カロテノイド

カロテノイドは、いわゆるグループに属しています二次植物化合物、これは人間にとって不可欠であるとは考えられていませんが、健康。カロテノイドは親油性（脂溶性）の着色顔料です。それらは植物生物の有色体で発生し、多くの植物や果実に黄色から赤みがかった色を与えます。カロテノイドは、葉緑体の緑色によって色が隠されている緑色植物の葉緑体でも検出できます。カロテノイドは、植物生物によってのみ合成することができます。そこで、光合成の間に、彼らは関与しています吸収光とそのエネルギーのクロロフィルへの伝達。彼らはまた、吸収光合成生物の青緑色スペクトル範囲のスペクトルであり、光保護因子として機能します。さらに、抗酸化剤として、カロテノイドは葉緑素を保護します光酸化による損傷から植物を保護し、カロテノイドが豊富な植物性食品を消費する動物を攻撃的な影響から保護します酸素種–「酸化的ストレス「。今日、500〜600種類のカロテノイドが知られており、そのうちの約10％が次のように変換されます。ビタミンA （レチノール）人間の代謝によって、したがってプロビタミンAの特性を持っています。このプロパティで最もよく知られている代表者はベータカロチン。このカロテノイドは最高ですビタミンA 活動。ビタミン動物の有機体にのみ見られ、さらにベータカロチン、α-カロテンやβ-クリプトキサンチンなどの他のカロテノイドからも形成されます。通常の栄養状態では、約40種類のカロテノイドがヒト血清で検出され、以下が生体内の主要なカロテノイドです。

α-カロテン
ベータカロチン
リコピン
ルテイン
ゼアキサンチン
アルファクリプトキサンチン
ベータクリプトキサンチン

ベータカロチン血漿中の総カロテノイドの15-30％を占めます。

生化学

化学的には、カロテノイドはXNUMXつのイソプレノイド単位で構成され、両端に異なる置換基を持つことができる共役二重結合を持つ炭化水素鎖で構成されます。それらはカロチンに分けることができます。水素化 & カーボン、およびキサントフィルも含まれています酸素。カロチンの最も重要な代表は、アルファカロチンとベータカロチン、そしてリコピンキサントフィルルテイン、ゼアキサンチン、ベータクリプトキサンチン。黄色、赤、オレンジの果物や野菜には主にカロチンが含まれていますが、キサントフィルの60〜80％は緑の野菜に含まれています。ベータカロチンは最も豊富なカロテノイドですが、たとえばほうれん草やさまざまなルテインの含有量はキャベツ品種またはリコピントマトでははるかに高いです。

吸着

全般的に吸収カロテノイドの割合は非常に低く、1〜50％の範囲です。食事中のカロテノイド摂取量が増えると、吸収率は低下します。また、吸収は以下の要因に依存します。

食品の種類 - 食物繊維、例えばペクチンは、吸収を減少させます。
カロテノイドが食品に存在する形態–結晶サイズが大きくなると、吸収率が低下します
他の食品成分、特に脂肪との組み合わせ–最適な吸収を確保するには、食事の脂質の存在が不可欠です
処理の種類–熱処理、機械的粉砕は吸収を促進します。

たとえば、生のニンジンからのベータカロチンは、複雑で難消化性のマトリックスに囲まれているため、約1％しか吸収されません。タンパク質, 脂質 & 炭水化物植物細胞で。処理の程度が増すにつれて–熱や機械的粉砕の影響下で、たとえば料理またはケチャップの生産で–吸収率が増加します。カロテノイドの吸収は脂質吸収の経路をたどります。これは脂肪の存在を必要とし、胆汁酸。カロテノイドは、他の脂溶性栄養素と一緒に、食品から放出された後、ミセルにパッケージされます。胆汁酸小腸の上皮細胞に輸送されます粘膜そこで、アルデヒドレチナールは、ビタミンA活性カロテノイド（ベータカロチンとアルファカロテン、およびベータクリプトキサンチン）から、酵素ジオキシゲナーゼによる酸化的切断の結果として形成されます– XNUMX〜XNUMX レチナールのはベータカロチンから形成することができます。レチナールは、によって実際のビタミンA（レチノール）に変換されますアルコールデヒドロゲナーゼ。続いて、レチノールのエステル化パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノレン酸酸それぞれが発生し、レチニルエステルの合成をもたらします。ジオキシゲナーゼによるカロテノイドの酸化的切断とビタミンAの形成は、主に小腸の細胞で起こります粘膜。ただし、ビタミンA活性カロテノイドは、次のような他の組織細胞でビタミンAに変換することもできます。肝臓, 腎臓 & 肺. 酸素と金属イオン、おそらく鉄、ジオキシゲナーゼ活性を維持するために必要です。最後に、酵素による切断の程度、したがって合成されるビタミンAの量は、カロテノイドまたはタンパク質の摂取量に依存します。鉄状態、および脂肪と脂溶性の同時摂取ビタミン –ビタミンA、D、E、K。研究によると飽和脂肪酸不飽和脂肪酸よりもカロテノイドの吸収にはるかに良い効果があります。以下の原因について説明します。

オメガ-3および-6脂肪酸などのポリエン脂肪酸-PFS-はミセルサイズを増加させ、拡散速度を低下させます
PFSはミセル表面の電荷を変化させ、上皮細胞への親和性に悪影響を及ぼします
PFSは、飽和脂肪よりもリポタンパク質VLDLでより多くのスペースを占め、カロテノイド、レチノール、ビタミンE -トコフェロール。
オメガ3 脂肪酸 VLDL合成を阻害します。 VLDLは血清中のカロテノイド輸送に重要です。
PFSは、カロテノイドとビタミンAをそれぞれ酸化から保護する抗酸化物質であるビタミンEの必要性を高めます

輸送および保管

得られたレチニルエステル、未エステル化レチノール、カロテン、およびキサントフィルは、小腸のカイロミクロンに保存されます。粘膜。カイロミクロンはリポタンパク質のグループに属し、の上皮細胞から脂溶性物質を放出する役割を果たします。小腸にリンパ血清中のそれらを肝臓または末梢組織。レチニルエステルとカロテノイドのごく一部のみが肝外組織に取り込まれ、ビタミンAに変換されます。大部分はビタミンAに到達します。肝臓。大部分は肝臓に到達します。途中で、ロードされたカイロミクロンは酵素的に分解されて「カイロミクロンの残骸」になり、肝臓の実質細胞に取り込まれます。肝臓では、カロテノイドとレチニルエステルのビタミンAへのさらなる変換が起こります。次に、合成されたレチノールは肝臓の星状細胞に輸送され、そこで再エステル化されます。形成されたレチノールの80％以上が肝星細胞に貯蔵されています。対照的に、肝臓の実質細胞はビタミンAの含有量が少ないだけです。必要に応じて、ビタミンAが肝臓から放出され、レチノール結合タンパク質（RBP）とトランスサイレチンに結合します– チロキシン-プレアルブミンに結合し、血清中で標的細胞に輸送されます。肝臓から放出されたカロテノイドは、リポタンパク質のすべての画分、特にVLDLに分布しています。 LDL & HDL、およびで輸送血プラズマ。ザ・ LDL 画分には、総カロテノイドの半分以上が含まれています濃度。カロテノイドは人間のすべての臓器に見られますが、個々の組織のレベルは異なります。最高濃度は肝臓–主な貯蔵器官–に見られます副腎、精巣（test丸）および黄体（卵巣の黄体）。対照的に、腎臓, 肺、筋肉、ハート, 脳 or 皮膚より低いカロテノイドレベルを示します。絶対を考えれば濃度生体の総重量に対する組織の寄与により、カロテノイドの約65％が脂肪組織に局在しています。

生理学的に重要な機能

酸化防止剤活動人体の抗酸化ネットワークの必須成分として、カロテノイドは活性酸素化合物を不活性化することができます–消光。これらには、例えば、ペルオキシラジカル、スーパーオキシドラジカルイオン、一重項酸素、水素化過酸化物、ヒドロキシルおよびニトロシルラジカル。これらの化合物は、光依存性反応において、または好気性代謝プロセスを通じて内因的に、外因性ノキサエとして生物に作用する可能性があります。このような反応性物質はフリーラジカルとも呼ばれ、脂質、特に多価不飽和脂肪酸 & コレステロール, タンパク質, 核酸, 炭水化物 DNAと同様に、それらを変更または破壊します。カロテノイド、特にベータカロチン、リコピン、ルテインとカンタキサンチンは特に関与しています解毒一重項酸素とペルオキシラジカルの。「急冷」のプロセスは物理的な現象です。カロテノイドはエネルギーの中間担体として機能します–一重項酸素と反応するとき、それらは熱の形でその環境と相互作用してエネルギーを放出します。このようにして、反応性一重項酸素は無害になります。カロテノイドは、最も効果的な天然の一重項酸素消光剤です。ペルオキシラジカルの不活性化は、酸素分圧に依存します。カロテノイドは、低酸素濃度でのみ効果的な抗酸化剤として機能します。一方、高酸素分圧では、カロテノイドは酸化促進効果を発揮する可能性があります。の結果として解毒一重項酸素とペルオキシラジカルの場合、フリーラジカルの形成が防止され、脂質過酸化の連鎖反応が中断されます。このようにして、カロテノイドは酸化を防ぎます LDL コレステロール、これはアテローム性動脈硬化症（アテローム性動脈硬化症、動脈硬化）の発症の危険因子です。カロテノイドは酸化促進剤の不活性化プロセス中に消費されるため、適切な食事のカロテノイド摂取を確保するように注意する必要があります。ザ・酸化防止剤カロテノイドの保護は、カロテノイドが高いほど強力です濃度血清中。カロテノイドが一緒に摂取された場合ビタミンE （トコフェロール）とグルタチオン–のトリペプチドアミノ酸グルタミン酸、グリシン、システイン - 酸化防止剤効果も高めることができます。抗酸化物質の不足により抗酸化物質保護システムが弱体化すると、酸化促進剤が優勢になり、酸化しますストレス発生する可能性があります。生物学的に重要な分子の酸化的変化を打ち消すことにより、カロテノイド摂取量の増加は特定の病気のリスクを減らします。これらには以下が含まれます

心血管疾患、特に心筋梗塞（ハート攻撃）。
さまざまな腫瘍性疾患含みます肺, 胃 & 前立腺癌.
加齢性黄斑変性症（AMD）
白内障（白内障）
光線過敏症 –紫外線誘発皮膚病気-例えば、光誘発性腫瘍または色素障害.

抗発癌作用多くの疫学研究によると、カロテノイドが豊富な果物や野菜の摂取量の増加は、腫瘍のリスクの低下と関連しています。これは特に肺、食道、胃、結腸直腸に当てはまります（コロンおよび直腸）、前立腺、頸部/結腸（頸部）、乳腺（乳房）、および皮膚がん。カロテノイドは、発がんの3段階モデル、特に促進と進行の段階で保護効果を発揮します

腫瘍細胞の増殖と分化の阻害。
フリーラジカルを解毒し、それらの発生を防ぐことにより、酸化的DNAと細胞の損傷を防ぎます。
体の自然な防御システムを促進することによる免疫応答の強化–これは、特にB細胞とT細胞の増殖、Tヘルパー細胞の数、ナチュラルキラー細胞の活動に関係します。
ギャップ結合を介した細胞通信の刺激。

ギャップ結合は、細胞間チャネルまたはXNUMXつの隣接する細胞間の直接接続です。これらの孔形成タンパク質複合体–コネキソン–を介して、低分子シグナル伝達と重要な物質の交換が起こり、とりわけ成長と発達のプロセスを調節します。このようなプロセスは、発がんにも関与します。ギャップ結合は細胞間の接触を維持し、信号交換を通じて制御された細胞増殖を可能にします。腫瘍プロモーターは、ギャップ結合を介した細胞間コミュニケーションを阻害します。最後に、正常細胞とは対照的に、腫瘍細胞は細胞間シグナル伝達をほとんど示さず、制御されていない細胞増殖を引き起こします。ギャップジャンクションを介した細胞コミュニケーションを強化することにより、ビタミンA活性カロテノイドとカンタキサンチンやリコペンなどのプロビタミンA特性のないカロテノイドの両方が腫瘍を阻害します細胞の成長と増殖。さらに、カロテノイドアスタキサンチンカンタキサンチンは開始段階を妨げる可能性があります。それらは特定のフェーズ1を阻害します酵素特に、発がん性物質の発生に関与すると考えられているCYP450A1やCYPA1などのシトクロムP2依存性モノオキシゲナーゼ。の同様の効果アスタキサンチンカンタキサンチンもいくつかのフェーズ2で観察されました酵素。黄斑の加齢に伴う変性黄斑（黄色い斑点）は網膜の一部であり、最も鮮明な視力の領域です。そこでは、他の組織とは対照的に、カロテノイドルテインとゼアキサンチン具体的に蓄積します。疫学研究によると、豊富な食品の十分な摂取ルテインとゼアキサンチンのリスクを減らすことができます加齢性黄斑変性症（AMD）。この効果は、カロテノイドの物理化学的特性によるものです。カロテノイドは、特定の光フィルターおよび抗酸化剤として機能します。 AMDは深刻な原因の一般的な原因です視力障害高齢者で、と関連付けることができます失明老後。日焼け止め効果–皮膚保護カロテノイドの皮膚保護効果は、それらの抗酸化特性に起因する可能性があります。果物や野菜、特にベータカロチンを含むものの摂取量の増加は、皮膚のカロテノイドレベルの増加と関連しています。ベータカロチンが経口剤として使用された研究日焼け止め剤対照群と比較して、> 20mgのベータカロチン/日を12週間投与した場合、薬剤は紫外線誘発性紅斑（皮膚の広範囲の発赤）の明らかな減少を示しました。全体として、ベータカロチンは皮膚の基本的な保護を高めるために使用することができます。

バイオアベイラビリティ

カロチンとキサントフィルは熱安定性が異なります。無酸素カロチンは比較的熱安定性があります。対照的に、ほとんどの酸素化キサントフィルは加熱すると破壊されます。これは、例えば、加熱された野菜が少ない理由を説明しています健康-非加熱野菜よりも効果を促進します。さらに、食品の加工の程度も重要な役割を果たします。トマトジュースなどの加工トマト製品からのリコピンは、生のトマトからよりもはるかに入手可能であり、ベータカロチンの取り込みは、添加されたカロテノイド含有食品の粉砕の程度とともに増加します。カロテノイドの含有量は、とりわけ、季節、熟度、成長、収穫、貯蔵条件に大きく依存し、植物のさまざまな部分でかなり異なる可能性があります。たとえば、の外葉キャベツ内側の葉よりもルテインとベータカロチンの量が大幅に多い。注意。男性と女性のためのカロテノイドの供給状況に関するドイツ連邦共和国で入手可能なデータによると、ベータカロチンの供給は最適ではありません。