Lykopen (avledet av det vitenskapelige navnet Solanum lycopersicum: “tomat”) tilhører klassen karotenoider - de sekundære planteforbindelser (bioaktive stoffer som ikke har en livsopprettholdende næringsfunksjon, men som er preget av deres Helse-fremmende effekter - "anutritive ingredienser") som er lipofile (fettløselige) pigmenter fargestoffer ansvarlig for de gule, oransje og rødlige fargene på mange planter. I henhold til deres kjemiske struktur, karotenoider kan deles inn i karotener, som er sammensatt av karbon (C) og hydrogen (H) - hydrokarboner - og xanthophylls, som inneholder oksygen (O) i tillegg til C- og H-atomer - substituerte hydrokarboner. Lykopen tilhører karotenene og har molekylformelen C40H56. Tilsvarende alfa-karoten og beta-karoten representerer karotener, mens lutein, zeaxanthin og beta-cryptoxanthin tilhører gruppen oksygenerte xanthophylls. Strukturelt trekk ved lykopen er den flerumettede polyenstrukturen (organisk forbindelse med flere karbon-karbon (CC) dobbeltbindinger) bestående av 8 biologiske isoprenoidenheter (→ tetraterpen) og 13 dobbeltbindinger, hvorav 11 er konjugerte (flere sammenhengende dobbeltbindinger atskilt med nøyaktig en enkeltbinding). Systemet med konjugerte dobbeltbindinger gjør det mulig for lykopen å absorbere synlig lys i det høyere bølgelengdeområdet, noe som gir karoten den røde fargen. I tillegg er polyenstrukturen ansvarlig for noen fysisk-kjemiske egenskaper av lykopen som er direkte relatert til deres biologiske effekter (→ antioksidant potensiell). I motsetning til andre karotenoider, som alfa- og beta-karoten, beta-kryptoksantin, lutein og zeaxanthin, bærer lykopen ikke en trimetylcykloheksenring i endene av isoprenoidkjeden (→ acyklisk struktur). I tillegg har karoten ingen substituenter festet. Lykopen er markant lipofilt (fettløselig), som påvirker tarmene (gut-i slekt) absorpsjon og distribusjon i organismen. Lykopen kan forekomme i forskjellige geometriske former (henholdsvis cis- / trans- og Z- / E-isomerisme), som kan omdannes til hverandre:
- All-trans-lykopen
- 5-cis-lykopen
- 7-cis-lykopen
- 9-cis-lykopen
- 11-cis-lykopen
- 13-cis-lykopen
- 15-cis-lykopen
I planten dominerer all-trans-isomeren med 79-91%, mens mer enn 50% av lykopen i den menneskelige organismen er i cis-form. All-trans lykopen i vegetabilsk mat er delvis isomerisert (omdannet) til sine cis-former ved eksogene påvirkninger, som varme og lys, på den ene siden, og av den sure magesaften, på den annen side, som har bedre løselighet, høyere absorpsjon hastighet og raskere intracellulær og ekstracellulær (innenfor og utenfor cellen) transport sammenlignet med all-trans-isomerer på grunn av manglende aggregering (agglomerering) og krystalliseringsevne. Når det gjelder stabilitet, overgår all-trans lykopen de fleste av sine cis-isomerer (høyest stabilitet: 5-cis ≥ all-trans ≥ 9-cis ≥ 13-cis> 15-cis> 7-cis-> 11-cis: lavest stabilitet). Av de omtrent 700 identifiserte karotenoider, er om lag 60 konvertible til vitamin A (retinol) ved menneskelig metabolisme og har dermed provitamin A-aktivitet. På grunn av sin acykliske struktur er lykopen ikke en av provitaminene A [4, 6, 22, 28, 54, 56-58].
Syntese
All-trans lykopen syntetiseres (dannes) av alle planter som er i stand til fotosyntese, alger og bakterieog sopp. Utgangsstoffet for lykopenbiosyntese er mevalonsyre (forgrenet, mettet hydroksyfettsyre; C6H12O4), som omdannes til dimetylallylpyrofosfat (DMAPP; C5H12O7P2) i henhold til mevalonatveien (metabolsk vei som starter fra acetylkoenzym A , biosyntese av isoprenoider forekommer - å bygge steroider og sekundære metabolitter) via mevalonat 5-fosfat, mevalonat-5-pyrofosfat og isopentenyl-5-pyrofosfat (IPP). DMAPP kondenserer med tre molekyler av dens isomer IPP (C5H12O7P2), noe som gir opphav til geranylgeranylpyrofosfat (GGPP; C20H36O7P2). Kondens av to molekyler av GGPP fører til syntese av fytoen (C40H64), et sentralt stoff i karotenoidbiosyntese. Som et resultat av flere desaturasjoner (innsetting av dobbeltbindinger, gjør en mettet forbindelse til en umettet), blir fytoen omdannet til trans-lykopen. Lykopen er utgangsstoffet til alle andre karotenoider. Dermed resulterer syklisering (ringlukking) av de to terminale isoprengruppene av lykopen i biosyntese av beta-karoten, som kan transformeres (omdannes) til de oksygenerte xantofyllene ved hydroksylering (reaksjon med eliminering of Vann). I cellene i planteorganismen er all-trans-lykopen lokalisert i membraner, i lipiddråper, eller som en krystall i cytoplasmaet. I tillegg er det innlemmet i kromoplastene (plastider farget oransje, gule og rødlige av karotenoider i kronblad, frukt eller lagringsorganer (gulrøtter) av planter) og kloroplaster (organeller av celler av grønne alger og høyere planter som utfører fotosyntese) - innlemmet i en kompleks matrise av proteiner, lipider, og / eller karbohydrater. Mens karoten i kromoplastene til kronbladene og fruktene tjener til å tiltrekke dyr - for pollenoverføring og spredning av frø - gir det beskyttelse mot fotooksidativ skade i kloroplaster av planteblader som en komponent i høstkomplekser. antioxidant beskyttelse oppnås ved såkalt slukking (avgiftning, inaktivering) av reaktivt oksygen forbindelser (1O2, singlet oksygen), hvor lykopen absorberer (tar opp) strålingsenergi direkte via triplettilstanden og deaktiverer den via varmeutslipp. Siden evnen til å slukke øker med antall dobbeltbindinger, har lykopen med sine 13 dobbeltbindinger den høyeste slukkingsaktiviteten sammenlignet med andre karotenoider. Sammenlignet med lutein er lykopen mye mindre rik på planter og dyr. Det røde pigmentfargestoffet kan oppdages sporadisk i noen svamper (Porifera; vannlevende dyr i Tissueless), insekter og fototrofisk bakterie (bakterier som er i stand til å bruke lys som energikilde). Hovedkilder til lykopen er moden frukt og grønnsaker, som tomater (0.9-4.2 mg / 100 g) og tomatprodukter, rød grapefrukt (~ 3.4 mg / 100 g), guava (~ 5.4 mg / 100 g), vannmelon (2.3 -7.2 mg / 100 g), papaya (~ 3.7 mg / 100 g), rosehofte, og visse olivenarter, for eksempel droppene til koralloljevegen Elaeagnus umbellata. I denne sammenheng er lykopeninnholdet utsatt for betydelig variasjon avhengig av sort, årstid, modenhet, sted, vekst, høst og lagringsforhold, og kan variere sterkt i forskjellige deler av planten. I tomater og tomatprodukter er lykopen omtrent 9 ganger mer konsentrert enn betakaroten. Omtrent 80-85% av inntaket av lykopen i kosten skyldes inntak av tomater og tomatprodukter, som tomatpuré, ketchup, tomatsaus og tomatsaft. Den sterke lipofilisiteten (fettløselighet) til lykopen er årsaken til at karoten ikke kan oppløses i vandige omgivelser, noe som får den til å aggregere og krystallisere raskt. Således er lykopen i friske tomater til stede i krystallinsk tilstand og er innesluttet i en fast cellulose og / eller proteinmatrise som er vanskelig å absorbere. Operasjoner av matvarer, for eksempel mekanisk findeling og termisk behandling, resulterer i frigjøring av lykopen fra matrisen og øker dens biotilgjengelighet. Imidlertid bør varmeeksponeringen ikke være for lang eller for alvorlig, ellers kan oksidasjon, syklisering (ringlukking) og / eller cis-isomerisering av all-trans lykopen føre til tap av aktivitet på mer enn 30%. Av høyere grunner biotilgjengelighet og konsentrasjon av lykopen, tomatprodukter, som tomatpuré, tomatsaus, ketchup og tomatjuice, har betydelig høyere lykopeninnhold enn friske tomater. For bruk i næringsmiddelindustrien blir lykopen både syntetisk produsert og ekstrahert fra tomatkonsentrater ved bruk av organiske løsningsmidler. Den brukes som matfargestoff (E 160d) og er dermed en fargestoffingrediens i blant annet supper, sauser, smaksatt drikke, desserter, krydder, konfekt og bakevarer. Videre er lykopen en viktig forløper for smakstilsetninger.Det spaltes ved ko-oksidasjon ved hjelp av lipoksygenaser, ved å reagere med reaktivt oksygen forbindelser og under termisk stresset, som resulterer i karbonylforbindelser med lav luktterskel. Disse nedbrytningsproduktene spiller en viktig rolle i behandlingen av tomater og tomatprodukter.
resorpsjon
På grunn av sin uttalt lipofilisitet (fettløselighet), absorberes (tas opp) lykopen i øvre del tynntarm under fettfordøyelsen. Dette krever nærvær av fett (3-5 g / måltid) som transportører, gallesyrer for solubilisering og micelldannelse og esteraser (fordøyelsessystemet enzymer) for spaltning av forestret lykopen. Etter frigjøring fra matrisen kombineres lykopen i tynntarmslumen med andre lipofile stoffer og gallesyrer for å danne blandede miceller (sfæriske strukturer med en diameter på 3-10 nm hvor lipiden molekyler er ordnet på en slik måte at Vann-oppløselige molekyldeler er vendt utover og de vannuoppløselige molekyldelene er vendt innover) - micellær fase for løselighet (økning i løselighet) av lipider - som tas opp av en passiv diffusjonsprosess i enterocytter (celler i tynntarmen epitel) av tolvfingertarmen (tolvfingertarm) og jejunum (jejunum). Det finnes bevis for at tarmen absorpsjon av lykopen og andre karotenoider involverer en spesifikk epiteltransportør som er mettbar og hvis aktivitet avhenger av karotenoid konsentrasjon. Opptakshastigheten til lykopen fra vegetabilske matvarer varierer mye intra- og interindividuelt, og varierer fra 30% til 60%, avhengig av andelen samtidig tilført fett [3-5, 22, 50, 54, 57]. Når det gjelder deres fremme innflytelse på lycopenabsorpsjon, er mettede fettsyrer langt mer effektive enn flerumettede fettsyrer (polyenfettsyrer, PFS), som kan rettferdiggjøres som følger:
- PFS øker størrelsen på blandede miceller, noe som reduserer diffusjonshastigheten
- PFS endrer ladningen til micellaroverflaten, og reduserer affiniteten (bindingsstyrken) til enterocytter (celler i tynntarmsepitel)
- PFS (omega-3 og -6 fettsyrer) opptar mer plass enn mettede fettsyrer i lipoproteiner (aggregater av lipider og proteiner - micellignende partikler - som tjener til å transportere lipofile stoffer i blodet), og begrenser dermed rommet for andre lipofile molekyler, inkludert lykopen
- PFS, spesielt omega-3 fettsyrer, hemme lipoproteinsyntese.
Lykopen biotilgjengelighet er avhengig av følgende endogene og eksogene faktorer i tillegg til fettinntak [4, 5, 8, 14, 15, 22, 28, 29, 40, 46-48, 54, 62, 63, 68]:
- Mengden lykopen som tilføres alimentært (gjennom dietten) - når dosen øker, reduseres den relative biotilgjengeligheten til karotenoiden
- Isomer form - lykopen, i motsetning til andre karotenoider som beta-karoten, absorberes bedre i sin cis-konfigurasjon enn i all-trans-form; varmebehandling, for eksempel matlaging, fremmer omdannelse av all-trans til cis-lykopen
- Matkilde - fra kosttilskudd (isolert, renset lykopen i oljeaktig løsning - fri tilstede eller forestret med fettsyrer), er karotenoiden mer tilgjengelig enn fra vegetabilsk mat (naturlig, kompleksbundet lykopen), noe som fremgår av en betydelig høyere økning i serum lykopenivåer etter inntak av kosttilskudd sammenlignet med inntak av like store mengder frukt og grønnsaker
- Matmatrise der lykopen er innlemmet - fra tomatprodukter, som tomatsuppe og tomatpuré, absorberes lykopen betydelig bedre enn fra rå tomater, fordi prosessering (mekanisk knusing, varmebehandling osv.) Er plantecellestrukturer ødelagt, bindingen av lykopen til proteiner og kostfiber spaltes, og krystallinske karotenoidaggregater oppløses; blande tomatholdige matvarer med olje øker ytterligere biotilgjengelighet av lykopen.
- Interaksjoner med andre matingredienser:
- Kostfiber, slik som pektiner fra frukt, reduserer biotilgjengeligheten til lykopen ved å danne dårlig oppløselige komplekser med karotenoiden
- Olestra (syntetisk fetterstatning som består av estere av sukrose og langkjedet fettsyrer (→ sukrose polyester) som ikke kan spaltes av endogene lipaser (fettkløyving enzymer) på grunn av sterisk hindring og skilles ut uendret) reduserer lycopenabsorpsjon; ifølge Koonsvitsky et al (1997) resultater fra et daglig inntak av 18 g Olestra over en periode på 3 uker, en reduksjon i karotenoid-serumnivået med 27%; ifølge Thornquist et al (2000) er det allerede etter små inntaksmengder av Olestra (2 g / dag) en reduksjon i karotenoid-serumnivået (med 15%) for å registrere.
- Fytosteroler og -stanoler (kjemiske forbindelser fra klassen steroler som finnes i fete plantedeler, slik som frø, spirer og frø, som ligner veldig på strukturen av kolesterol og konkurransedyktig hemmer dets absorpsjon) kan svekke tarmopptaket av lykopen således kan regelmessig bruk av fytosterolholdige smørstoffer, slik som margarin, føre til et moderat redusert (med 10-20%) serumkarotenoidnivå; ved samtidig å øke det daglige inntaket av karotenoidrike frukter og grønnsaker, kan en reduksjon i serumkarotenoidkonsentrasjonen forhindres ved inntak av fytosterolholdig margarin
- Inntak av karotenoidblandinger, som lykopen, betakaroten, kryptoksantin, zeaxanthin og lutein, kan både hemme og fremme intestinal lykopenopptak - på nivået av inkorporering (opptak) i blandede miceller i tarmlumen, enterocytt under intracellulær (innen -cell) transport, og inkorporering i lipoproteiner-med sterke interindividuelle forskjeller
- I følge Olsen (1994) resulterer administrering av høye farmakologiske doser av beta-karoten i redusert lycopenabsorpsjon og en reduksjon i serumlycopen-nivåer - antagelig på grunn av kinetiske fortrengningsprosesser langs tarmslimhinnen; derved synes fortrinnsvis monosupplementering av høye doser betakaroten å hemme tarmabsorpsjon, spesielt av de karotenoider som har et høyere beskyttelsespotensial enn betakaroten, slik som lykopen, zeaxanthin og lutein, og er tilstede i serum i betydelige mengder
- Gaziano et al (1995) demonstrerte en reduksjon i lykopeninnholdet i lipoproteiner, spesielt i LDL-fraksjonen (low density lipoproteins; cholesterol-high low density lipoproteins), etter seks dagers inntak av 100 mg syntetisk og naturlig beta-karoten
- Wahlquist et al (1994) fant en økning i serum lykopenkonsentrasjoner med daglig administrering av 20 mg betakaroten i en periode på ett år
- Gossage et al (2000) supplerte ammende og ikke-ammende kvinner i alderen 19-39 år med 30 mg hver av betakaroten i 28 dager med det resultat at serum lykopenkonsentrasjoner ikke var påvirket, mens serum alfa- og betakarotenivå økte og serum luteinnivået ble betydelig redusert
- Individuell fordøyelsesytelse, slik som mekanisk findeling i øvre fordøyelseskanal, gastrisk pH, gallegjennomstrømning - grundig tygging og lav pH i magesaft fremmer celleforstyrrelse og frigjøring av henholdsvis bundet og forestret lykopen, noe som øker biotilgjengeligheten til karotenoiden; redusert galleflyt reduserer biotilgjengeligheten på grunn av svekket miceldannelse
- Organismens forsyningsstatus
- Genetiske faktorer
Transport og distribusjon i kroppen
I enterocytter (celler i tynntarmen epitel) av den øvre tynntarm, lykopen er innlemmet i chylomicrons (CM, lipidrike lipoproteiner), som skilles ut (skilles ut) i interstitialrom av enterocytter ved eksocytose (transport av stoffer ut av cellen) og transporteres bort via lymfe. Via truncus intestinalis (uparret lymfatisk oppsamlingsstamme i bukhulen) og ductus thoracicus (lymfesamlingsstamme i brysthulen), kommer chylomikronene inn i subclavia blodåre (henholdsvis venen i underhinnen) og halsvenen (halsvenen), som konvergerer og danner brachiocephalic venen (venstre side) - angulus venosus (venøs vinkel). vena cava (superior vena cava), som åpner seg inn i høyre forkammer (atrium cordis dextrum). Chylomicrons blir introdusert i periferien sirkulasjon ved pumpekraften til hjerte. Kylomikroner har en halveringstid (tid hvor en verdi som synker eksponensielt med tiden, halveres) på omtrent 30 minutter og blir nedbrutt til kylomikronrester (CM-R, fettfattige kylomikronresterpartikler) under transport til leveren. I denne sammenheng lipoprotein lipase (LPL) spiller en avgjørende rolle, som ligger på overflaten av endotelceller (celler som fôrer innsiden av blod fartøy) av blodkapillærer og fører til opptak av gratis fettsyrer og små mengder lykopen i forskjellige vev, for eksempel muskler, fettvev og brystkjertler, ved lipidspalting. Imidlertid forblir flertallet av lykopen i CM-R, som binder seg til spesifikke reseptorer i leveren og blir tatt opp i parenkymale celler i leveren via reseptormediert endocytose (invaginasjon av cellemembran → kvelning av CM-R-holdige vesikler (celleorganeller) i celleinteriøret). I leveren celler lagres lykopen delvis, og en annen del er innlemmet i VLDL (veldig lav tetthet lipoproteiner; lipidholdige lipoproteiner med svært lav tetthet), gjennom hvilke karotenoiden når ekstrahepatisk ("utenfor leveren") vev via blod sirkulasjon. Som VLDL sirkulerer i blod binder seg til perifere celler, lipider blir spaltet ved virkning av LPL og de lipofile stoffene som frigjøres, inkludert lykopen, blir internalisert (tatt opp internt) ved passiv diffusjon. Dette resulterer i katabolismen av VLDL til IDL (mellomliggende tetthet lipoproteiner). IDL-partikler kan enten tas opp av leveren på reseptormediert måte og nedbrytes der, eller metaboliseres (metaboliseres) i blodplasmaet av et triglyserid lipase (fettdelende enzym) til kolesterol-rik LDL (lav tetthet lipoproteiner). Lykopen bundet til LDL blir tatt opp i lever og ekstrahepatisk vev via reseptormediert endocytose på den ene siden og overført til HDL (høy tetthet lipoproteiner) derimot, som er involvert i transport av lykopen og andre lipofile molekyler, spesielt kolesterol, fra perifere celler tilbake til leveren. En kompleks blanding av karotenoider finnes i humane vev og organer, som er utsatt for sterke individuelle variasjoner både kvalitativt (mønster av karotenoider) og kvantitativt (konsentrasjon av karotenoider). Lykopen og betakaroten er de mest utbredte karotenoider i blod og vev. Mens lykopen dominerer i binyrene, testikler (testiklene), prostataog lever, lungene og nyrene har omtrent like store mengder lykopen og betakaroten. Fordi lykopen er markant lipofilt (fettløselig), er det også lokalisert i fettvev (~ 1 nmol / g våtvekt) og hud, men ved lavere konsentrasjoner enn i testikler (testikler) og binyrer (opptil 20 nmol / g våtvekt), for eksempel [4, 15, 22, 28, 40, 50, 54, 56-58]. I celler i individuelle vev og organer er lykopen spesielt en komponent i cellemembraner og påvirker deres tykkelse, styrke, flytbarhet, permeabilitet (permeabilitet), samt effektivitet. Siden lykopen har størst antioksidant potensial i forhold til andre karotenoider og er fortrinnsvis lagret i prostata vev, regnes det som den faktoren med høyest effektivitet når det gjelder prostata kreft forebygging. I blod transporteres lykopen av lipoproteiner sammensatt av lipofile molekyler og apolipoproteiner (proteindel, fungerer som strukturelt stillas og / eller gjenkjennings- og forankringsmolekyl, for eksempel for membranreseptorer), slik som Apo AI, B-48, C-II, D og E. Karotenoid er 75-80% bundet til LDL, 10-25% til HDLog 5-10% til VLDL. Avhengig av kostvaner er serum lykopenkonsentrasjonen omtrent 0.05-1.05 µmol / l og varierer avhengig av kjønn, alder, Helse status, total kroppsfett masse, og nivå på alkohol og tobakk forbruk. I humant serum og morsmelk34 av de rundt 700 kjente karotenoider, inkludert 13 geometriske all-trans-isomerer, har blitt identifisert til dags dato. I tillegg til lykopen var karotenene alfa- og betakaroten og xantofyllene lutein, zeaxanthin og cryptoxanthin oppdages hyppigst.
utskillelse
Uabsorbert lykopen etterlater kroppen i avføringen (avføring), mens absorbert lykopen absorberes intestinalt (via tarmen) i urinen i form av metabolitter. Endogen nedbrytning av lykopen skjer ved betakaroten dioksygenase 2 (BCDO2), som spalter karoten til pseudojonon, geranial og 2-metyl-2-hepten-6-on. For å konvertere nedbrytningsproduktene av lykopen til en utskillbar form, gjennomgår de biotransformasjon, som alle lipofile (fettløselige) stoffer. Biotransformasjon forekommer i mange vev, spesielt i leveren, og kan deles i to faser:
- I fase I hydroksyleres metabolittene (mellomprodukter) av lykopen (innsetting av en OH-gruppe) av cytokrom P-450-systemet for å øke løseligheten
- I fase II skjer konjugering med høyt hydrofile (vannløselige) stoffer - for dette formålet overføres glukuronsyre til den tidligere innsatte OH-gruppen av metabolittene ved hjelp av glukuronyltransferase
Etter en singel administrasjoner retensjonstiden for karotenoider i kroppen mellom 5-10 dager.
