Петр Молнар
Кафедра фармакогнозії, Печський університет, Печ

Дієта, багата на овочі та фрукти, знижує ризик різних видів раку та очних захворювань. Каротиноїди в рослинах також відповідальні за ці ефекти. Β-Каротин та деякі інші каротиноїди, що містять незамещенное β-іононове кільце, є попередниками вітаміну А. З них β-каротин має найвищу активність провітаміну А, тому вплив цієї сполуки вивчався раніше. Було показано, що протипухлинний та протиочний ефект та ефект провітаміну А не залежать один від одного.

Зустрічаючись у природі

З 700 каротиноїдів відомої будови лише

У нашій їжі є 40. Наша травна система вибірково поглинає окремі каротиноїди, тому в плазмі та тканинах людини можна виявити менше 20 каротиноїдів та деякі їх метаболіти. Α-каротин проявляє більшу протипухлинну активність, ніж β-каротин. Недавні дослідження показують, що лютеїн, лікопін, β-криптоксантин, зеаксантин і фукоксантин, і навіть капсантин і капсорубін мають перспективні засоби для профілактики раку.

При одночасному застосуванні кількох каротиноїдів протипухлинний ефект виявляється сильнішим, ніж при застосуванні їх окремо. Лютеїн та зеаксантин відіграють важливу роль у профілактиці важливого захворювання очей, вікової дегенерації жовтої плями (ВМД).

Вступ

Каротиноїди - це сполуки на основі ізопрену, природні барвники, які належать до сімейства тетратерпенів і розчиняються у жирах та знежирювачах. Вони здатні біосинтезуватися переважно вищими рослинами, а також деякими бактеріями та водоростями, але не тваринами та людьми, тому вони потрапляють у організм через їжу [1]. Їх щорічне виробництво під час біосинтезу оцінюється у 100 мільйонів тонн [2]. На сьогодні відомі структури понад 700 каротиноїдів, що зустрічаються в природі, але лише близько 25 з них зустрічаються в сироватці крові та інших тканинах людини [3]. Результати епідеміологічних досліджень демонструють, що споживання багатих на каротиноїди овочів та фруктів є корисним, оскільки каротиноїди корисні при багатьох захворюваннях, наприклад зменшити ризик різних видів раку та очних захворювань [4] [5] [7].

Важливі каротиноїди

каротиноїдів

Їх виникнення

β-каротин: морква, овочі, фрукти (брокколі, зелений горошок, гарбуз, папайя, манго, абрикоси та персики); лікопен: помідори, кавуни; лютеїн: овочі, фрукти, жовтки; зеаксантин: кукурудза, плоди виду Physalis (наприклад, Physalis alkekengi), плоди Lycium halimifolium. Останній урожай має загальний вміст каротиноїдів 0,06-0,12%, з них каротиноїди мають вміст зеаксантину> 90%.

Метаболізм β-каротину

Β-Каротин перетворюється у альдегід вітаміну А (сітківку) центральним окислювальним розщепленням полієнового ланцюга (β-каротин діоксигеназа), а потім у вітамін А (ретинол) у живому організмі шляхом відновлення. Ізомеризація 11-цис-сітківки та відповідної їй транс-сітківки відіграє значну роль у фізіології зору [1] [4] [5].

Антиоксидантна та прооксидантна активність

Каротиноїди запобігають окисленню ліпідів і мають антиоксидантну дію в плазмі. Вони гасять, інактивують, збуджують синглетний кисень. Вони мають антиоксидантну дію в ліпосомах. Вони мають захисну дію проти процесів фотоокислення та ініційованих радикалами процесів перекисного окислення [5].

Реакції каротиноїдів з радикалами

Каротиноїди реагують з різними радикалами за трьома можливими механізмами:

(1) Додавання радикалів до каротиноїдів:

(2) Перенесення електрона на радикали:

CAR + R • → CAR + • + R -

(3) Екстракція водню аллільного типу (положення):

CAR + R • → CAR • + RH

Ліпідні пероксильні радикали (ROO •) можна додавати до будь-якого атома вуглецю поліенового ланцюга, утворюючи стійкі вуглецево-центрировані радикали (ROO-CAR •):

ROO • + CAR → ROO-CAR •

Ці радикали порушують початковий етап перекисного окислення ліпідів, пояснюючи багато можливостей антиоксидантної дії каротиноїдів у розчині.

Роль каротиноїдів у структурі біологічних мембран

Каротиноїди можуть вбудовуватися в біологічні мембрани, оскільки їх молекулярний розмір майже ідентичний розміру двошарових мембран. Цілком транс-каротиноїди мають стабілізуючий ефект на мембрани, здатні як поглинати, так і виділяти електрони. Вони мають блокуючий ефект іонних каналів, що дозволяє використовувати їх як терапевтичні засоби для профілактики серцево-судинних захворювань, окисного стресу, запальних процесів та раку. Цис-ізомери каротиноїдів також можуть бути включені в біологічні мембрани, забезпечуючи гнучкість мембран [6].

Каротиноїди та рак

Результати кількох епідеміологічних досліджень на людині свідчать про те, що регулярне вживання овочів та фруктів, що містять каротиноїди, знижує ризик деяких видів раку, зокрема раку легенів та шлунка. Ефект запобігання раку можна пояснити вже згаданими механізмами. Вони впливають на ділення клітин; завдяки своїй антиоксидантній функції вони можуть запобігати пошкодженню ДНК та інших молекул у клітинах, викликане вільними радикалами [5-7].

Профілактика раку ефектом β-каротину та лікопіну

Понад 70% відповідних досліджень підтвердили, що β-каротин знижує ризик раку молочної залози та легенів [7]. Дієта, багата лікопіном (споживання більшої кількості помідорів, концентрованих помідорів) знижує ризик раку стравоходу, печінки, легенів, шкіри, шлунка, товстої кишки, простати та підшлункової залози. Точний механізм дії лікопену ще слід з’ясувати [7].

Профілактична дія α-каротину та лютеїну на рак

Результати експериментів на тваринах підтвердили, що α-каротин має сильніший ефект, ніж β-каротин, у профілактиці пухлин шкіри, легенів, печінки та товстої кишки. [7]. Лютеїн суттєво знижує ризик раку легенів, шкіри та товстої кишки при використанні у поєднанні з α- та β-каротином [7].

Β-криптоксантин (3-гідрокси-β-каротин) - це запобігаючий раку ефект зеаксантину та фукоксантину

Β-криптоксантин суттєво зменшує потенціал шкоди здоров’ю, спричиненої вірусом Епштейна-Барра. В експериментах на тваринах він продемонстрував значну протипухлинну активність проти раку шкіри і суттєво (

30%) знижує ризик раку легенів і товстої кишки. Епідеміологічні дослідження людини показали значну роль у профілактиці раку товстої кишки, легенів, шийки матки, сечового міхура та стравоходу [7]. Було показано, що введення суміші каротиноїдних вуглеводнів (α-каротин, β-каротин, лікопен) суттєво знижує пухлинність через індукований вірусом гепатиту С цироз [7]. У дослідженнях на тваринах зеаксантин

Зменшення раку шкіри на 20%,

70% ризику раку легенів і 90-93% ризику раку печінки. Застосування фукоксантину (складного каротиноїду, що містить гідрокси, епоксид, кето, ацетил та аленові зв'язки) майже повністю ліквідувало рак шкіри та зменшило ймовірність розвитку раку дванадцятипалої кишки, товстої кишки та печінки [7].

Ефект профілактики раку іншими каротиноїдами

Для профілактики раку астаксантин (3,3'-дигідрокси-4,4'-дикето-β-каротин), неоксантин (епоксид каротиноїдів, що містить групи та алелі ОН), основні каротиноїди червоного перцю: капсантин та капсорубін ( які також містять κ-кінцеву групу) та кроцетин (каротиноїд дикарбонова кислота), характерний шафрановий каротиноїд, також виявились перспективними сполуками [7].

Каротиноїди та хвороби очей

Лютеїн і зеаксантин мають захисну дію при деяких захворюваннях очей. Тільки лютеїн, зеаксантин та їх метаболіти містяться в сітківці та очних кришталиках [5].

Вікова дегенерація жовтої плями (ВМД) та катаракта

Лютеїн і зеаксантин зосереджені в жовтій плямі (жовта пляма) на сітківці; його середовище (фовеа) відповідає за гостроту зору і містить більшість фоторецепторів. Щоб запобігти пошкодженню світлом сітківки та її оточення, лютеїн та зеаксантин забезпечують захист від дегенерації жовтої плями у літньому віці. Пошкодження призводить до утворення вільних радикалів, що призводить до перекисного окислення ліпідів мембран. Ці вільні радикали можуть бути нейтралізовані каротиноїдами як антиоксиданти. Дієта, багата каротиноїдами, призводить до накопичення цих барвників у сітківці, яка служить захистом від дегенерації. Захисний ефект лютеїну та зеаксантину пояснюється двома способами. Одна з гіпотез полягає в тому, що барвники фільтрують і поглинають синє світло, що найкраще пошкоджує фоторецептори. Друга гіпотеза заснована на тому, що вони діють як антиоксиданти для послаблення ефектів окисного стресу в тканинах [5].

Наявність лютеїну та зеаксантину також можна виявити в кришталику людини, і їх прийом також відіграє значну роль у профілактиці катаракти [5].

Література

[1] Bruckner, Gy.: З’єднання на основі ізопрену: Терпеноїди та каротиноїди; 47. Каротиноїди, В: Органічна хімія Том II - 2, За редакцією: Császár János, Textönyvkiadó, Будапешт, 1981, 1416-1464.
[2] Britton, G., Liaaen-Jensen, S., Pfander H.: Carotenoids Today and Challenges for Future, In: Carotenoids Vol. 1A: Isolation and Analysis, Eds.: Britton, G., Liaaen-Jensen, С., Пфандер, Х. Бірхейзер Верлаг, Базель - Бостон - Берлін, 1995, 13-26.
[3] Britton, G., Liaaen-Jensen, S., Pfander, H.: Carotenoids Handbook, Birkhäuser Verlag, Basel - Boston - Berlin, 2004.
[4] Britton, G., Liaaen-Jensen, S., Pfander, H.: Carotenoids Vol.5: Nutrition and Health, Birkhäuser Verlag, Basel - Boston - Berlin, 2009.
[5] Крінський, Н. І., Джонсон, Е. Дж.: Дії каротиноїдів та їх зв'язок із здоров'ям та хворобами. Мол. Asp. Мед., 2005, 26, 459-516.
[6] Пашков, Ф. Дж., Ватумулл, Д. Г., Кемпбелл, К. Л.: Астаксантин: нове потенційне лікування окисного стресу та запалення при серцево-судинних захворюваннях. Am. J. Cardiol. 2008, 101 [доповнення], 58D-68D.
[7] Нішіно, Х., Муракоші, М., Токуда, Х., Сатомі, Ю.: Профілактика раку за допомогою каротиноїдів. Арх. Біохім. Біофіза. 2009, 483, 165-168.