קרוטנואידים

קרוטנואידים שייכים לקבוצת מה שמכונה תרכובות צמחים משניות, שאינם נחשבים חיוניים לבני אדם, אך נחשבים מועילים ל בריאות. קרוטנואידים הם פיגמנטים צבעוניים ליפופיליים (מסיסים בשומן). הם מתרחשים בכרומופלסטים של אורגניזמים צמחיים ומעניקים לצמחים ופירות רבים את צבעם הצהוב עד אדמדם. ניתן לזהות קרוטנואידים גם בכלורופלסטים של צמחים ירוקים, שצבעם מוסווה בירוק הכלורופיל. ניתן לסנתז קרוטנואידים אך ורק על ידי אורגניזמים מהצומח. שם, במהלך הפוטוסינתזה, הם מעורבים ב קליטה של אור והעברת האנרגיה שלו לכלורופיל. הם גם מרחיבים את קליטה הספקטרום בתחום הספקטרום הכחול-ירוק באורגניזמים פוטוסינתטיים ומשמש כגורמי הגנה על האור. יתר על כן, כנוגדי חמצון, קרוטנואידים מגנים על הכלורופיל מולקולות של צמחים מפני נזקים פוטו-חמצוניים ומגן על בעלי חיים הצורכים מזון צמחי עשיר בקרוטנואידים מהשפעת אגרסיביים חמצן מינים - “חמצון לחץ". כיום ידועים 500-600 קרוטנואידים שונים, מהם ניתן להמיר כ -10% ויטמין (רטינול) על ידי חילוף חומרים אנושי ובכך יש תכונות פרוביטמין A. הנציג הידוע ביותר עם נכס זה הוא בטא-קרוטן. לקרוטנואיד הזה יש את הגבוה ביותר ויטמין פעילות. ויטמין A נמצא אך ורק באורגניזם החייתי ובנוסף ל בטא-קרוטן, יכול להיווצר גם מקרוטנואידים אחרים, כמו אלפא-קרוטן ובטא-קריפטוקסנטין. בתנאים תזונתיים רגילים, ניתן לאתר בסרום אנושי כ -40 קרוטנואידים שונים, כאשר הבאים הם הקרוטנואידים העיקריים באורגניזם.

  • אלפא-קרוטן
  • בטא קרוטן
  • ליקופן
  • לוטאין
  • זאקסנטין
  • אלפא קריפטוקסנטין
  • בטא-קריפטוקסנטין

בטא קרוטן מהווה 15-30% מסך הקרוטנואידים בפלסמה.

ביוכימיה

מבחינה כימית, קרוטנואידים מורכבים משמונה יחידות איזופרנואידים ומורכבים משרשרת פחמימנים עם קשרים כפולים מצומדים שיכולים לשאת תחליפים שונים בשני הקצוות. ניתן לחלק אותם לקרוטנים, המורכבים מ הידרוגנציה ו פַּחמָן, וקסנטופילים, שמכילים גם הם חמצן. הנציגים החשובים ביותר של קרוטנים הם אלפא ובטא קרוטן וכן ליקופן ושל קסנטופילים לוטאין, זאקסנטין וכן בטא-קריפטוקסנטין. בעוד שפירות וירקות צהובים, אדומים וכתומים מכילים בעיקר קרוטנים, 60-80% מהקסנטופילים נמצאים בירקות ירוקים. בטא קרוטן מייצג את הקרוטנואיד השופע ביותר, אם כי התוכן של, למשל, לוטאין בתרד ובשונות שונות כרוב זנים או ליקופן בעגבניות הוא הרבה יותר גבוה.

קליטה

הסך הכל קליטה שיעור הקרוטנואידים נמוך מאוד ונע בין 1 ל -50%. ככל שצריכת הקרוטנואידים התזונתית עולה, קצב הספיגה יורד. בנוסף, הקליטה תלויה בגורמים הבאים.

  • סוג אוכל - סיבים תזונתיים, למשל פקטינים, מקטין את הספיגה.
  • צורה בה נמצאים קרוטנואידים במזונות - ככל שגודל הגביש גדל, קצב הספיגה פוחת
  • שילוב עם רכיבי מזון אחרים, במיוחד שומן - בכדי להבטיח ספיגה מיטבית, נוכחות של שומנים תזונתיים חיונית
  • סוג העיבוד - טיפול בחום, פירוק מכני מקדם ספיגה.

לדוגמא, בטא-קרוטן מגזר גולמי נספג בכ -1% בלבד מכיוון שהוא סגור במטריצה ​​מורכבת ובלתי ניתנת לעיכול של חלבונים, שומנים ו פחמימות בתא הצמח. ככל שדרגת העיבוד עולה - בהשפעת חום ופירוק מכני, למשל במהלך בישול או בייצור קטשופ - קצב הספיגה עולה. ספיגת הקרוטנואידים הולכת בדרך של ספיגת השומנים, המחייבת נוכחות של שומנים ו חומצות מרה. קרוטנואידים, יחד עם חומרים מזינים אחרים המסיסים בשומן, נארזים למיסים לאחר שחרורם מהמזון בהשפעת חומצות מרה ומועבר לתאי האפיתל של המעי הדק ריריתשם, רשתית האלדהיד נוצרת מהקרוטנואידים הפעילים בוויטמין A - בטא ואלפא-קרוטן כמו גם מבטא-קריפטוקסנטין - כתוצאה ממחשוף חמצוני על ידי האנזים דיו-חמצן - אחד לשניים. מולקולות של הרשתית יכול להיווצר מבטא קרוטן. הרשתית מומרת לוויטמין A בפועל (רטינול) באמצעות כּוֹהֶל דהידרוגנאז. לאחר מכן, ייסטרינג של רטינול מולקולות עם פלמיטית, סטארית, אולאית ולינולנית חומצות, בהתאמה, מתרחשת, וכתוצאה מכך סינתזה של אסטרים רטיניל. המחשוף החמצוני של קרוטנואידים על ידי דיוקסידנאז והיווצרות ויטמין A מתרחש בעיקר בתאי המעי הדק. רירית. עם זאת, קרוטנואידים פעילים לויטמין A יכולים להמיר גם ויטמין A בתאי רקמה אחרים, כגון כבד, כליה ו ריאות. חמצן וככל הנראה יון מתכתי ברזל, נדרשים לשמור על פעילות dioxygenase. לבסוף, מידת המחשוף האנזימטי וכך כמות ויטמין A המסונתז תלויה ברמת צריכת הקרוטנואידים או החלבונים, ברזל מצב, וצריכה בו זמנית של שומן ומסיסים בשומן ויטמינים - ויטמינים A, D, E, K. מחקרים הראו כי רווי חומצות שומן יש השפעה חיובית הרבה יותר על ספיגת הקרוטנואידים מאשר על חומצות שומן בלתי רוויות. הגורמים הבאים נדונים.

  • חומצות שומן פוליאניות - PFS - כמו חומצות שומן אומגה 3 ו -6 מגדילות את גודל המישל, מה שמקטין את קצב הדיפוזיה.
  • PFS משנים את המטען של משטח המיצל ומשפיעים לרעה על הזיקה לתא האפיתל
  • PFS תופס יותר מקום בליפופרוטאינים VLDL מאשר בשומנים רוויים, מה שמגביל את המקום לליפואידים אחרים, כגון קרוטנואידים, רטינול ו ויטמין E -טוקופרול.
  • אומגת 3 חומצות שומן לעכב סינתזת VLDL. VLDL חשוב להובלת קרוטנואידים בסרום.
  • PFS מגדילים את הצורך בוויטמין E, שהוא נוגד חמצון המגן על קרוטנואידים וויטמין A, בהתאמה, מפני חמצון

תחבורה ואחסון

אסטרים רטיניל שנוצרו, רטינול לא מאושר, קרוטנים כמו גם קסנטופילים מאוחסנים בכילומיקרונים במעי הדק. רירית. Chylomicrons שייכים לקבוצת הליפופרוטאינים ותפקידם לשחרר חומרים מסיסים בשומן מתאי האפיתל של מעי דק אל לִימפָה והובלתם בסרום ל כבד או רקמות היקפיות. רק חלק קטן מהאסתרים הרטיניליים והקרוטנואידים נלקחים לרקמות חוץ-כבדות והופכים לוויטמין A. החלק הגדול יותר מגיע ל כבד. החלק הגדול יותר מגיע לכבד. בדרך, הצילומיקרונים הטעונים מושפלים אנזימטית ל"שאריות צ'ילומיקרון ", אשר נלקחים על ידי תאי הכבד הפרנכימליים. בכבד מתרחשת המרה נוספת של קרוטנואידים ואסטרים רטיניל לוויטמין A. הרטינול המסונתז מועבר לאחר מכן לתאי הכבד של הכבד שם הוא מועבר מחדש. יותר מ 80% מהרטינול שנוצר מאוחסן בתאי הכוכבים הכבדים. לעומת זאת, בתאי הפרנכימי של הכבד תכולת ויטמין A נמוכה בלבד. במידת הצורך, ויטמין A משתחרר מהכבד, קשור לחלבון מחייב רטינול (RBP) וטרנסטירטין - תירוקסין-קדם קדם-אלבומין - ומועבר בסרום לתאי המטרה. קרוטנואידים המשתחררים מהכבד מופצים לכל שברים של ליפופרוטאינים, במיוחד VLDL, LDL ו HDLוהועבר ב דם פְּלַסמָה. ה LDL שבר מכיל יותר ממחצית הקרוטנואיד הכולל ריכוז. קרוטנואידים נמצאים בכל איברי האדם, אם כי הרמות ברקמות בודדות משתנות. ניתן למצוא את הריכוזים הגבוהים ביותר בכבד - איבר אחסון ראשי - בלוטת יותרת הכליה, אשכים (אשכים) ו- corpus luteum (קורפוס לוטום של השחלה). בניגוד, כליה, ריאות, שרירים, לֵב, מוֹחַ or עור מראים רמות קרוטנואידים נמוכות יותר. אם ניקח בחשבון את המוחלט ריכוז ותרומת הרקמות למשקל הכולל של האורגניזם, כ- 65% מהקרוטנואידים ממוקמים ברקמת השומן.

פונקציות משמעותיות מבחינה פיזיולוגית

נוגדי חמצון פעילות כמרכיבים חיוניים ברשת האנטיאוקסידנטית של גוף האדם, קרוטנואידים מסוגלים להשבית תרכובות חמצן תגובתיות - מרווה. אלה כוללים, למשל, רדיקלים פרוקסיליים, יוני רדיקלים סופר-חמצניים, חמצן סינגלט, הידרוגנציה חמצן, רדיקלים הידרוקסיל וניטרוסיל. תרכובות אלה יכולות לפעול על האורגניזם או כנוקסאיות אקסוגניות, בתגובות תלויות אור או באופן אנדוגני באמצעות תהליכים מטבוליים אירוביים. חומרים תגובתיים כאלה נקראים גם רדיקלים חופשיים ויכולים להגיב איתם שומנים, במיוחד רב בלתי רווי חומצות שומן ו כולסטרול, חלבונים, חומצות גרעין, פחמימות כמו גם DNA ולשנות או להשמיד אותם. קרוטנואידים, במיוחד בטא קרוטן, ליקופן, לוטאין וקנטקסנטין מעורבים במיוחד ב דטוקסיפיקציה של רדיקלים של חמצן יחיד ופרוקסיל. התהליך של "מרווה" הוא תופעה פיזית. קרוטנואידים פועלים כמובילי ביניים של אנרגיה - כאשר הם מגיבים עם חמצן יחיד הם משחררים את האנרגיה באינטראקציה עם סביבתה בצורת חום. באופן זה, חמצן סינגל תגובתי הופך לא מזיק. קרוטנואידים מייצגים את "מרווה החמצן היחיד" הטבעי היעיל ביותר. השבתת הרדיקלים הפרוקסיליים תלויה בלחץ החלקי של החמצן. קרוטנואידים פועלים כנוגדי חמצון יעילים רק בריכוזי חמצן נמוכים. לעומת זאת, בלחץ חלקי גבוה של חמצן, קרוטנואידים עלולים לפתח השפעות מעכבות. כתוצאה מה- דטוקסיפיקציה של רדיקלים של חמצן יחיד ופרוקסיל, היווצרות רדיקלים חופשיים נמנעת ותגובת השרשרת של חמצון ליפידים נקטעת. באופן זה קרוטנואידים מגנים מפני חמצון של LDL כולסטרול, המהווה גורם סיכון להתפתחות טרשת עורקים (טרשת עורקים, התקשות העורקים). מכיוון שקרוטנואידים נצרכים בתהליך ההפעלה של חומרים מחמצנים, יש להקפיד על צריכת קרוטנואידים תזונתית מספקת. ה נוגד חמצון ההגנה על קרוטנואידים היא אינטנסיבית יותר ככל שהם גבוהים יותר ריכוז בסרום. אם לוקחים קרוטנואידים יחד עם ויטמין E (טוקופרול) וגלוטתיון - טריפפטיד של חומצות אמינו חומצה גלוטמית, גליצין ו ציסטאין - ה נוגד חמצון ניתן גם לשפר את האפקט. אם מערכת ההגנה נגד נוגדי חמצון נחלשת עקב מחסור בנוגדי חמצון, הפרו-אוקסידנטים שולטים, מחמצנים לחץ יכול להתרחש. על ידי התנגדות לשינויים חמצוניים במולקולות חשובות ביולוגית, צריכת קרוטנואידים מוגברת מפחיתה את הסיכון למחלות מסוימות. אלו כוללים

השפעות נוגדות סרטן על פי מחקרים אפידמיולוגיים רבים, צריכה מוגברת של פירות וירקות עשירים בקרוטנואידים קשורה לסיכון מופחת לגידולים. זה נכון במיוחד לגבי ריאות, הוושט, הקיבה, המעי הגס (מעי גס ופי הטבעת), ערמונית, צוואר הרחם / צוואר הרחם (צוואר הרחם), החלב (השד), וכן עור סרטן. קרוטנואידים מפעילים את השפעתם המגוננת במודל 3 השלבים של קרצינוגנזה, במיוחד על שלב הקידום וההתקדמות.

  • עיכוב של התפשטות תאי הגידול והתמיינותו.
  • מניעת דנ"א חמצוני ונזקים תאיים על ידי ניקוי רעלים של רדיקלים חופשיים ומניעת התפתחותם.
  • שיפור התגובה החיסונית על ידי קידום מערכות ההגנה הטבעיות של הגוף - זה נוגע במיוחד לריבוי תאי B ו- T, למספר תאי ה- T המסייעים ולפעילות תאי הרוצח הטבעיים.
  • גירוי של תקשורת תאים דרך צומת פערים.

צומת פערים הם ערוצי תאים או חיבורים ישירים בין שני תאים סמוכים. באמצעות מתחמי חלבון יוצרים נקבוביות אלה - קונקסונון - מתרחשים חילופי איתות מולקולרי נמוך וחומרים חיוניים, המסדירים בין היתר תהליכי צמיחה ופיתוח. תהליכים כאלה ממלאים תפקיד גם בסרטן. צומת פערים שומר על קשר בין תאים ומאפשר צמיחת תאים מבוקרת באמצעות החלפת אותות. מקדמי גידול מעכבים תקשורת בין-תאית דרך צומת פערים. לבסוף, בניגוד לתאים רגילים, תאי גידול מראים מעט איתות בין-תאי, מה שמוביל לצמיחת תאים בלתי מבוקרת. על ידי שיפור תקשורת התאים דרך צומת פערים, הן קרוטנואידים פעילים לויטמין A והן קרוטנואידים ללא מאפיין פרוביטמין A, כגון קנתקסנטין או ליקופן, מעכבים את הגידול. צמיחת תאים והתפשטותם. בנוסף, הקרוטנואידים אסטקסנטין וקנטקסנטין יכול להפריע לשלב ההתחלה. הם מעכבים שלב 1 ספציפי אנזימים, במיוחד מונו-חמצן-תלות ציטוכרום P450, כגון CYP1 A1 או CYPA2, הנחשבים אחראים להתפתחות חומרים מסרטנים. השפעות דומות של אסטקסנטין וקנטקסנטין נצפו גם בשלב 2 כלשהו אנזימים. ניוון הקשור לגיל של מקולה לוטה מקולה לוטאה (נקודה צהובה) הוא חלק מהרשתית ואזור הראייה החדה ביותר. שם, בניגוד לרקמות אחרות, הקרוטנואידים לוטאין וזאקסנטין לצבור באופן ספציפי. על פי מחקרים אפידמיולוגיים, צריכה מספקת של מזונות עשירים ב לוטאין וזאקסנטין יכול להפחית את הסיכון ל ניוון מקולרי הקשור לגיל (AMD). השפעה זו נובעת מהמאפיינים הפיזיקוכימיים של קרוטנואידים - הם משמשים כמסנני אור ספציפיים ונוגדי חמצון. AMD היא גורם שכיח לרצינות ליקוי ראייה אצל קשישים וניתן לקשר עם עיוורון בגיל מבוגר. אפקט הגנה מפני השמש - הגנה על העור ניתן לייחס את תכונות הגנת העור של קרוטנואידים לתכונותיהם נוגדות החמצון. צריכה מוגברת של פירות וירקות, במיוחד אלה המכילים בטא קרוטן, קשורה לעלייה ברמות הקרוטנואידים בעור. מחקרים שבהם בטא קרוטן שימש כעל פה קרם הגנה הסוכן הראה ירידה ברורה באריתמה המושרה על ידי UV (אדמומיות נרחבת של העור) כאשר הועלה> 20 מ"ג בטא קרוטן ליום למשך 12 שבועות בהשוואה לקבוצת הביקורת. בסך הכל, ניתן להשתמש בטא קרוטן להגברת ההגנה הבסיסית על העור.

זמינות ביולוגית

קרוטנים וקסנטופילים נבדלים ביציבות החום שלהם. הקרוטנים נטולי החמצן יציבים יחסית לחום. לעומת זאת, רוב הקסנטופילים המחומצנים נהרסים עם חימום. זה מסביר, למשל, מדוע יש פחות בירקות מחוממים בריאות-שפעות מקדמות מאשר ירקות שלא התחממו. בנוסף, למידת העיבוד של המזון יש תפקיד משמעותי. ליקופן ממוצרי עגבניות מעובדות, כמו מיץ עגבניות, זמין באופן משמעותי יותר מאשר עגבניות גולמיות, וספיגת בטא-קרוטן עולה עם מידת ההתמוטטות של המזון המכיל קרוטנואידים. תכולת הקרוטנואידים תלויה מאוד בין היתר בעונה, בשלות, גידול, קציר ואחסון, ויכולה להשתנות במידה ניכרת בחלקים שונים של הצמח. לדוגמה, העלים החיצוניים של כרוב יש כמויות גבוהות משמעותית של לוטאין ובטא קרוטן מאשר העלים הפנימיים. זְהִירוּת. על פי הנתונים הקיימים עבור הרפובליקה הפדרלית של גרמניה על מצב האספקה ​​של קרוטנואידים לגברים ולנשים, אספקת בטא-קרוטן אינה אופטימלית.