallide suurenedes imendumise kiirus väheneb
  • Kombineerimine teiste toidukomponentidega, eriti rasvaga - optimaalse imendumise tagamiseks on toidus kasutatavate lipiidide olemasolu hädavajalik
  • Töötlemise tüüp - kuumtöötlus, mehaaniline peenestamine soodustavad imendumist.

Näiteks imendub toorestest porganditest saadud beetakaroteen ainult umbes 1%, kuna see on suletud keerulisse, seedimatusse valgud, lipiidid ja süsivesikuid taimerakus. Töötlemisastme suurenemisega - näiteks kuumutamise ja mehaanilise peenestamise mõjul cooking või ketšupi tootmisel - imendumiskiirus suureneb. Karotenoidide imendumine toimub lipiidide resorptsiooni teel, mis eeldab rasvade ja sapphapped. Karotenoidid pakitakse koos teiste rasvlahustuvate toitainetega pärast toidust vabanemist mitsellidesse sapphapped ja transporditakse peensoole epiteelirakkudesse limaskestSeal moodustub aldehüüdvõrkkesta A-vitamiini aktiivsetest karotenoididest - beeta- ja alfa-karoteenist, samuti beeta-krüptoksantiinist - oksüdeeriva lõhustamise tagajärjel ensüümi dioksügenaasi toimel - üks kuni kaks molekulid võrkkesta võib moodustada beetakaroteenist. Võrkkesta muundatakse selle abil tegelikuks A-vitamiiniks (retinool) alkohol dehüdrogenaas. Seejärel retinooli esterdamine molekulid palmitiini, steariini, oleiini ja linoleeniga happedvastavalt, mis põhjustab retinüülestrite sünteesi. Karotenoidide oksüdatiivne lõhustamine dioksügenaasi toimel ja A-vitamiini moodustumine toimub peamiselt peensoole rakkudes limaskest. A-vitamiini aktiivseid karotenoide saab aga muuta A-vitamiiniks ka teistes koerakkudes, näiteks maks, neer ja kops. Hapnik arvatavasti metalliioon raudon vajalikud dioksügenaasi aktiivsuse säilitamiseks. Lõpuks sõltub ensümaatilise lõhustamise ulatus ja seega sünteesitava A-vitamiini kogus karotenoidide või valkude tarbimise tasemest, raud staatus ning rasvade ja rasvlahustuvate ainete samaaegne tarbimine vitamiinid - vitamiinid A, D, E, K. Uuringud on näidanud, et küllastunud rasvhapped omavad karotenoidide imendumisele palju positiivsemat mõju kui küllastumata rasvhapped. Arutatakse järgmisi põhjuseid.

  • Polüeenrasvhapped - PFS - nagu oomega-3 ja -6 rasvhapped suurendavad mitselli suurust, mis vähendab difusiooni kiirust
  • PFS muudab mitselli pinna laengut, mõjutades negatiivselt afiinsust epiteeliraku suhtes
  • PFS hõivab lipoproteiinides VLDL rohkem ruumi kui küllastunud rasvad, piirates ruumi teiste lipoidide jaoks, näiteks karotenoidid, retinool ja E-vitamiin tokoferool.
  • Omega-3 rasvhapped pärsivad VLDL sünteesi. VLDL on oluline karotenoidide transportimiseks seerumis.
  • PFS suurendab vajadust E-vitamiini järele, mis on antioksüdant, mis kaitseb oksüdatsiooni eest vastavalt karotenoide ja A-vitamiini.

Transport ja ladustamine

Saadud retinüülestrid, esterdamata retinool, karoteenid ja ksantofüllid ladustatakse peensoole külomikronites limaskest. Külomikronid kuuluvad lipoproteiinide rühma ja nende ülesandeks on vabastada rasvlahustuvad ained peensoolde sisse lümf ja nende seerumis transportimine maks või perifeersetes kudedes. Ainult väike osa retinüülestritest ja karotenoididest viiakse maksavälistesse kudedesse ja muundatakse A-vitamiiniks. Suurem osa jõuab maks. Suurem osa jõuab maksa. Teel lagundatakse koormatud külomikronid ensümaatiliselt “külomikroni jääkideks”, mille omastavad maksa parenhümaalsed rakud. Maksas toimub karotenoidide ja retinüülestrite edasine muundumine A-vitamiiniks. Seejärel transporditakse sünteesitud retinool maksa staarrakkudesse, kus see uuesti esterdatakse. Üle 80% moodustunud retinoolist ladustatakse maksa staarrakkudes. Seevastu maksa parenhümaalsetes rakkudes on ainult väike A-vitamiini sisaldus. Vajadusel vabaneb A-vitamiin maksas, seondudes retinooli siduva valgu (RBP) ja transtüretiiniga - türoksiinisiduv prealbumiin - ja transporditakse seerumis sihtrakkudesse. Maksast vabanevad karotenoidid jaotuvad kõikidele lipoproteiinide fraktsioonidele, eriti VLDL-le, LDL ja HDLja transporditakse veri plasma. LDL fraktsioon sisaldab üle poole kogu karotenoidist kontsentratsioon. Karotenoide leidub kõigis inimese elundites, kuigi tase üksikutes kudedes on erinev. Suurimad kontsentratsioonid võib leida maksas - peamises ladustamisorganis - neerupealised, munandid (munandid) ja kollaskeha (munasarja kollaskeha). Seevastu neer, kops, lihased, süda, aju or nahk näitavad madalamat karotenoidide taset. Kui arvestada absoluutsega kontsentratsioon kudede osakaal organismi kogukaalus on umbes 65% karotenoididest lokaliseeritud rasvkoes.

Füsioloogiliselt olulised funktsioonid

antioksüdant aktiivsus Inimkeha antioksüdantsete võrgustike oluliste komponentidena suudavad karotenoidid inaktiveerida reaktiivsed hapnikuühendid - kustutada. Nende hulka kuuluvad näiteks peroksüülradikaalid, superoksiidradikaalide ioonid, singlett-hapnik, vesinik peroksiid ning hüdroksüül- ja nitrosüülradikaalid. Need ühendid võivad organismile mõjuda kas eksogeensete oksadena, valguses sõltuvates reaktsioonides või aeroobsete metaboolsete protsesside kaudu endogeenselt. Selliseid reaktiivseid aineid nimetatakse ka vabadeks radikaalideks ja nad võivad nendega reageerida lipiidid, eriti polüküllastumata rasvhapped ja kolesterooli, valgud, nukleiinhapped, süsivesikuid samuti DNA-d ning neid modifitseerida või hävitada. Karotenoidid, eriti beetakaroteen, lükopeeni, luteiin ja kantaksantiin on eriti seotud võõrutus hapniku ja peroksüülradikaalide singletid. “Kustutamise” protsess on füüsiline nähtus. Karotenoidid toimivad energia vahekandjatena - reageerides singlite hapnikuga, vabastavad nad soojuse kujul energiat koos selle keskkonnaga. Sel viisil muudetakse reaktiivne singlett-hapnik kahjutuks. Karotenoidid esindavad kõige tõhusamaid looduslikke “singlite hapniku kustutajaid”. Peroksüülradikaalide deaktiveerimine sõltub hapniku osarõhust. Karotenoidid toimivad tõhusate antioksüdantidena ainult madala hapniku kontsentratsiooni korral. Hapniku kõrgel osalisel rõhul võivad karotenoidid seevastu arendada prooksüdatiivset toimet. Selle tulemusena võõrutus üksikute hapniku- ja peroksüülradikaalide puhul välditakse vabade radikaalide teket ja lipiidide peroksüdatsiooni ahelreaktsioon katkestatakse. Sel viisil kaitsevad karotenoidid LDL kolesterooli, mis on ateroskleroosi (ateroskleroos, arterite kõvenemine) tekkimise riskifaktor. Kuna karotenoide tarbitakse prooksüdantide deaktiveerimisprotsessi ajal, tuleks hoolitseda selle eest, et toidus oleks piisavalt karotenoide. The antioksüdant karotenoidide kaitse on intensiivsem, seda kõrgem on nende kaitse kontsentratsioon seerumis. Kui karotenoide võetakse koos E-vitamiin (tokoferool) ja glutatioon - tripeptiid aminohapped glutamiinhape, glütsiin ja tsüsteiin - antioksüdant efekti saab ka suurendada. Kui antioksüdantide kaitse süsteem on antioksüdantide puuduse tõttu nõrgenenud, on ülekaalus pro-oksüdandid, oksüdatiivsed stress võib juhtuda. Bioloogiliselt oluliste molekulide oksüdatiivsete muutuste neutraliseerimisega vähendab karotenoidide suurenenud tarbimine teatud haiguste riski. Need sisaldavad

Kartsinogeenne toime Arvukate epidemioloogiliste uuringute kohaselt on karotenoidirikaste puu- ja köögiviljade suurenenud tarbimine seotud kasvajate riski vähenemisega. See kehtib eriti kopsu, söögitoru, mao, kolorektaalse (koolon ja rektaalne), eesnääre, emakakaela / kaelaosa (emakakaela), piimanäärme (rinna) ja nahk vähkkasvajad. Karotenoidid avaldavad oma kaitsvat toimet kantserogeneesi 3-etapilises mudelis, eriti promootsiooni ja progresseerumise faasis

  • Kasvajarakkude proliferatsiooni ja diferentseerumise pärssimine.
  • Oksüdatiivse DNA ja rakukahjustuste ennetamine vabade radikaalide detoksifitseerimise ja nende arengu takistamise kaudu.
  • Immuunvastuse tugevdamine keha looduslike kaitsesüsteemide edendamise kaudu - see puudutab eelkõige B- ja T-rakkude paljunemist, T-abistajarakkude arvu ja looduslike tapjarakkude aktiivsust.
  • Rakuside stimuleerimine pilusõlmede kaudu.

Lünkade ristmikud on raku-raku kanalid või otsesed ühendused kahe külgneva lahtri vahel. Nende poore moodustavate valgukomplekside - Connexone - kaudu toimub madalmolekulaarsete signaalide ja elutähtsate ainete vahetus, mis reguleerivad muu hulgas kasvu ja arenguprotsesse. Sellised protsessid mängivad rolli ka kantserogeneesis. Lünkade ristmikud hoiavad rakkude vahel kontakti ja võimaldavad signaalivahetuse kaudu rakkude kontrollitud kasvu. Kasvaja promootorid pärsivad rakkudevahelist suhtlemist lõheühenduste kaudu. Lõpuks, erinevalt tavalistest rakkudest, on kasvajarakkudel vähene rakkudevaheline signaalimine, mis viib rakkude kontrollimatu kasvuni. Tugevdades rakusuhtlust tühimike ristmike kaudu, inhibeerivad kasvajat nii A-vitamiini aktiivsed karotenoidid kui ka A-provitamiini omaduseta karotenoidid, näiteks kantaksantiin või lükopeen rakkude kasv ja paljunemine. Lisaks karotenoidid astaksantiin ja kantaksantiin võivad sekkuda initsiatsioonifaasi. Need pärsivad spetsiifilist 1. faasi ensüümide, eriti tsütokroom P450-sõltuvad mono-oksügenaasid, näiteks CYP1 A1 või CYPA2, mis arvatakse vastutavat kantserogeenide väljatöötamise eest. Sarnane mõju astaksantiin ja kantaksantiini täheldati ka mõnes teises faasis ensüümide. Makula lutea vanusega seotud degeneratsioon Makula lutea (kollane laik) on võrkkesta ja teravaima nägemispiirkonna osa. Seal, erinevalt teistest kudedest, karotenoidid luteiin ja zeaksantiin konkreetselt koguneda. Epidemioloogiliste uuringute kohaselt on piisav rikka toidu sisaldus luteiin ja zeaksantiin võib vähendada ealine taandareng (AMD). See mõju on tingitud karotenoidide füüsikalis-keemilistest omadustest - need toimivad spetsiifiliste valgusfiltrite ja antioksüdantidena. AMD on tõsiste probleemide levinud põhjus nägemispuue eakatel ja neid võib seostada pimedus vanemas eas. Päikesekaitseefekt - naha kaitse Karotenoidide naha kaitsvat toimet saab seostada nende antioksüdantsete omadustega. Puu- ja köögiviljade, eriti beetakaroteeni sisaldavate, suurenenud tarbimine on seotud naha karotenoidide taseme tõusuga. Uuringud, milles beetakaroteeni kasutati suukaudselt päikesekaitsetooteid aine näitas UV-valguse poolt põhjustatud erüteemi (naha ulatuslik punetus) vähenemist, kui 20 nädala jooksul manustati> 12 mg beetakaroteeni päevas, võrreldes kontrollrühmaga. Üldiselt saab beeta-karoteeni kasutada naha põhikaitse suurendamiseks.

biosaadavus

Karoteenid ja ksantofüllid erinevad soojastabiilsuse poolest. Hapnikuvabad karoteenid on suhteliselt kuumusstabiilsed. Seevastu enamik hapnikuga rikastatud ksantofülleid hävitatakse kuumutamisel. See seletab näiteks seda, miks kuumutatud köögiviljades on vähem tervissoodustav mõju kui kuumutamata köögiviljad. Lisaks mängib olulist rolli toidu töötlemise määr. Töödeldud tomatitoodetest, näiteks tomatimahlast, saadud lükopeeni on oluliselt rohkem kui toortomatites ja beetakaroteeni omastamine suureneb koos lisatud karotenoidide sisaldusega toidu peenestamisastmega. Karotenoidide sisaldus sõltub muu hulgas suuresti aastaajast, küpsusest, kasvatamise, koristamise ja säilitamise tingimustest ning võib taime erinevates osades märkimisväärselt erineda. Näiteks kapsas on luteiini ja beetakaroteeni oluliselt suuremas koguses kui siselehtedes. Ettevaatust. Saksamaa Liitvabariigi käsutuses olevate andmete põhjal karotenoidide tarnimise kohta meestele ja naistele ei ole beetakaroteeni pakkumine optimaalne.