الكاروتينات

تنتمي الكاروتينات إلى مجموعة ما يسمى المركبات النباتية الثانوية، والتي لا تعتبر ضرورية للإنسان ، ولكنها تعتبر مفيدة الصحية . الكاروتينات هي أصباغ ملونة محبة للدهون (تذوب في الدهون). تحدث في الكروموبلاستيدات للكائنات النباتية وتعطي العديد من النباتات والفواكه لونها الأصفر إلى المحمر. يمكن أيضًا اكتشاف الكاروتينات في البلاستيدات الخضراء للنباتات الخضراء ، التي يخفي لونها أخضر الكلوروفيل. يمكن تصنيع الكاروتينات حصريًا بواسطة الكائنات الحية النباتية. هناك ، أثناء عملية التمثيل الضوئي ، يشاركون في امتصاص من الضوء ونقل طاقته إلى الكلوروفيل. هم أيضا يوسعون امتصاص الطيف في النطاق الطيفي الأزرق والأخضر في الكائنات الحية الضوئية ويعمل كعوامل حماية من الضوء. علاوة على ذلك ، كمضادات للأكسدة ، الكاروتينات تحمي الكلوروفيل الجزيئات من النباتات من أضرار الأكسدة الضوئية وحماية الحيوانات التي تستهلك الأطعمة النباتية الغنية بالكاروتين من تأثير العدوانية أكسجين الأنواع - "مؤكسد إجهاد". اليوم ، من المعروف 500-600 كاروتينات مختلفة ، يمكن تحويل حوالي 10 ٪ منها فيتامين (أ) (الريتينول) عن طريق التمثيل الغذائي البشري وبالتالي لها خصائص بروفيتامين أ. أفضل ممثل معروف بهذه الخاصية هو بيتا كاروتين. هذا الكاروتين لديه أعلى فيتامين (أ) النشاط. فايتمين أ يوجد حصريًا في الكائن الحي الحيواني ، بالإضافة إلى بيتا كاروتين، يمكن أن تتشكل أيضًا من الكاروتينات الأخرى ، مثل ألفا كاروتين وبيتا كريبتوكسانثين. في ظل الظروف الغذائية المعتادة ، يمكن اكتشاف حوالي 40 كاروتينات مختلفة في مصل الإنسان ، مع كون الكاروتينات التالية هي الكاروتينات الرئيسية في الكائن الحي.

  • ألفا كاروتين
  • بيتا كاروتين
  • الليكوبين
  • لوتين
  • زياكسانثين
  • ألفا كريبتوزانتين
  • بيتا كريبتوزانتين

بيتا كاروتين تمثل 15-30٪ من إجمالي الكاروتينات في البلازما.

كيمياء حيوية

كيميائيًا ، تتكون الكاروتينات من ثماني وحدات متساوية وتتكون من سلسلة هيدروكربونية مع روابط مزدوجة مترافقة يمكنها تحمل بدائل مختلفة في كلا الطرفين. يمكن تقسيمها إلى كاروتين ، تتكون من الهدرجة و كربونو xanthophylls التي تحتوي أيضًا على أكسجين. أهم ممثلي الكاروتين هم ألفا وبيتا كاروتين كذلك الليكوبين وزانثوفيل لوتين وزياكسانثين وكذلك بيتا كريبتوكسانثين. بينما تحتوي الفواكه والخضروات الصفراء والحمراء والبرتقالية على الكاروتين بشكل رئيسي ، توجد 60-80 ٪ من الزانثوفيل في الخضروات الخضراء. يمثل بيتا كاروتين الكاروتين الأكثر وفرة ، على الرغم من أن محتوى ، على سبيل المثال ، اللوتين في السبانخ ومختلف الملفوف (الكرنب) أصناف أو الليكوبين في الطماطم أعلى من ذلك بكثير.

امتصاص

وعموما امتصاص معدل الكاروتينات منخفض جدًا ، ويتراوح من 1 إلى 50٪. مع زيادة تناول الكاروتين الغذائي ، ينخفض ​​معدل الامتصاص. بالإضافة إلى ذلك ، يعتمد الامتصاص على العوامل التالية.

  • نوع الطعام - الألياف الغذائية، على سبيل المثال البكتين ، يقلل الامتصاص.
  • الشكل الذي توجد به الكاروتينات في الأطعمة - مع زيادة حجم البلورات ، ينخفض ​​معدل الامتصاص
  • الدمج مع المكونات الغذائية الأخرى ، وخاصة الدهون - لضمان الامتصاص الأمثل ، يعد وجود الدهون الغذائية أمرًا ضروريًا
  • نوع المعالجة - المعالجة الحرارية ، التكسير الميكانيكي يعزز الامتصاص.

على سبيل المثال ، يتم امتصاص بيتا كاروتين من الجزر الخام حوالي 1٪ فقط لأنه محاط بمصفوفة معقدة وغير قابلة للهضم من البروتينات, الدهون و الكربوهيدرات في الخلية النباتية. مع زيادة درجة المعالجة - تحت تأثير الحرارة والتكسير الميكانيكي ، على سبيل المثال أثناء الطهي أو في إنتاج الكاتشب - يزيد معدل الامتصاص. يتبع امتصاص الكاروتينات مسار امتصاص الدهون ، مما يستلزم وجود الدهون و الأحماض الصفراوية. يتم تعبئة الكاروتينات ، جنبًا إلى جنب مع العناصر الغذائية الأخرى التي تذوب في الدهون ، في مذيلات بعد إطلاقها من الطعام تحت تأثير الأحماض الصفراوية وينتقل إلى الخلايا الظهارية للأمعاء الدقيقة الغشاء المخاطيهناك ، يتكون ألدهيد شبكية العين من الكاروتينات النشطة بفيتامين أ - بيتا وألفا كاروتين وكذلك بيتا كريبتوكسانثين - نتيجة الانقسام التأكسدي بواسطة إنزيم ديوكسيجيناز - واحد إلى اثنين الجزيئات من شبكية العين يمكن أن تتشكل من بيتا كاروتين. يتم تحويل الشبكية إلى فيتامين أ الفعلي (الريتينول) عن طريق كحول نازعة الهيدروجين. في وقت لاحق ، أسترة الريتينول الجزيئات مع البالميت ، الدهني ، الأوليك ، واللينولينيك الأحماض، على التوالي ، مما يؤدي إلى تخليق استرات الريتينيل. يحدث الانقسام التأكسدي للكاروتينات بواسطة ديوكسجيناز وتكوين فيتامين أ بشكل رئيسي في خلايا الأمعاء الدقيقة الغشاء المخاطي. ومع ذلك ، يمكن أيضًا تحويل الكاروتينات النشطة بفيتامين أ إلى فيتامين أ في خلايا الأنسجة الأخرى ، مثل كبد, الكلى و رئة. أكسجين وأيون معدني ، على الأرجح حديد، ضرورية للحفاظ على نشاط ديوكسجيناز. أخيرًا ، مدى الانقسام الأنزيمي وبالتالي كمية فيتامين أ المركب تعتمد على مستوى الكاروتينويد أو البروتين ، حديد الحالة ، والتناول المتزامن للدهون والقابلة للذوبان في الدهون الفيتامينات - فيتامينات أ ، د ، هـ ، ك.أظهرت الدراسات أنها مشبعة الأحماض الدهنية لها تأثير إيجابي على امتصاص الكاروتين أكثر من الأحماض الدهنية غير المشبعة. تمت مناقشة الأسباب التالية.

  • تعمل الأحماض الدهنية متعددة الأيلين - PFS - مثل أحماض أوميغا 3 و 6 الدهنية على زيادة حجم الميلي ، مما يقلل من معدل الانتشار
  • يغير PFS شحنة سطح micelle ، مما يؤثر سلبًا على تقارب الخلية الظهارية
  • تحتل PFS مساحة أكبر في البروتينات الدهنية VLDL من الدهون المشبعة ، مما يحد من مساحة الدهون الأخرى ، مثل الكاروتينات والريتينول و vitamin E -توكوفيرول.
  • اوميجا 3 الأحماض الدهنية تمنع تخليق VLDL. VLDL مهم لنقل الكاروتين في المصل.
  • يزيد PFS من الحاجة إلى فيتامين E ، وهو أحد مضادات الأكسدة التي تحمي الكاروتينات وفيتامين A ، على التوالي ، من الأكسدة

النقل والتخزين

يتم تخزين استرات الريتينيل الناتجة والريتينول غير المعالج والكاروتينات وكذلك الزانثوفيل في الكيلومكرونات في الأمعاء الدقيقة الغشاء المخاطي. تنتمي Chylomicrons إلى مجموعة البروتينات الدهنية ولها مهمة إطلاق مواد تذوب في الدهون من الخلايا الظهارية في الأمعاء الدقيقة في الليمفاوية ونقلها في المصل إلى كبد أو الأنسجة المحيطية. يتم تناول نسبة صغيرة فقط من استرات الريتينيل والكاروتينات في الأنسجة خارج الكبد وتحويلها إلى فيتامين أ. وتصل النسبة الأكبر إلى كبد. الجزء الأكبر يصل إلى الكبد. في الطريق ، تتحلل إنزيمات الكيلومكرونات المحملة إلى "بقايا الكيلومكرونات" ، والتي تمتصها الخلايا المتنيّة للكبد. في الكبد ، يحدث المزيد من تحويل الكاروتينات وإسترات الريتينيل إلى فيتامين أ. ثم يتم نقل الريتينول المركب إلى الخلايا النجمية للكبد حيث يتم إعادة أستراته. يتم تخزين أكثر من 80٪ من الريتينول المتكون في الخلايا النجمية الكبدية. في المقابل ، تحتوي الخلايا المتنيّة في الكبد على محتوى منخفض من فيتامين (أ) فقط. عند الحاجة ، يتم تحرير فيتامين أ من الكبد ، مرتبطًا بالبروتين المرتبط بالريتينول (RBP) و ترانستريتين - هرمون الغدة الدرقية- الألبومين الملزم - وينتقل في المصل لاستهداف الخلايا. يتم توزيع الكاروتينات المنبعثة من الكبد على جميع أجزاء البروتينات الدهنية ، وخاصة VLDL ، LDL و HDL، ونقلها في دم بلازما. ال LDL يحتوي الكسر على أكثر من نصف إجمالي كاروتينويد من التركيز. توجد الكاروتينات في جميع أعضاء البشر ، على الرغم من اختلاف مستوياتها في الأنسجة الفردية. يمكن العثور على أعلى التركيزات في الكبد - عضو التخزين الرئيسي - الغدة الكظرية، الخصيتين (الخصيتين) والجسم الأصفر (الجسم الأصفر للمبيض). في المقابل، الكلى, رئةوالعضلات قلب, الدماغ or بشرة تظهر مستويات كاروتينويد منخفضة. إذا اعتبرنا المطلق من التركيز ومساهمة الأنسجة في الوزن الإجمالي للكائن الحي ، حوالي 65 ٪ من الكاروتينات موضعية في الأنسجة الدهنية.

وظائف مهمة من الناحية الفسيولوجية

مضادات الأكسدة النشاط كمكونات أساسية لشبكة مضادات الأكسدة في جسم الإنسان ، فإن الكاروتينات قادرة على تعطيل مركبات الأكسجين التفاعلية - التبريد. وتشمل هذه ، على سبيل المثال ، جذور البيروكسيل ، أيونات شقوق الأكسيد الفائق ، والأكسجين القمري ، الهدرجة البيروكسيد ، وجذور الهيدروكسيل والنيتروزيل: يمكن أن تعمل هذه المركبات على الكائن الحي إما على شكل noxae خارجي ، أو في تفاعلات تعتمد على الضوء أو داخليًا من خلال عمليات التمثيل الغذائي الهوائية. تسمى هذه المواد التفاعلية أيضًا الجذور الحرة ويمكن أن تتفاعل معها الدهون، خاصة غير المشبعة المتعددة الأحماض الدهنية و كولسترول, البروتينات, احماض نووية, الكربوهيدرات وكذلك الحمض النووي وتعديلها أو تدميرها. الكاروتينات ، وخاصة بيتا كاروتين ، الليكوبين، اللوتين والكانثكسانثين متورطون بشكل خاص في تخلص من السموم من أكسجين القميص وجذور البيروكسيل. عملية "التبريد" ظاهرة فيزيائية. تعمل الكاروتينات كحاملات وسيطة للطاقة - عند التفاعل مع الأكسجين المفرد ، فإنها تطلق الطاقة بالتفاعل مع بيئتها في شكل حرارة. وبهذه الطريقة ، يصبح أكسجين القميص التفاعلي غير ضار. تمثل الكاروتينات أكثر "مُبردات الأكسجين المفردة" الطبيعية الأكثر فعالية. يعتمد إلغاء تنشيط جذور البيروكسيل على الضغط الجزئي للأكسجين. تعمل الكاروتينات كمضادات أكسدة فعالة فقط عند تركيزات منخفضة من الأكسجين. من ناحية أخرى ، عند ارتفاع ضغط الأكسجين الجزئي ، يمكن أن تتطور الكاروتينات إلى تأثيرات prooxidant. نتيجة ل تخلص من السموم من الأكسجين المفردة وجذور البيروكسيل ، يتم منع تكوين الجذور الحرة وتوقف التفاعل المتسلسل لبيروكسيد الدهون. بهذه الطريقة ، تحمي الكاروتينات من أكسدة LDL كولسترول، وهو عامل خطر في تطور تصلب الشرايين (تصلب الشرايين ، تصلب الشرايين). نظرًا لاستهلاك الكاروتينات أثناء عملية تعطيل المواد المؤكسدة ، يجب توخي الحذر لضمان تناول الكاروتينويد الغذائي الكافي. ال المضادة للأكسدة تكون حماية الكاروتينات أكثر كثافة كلما زادت من التركيز في المصل. إذا تم تناول الكاروتينات مع vitamin E (توكوفيرول) والجلوتاثيون - ثلاثي الببتيد من الأحماض الأمينية حمض الجلوتاميك والجليسين و السيستين - في المضادة للأكسدة يمكن أيضًا تحسين التأثير. إذا تم إضعاف نظام الحماية من مضادات الأكسدة بسبب نقص مضادات الأكسدة ، تسود المواد المؤكسدة ، المؤكسدة إجهاد قد يحدث. من خلال مواجهة التغيرات المؤكسدة في الجزيئات المهمة بيولوجيًا ، فإن زيادة تناول الكاروتينويد يقلل من خطر الإصابة بأمراض معينة. وتشمل هذه

التأثيرات المضادة للسرطان وفقًا للعديد من الدراسات الوبائية ، يرتبط زيادة استهلاك الفواكه والخضروات الغنية بالكاروتينويد بانخفاض خطر الإصابة بالأورام. هذا ينطبق بشكل خاص على الرئة والمريء والمعدة والقولون والمستقيم (القولون والمستقيم) ، البروستات، عنق الرحم / عنق الرحم (عنق الرحم) ، الثدي (الثدي) ، و بشرة السرطانات. تمارس الكاروتينات آثارها الوقائية في نموذج التسرطن ثلاثي المراحل ، لا سيما في مرحلة التعزيز والتقدم

  • تثبيط تكاثر الخلايا السرطانية والتمايز.
  • الوقاية من تأكسد الحمض النووي والأضرار الخلوية عن طريق إزالة السموم من الجذور الحرة ومنع نموها.
  • تعزيز الاستجابة المناعية من خلال تعزيز أنظمة الدفاع الطبيعية في الجسم - يتعلق هذا على وجه الخصوص بتكاثر الخلايا البائية والتائية وعدد الخلايا التائية المساعدة ونشاط الخلايا القاتلة الطبيعية.
  • تحفيز الاتصال الخلوي عبر تقاطعات الفجوة.

تقاطعات الفجوة هي قنوات خلوية أو اتصالات مباشرة بين خليتين متجاورتين. من خلال هذه المجمعات البروتينية المكونة للمسام - Connexone - يحدث تبادل للإشارات الجزيئية المنخفضة والمواد الحيوية ، والتي تنظم ، من بين أمور أخرى ، عمليات النمو والتنمية. تلعب هذه العمليات أيضًا دورًا في التسرطن. تحافظ تقاطعات الفجوة على الاتصال بين الخلايا وتمكين نمو الخلايا المتحكم فيه من خلال تبادل الإشارات. تمنع محفزات الورم الاتصال بين الخلايا عبر تقاطعات الفجوة. أخيرًا ، على عكس الخلايا الطبيعية ، تُظهر الخلايا السرطانية القليل من الإشارات بين الخلايا ، مما يؤدي إلى نمو الخلايا غير المنضبط ، ومن خلال تعزيز الاتصال الخلوي عبر تقاطعات الفجوة ، فإن كل من الكاروتينات والكاروتينات النشطة بفيتامين أ والكاروتينات بدون خاصية فيتامين أ ، مثل الكانتازانثين أو اللايكوبين ، تثبط الورم. نمو الخلايا وانتشارها. بالإضافة إلى الكاروتينات أستازانتين و canthaxanthin يمكن أن يتداخل مع مرحلة البدء. أنها تمنع المرحلة المحددة 1 الانزيمات، خاصةً أحادي الأكسجة المعتمدة على السيتوكروم P450 ، مثل CYP1 A1 أو CYPA2 ، والتي يُعتقد أنها مسؤولة عن تطوير المواد المسرطنة. تأثيرات مماثلة لـ أستازانتين و canthaxanthin كما لوحظ في بعض المرحلة 2 الانزيمات. تنكس البقعة الصفراء المرتبط بالعمربقعة صفراء) جزء من الشبكية ومنطقة الرؤية الأكثر حدة. هناك ، على عكس الأنسجة الأخرى ، الكاروتينات لوتين وزياكسانثين تتراكم على وجه التحديد. وفقا للدراسات الوبائية ، تناول كمية كافية من الأطعمة الغنية لوتين وزياكسانثين يمكن أن تقلل من مخاطر الضمور البقعي المرتبط بالعمر (AMD). يرجع هذا التأثير إلى الخصائص الفيزيائية والكيميائية للكاروتينات - فهي تعمل كمرشحات ضوئية ومضادات أكسدة محددة. AMD هو سبب شائع للخطورة مشاكل بصرية في كبار السن ويمكن أن تترافق مع عمى في سن الشيخوخة. تأثير الحماية من الشمس - حماية الجلد يمكن أن يعزى تأثير حماية الجلد للكاروتينات إلى خصائصها المضادة للأكسدة. ترتبط زيادة تناول الفواكه والخضروات ، خاصة تلك التي تحتوي على بيتا كاروتين ، بزيادة مستويات كاروتينويد الجلد. الدراسات التي تم فيها استخدام بيتا كاروتين عن طريق الفم كريم واقي من الشمس أظهر العامل انخفاضًا واضحًا في الحمامي المستحثة بالضوء فوق البنفسجي (احمرار شديد للجلد) عندما تم إعطاء> 20 مجم بيتا كاروتين / يوم لمدة 12 أسبوعًا مقارنة بالمجموعة الضابطة. بشكل عام ، يمكن استخدام بيتا كاروتين لزيادة الحماية الأساسية للبشرة.

التوافر البيولوجي

تختلف الكاروتينات والزانثوفيل في ثباتها الحراري. الكاروتينات الخالية من الأكسجين مستقرة نسبيًا للحرارة. في المقابل ، يتم تدمير معظم الزانثوفيل المؤكسج عند التسخين. هذا ما يفسر ، على سبيل المثال ، سبب وجود عدد أقل من الخضروات المسخنة الصحية - تعزيز التأثيرات مقارنة بالخضروات غير المسخنة. بالإضافة إلى ذلك ، تلعب درجة معالجة الطعام دورًا مهمًا. يتوفر اللايكوبين من منتجات الطماطم المصنعة ، مثل عصير الطماطم ، بشكل ملحوظ أكثر من الطماطم النيئة ، ويزيد امتصاص البيتا كاروتين مع درجة تكسير الطعام المضاف المحتوي على كاروتينويد. يعتمد محتوى الكاروتين بشكل كبير ، من بين أمور أخرى ، على الموسم ، والنضج ، والنمو ، والحصاد ، وظروف التخزين ، ويمكن أن يختلف بشكل كبير في أجزاء مختلفة من النبات. على سبيل المثال ، الأوراق الخارجية من الملفوف (الكرنب) تحتوي على كميات أعلى بكثير من اللوتين وبيتا كاروتين من الأوراق الداخلية. حذر. وفقًا للبيانات المتاحة لجمهورية ألمانيا الاتحادية بشأن حالة الإمداد بالكاروتينات للرجال والنساء ، فإن توفير بيتا كاروتين ليس هو الأمثل.