Karotenoider

Karotenoider tilhører gruppen av såkalte sekundære planteforbindelser, som ikke anses å være avgjørende for mennesker, men som anses som gunstige for Helse. Karotenoider er lipofile (fettløselige) fargepigmenter. De forekommer i kromoplastene til planteorganismer og gir mange planter og frukter sin gule til rødlige farge. Karotenoider kan også påvises i kloroplaster av grønne planter, hvis farge er maskert av det grønne av klorofyll. Karotenoider kan syntetiseres utelukkende av planteorganismer. Der, under fotosyntese, er de involvert i absorpsjon av lys og overføring av energien til klorofyll. De utvider også absorpsjon spektrum i det blågrønne spektralområdet i fotosyntetiske organismer og fungerer som lysbeskyttelsesfaktorer. Videre, som antioksidanter, beskytter karotenoider klorofyll molekyler av planter mot fotooksidativ skade og beskytter dyr som konsumerer karotenoidrike plantefôr mot påvirkning av aggressive oksygen arter - “oksidativ stresset“. I dag er 500-600 forskjellige karotenoider kjent, hvorav ca 10% kan omdannes til vitamin A (retinol) ved menneskelig metabolisme og har dermed provitamin A-egenskaper. Den mest kjente representanten med denne eiendommen er beta-karoten. Dette karotenoiden har det høyeste vitamin A aktivitet. Vitamin A finnes utelukkende i dyreorganismen og i tillegg til beta-karoten, kan også dannes fra andre karotenoider, slik som alfa-karoten og beta-kryptoksantin. Under vanlige ernæringsbetingelser kan omtrent 40 forskjellige karotenoider påvises i humant serum, med følgende som hovedkarotenoider i organismen.

  • Alfa-karoten
  • Beta-karoten
  • Lykopen
  • Lutein
  • Zeaxanthin
  • Alfa-kryptoksantin
  • Beta-kryptoksantin

Beta-karoten utgjør 15-30% av total karotenoider i plasma.

Biokjemi

Kjemisk består karotenoider av åtte isoprenoidenheter og består av en hydrokarbonkjede med konjugerte dobbeltbindinger som kan bære forskjellige substituenter i begge ender. De kan deles inn i karotener, bestående av hydrogen og karbon, og xanthophylls, som også inneholder oksygen. De viktigste representantene for karotener er alfa- og beta-karoten så vel som lykopen og av xanthophylls lutein, zeaxanthin samt beta-cryptoxanthin. Mens gule, røde og oransje frukter og grønnsaker hovedsakelig inneholder karotener, finnes 60-80% av xanthophylls i grønne grønnsaker. Betakaroten representerer det mest utbredte karotenoiden, selv om innholdet av for eksempel lutein i spinat og forskjellige kålhoder varianter eller lykopen i tomater er mye høyere.

Absorpsjon

Den generelle absorpsjon frekvensen av karotenoider er veldig lav, og varierer fra 1 til 50%. Når inntaket av karotenoid i kosten øker, reduseres absorpsjonshastigheten. I tillegg er absorpsjon avhengig av følgende faktorer.

  • Type mat - kostfiber, for eksempel pektiner, reduserer absorpsjonen.
  • Form der karotenoider er tilstede i matvarer - når krystallstørrelsen øker, reduseres absorpsjonshastigheten
  • Kombinasjon med andre matkomponenter, spesielt fett - for å sikre optimal absorpsjon er tilstedeværelsen av lipider i kosten viktig
  • Type prosessering - varmebehandling, mekanisk findeling fremmer absorpsjon.

For eksempel absorberes beta-karoten fra rå gulrøtter bare omtrent 1% fordi det er lukket i en kompleks, ufordøyelig matrise av proteiner, lipider og karbohydrater i plantecellen. Når prosesseringsgraden øker - under påvirkning av varme og mekanisk findeling, for eksempel under matlaging eller i produksjonen av ketchup - absorpsjonshastigheten øker. Absorpsjonen av karotenoider følger lipidresorpsjon, som nødvendiggjør tilstedeværelse av fett og gallesyrer. Karotenoider, sammen med andre fettløselige næringsstoffer, pakkes i miceller etter frigjøring fra maten under påvirkning av gallesyrer og transportert til epitelcellene i tynntarmen slimhinneDer dannes aldehydretinalen fra vitamin A-aktive karotenoider - beta- og alfa-karoten så vel som beta-kryptoksantin - som et resultat av oksidativ spaltning av enzymet dioxygenase - en til to molekyler av retinal kan dannes fra beta-karoten. Retinal omdannes til selve vitamin A (retinol) ved hjelp av alkohol dehydrogenase. Deretter forestring av retinol molekyler med palmitinsyre, stearinsyre, oljesyre og linolensyre syrerhenholdsvis forekommer, noe som resulterer i syntesen av retinylestere. Den oksidative spaltningen av karotenoider av dioxygenase og dannelsen av vitamin A foregår hovedsakelig i cellene i tynntarmen slimhinne. Imidlertid kan vitamin A-aktive karotenoider også omdannes til vitamin A i andre vevsceller, som f.eks leveren, nyre og lunge. Oksygen og et metallion, antagelig jern, kreves for å opprettholde dioxygenase-aktivitet. Til slutt avhenger omfanget av enzymatisk spaltning og dermed mengden vitamin A syntetisert av nivået av karotenoid- eller proteininntak, jern status, og samtidig inntak av fett og fettløselig vitaminer - vitamin A, D, E, K. Studier har vist at mettet fettsyrer har en mye mer positiv effekt på karotenoidabsorpsjonen enn umettede fettsyrer. Følgende årsaker er diskutert.

  • Polyenfettsyrer - PFS -, som omega-3 og -6 fettsyrer, øker micellstørrelsen, noe som reduserer diffusjonshastigheten
  • PFS endrer ladningen til micelleoverflaten, og påvirker affiniteten for epitelcellen negativt
  • PFS opptar mer plass i lipoproteiner VLDL enn mettet fett, noe som begrenser plassen for andre lipoider, som karotenoider, retinol og vitamin E -tokopherol.
  • Omega-3 fettsyrer hemme VLDL-syntese. VLDL er viktig for karotenoidtransport i serum.
  • PFS øker behovet for vitamin E, som er en antioksidant som beskytter henholdsvis karotenoider og vitamin A mot oksidasjon

Transport og lagring

De resulterende retinylestere, uesterifisert retinol, karotener samt xantofyller lagres i chylomikroner i tynntarmen slimhinne. Chylomicrons tilhører gruppen lipoproteiner og har til oppgave å frigjøre fettløselige stoffer fra epitelcellene i tynntarm inn lymfe og transporterer dem i serum til leveren eller perifere vev. Bare en liten andel retinylestere og karotenoider blir tatt opp i ekstrahepatisk vev og omdannet til vitamin A. Den større andelen når leveren. Den større delen når leveren. På vei nedbrytes de ladede chylomikronene enzymatisk til "chylomicronrester", som tas opp av leverens parenkymale celler. I leveren oppstår ytterligere omdannelse av karotenoider og retinylestere til vitamin A. Den syntetiserte retinolen blir deretter transportert til stellatcellene i leveren der den blir forestret på nytt. Mer enn 80% av dannet retinol lagres i leverstellatcellene. Derimot har de parenkymale cellene i leveren bare lite vitamin A-innhold. Når det er nødvendig frigjøres vitamin A fra leveren, bundet til retinolbindende protein (RBP) og transthyretin - tyroksin-bindende prealbumin - og transporteres i serum til målceller. Karotenoider frigjort fra leveren distribueres til alle fraksjoner av lipoproteiner, spesielt VLDL, LDL og HDL, og transporteres i blod plasma. De LDL fraksjonen inneholder mer enn halvparten av det totale karotenoidet konsentrasjon. Karotenoider finnes i alle organer hos mennesker, selv om nivåene i individuelle vev varierer. De høyeste konsentrasjonene finnes i leveren - hovedlagringsorgan - binyrene, testikler (testiklene) og corpus luteum (corpus luteum av eggstokken). I motsetning, nyre, lunge, muskler, hjerte, hjerne or hud viser lavere karotenoidnivåer. Hvis vi vurderer det absolutte konsentrasjon og vevets bidrag til den totale vekten av organismen, er omtrent 65% av karotenoider lokalisert i fettvev.

Fysiologisk signifikante funksjoner

antioxidant aktivitet Som viktige komponenter i antioksidantnettverket i menneskekroppen er karotenoider i stand til å inaktivere reaktive oksygenforbindelser - slukking. Disse inkluderer for eksempel peroksylradikaler, superoksydradikale ioner, singlet oksygen, hydrogen peroksyd og hydroksyl- og nitrosylradikaler. Disse forbindelsene kan virke på organismen enten som eksogene noxae, i lysavhengige reaksjoner eller endogent gjennom aerobe metabolske prosesser. Slike reaktive stoffer kalles også frie radikaler og kan reagere med lipider, spesielt flerumettet fettsyrer og kolesterol, proteiner, nukleinsyrer, karbohydrater samt DNA og modifisere eller ødelegge dem. Karotenoider, spesielt betakaroten, lykopen, lutein og kantaxantin er spesielt involvert i avgiftning av oksygen- og peroksylradikaler. Prosessen med å "slukke" er et fysisk fenomen. Karotenoider fungerer som mellomliggende energibærere - når de reagerer med singlet oksygen, frigjør de energien i samspill med omgivelsene i form av varme. På denne måten blir reaktivt singlet oksygen gjort ufarlig. Karotenoider representerer de mest effektive naturlige "oksygendempere". Deaktivering av peroksylradikaler avhenger av oksygenpartialtrykket. Karotenoider virker som effektive antioksidanter bare ved lave oksygenkonsentrasjoner. Ved høyt oksygenpartialtrykk kan karotenoider derimot utvikle prooksiderende effekter. Som et resultat av avgiftning av singlet oksygen og peroksylradikaler forhindres dannelsen av frie radikaler og kjedereaksjonen av lipidperoksidering avbrytes. På denne måten beskytter karotenoider mot oksidasjon av LDL kolesterol, som er en risikofaktor i utviklingen av aterosklerose (aterosklerose, herding av arteriene). Siden karotenoider konsumeres under deaktiveringsprosessen av prooksidanter, bør det tas hensyn til tilstrekkelig inntak av karotenoid i kosten. De antioksidant beskyttelsen av karotenoider er mer intensiv jo høyere deres konsentrasjon i serum. Hvis karotenoider tas sammen med vitamin E (tokoferol) og glutation - tripeptid av aminosyrer glutaminsyre, glycin og cystein - Den antioksidant effekten kan også forbedres. Hvis antioksidantbeskyttelsessystemet svekkes på grunn av mangel på antioksidanter, dominerer pro-oksidanter oksidativt stresset kan forekomme. Ved å motvirke oksidative endringer i biologisk viktige molekyler, reduserer økt karotenoidinntak risikoen for visse sykdommer. Disse inkluderer

Anticarcinogenic effekter Ifølge mange epidemiologiske studier er økt forbruk av karotenoidrike frukter og grønnsaker forbundet med redusert risiko for svulster. Dette gjelder spesielt lunge, spiserør, gastrisk, kolorektal (kolon og endetarm), prostata, livmorhals / collum (livmorhals), bryst (bryst), og hud kreft. Karotenoider utøver sine beskyttende effekter i 3-trinns modell av karsinogenese, spesielt på fasen av promotering og progresjon

  • Inhibering av spredning av tumorceller og differensiering.
  • Forebygging av oksidativt DNA og celleskader ved å avgifte frie radikaler og hindre deres utvikling.
  • Forbedring av immunresponsen ved å fremme kroppens naturlige forsvarssystemer - dette gjelder særlig spredning av B- og T-celler, antall T-hjelperceller og aktiviteten til naturlige drapsceller.
  • Stimulering av cellekommunikasjon via gap gap.

Gap-kryss er celle-cellekanaler eller direkte forbindelser mellom to tilstøtende celler. Via disse poredannende proteinkompleksene - Connexone - skjer det en utveksling av lavmolekylær signalering og vitale stoffer, som blant annet regulerer vekst- og utviklingsprosesser. Slike prosesser spiller også en rolle i karsinogenese. Gap-kryss opprettholder kontakt mellom celler og muliggjør kontrollert cellevekst gjennom signalutveksling. Tumorpromotorer hemmer intercellulær kommunikasjon via gap gap. Til slutt, i motsetning til normale celler, viser tumorceller lite intercellulær signalering, noe som fører til ukontrollert cellevekst. Ved å forbedre cellekommunikasjon via gap-veikryss, hemmer både vitamin A-aktive karotenoider og karotenoider uten provitamin A-egenskap, som kantaxantin eller lykopen cellevekst og spredning. I tillegg karotenoider astaxanthin og kantaksantin kan forstyrre initieringsfasen. De hemmer spesifikk fase 1 enzymer, spesielt cytokrom P450-avhengige monooxygenases, slik som CYP1 A1 eller CYPA2, som antas å være ansvarlige for utviklingen av kreftfremkallende stoffer. Lignende effekter av astaxanthin og kantaksantin ble også observert i noen fase 2 enzymer. Aldersrelatert degenerasjon av macula lutea Macula lutea (gul flekk) er en del av netthinnen og området med skarpest syn. Der, i motsetning til andre vev, karotenoider lutein og zeaxanthin spesifikt akkumulere. I følge epidemiologiske studier, et tilstrekkelig inntak av mat rik på lutein og zeaxanthin kan redusere risikoen for aldersrelatert makuladegenerasjon (AMD). Denne effekten skyldes de fysisk-kjemiske egenskapene til karotenoider - de fungerer som spesifikke lysfiltre og antioksidanter. AMD er en vanlig årsak til alvorlig synshemming hos eldre og kan assosieres med blindhet i alderdommen. Solbeskyttelseseffekt - hudbeskyttelse Karotenoidenes hudbeskyttelseseffekt kan tilskrives deres antioksidantegenskaper. Økt inntak av frukt og grønnsaker, spesielt de som inneholder beta-karoten, er assosiert med en økning i karotenoidnivået i huden. Studier der betakaroten ble brukt som muntlig solkrem middel viste en klar reduksjon i UV-lysindusert erytem (omfattende rødhet i huden) når> 20 mg betakaroten / dag ble administrert i 12 uker sammenlignet med kontrollgruppen. Samlet sett kan betakaroten brukes til å øke den grunnleggende beskyttelsen av huden.

Biotilgjengelighet

Karotener og xanthofyller er forskjellige i varmestabilitet. De oksygenfrie karotenene er relativt varmestabile. I motsetning til dette ødelegges de fleste oksygenerte xantofyller etter oppvarming. Dette forklarer for eksempel hvorfor oppvarmede grønnsaker har færre Helse-fremmende effekter enn uoppvarmede grønnsaker. I tillegg spiller foredlingsgraden av maten en viktig rolle. Lykopen fra bearbeidede tomatprodukter, som tomatjuice, er betydelig mer tilgjengelig enn fra rå tomater, og opptaket av betakaroten øker med graden av findeling av den tilsatte karotenoidholdige maten. Karotenoidinnholdet er sterkt avhengig av blant annet årstid, modenhet, vekst, høsting og lagringsforhold, og kan variere betydelig i forskjellige deler av planten. For eksempel de ytre bladene av kålhoder har betydelig høyere mengder lutein og betakaroten enn de indre bladene. Forsiktighet. I følge dataene som er tilgjengelige for Forbundsrepublikken Tyskland om forsyningssituasjonen med karotenoider for menn og kvinner, er tilførselen av betakaroten ikke optimal.