Licopeno: definición, síntesis, absorción, transporte y distribución

El licopeno (derivado del nombre científico Solanum lycopersicum: "tomate") pertenece a la clase de carotenoides - aquellos compuestos vegetales secundarios (Sustancias bioactivas que no tienen una función nutritiva que sustente la vida, pero que se distinguen por su salud-Efectos promotores - "ingredientes nutritivos") que son pigmentos lipofílicos (solubles en grasa) tintes responsable de los colores amarillo, naranja y rojizo de numerosas plantas. Según su estructura química, carotenoides se puede dividir en carotenos, que se componen de carbono (C) y hidrógeno (H) - hidrocarburos - y xantofilas, que contienen oxígeno (O) además de los átomos de C y H - hidrocarburos sustituidos. El licopeno pertenece a los carotenos y tiene la fórmula molecular C40H56. Del mismo modo, el alfa-caroteno y beta-caroteno representan carotenos, mientras que la luteína, la zeaxantina y la beta-criptoxantina pertenecen al grupo de las xantofilas oxigenadas. Característica estructural de licopeno es la estructura de polieno poliinsaturado (compuesto orgánico con múltiples carbono-Dobles enlaces de carbono (CC)) que consta de 8 unidades isoprenoides biológicas (→ tetraterpeno) y 13 dobles enlaces, 11 de los cuales están conjugados (múltiples dobles enlaces consecutivos separados por exactamente un enlace sencillo). El sistema de dobles enlaces conjugados permite que el licopeno absorba la luz visible en el rango de longitud de onda más alta, lo que le da al caroteno su color rojo. Además, la estructura poliénica es responsable de algunas propiedades fisicoquímicas del licopeno que están directamente relacionadas con sus efectos biológicos (→ antioxidante potencial). a diferencia de otros carotenoides, como alfa y beta-caroteno, beta-criptoxantina, luteína y zeaxantina, el licopeno no tiene un anillo de trimetilciclohexeno en los extremos de la cadena isoprenoide (→ estructura acíclica). Además, el caroteno no tiene sustituyentes unidos. El licopeno es marcadamente lipofílico (soluble en grasa), lo que afecta al intestino (intestino-relacionado) absorción y en el organismo. El licopeno puede presentarse en diferentes formas geométricas (isomería cis- / trans- y Z- / E, respectivamente), que son convertibles entre sí:

  • Todo-trans-licopeno
  • 5-cis-licopeno
  • 7-cis-licopeno
  • 9-cis-licopeno
  • 11-cis-licopeno
  • 13-cis-licopeno
  • 15-cis-licopeno

En la planta, el isómero todo trans domina con un 79-91%, mientras que en el organismo humano más del 50% del licopeno está en forma cis. El licopeno todo trans contenido en los alimentos vegetales se isomeriza (convierte) parcialmente en sus formas cis por influencias exógenas, como el calor y la luz, por un lado, y por el jugo gástrico ácido, por otro lado, que tienen mejores solubilidad, mayor absorción velocidad y un transporte intracelular y extracelular (dentro y fuera de la célula) más rápido en comparación con los isómeros todo-trans debido a la falta de agregación (aglomeración) y capacidad de cristalización. Sin embargo, en términos de estabilidad, el licopeno todo trans supera a la mayoría de sus isómeros cis (máxima estabilidad: 5-cis ≥ todo-trans ≥ 9-cis ≥ 13-cis> 15-cis> 7-cis-> 11-cis: estabilidad más baja). De los aproximadamente 700 carotenoides identificados, alrededor de 60 son convertibles a vitamina A (retinol) por el metabolismo humano y por lo tanto poseen actividad provitamina A. Debido a su estructura acíclica, el licopeno no es una de las provitaminas A [4, 6, 22, 28, 54, 56-58].

Síntesis

El licopeno todo trans es sintetizado (formado) por todas las plantas capaces de realizar la fotosíntesis, las algas y bacterias fotosintéticasy hongos. La sustancia de partida para la biosíntesis de licopeno es el ácido mevalónico (ácido hidroxi graso saturado de cadena ramificada; C6H12O4), que se convierte en pirofosfato de dimetilalilo (DMAPP; C5H12O7P2) según la vía del mevalonato (vía metabólica por la cual, a partir de la acetil-coenzima A , se produce la biosíntesis de isoprenoides (para construir esteroides y metabolitos secundarios) a través del mevalonato 5-fosfato, mevalonato 5-pirofosfato e isopentenil 5-pirofosfato (IPP). DMAPP se condensa con tres moléculas de su isómero IPP (C5H12O7P2), dando lugar al pirofosfato de geranilgeranilo (GGPP; C20H36O7P2). Condensación de dos moléculas de GGPP conduce a la síntesis de fitoeno (C40H64), una sustancia central en la biosíntesis de carotenoides. Como resultado de varias desaturaciones (inserción de dobles enlaces, convirtiendo un compuesto saturado en uno insaturado), el fitoeno se convierte en licopeno totalmente trans. El licopeno es la sustancia de partida de todos los demás carotenoides. Por lo tanto, la ciclación (cierre del anillo) de los dos grupos isopreno terminales del licopeno da como resultado la biosíntesis de beta-caroteno, que se pueden transformar (convertir) en xantofilas oxigenadas por hidroxilación (reacción con eliminación of agua). En las células del organismo vegetal, todo-trans-licopeno se localiza dentro de las membranas, en gotitas de lípidos o como un cristal en el citoplasma. Además, se incorpora a los cromoplastos (plastidios de color naranja, amarillo y rojizo por carotenoides en pétalos, frutos u órganos de almacenamiento (zanahorias) de plantas) y cloroplastos (orgánulos de células de algas verdes y plantas superiores que realizan la fotosíntesis). - incorporado en una matriz compleja de proteínas, lípidos, y/o hidratos de carbono. Mientras que el caroteno en los cromoplastos de pétalos y frutos sirve para atraer animales, para la transferencia de polen y la dispersión de semillas, brinda protección contra el daño fotooxidativo en los cloroplastos de las hojas de las plantas como componente de los complejos de captación de luz. Suero antioxidante la protección se logra mediante el llamado enfriamiento (desintoxicación, inactivación) de reactivo oxígeno compuestos (1O2, oxígeno singlete), donde el licopeno absorbe directamente (toma) la energía radiante a través del estado triplete y la desactiva a través de la liberación de calor. Dado que la capacidad de extinción aumenta con el número de dobles enlaces, el licopeno con sus 13 dobles enlaces tiene la mayor actividad de extinción en comparación con otros carotenoides. En comparación con la luteína, el licopeno es mucho menos abundante en plantas y animales. El tinte de pigmento rojo se puede detectar esporádicamente en algunas esponjas (Porifera; filo de animales acuáticos dentro del Tissueless), insectos y fototróficos. bacterias fotosintéticas (bacteria capaz de utilizar la luz como fuente de energía). Las principales fuentes de licopeno son las frutas y verduras maduras, como los tomates (0.9-4.2 mg / 100 g) y los productos derivados del tomate, el pomelo rojo (~ 3.4 mg / 100 g), la guayaba (~ 5.4 mg / 100 g), la sandía (2.3 -7.2 mg / 100 g), papaya (~ 3.7 mg / 100 g), rosa mosquetay determinadas especies de olivos, por ejemplo, las drupas de la alga oleaginosa de coral Elaeagnus umbellata. En este contexto, el contenido de licopeno está sujeto a una variación considerable según el cultivo, la estación, la madurez, el sitio, el crecimiento, la cosecha y las condiciones de almacenamiento, y puede variar mucho en diferentes partes de la planta. En los tomates y los productos derivados del tomate, el licopeno es aproximadamente 9 veces más concentrado que el betacaroteno. Aproximadamente el 80-85% de la ingesta dietética de licopeno se debe al consumo de tomates y productos derivados del tomate, como pasta de tomate, salsa de tomate, salsa de tomate y jugo de tomate. La fuerte lipofilicidad (solubilidad en grasas) del licopeno es la razón por la que el caroteno no se puede disolver en ambientes acuosos, lo que hace que se agregue y cristalice rápidamente. Por tanto, el licopeno en los tomates frescos está presente en estado cristalino y está encerrado en una matriz sólida de celulosa y / o proteína que es difícil de absorber. Las operaciones de procesamiento de alimentos, como la trituración mecánica y el tratamiento térmico, dan como resultado la liberación de licopeno de la matriz alimentaria y aumentan su biodisponibilidad. Sin embargo, la exposición al calor no debe ser demasiado prolongada ni demasiado intensa; de lo contrario, la oxidación, la ciclación (cierre del anillo) y / o la isomerización cis del licopeno todo trans pueden provocar pérdidas de actividad de más del 30%. Por razones de mayor biodisponibilidad y concentración de licopeno, los productos de tomate, como la pasta de tomate, la salsa de tomate, la salsa de tomate y el jugo de tomate, tienen un contenido de licopeno significativamente más alto que los tomates frescos. Para su uso en la industria alimentaria, el licopeno se produce sintéticamente y se extrae de concentrados de tomate utilizando disolventes orgánicos. Se utiliza como colorante alimentario (E 160d) y, por tanto, es un ingrediente colorante en sopas, salsas, bebidas aromatizadas, postres, especias, confitería y productos horneados, entre otros. Además, el licopeno es un precursor importante de aromatizantes.Se escinde por co-oxidación con la ayuda de lipoxigenasas, al reaccionar con reactivos oxígeno compuestos y bajo térmicos estrés, lo que da como resultado compuestos de carbonilo con un umbral de olor bajo. Estos productos de degradación juegan un papel esencial en el procesamiento de tomates y productos derivados del tomate.

Resorción

Debido a su pronunciada lipofilicidad (solubilidad en grasas), el licopeno se absorbe (capta) en la parte superior intestino delgado durante la digestión de grasas. Esto requiere la presencia de grasas en la dieta (3-5 g / comida) como transportadores, ácidos biliares para la solubilización y formación de micelas, y esterasas (digestivo enzimas CRISPR-Cas) para la escisión del licopeno esterificado. Después de la liberación de la matriz alimentaria, el licopeno se combina en el lumen del intestino delgado con otras sustancias lipofílicas y ácidos biliares para formar micelas mixtas (estructuras esféricas de 3-10 nm de diámetro en las que el lípido moléculas están dispuestos de tal manera que los agua- las porciones de moléculas solubles se giran hacia afuera y las porciones de moléculas insolubles en agua se giran hacia adentro) - Fase micelar para la solubilización (aumento de solubilidad) de lípidos - que son captados por un proceso de difusión pasiva en los enterocitos (células del intestino delgado epitelio) De la duodeno (duodeno) y yeyuno (yeyuno). Existe evidencia de que intestinal absorción de licopeno y otros carotenoides implica un transportador epitelial específico que es saturable y cuya actividad depende de los carotenoides concentración. La tasa de absorción de licopeno de los alimentos vegetales varía mucho intra e interindividualmente, desde el 30% al 60%, dependiendo de la proporción de grasas suministradas simultáneamente [3-5, 22, 50, 54, 57]. En términos de su influencia promotora sobre la absorción de licopeno, los ácidos grasos saturados son mucho más efectivos que los ácidos grasos poliinsaturados (ácidos grasos poliénicos, PFS), que pueden justificarse de la siguiente manera:

  • La SSP aumenta el tamaño de las micelas mixtas, lo que disminuye la velocidad de difusión.
  • La SSP altera la carga de la superficie micelar, disminuyendo la afinidad (fuerza de unión) a los enterocitos (células del epitelio del intestino delgado)
  • Los PFS (ácidos grasos omega-3 y -6) ocupan más espacio que los ácidos grasos saturados en las lipoproteínas (agregados de lípidos y proteínas, partículas similares a las micelas, que sirven para transportar sustancias lipofílicas en la sangre), lo que limita el espacio para otras sustancias lipofílicas. moléculas, incluido el licopeno
  • SLP, especialmente omega-3 ácidos grasos, inhiben la síntesis de lipoproteínas.

La biodisponibilidad del licopeno depende de los siguientes factores endógenos y exógenos además de la ingesta de grasas [4, 5, 8, 14, 15, 22, 28, 29, 40, 46-48, 54, 62, 63, 68]:

  • Cantidad de licopeno suministrado de forma alimentaria (a través de la dieta): a medida que aumenta la dosis, la biodisponibilidad relativa del carotenoide disminuye.
  • Forma isomérica: el licopeno, a diferencia de otros carotenoides como el betacaroteno, se absorbe mejor en su configuración cis que en su forma todo trans; El tratamiento térmico, como cocinar, promueve la conversión de todo-trans en cis-licopeno.
  • Fuente de alimento: de los suplementos (licopeno aislado, purificado en solución aceitosa, presente libre o esterificado con ácidos grasos), el carotenoide está más disponible que de los alimentos vegetales (licopeno nativo unido a complejos), como lo demuestra un aumento significativamente mayor en el suero. niveles de licopeno después de la ingestión de suplementos en comparación con la ingestión de cantidades iguales de frutas y verduras
  • Matriz de alimentos en la que se incorpora licopeno: de los productos de tomate, como la sopa de tomate y la pasta de tomate, el licopeno se absorbe significativamente mejor que el de los tomates crudos, porque el procesamiento (trituración mecánica, tratamiento térmico, etc.) las estructuras de las células vegetales se rompen, las de licopeno a proteínas y fibra dietética se escinden y los agregados de carotenoides cristalinos se disuelven; mezclar alimentos que contienen tomate con aceite aumenta aún más la biodisponibilidad de licopeno.
  • Interacciones con otros ingredientes alimentarios:
    • La fibra dietética, como las pectinas de las frutas, disminuye la biodisponibilidad del licopeno al formar complejos poco solubles con el carotenoide.
    • Olestra (sustituto de grasa sintético compuesto por ésteres de sacarosa y de cadena larga ácidos grasos (→ poliéster de sacarosa) que no puede ser escindido por lipasas endógenas (desdoblamiento de grasa enzimas CRISPR-Cas) debido al impedimento estérico y se excreta sin cambios) reduce la absorción de licopeno; según Koonsvitsky et al (1997) resulta de una ingesta diaria de 18 g de Olestra durante un período de 3 semanas una disminución de los niveles séricos de carotenoides en un 27%; de acuerdo con Thornquist et al (2000) ya es después de una pequeña ingesta de Olestra (2 g / día) una disminución en los niveles séricos de carotenoides (en un 15%) para registrar.
    • Los fitoesteroles y estanoles (compuestos químicos de la clase de esteroles que se encuentran en las partes grasas de las plantas, como semillas, brotes y semillas, que son muy similares a la estructura del colesterol e inhiben competitivamente su absorción) pueden afectar la absorción intestinal del licopeno; por lo tanto, el uso regular de productos para untar que contienen fitosterol, como la margarina, puede conducir a una disminución moderada (entre un 10 y un 20%) del nivel de carotenoides en suero; Al aumentar simultáneamente la ingesta diaria de frutas y verduras ricas en carotenoides, se puede prevenir una reducción en la concentración sérica de carotenoides mediante el consumo de margarina que contiene fitosterol.
    • La ingesta de mezclas de carotenoides, como licopeno, betacaroteno, criptoxantina, zeaxantina y luteína, puede inhibir y promover la absorción intestinal de licopeno, en el nivel de incorporación (absorción) en micelas mixtas en el lumen intestinal, enterocito durante intracelular (dentro de -celda) transporte e incorporación en lipoproteínas-con fuertes diferencias interindividuales
      • Según Olsen (1994), la administración de altas dosis farmacológicas de betacaroteno da como resultado una disminución de la absorción de licopeno y una disminución de los niveles séricos de licopeno, presumiblemente debido a procesos de desplazamiento cinético a lo largo de la mucosa intestinal; por lo tanto, la monosuplementación preferencial de altas dosis de betacaroteno parece inhibir la absorción intestinal, especialmente de aquellos carotenoides que tienen un mayor potencial protector que el betacaroteno, como el licopeno, la zeaxantina y la luteína, y están presentes en el suero en cantidades significativas.
      • Gaziano et al (1995) demostraron una disminución en el contenido de licopeno en las lipoproteínas, especialmente en la fracción LDL (lipoproteínas de baja densidad; lipoproteínas de baja densidad ricas en colesterol), después de seis días de ingestión de 100 mg de betacaroteno sintético y natural.
      • Wahlquist et al (1994) encontraron un aumento en las concentraciones séricas de licopeno con la administración diaria de 20 mg de betacaroteno durante un período de un año.
      • Gossage et al (2000) suplementaron a mujeres de 19 a 39 años que amamantaban y no amamantaban con 30 mg cada una de betacaroteno durante 28 días con el resultado de que las concentraciones séricas de licopeno no se vieron afectadas, mientras que los niveles séricos de alfa y betacaroteno aumentaron y los niveles de luteína disminuyeron significativamente
  • El rendimiento digestivo individual, como la trituración mecánica en el tracto digestivo superior, el pH gástrico, el flujo de bilis: la masticación completa y el pH bajo del jugo gástrico promueven la alteración celular y la liberación de licopeno unido y esterificado, respectivamente, lo que aumenta la biodisponibilidad del carotenoide; la disminución del flujo de bilis disminuye la biodisponibilidad debido a la formación alterada de micelas
  • Estado de suministro del organismo
  • Factores genéticos

Transporte y distribución en el cuerpo

En enterocitos (células del intestino delgado epitelio) de la parte superior intestino delgado, el licopeno se incorpora a los quilomicrones (CM, lipoproteínas ricas en lípidos), que se secretan (secretan) en los espacios intersticiales de los enterocitos por exocitosis (transporte de sustancias fuera de la célula) y se transportan a través del linfa. A través del truncus intestinalis (tronco colector linfático no apareado de la cavidad abdominal) y el conducto torácico (tronco colector linfático de la cavidad torácica), los quilomicrones entran en la subclavia. vena (vena subclavia) y vena yugular (vena yugular), respectivamente, que convergen para formar la vena braquiocefálica (lado izquierdo) - angulus venosus (ángulo venoso). vena cava (vena cava superior), que se abre a la aurícula derecha (atrio cordis dextrum). Los quilomicrones se introducen en el periférico circulación por la fuerza de bombeo del corazón. Los quilomicrones tienen una vida media (tiempo en el que un valor que disminuye exponencialmente con el tiempo se reduce a la mitad) de aproximadamente 30 minutos y se degradan a remanentes de quilomicrones (CM-R, partículas remanentes de quilomicrones bajos en grasa) durante el transporte al hígado. En este contexto, la lipoproteína lipasa (LPL) juega un papel crucial, que se encuentra en la superficie de las células endoteliales (células que recubren el interior de sangre vasos) de los capilares sanguíneos y conduce a la captación de ácidos grasos y pequeñas cantidades de licopeno en varios tejidos, por ejemplo, músculo, tejido adiposo y glándula mamaria, mediante escisión de lípidos. Sin embargo, la mayor parte del licopeno permanece en CM-R, que se une a receptores específicos en el hígado y se capta en las células parenquimatosas del hígado a través de endocitosis mediada por receptores (invaginación de las membrana celular → estrangulación de vesículas que contienen CM-R (orgánulos celulares) en el interior de la célula). En el hígado células, el licopeno se almacena parcialmente y otra parte se incorpora en VLDL (muy bajo densidad lipoproteínas; lipoproteínas que contienen lípidos de muy baja densidad), a través de las cuales el carotenoide llega a los tejidos extrahepáticos ("fuera del hígado") a través del sangre circulación. Como VLDL circulando en el sangre se une a las células periféricas, lípidos se escinden por acción de la LPL y las sustancias lipofílicas liberadas, incluido el licopeno, se internalizan (captan internamente) por difusión pasiva. Esto da como resultado el catabolismo de VLDL a IDL (intermedio densidad lipoproteínas). Las partículas IDL pueden ser absorbidas por el hígado de una manera mediada por receptores y degradadas allí, o metabolizadas (metabolizadas) en el plasma sanguíneo por un triglicérido. lipasa (enzima que descompone la grasa) para colesterol-Rico LDL (bajo densidad lipoproteínas). Licopeno unido a LDL se absorbe en el hígado y los tejidos extrahepáticos a través de endocitosis mediada por receptores, por un lado, y se transfiere a HDL (lipoproteínas de alta densidad) por otro lado, que están involucradas en el transporte de licopeno y otras moléculas lipofílicas, especialmente colesterol, desde las células periféricas hasta el hígado. Se encuentra una mezcla compleja de carotenoides en los tejidos y órganos humanos, que está sujeta a fuertes variaciones individuales tanto cualitativamente (patrón de carotenoides) como cuantitativamente (concentración de carotenoides). El licopeno y el betacaroteno son los carotenoides más abundantes en la sangre y los tejidos. Mientras que el licopeno domina en las glándulas suprarrenales, los testículos (Testículos), próstatay el hígado, los pulmones y los riñones tienen cantidades aproximadamente iguales de licopeno y betacaroteno. Debido a que el licopeno es marcadamente lipofílico (soluble en grasa), también se localiza en el tejido adiposo (~ 1 nmol / g de peso húmedo) y piel, pero en concentraciones más bajas que en los testículos (testículos) y las glándulas suprarrenales (hasta 20 nmol / g de peso húmedo), por ejemplo [4, 15, 22, 28, 40, 50, 54, 56-58]. En las células de tejidos y órganos individuales, el licopeno es particularmente un componente de las membranas celulares e influye en su grosor, fuerza, fluidez, permeabilidad (permeabilidad), así como efectividad. Dado que el licopeno tiene la mayor antioxidante potencial comparado con otros carotenoides y se almacena preferentemente en próstata tejido, se considera el factor con mayor efectividad en términos de próstata células cancerosas prevención. En sangre, el licopeno es transportado por lipoproteínas compuestas por moléculas lipofílicas y apolipoproteínas (resto de proteína, función como andamio estructural y / o molécula de reconocimiento y acoplamiento, por ejemplo, para receptores de membrana), como Apo AI, B-48, C-II, D y E. El carotenoide está unido en un 75-80% a LDL, 10-25% a HDLy 5-10% a VLDL. Dependiendo de los hábitos alimentarios, la concentración sérica de licopeno es de aproximadamente 0.05-1.05 µmol / ly varía según el sexo, la edad, salud estado, grasa corporal total masay nivel de alcohol y tabaco consumo. En suero humano y la leche maternaSe han identificado hasta la fecha 34 de los aproximadamente 700 carotenoides conocidos, incluidos 13 isómeros geométricos all-trans, entre los que se encuentran, además del licopeno, los carotenos alfa y betacaroteno y las xantofilas luteína, zeaxantina y criptoxantina. detectado con mayor frecuencia.

Excreción

El licopeno no absorbido abandona el cuerpo en las heces (heces), mientras que el licopeno absorbido por el intestino (a través del intestino) se elimina en la orina en forma de sus metabolitos. La degradación endógena del licopeno se produce por la betacaroteno dioxigenasa 2 (BCDO2), que escinde el caroteno en pseudojonona, geranial y 2-metil-2-hepten-6-ona. Para convertir los productos de degradación del licopeno en una forma excretable, se someten a biotransformación, al igual que todas las sustancias lipofílicas (solubles en grasa). La biotransformación ocurre en muchos tejidos, especialmente en el hígado, y se puede dividir en dos fases:

  • En la fase I, los metabolitos (intermedios) del licopeno son hidroxilados (inserción de un grupo OH) por el sistema del citocromo P-450 para aumentar la solubilidad.
  • En la fase II, la conjugación ocurre con sustancias altamente hidrofílicas (solubles en agua); para este propósito, el ácido glucurónico se transfiere al grupo OH de los metabolitos previamente insertado con la ayuda de la glucuroniltransferasa.

Después de un solo administración, el tiempo de retención de los carotenoides en el cuerpo es de 5 a 10 días.