Los carotenoides

Los carotenoides pertenecen al grupo de los llamados compuestos vegetales secundarios, que no se consideran esenciales para los humanos, pero se consideran beneficiosos para salud. Los carotenoides son pigmentos de color lipofílicos (solubles en grasa). Se encuentran en los cromoplastos de organismos vegetales y dan a muchas plantas y frutos su color amarillo a rojizo. Los carotenoides también se pueden detectar en los cloroplastos de las plantas verdes, cuyo color queda enmascarado por el verde de la clorofila. Los carotenoides pueden ser sintetizados exclusivamente por organismos vegetales. Allí, durante la fotosíntesis, participan en la absorción de la luz y la transferencia de su energía a la clorofila. También amplían el absorción espectro en el rango espectral azul-verde en organismos fotosintéticos y sirven como factores de protección de la luz. Además, como antioxidantes, los carotenoides protegen la clorofila. moléculas de las plantas del daño fotooxidativo y proteger a los animales que consumen alimentos vegetales ricos en carotenoides de la influencia de agresivos oxígeno especie - "oxidativo estrés“. Hoy en día, se conocen entre 500 y 600 carotenoides diferentes, de los cuales aproximadamente el 10% se puede convertir en vitamina A (retinol) por el metabolismo humano y por lo tanto tienen propiedades de provitamina A. El representante más conocido de esta propiedad es beta-caroteno. Este carotenoide tiene la mayor vitamina A actividad. Vitamina A se encuentra exclusivamente en el organismo animal y, además de beta-caroteno, también se puede formar a partir de otros carotenoides, como el alfa-caroteno y la beta-criptoxantina. En las condiciones nutricionales habituales, se pueden detectar aproximadamente 40 carotenoides diferentes en el suero humano, siendo los siguientes los principales carotenoides en el organismo.

  • Alfa-caroteno
  • El beta-caroteno
  • El licopeno
  • La luteína
  • La zeaxantina
  • Alfa-criptoxantina
  • Beta-criptoxantina

El beta-caroteno representa el 15-30% de los carotenoides totales en plasma.

Bioquímica

Químicamente, los carotenoides están compuestos por ocho unidades isoprenoides y consisten en una cadena de hidrocarburo con dobles enlaces conjugados que pueden tener diferentes sustituyentes en ambos extremos. Se pueden dividir en carotenos, que consisten en hidrógeno y carbonoy xantofilas, que también contienen oxígeno. Los representantes más importantes de los carotenos son el alfa y betacaroteno, así como licopeno y de xantofilas luteína, zeaxantina y beta-criptoxantina. Mientras que las frutas y verduras amarillas, rojas y anaranjadas contienen principalmente carotenos, el 60-80% de las xantofilas se encuentran en las verduras. El betacaroteno representa el carotenoide más abundante, aunque el contenido de, por ejemplo, luteína en las espinacas y varios repollo variedades o licopeno en tomates es mucho mayor.

Absorción

El general absorción la tasa de carotenoides es muy baja, oscilando entre el 1 y el 50%. A medida que aumenta la ingesta de carotenoides en la dieta, disminuye la tasa de absorción. Además, la absorción depende de los siguientes factores.

  • Tipo de comida - fibra dietética, por ejemplo pectinas, disminuye la absorción.
  • Forma en que los carotenoides están presentes en los alimentos: a medida que aumenta el tamaño de los cristales, disminuye la tasa de absorción.
  • Combinación con otros componentes alimentarios, especialmente grasas: para asegurar una absorción óptima, la presencia de lípidos en la dieta es esencial
  • Tipo de procesamiento: tratamiento térmico, trituración mecánica que promueve la absorción.

Por ejemplo, el betacaroteno de las zanahorias crudas se absorbe solo alrededor del 1% porque está encerrado en una matriz compleja e indigerible de proteínas, lípidos y hidratos de carbono en la célula vegetal. A medida que aumenta el grado de procesamiento, bajo la influencia del calor y la trituración mecánica, por ejemplo durante cocinar o en la producción de salsa de tomate, la tasa de absorción aumenta. La absorción de carotenoides sigue la vía de reabsorción de lípidos, que requiere la presencia de grasas y ácidos biliares. Los carotenoides, junto con otros nutrientes liposolubles, se envasan en micelas después de su liberación de los alimentos bajo la influencia de ácidos biliares y transportado a las células epiteliales del intestino delgado mucosaAllí, el aldehído retiniano se forma a partir de los carotenoides activos en vitamina A, beta y alfa caroteno, así como beta criptoxantina, como resultado de la escisión oxidativa por la enzima dioxigenasa, uno a dos. moléculas de la retina se puede formar a partir de betacaroteno. La retina se convierte en vitamina A (retinol) mediante alcohol deshidrogenasa. Posteriormente, esterificación del retinol. moléculas con palmítico, esteárico, oleico y linolénico ácidos, respectivamente, ocurre, dando como resultado la síntesis de ésteres de retinilo. La escisión oxidativa de los carotenoides por la dioxigenasa y la formación de vitamina A tienen lugar principalmente en las células del intestino delgado. mucosa. Sin embargo, los carotenoides activos en vitamina A también se pueden convertir en vitamina A en otras células tisulares, como hígado, riñón y pulmón. Oxígeno y un ion metálico, presumiblemente de hierro, son necesarios para mantener la actividad dioxigenasa. Finalmente, el grado de escisión enzimática y, por lo tanto, la cantidad de vitamina A sintetizada depende del nivel de ingesta de carotenoides o proteínas. de hierro estado, y la ingesta simultánea de grasas y solubles en grasas vitaminas - vitaminas A, D, E, K. Los estudios han demostrado que saturados ácidos grasos tienen un efecto mucho más positivo sobre la absorción de carotenoides que los ácidos grasos insaturados. Se discuten las siguientes causas.

  • Los ácidos grasos polienos (PFS), como los ácidos grasos omega-3 y -6, aumentan el tamaño de las micelas, lo que disminuye la velocidad de difusión.
  • La PFS altera la carga de la superficie de la micela, lo que afecta negativamente la afinidad por la célula epitelial.
  • La SSP ocupa más espacio en las lipoproteínas VLDL que las grasas saturadas, lo que limita el espacio para otros lipoides, como carotenoides, retinol y vitamina E -tocoferol.
  • Omega-3 ácidos grasos inhibir la síntesis de VLDL. VLDL es importante para el transporte de carotenoides en el suero.
  • La SSP aumenta la necesidad de vitamina E, que es un antioxidante que protege a los carotenoides y la vitamina A, respectivamente, de la oxidación.

Transporte y almacenamiento

Los ésteres de retinilo resultantes, el retinol no esterificado, los carotenos y las xantofilas se almacenan en quilomicrones en el intestino delgado. mucosa. Los quilomicrones pertenecen al grupo de las lipoproteínas y tienen la función de liberar sustancias liposolubles de las células epiteliales del intestino delgado en el linfa y transportarlos en el suero a la hígado o tejidos periféricos. Solo una pequeña proporción de ésteres de retinilo y carotenoides se absorbe en los tejidos extrahepáticos y se convierte en vitamina A. hígado. La porción más grande llega al hígado. En el camino, los quilomicrones cargados se degradan enzimáticamente a "restos de quilomicrones", que son absorbidos por las células parenquimatosas del hígado. En el hígado, se produce una conversión adicional de carotenoides y ésteres de retinilo en vitamina A. El retinol sintetizado se transporta luego a las células estrelladas del hígado donde se reesterifica. Más del 80% del retinol formado se almacena en las células estrelladas hepáticas. Por el contrario, las células parenquimatosas del hígado tienen solo un contenido bajo de vitamina A. Cuando es necesario, la vitamina A se libera del hígado, unida a la proteína de unión al retinol (RBP) y a la transtiretina. tiroxinaque se une a la prealbúmina y se transporta en el suero a las células diana. Los carotenoides liberados por el hígado se distribuyen a todas las fracciones de lipoproteínas, especialmente VLDL, LDL y HDL, y transportado en el sangre plasma. La LDL fracción contiene más de la mitad del carotenoide total concentración. Los carotenoides se encuentran en todos los órganos de los seres humanos, aunque los niveles en los tejidos individuales varían. Las concentraciones más altas se pueden encontrar en el hígado, principal órgano de almacenamiento. glándula suprarrenal, testículosTestículos) y cuerpo lúteo (cuerpo lúteo del ovario). A diferencia de, riñón, pulmón, músculos, corazón, cerebro or piel muestran niveles más bajos de carotenoides. Si consideramos el absoluto concentración y la contribución de los tejidos al peso total del organismo, aproximadamente el 65% de los carotenoides se localizan en el tejido adiposo.

Funciones fisiológicamente significativas

Suero antioxidante actividad Como componentes esenciales de la red antioxidante del cuerpo humano, los carotenoides son capaces de inactivar los compuestos reactivos del oxígeno - apagando. Estos incluyen, por ejemplo, radicales peroxilo, iones de radicales superóxido, oxígeno singlete, hidrógeno peróxido y radicales hidroxilo y nitrosilo. Estos compuestos pueden actuar sobre el organismo ya sea como noxas exógenas, en reacciones dependientes de la luz o de forma endógena a través de procesos metabólicos aeróbicos. Estas sustancias reactivas también se denominan radicales libres y pueden reaccionar con lípidos, especialmente poliinsaturados ácidos grasos y colesterol, proteínas, ácidos nucleicos, hidratos de carbono así como el ADN y modificarlos o destruirlos. Carotenoides, especialmente betacaroteno, licopeno, la luteína y la cantaxantina están particularmente involucradas en la desintoxicación de radicales de oxígeno singlete y peroxilo. El proceso de "extinción" es un fenómeno físico. Los carotenoides actúan como portadores intermedios de energía: cuando reaccionan con el oxígeno singlete, liberan la energía en interacción con su entorno en forma de calor. De esta forma, el oxígeno singlete reactivo se vuelve inofensivo. Los carotenoides representan los "extintores de oxígeno singlete" naturales más eficaces. La desactivación de los radicales peroxilo depende de la presión parcial de oxígeno. Los carotenoides actúan como antioxidantes efectivos solo a bajas concentraciones de oxígeno. A alta presión parcial de oxígeno, por otro lado, los carotenoides pueden desarrollar efectos prooxidantes. Como resultado de la desintoxicación de radicales de oxígeno singlete y peroxilo, se evita la formación de radicales libres y se interrumpe la reacción en cadena de la peroxidación lipídica. De esta forma, los carotenoides protegen contra la oxidación de LDL colesterol, que es un factor de riesgo en el desarrollo de aterosclerosis (aterosclerosis, endurecimiento de las arterias). Dado que los carotenoides se consumen durante el proceso de desactivación de los prooxidantes, se debe tener cuidado para garantizar una ingesta adecuada de carotenoides en la dieta. La antioxidante La protección de los carotenoides es más intensa cuanto mayor es su concentración en suero. Si los carotenoides se toman junto con vitamina E (tocoferol) y glutatión - tripéptido de aminoácidos ácido glutámico, glicina y cisteina - La antioxidante El efecto también se puede mejorar. Si el sistema de protección antioxidante se debilita debido a una deficiencia de antioxidantes, predominan los prooxidantes, oxidativos. estrés puede ocurrir. Al contrarrestar los cambios oxidativos en moléculas biológicamente importantes, el aumento de la ingesta de carotenoides reduce el riesgo de ciertas enfermedades. Éstas incluyen

Efectos anticancerígenos Según numerosos estudios epidemiológicos, un mayor consumo de frutas y verduras ricas en carotenoides se asocia con un riesgo reducido de tumores. Esto es particularmente cierto para pulmón, esófago, gástrico, colorrectal (colon y rectal), próstata, cervical / collum (cervical), mamaria (mama) y piel cánceres. Los carotenoides ejercen sus efectos protectores en el modelo de carcinogénesis de 3 etapas, particularmente en la fase de promoción y progresión.

  • Inhibición de la proliferación y diferenciación de células tumorales.
  • Prevención del daño celular y oxidativo del ADN al desintoxicar los radicales libres y prevenir su desarrollo.
  • Mejora de la respuesta inmunitaria mediante la promoción de los sistemas de defensa naturales del cuerpo; esto se refiere en particular a la proliferación de células B y T, el número de células T auxiliares y la actividad de las células asesinas naturales.
  • Estimulación de la comunicación celular a través de uniones gap.

Las uniones gap son canales célula-célula o conexiones directas entre dos células adyacentes. A través de estos complejos proteicos formadores de poros, Connexone, se produce un intercambio de señales de bajo peso molecular y sustancias vitales que regulan, entre otras cosas, los procesos de crecimiento y desarrollo. Estos procesos también juegan un papel en la carcinogénesis. Las uniones gap mantienen el contacto entre las células y permiten un crecimiento celular controlado a través del intercambio de señales. Los promotores de tumores inhiben la comunicación intercelular a través de uniones gap. Finalmente, a diferencia de las células normales, las células tumorales exhiben poca señalización intercelular, lo que conduce a un crecimiento celular descontrolado. Al mejorar la comunicación celular a través de uniones gap, tanto los carotenoides activos de vitamina A como los carotenoides sin la propiedad de la provitamina A, como la cantaxantina o el licopeno, inhiben el tumor. crecimiento y proliferación celular. Además, los carotenoides astaxantina y la cantaxantina puede interferir con la fase de inicio. Inhiben la fase 1 específica enzimas CRISPR-Cas, especialmente monooxigenasas dependientes del citocromo P450, como CYP1 A1 o CYPA2, que se cree que son responsables del desarrollo de carcinógenos. Efectos similares de astaxantina y cantaxantina también se observaron para algunas fases 2 enzimas CRISPR-Cas. Degeneración de la mácula lútea relacionada con la edad La mácula lútea (mancha amarilla) es parte de la retina y el área de visión más nítida. Allí, a diferencia de otros tejidos, los carotenoides luteína y zeaxantina acumulan específicamente. Según estudios epidemiológicos, una ingesta suficiente de alimentos ricos en luteína y zeaxantina puede reducir el riesgo de La degeneración macular relacionada con la edad (AMD). Este efecto se debe a las propiedades fisicoquímicas de los carotenoides: actúan como filtros de luz específicos y antioxidantes. AMD es una causa común de graves discapacidad visual en los ancianos y puede asociarse con ceguera en la vejez. Efecto protector solar - protección cutánea El efecto protector cutáneo de los carotenoides se puede atribuir a sus propiedades antioxidantes. El aumento de la ingesta de frutas y verduras, especialmente las que contienen betacaroteno, se asocia con un aumento de los niveles de carotenoides en la piel. Estudios en los que se utilizó betacaroteno por vía oral. protector solar mostró una clara reducción del eritema inducido por la luz ultravioleta (enrojecimiento extenso de la piel) cuando se administraron> 20 mg de betacaroteno / día durante 12 semanas en comparación con el grupo de control. En general, el betacaroteno se puede utilizar para aumentar la protección básica de la piel.

Biodisponibilidad

Los carotenos y las xantofilas difieren en su estabilidad térmica. Los carotenos sin oxígeno son relativamente estables al calor. Por el contrario, la mayoría de las xantofilas oxigenadas se destruyen al calentarlas. Esto explica, por ejemplo, por qué las verduras calentadas tienen menos salud-Efectos que promueven los vegetales sin calentar. Además, el grado de procesamiento de los alimentos juega un papel importante. El licopeno de los productos de tomate procesados, como el jugo de tomate, está significativamente más disponible que el de los tomates crudos, y la absorción de betacaroteno aumenta con el grado de trituración del alimento que contiene carotenoides agregados. El contenido de carotenoides depende en gran medida, entre otras cosas, de la estación, la madurez, las condiciones de crecimiento, cosecha y almacenamiento, y puede variar considerablemente en diferentes partes de la planta. Por ejemplo, las hojas exteriores de repollo tienen cantidades significativamente más altas de luteína y betacaroteno que las hojas internas. Precaución. Según los datos disponibles para la República Federal de Alemania sobre la situación del suministro de carotenoides para hombres y mujeres, el suministro de betacaroteno no es óptimo.