Els carotenoides

Els carotenoides pertanyen al grup dels anomenats compostos vegetals secundaris, que no es consideren essencials per als humans, però que es consideren beneficiosos per a ells health. Els carotenoides són pigments de color lipòfils (liposolubles). Es produeixen en els cromoplasts dels organismes vegetals i donen a moltes plantes i fruits el seu color groc a vermellós. Els carotenoides també es poden detectar als cloroplasts de les plantes verdes, el color dels quals està emmascarat pel verd de la clorofil·la. Els carotenoides poden ser sintetitzats exclusivament per organismes vegetals. Allà, durant la fotosíntesi, participen en el absorció de la llum i la transferència de la seva energia a la clorofil·la. També amplien el absorció espectre en el rang espectral blau-verd en organismes fotosintètics i serveixen com a factors de protecció de la llum. A més, com a antioxidants, els carotenoides protegeixen la clorofil·la molècules de plantes contra els danys fotooxidatius i protegeix els animals que consumeixen aliments vegetals rics en carotenoides de la influència dels agressius oxigen espècies - “oxidant estrès“. Avui en dia es coneixen 500-600 carotenoides diferents, dels quals al voltant del 10% es poden convertir vitamina A (retinol) pel metabolisme humà i, per tant, tenen propietats de provitamina A. El representant més conegut amb aquesta propietat és beta-Carotene. Aquest carotenoide és el més alt vitamina A activitat. La vitamina A es troba exclusivament en l'organisme animal i, a més de beta-Carotene, també es poden formar a partir d'altres carotenoides, com l'alfa-carotè i la beta-criptoxantina. En condicions nutricionals habituals, es poden detectar prop de 40 carotenoides diferents al sèrum humà, sent els següents els principals carotenoides de l'organisme.

  • Alfa-carotè
  • El betacarotè
  • El licopè
  • La luteïna
  • La zeaxantina
  • Alfa-criptoxantina
  • Beta-criptoxantina

El betacarotè representa el 15-30% del total de carotenoides del plasma.

Bioquímica

Químicament, els carotenoides es componen de vuit unitats isoprenoides i consisteixen en una cadena d’hidrocarburs amb dobles enllaços conjugats que poden tenir diferents substituents als dos extrems. Es poden dividir en carotens, formats per hidrogen i carboni, i xantofil·les, que també contenen oxigen. Els representants més importants dels carotens són l’alfa i el betacarotè licopè i de xantofil·les luteïna, zeaxantina i beta-criptoxantina. Tot i que les fruites i verdures grogues, vermelles i taronges contenen principalment carotens, el 60-80% de les xantofil·les es troben en les verdures verdes. El betacarotè representa el carotenoide més abundant, tot i que el contingut, per exemple, de luteïna en espinacs i diversos col varietats o licopè en tomàquets és molt més gran.

Absorció

En general absorció la taxa de carotenoides és molt baixa, oscil·lant entre l’1 i el 50%. A mesura que augmenta la ingesta de carotenoides en la dieta, la taxa d’absorció disminueix. A més, l’absorció depèn dels següents factors.

  • Tipus de menjar - fibra dietètica, per exemple, les pectines, disminueix l'absorció.
  • Forma en què els carotenoides són presents en els aliments: a mesura que augmenta la mida dels cristalls, disminueix la taxa d’absorció
  • Combinació amb altres components alimentaris, especialment greixos, per garantir una absorció òptima, la presència de lípids en la dieta és essencial
  • Tipus de processament: el tractament tèrmic i la barreja mecànica afavoreixen l’absorció.

Per exemple, el betacarotè de les pastanagues crues només s’absorbeix al voltant de l’1% perquè està tancat en una matriu complexa i indigestible de proteïnes, lípids i hidrats de carboni a la cèl·lula vegetal. A mesura que augmenta el grau de processament, sota la influència de la calor i la barreja mecànica, per exemple durant cuina o en la producció de salsa de tomàquet: augmenta la taxa d’absorció. L'absorció de carotenoides segueix la via de la reabsorció de lípids, que requereix la presència de greixos i àcids biliars. Els carotenoides, juntament amb altres nutrients liposolubles, s’empaqueten en micel·les després de l’alliberament dels aliments sota la influència de àcids biliars i transportat a les cèl·lules epitelials de l’intestí prim mucosaAllà, l’aldehid retinal es forma a partir dels carotenoides actius de la vitamina A (beta i alfa-carotè, així com de la beta-criptoxantina), com a conseqüència de la divisió oxidativa de l’enzim dioxigenasa, d’un a dos. molècules de la retina es pot formar a partir de betacarotè. La retina es converteix en vitamina A real (retinol) mitjançant alcohol deshidrogenasa. Posteriorment, esterificació del retinol molècules amb palmític, esteàric, oleic i linolènic àcids, respectivament, es produeix, resultant en la síntesi d’èsters de retinil. La divisió oxidativa dels carotenoides per la dioxigenasa i la formació de vitamina A tenen lloc principalment a les cèl·lules de l’intestí prim. mucosa. No obstant això, els carotenoides actius amb vitamina A també es poden convertir en vitamina A en altres cèl·lules del teixit, com ara fetge, ronyó i pulmó. Oxigen i un ió metàl·lic, presumiblement de ferro, són necessaris per mantenir l’activitat de dioxigenasa. Finalment, l’extensió del clivatge enzimàtic i, per tant, la quantitat de vitamina A sintetitzada depèn del nivell d’aportació de carotenoides o proteïnes de ferro estat i ingesta simultània de greixos i liposolubles vitamines - vitamines A, D, E, K. Els estudis han demostrat que estan saturats àcids grassos tenen un efecte molt més positiu sobre l’absorció de carotenoides que els àcids grassos insaturats. Es discuteixen les causes següents.

  • Els àcids grassos poliènics (PFS), com els àcids grassos omega-3 i -6, augmenten la mida de la micel·la, cosa que disminueix la velocitat de difusió
  • Els PFS alteren la càrrega de la superfície de la micel·la, afectant negativament l’afinitat per la cèl·lula epitelial
  • Les PFS ocupen més espai a les lipoproteïnes VLDL que els greixos saturats, limitant l’espai per a altres lipoides, com ara carotenoides, retinol i vitamina E -tocoferol.
  • Omega-3 àcids grassos inhibeixen la síntesi de VLDL. El VLDL és important per al transport de carotenoides al sèrum.
  • Els PFS augmenten la necessitat de vitamina E, que és un antioxidant que protegeix els carotenoides i la vitamina A, respectivament, de l’oxidació

Transport i emmagatzematge

Els èsters de retinil resultants, el retinol no esterificat, els carotens i les xantofil·les s’emmagatzemen en quilomicrons de l’intestí prim. mucosa. Els quilomicrons pertanyen al grup de les lipoproteïnes i tenen la tasca d'alliberar substàncies liposolubles de les cèl·lules epitelials del intestí prim a la limfa i transportant-los al sèrum fins al fetge o teixits perifèrics. Només una petita proporció d’èsters de retinil i carotenoides s’aconsegueix en teixits extrahepàtics i es converteix en vitamina A. La proporció més gran arriba fetge. La porció més gran arriba al fetge. En el camí, els quilomicrons carregats es degraden enzimàticament fins a “restes de quilomicrons”, que són captats per les cèl·lules parenquimàtiques del fetge. Al fetge, es produeix una nova conversió de carotenoides i èsters retinílics a vitamina A. El retinol sintetitzat es transporta després a les cèl·lules estel·lades del fetge on es reesterifica. Més del 80% del retinol format s’emmagatzema a les cèl·lules estel·lades hepàtiques. En canvi, les cèl·lules parenquimàtiques del fetge només tenen un contingut baix en vitamina A. Quan cal, la vitamina A s’allibera del fetge, unit a la proteïna d’unió al retinol (RBP) i a la transtiretin. tiroxina-prealbúmina vinculant - i transportada al sèrum a les cèl·lules diana. Els carotenoides alliberats del fetge es distribueixen a totes les fraccions de lipoproteïnes, especialment VLDL, LDL i HDL, i transportat al sang plasma. El LDL La fracció conté més de la meitat del carotenoide total concentració. Els carotenoides es troben en tots els òrgans dels humans, tot i que els nivells dels teixits individuals varien. Les concentracions més altes es poden trobar al fetge, òrgan principal d’emmagatzematge. glàndula adrenal, testicles (testicles) i cos luti (cos luti de l’ovari). En canvi, ronyó, pulmó, músculs, cor, cervell or pell mostren nivells més baixos de carotenoides. Si considerem l’absolut concentració i la contribució dels teixits al pes total de l’organisme, aproximadament el 65% dels carotenoides es localitzen en el teixit adipós.

Funcions fisiològicament significatives

Antioxidant Activitat Com a components essencials de la xarxa antioxidant del cos humà, els carotenoides són capaços d’inactivar els compostos reactius de l’oxigen - apagar-los. Aquests inclouen, per exemple, radicals peroxil, ions radicals superòxid, oxigen senzill, hidrogen peròxid i radicals hidroxil i nitrosil. Aquests compostos poden actuar sobre l’organisme com a noxes exògenes, en reaccions dependents de la llum o endogènicament mitjançant processos metabòlics aeròbics. Aquestes substàncies reactives també s’anomenen radicals lliures i poden reaccionar-hi lípids, especialment poliinsaturats àcids grassos i colesterol, proteïnes, àcids nucleics, hidrats de carboni així com l’ADN i modificar-los o destruir-los. Carotenoides, especialment el betacarotè, licopè, la luteïna i la cantaxantina participen especialment en el desintoxicació de radicals oxigen i peroxil singlet. El procés de "apagar" és un fenomen físic. Els carotenoides actuen com a portadors intermedis d’energia: quan reaccionen amb oxigen senzill, alliberen l’energia en interacció amb el seu entorn en forma de calor. D’aquesta manera, l’oxigen reactiu singlet queda inofensiu. Els carotenoides representen els "apagadors d'oxigen singlet" més eficaços. La desactivació dels radicals peroxil depèn de la pressió parcial d’oxigen. Els carotenoides actuen com a antioxidants eficaços només a baixes concentracions d’oxigen. A una pressió parcial elevada d’oxigen, en canvi, els carotenoides poden desenvolupar efectes prooxidants. Com a resultat del desintoxicació de radicals oxigen i peroxil singlet, s’evita la formació de radicals lliures i s’interromp la reacció en cadena de peroxidació lipídica. D’aquesta manera, els carotenoides protegeixen contra l’oxidació de LDL colesterol, que és un factor de risc en el desenvolupament de l’aterosclerosi (aterosclerosi, enduriment de les artèries). Atès que els carotenoides es consumeixen durant el procés de desactivació dels prooxidants, s’ha de tenir cura de garantir una ingesta adequada de carotenoides en la dieta. El antioxidant la protecció dels carotenoides és més intensa com més alta és la seva protecció concentració al sèrum. Si es prenen carotenoides juntament amb vitamina E (tocoferol) i glutatió - tripèptid de aminoàcids àcid glutàmic, glicina i cisteïna - la antioxidant l’efecte també es pot millorar. Si el sistema de protecció antioxidant es debilita a causa d’una deficiència d’antioxidants, predominen els pro-oxidants, oxidatius estrès pot passar. Combatent els canvis oxidatius en molècules biològicament importants, l’augment de la ingesta de carotenoides redueix el risc de certes malalties. Això inclou

Efectes anticarcinògens Segons nombrosos estudis epidemiològics, un augment del consum de fruites i verdures riques en carotenoides s’associa amb un risc reduït de tumors. Això és particularment cert per a pulmons, esòfags, gàstrics, colorectals (còlon i rectal), pròstata, cervical / coll (cervical), mamari (mamari) i pell càncers. Els carotenoides exerceixen els seus efectes protectors en el model de carcinogènesi en tres etapes, particularment en la fase de promoció i progressió

  • Inhibició de la proliferació i diferenciació de cèl·lules tumorals.
  • Prevenció de l’ADN oxidatiu i el dany cel·lular mitjançant la desintoxicació dels radicals lliures i la prevenció del seu desenvolupament.
  • Millora de la resposta immunitària mitjançant la promoció dels sistemes de defensa natural del cos: això es refereix en particular a la proliferació de cèl·lules B i T, el nombre de cèl·lules auxiliars T i l’activitat de cèl·lules assassines naturals.
  • Estimulació de la comunicació cel·lular mitjançant unions gap.

Les unions entre espais són canals cel·la-cèl·lula o connexions directes entre dues cel·les adjacents. Mitjançant aquests complexos de proteïnes formadores de porus (Connexone) es produeix un intercanvi de senyalització baixa molecular i substàncies vitals, que regulen, entre altres coses, els processos de creixement i desenvolupament. Aquests processos també tenen un paper en la carcinogènesi. Les unions entre espais mantenen el contacte entre les cèl·lules i permeten el creixement controlat de les cèl·lules mitjançant l’intercanvi de senyals. Els promotors tumorals inhibeixen la comunicació intercel·lular a través de les unions gap. Finalment, a diferència de les cèl·lules normals, les cèl·lules tumorals presenten poca senyalització intercel·lular, la qual cosa condueix a un creixement cel·lular incontrolat: mitjançant la millora de la comunicació cel·lular a través de les unions gap, tant els carotenoides actius amb vitamina A com els carotenoides sense propietat de la provitamina A, com ara la canthaxantina o el licopè, inhibeixen el tumor creixement i proliferació cel·lular. A més, els carotenoides Astaxantina i la canthaxantina pot interferir amb la fase d'inici. Inhibeixen la fase específica 1 enzims, especialment les monooxigenases dependents del citocrom P450, com CYP1 A1 o CYPA2, que es creu que són les responsables del desenvolupament de cancerígens. Efectes similars de Astaxantina i cantaxantina també es van observar durant alguna fase 2 enzims. Degeneració de la màcula lutea relacionada amb l’edat La màcula lutea (taca groga) forma part de la retina i de la zona de visió més nítida. Allà, a diferència d’altres teixits, els carotenoides luteïna i zeaxantina s’acumulen específicament. Segons estudis epidemiològics, una ingesta suficient d’aliments rics en luteïna i zeaxantina pot reduir el risc de la degeneració macular relacionada amb l'edat (AMD). Aquest efecte es deu a les propietats fisicoquímiques dels carotenoides, que actuen com a filtres de llum específics i antioxidants. La DMAE és una causa freqüent de greus deficiència visual en persones grans i es pot associar ceguesa en la vellesa. Efecte de protecció solar: protecció de la pell L'efecte de protecció de la pell dels carotenoides es pot atribuir a les seves propietats antioxidants. L’augment de la ingesta de fruites i verdures, especialment aquelles que contenen betacarotè, s’associa amb un augment dels nivells de carotenoides de la pell. Estudis en què el betacarotè es va utilitzar com a via oral protector solar L'agent va mostrar una clara reducció de l'eritema induït per la llum UV (envermelliment extens de la pell) quan es van administrar> 20 mg de beta-carotè / dia durant 12 setmanes en comparació amb el grup control. En general, el betacarotè es pot utilitzar per augmentar la protecció bàsica de la pell.

Biodisponibilitat

Els carotens i les xantofil·les difereixen per la seva estabilitat tèrmica. Els carotens lliures d’oxigen són relativament estables a la calor. En canvi, la majoria de les xantofil·les oxigenades es destrueixen en escalfar-se. Això explica, per exemple, per què les verdures escalfades en tenen menys health-efectes potencials que els vegetals no escalfats. A més, el grau de processament dels aliments té un paper important. El licopè a partir de productes de tomàquet processats, com el suc de tomàquet, està significativament més disponible que a partir de tomàquets crus i la captació de betacarotè augmenta amb el grau de confusió dels aliments que contenen carotenoides. El contingut de carotenoides depèn molt, entre altres coses, de l’estació, la maduresa, el creixement, la collita i les condicions d’emmagatzematge i pot variar considerablement segons les parts de la planta. Per exemple, les fulles exteriors de col tenen quantitats significativament més altes de luteïna i betacarotè que les fulles internes. Precaució. Segons les dades disponibles per a la República Federal d'Alemanya sobre la situació del subministrament de carotenoides per a homes i dones, el subministrament de betacarotè no és òptim.