Rolul carotenoizilor în prevenirea cancerului și a bolilor oculare

Péter Molnár
Departamentul de Farmacognozie, Universitatea din Pécs, Pécs

O dietă bogată în legume și fructe reduce riscul diferitelor tipuri de cancer și boli oculare. Carotenoizii din plante sunt, de asemenea, responsabili de aceste efecte. Β-Carotenul și alți alți carotenoizi care conțin un inel β-iononic nesubstituit sunt precursori ai vitaminei A. Dintre acestea, β-carotenul are cea mai mare activitate de provitamină A, astfel încât efectele acestui compus au fost studiate anterior. S-a demonstrat că efectele anti-tumorale și anti-oculare și efectul provitaminei A sunt independente unul de celălalt.

În natură

Dintre cele 700 de carotenoizi cu structură cunoscută, numai

Există 40 de prezenți în alimentele noastre. Sistemul nostru digestiv absoarbe selectiv carotenoizi individuali, deci mai puțin de 20 de carotenoizi și unii dintre metaboliții lor pot fi detectați în plasma și țesuturile umane. Α-carotenul are o activitate antitumorală mai mare decât β-carotenul. Studii recente sugerează că luteina, licopenul, β-criptoxantina, zeaxantina și fucoxantina și chiar capsantina și capsorubina au efecte promițătoare de prevenire a cancerului.

Când se administrează mai multe carotenoide, efectul antitumoral este mai puternic decât atunci când sunt utilizate singure. Luteina și zeaxantina joacă un rol important în prevenirea unei boli oculare importante, Degenerarea maculară legată de vârstă (DMA).

Introducere

Carotenoizii sunt compuși pe bază de izopren, coloranți naturali care aparțin familiei tetraterpenelor și sunt solubili în grăsimi și agenți de dizolvare a grăsimilor. Sunt capabili să se biosintezeze în primul rând de plante superioare, precum și de unele bacterii și alge, dar nu de animale și oameni, astfel încât acestea sunt ingerate prin alimente [1]. Producția lor anuală în timpul biosintezei este estimată la 100 de milioane de tone [2]. Astăzi sunt cunoscute structurile a peste 700 de carotenoizi naturali, dar numai aproximativ 25 dintre acestea apar în serul sanguin uman și în alte țesuturi [3]. Rezultatele studiilor epidemiologice demonstrează că consumul de legume și fructe bogate în carotenoizi este benefic, deoarece carotenoizii sunt utili în multe boli, de ex. reduce riscul diferitelor tipuri de cancer și boli oculare [4] [5] [7].

Carotenoizi importanți

Apariția lor

β-caroten: morcovi, legume, fructe (broccoli, mazăre verde, dovleci, papaya, mango, caise și piersici); licopen: roșii, pepeni verzi; luteină: legume, fructe, gălbenușuri; zeaxantină: porumb, fruct din speciile Physalis (de exemplu Physalis alkekengi), fruct din Lycium halimifolium. Ultima recoltă are un conținut total de carotenoizi de 0,06-0,12%, din care carotenoizii au un conținut de zeaxantină> 90%.

Metabolismul β-carotenului

Β-Carotenul este transformat în aldehidă de vitamină A (retiniană) prin scindarea oxidativă centrală a lanțului polienic (β-caroten dioxigenază) și apoi în vitamina A (retinol) în organismul viu prin reducere. Izomerizarea retinei 11-cis și a retinei sale trans totale corespunzătoare joacă un rol semnificativ în fiziologia vederii [1] [4] [5].

Activitate antioxidantă și prooxidantă

Carotenoizii previn oxidarea lipidelor și au efect antioxidant în plasmă. Acestea sting, inactivează, excită, oxigen singulet. Au efect antioxidant în lipozomi. Au un efect protector împotriva fotooxidării și a proceselor de peroxidare inițiate de radicali [5].

Reacțiile carotenoizilor cu radicalii

Carotenoizii reacționează cu radicali diferiți în conformitate cu trei mecanisme posibile:

(1) Adăugarea de radicali la carotenoizi:

(2) Transferul de electroni la radicali:

CAR + R • → CAR + • + R -

(3) Extracția hidrogenului de tip alil (poziție):

CAR + R • → CAR • + RH

Radicalii peroxil lipidici (ROO •) pot fi adăugați la orice atom de carbon din lanțul polienic, formând radicali stabili centrati pe carbon (ROO-CAR •):

ROO • + CAR → ROO-CAR •

Acești radicali perturbă etapa inițială a peroxidării lipidelor, explicând numeroasele posibilități ale efectului antioxidant al carotenoizilor în soluție.

Rolul carotenoizilor în structura membranelor biologice

Carotenoizii pot fi încorporați în membranele biologice, deoarece dimensiunea lor moleculară este aproape identică cu dimensiunea membranelor cu două straturi. Carotenoidele trans-trans au un efect stabilizator asupra membranelor, capabile atât de absorbție, cât și de eliberare de electroni. Acestea au un efect de blocare a canalelor ionice care le permite să fie utilizate ca agenți terapeutici în prevenirea bolilor cardiovasculare, a stresului oxidativ, a proceselor inflamatorii și a cancerului. Izomerii cis ai carotenoizilor pot fi, de asemenea, încorporați în membranele biologice, oferind flexibilitate membranelor [6].

Carotenoizi și cancer

Rezultatele mai multor studii epidemiologice umane sugerează că consumul regulat de legume și fructe care conțin carotenoizi reduce riscul anumitor tipuri de cancer, în special cancer pulmonar și de stomac. Efectul de prevenire a cancerului poate fi explicat prin mecanismele deja menționate. Au un efect asupra diviziunii celulare; datorită funcției lor antioxidante, pot preveni deteriorarea ADN-ului și a altor molecule din celule, induse de radicalii liberi [5-7].

Efectul de prevenire a cancerului de β-caroten și licopen

Peste 70% din studiile relevante au confirmat că β-carotenul reduce riscul de cancer mamar și pulmonar [7]. O dietă bogată în licopen (consumând cantități mai mari de roșii, roșii concentrate) reduce riscul apariției cancerelor esofagiene, hepatice, pulmonare, cutanate, stomacale, de colon, de prostată și pancreatice. Mecanismul exact de acțiune al licopenului rămâne de elucidat [7].

Efect preventiv al α-carotenului și al luteinei asupra cancerului

Rezultatele experimentelor pe animale au confirmat că α-carotenul a avut un efect mai puternic decât β-carotenul în prevenirea tumorilor cutanate, pulmonare, hepatice și de colon. [7]. Luteina reduce semnificativ riscul de cancer pulmonar, cutanat și de colon atunci când este utilizat în combinație cu α- și β-caroten [7].

Β-criptoxantina (3-hidroxi-β-caroten) este un efect de prevenire a cancerului de zeaxantină și fucoxantină

Β-Criptoxantina reduce semnificativ potențialul de daune asupra sănătății cauzate de virusul Epstein-Barr. În experimentele pe animale, a arătat activitate antitumorală semnificativă împotriva cancerului de piele și în mod semnificativ (

30%) a redus riscul de cancer pulmonar și de colon. Studiile epidemiologice la om au arătat un rol semnificativ în prevenirea cancerelor de colon, plămâni, col uterin, vezică și esofag [7]. S-a demonstrat că administrarea unui amestec de hidrocarburi carotenoide (α-caroten, β-caroten, licopen) a redus semnificativ tumorigenezele datorate cirozei induse de virusul hepatitei C [7]. În studiile la animale, zeaxantina

Reducerea cancerului de piele cu 20%,

70% risc de cancer pulmonar și 90-93% risc de cancer hepatic. Utilizarea fucoxantinei (un carotenoid complex care conține legături hidroxi, epoxidice, ceto, acetilice și alenice) a eliminat aproape complet cancerul de piele și a redus probabilitatea de a dezvolta cancer de duoden, colon și ficat [7].

Efectul de prevenire a cancerului al altor carotenoizi

În prevenirea cancerului, astaxantina (3,3'-dihidroxi-4,4'-diketo-β-caroten), neoxantina (un epoxid carotenoid care conține grupuri OH și alele), principalii carotenoizi din ardeiul roșu: capsantina și capsorubina care conține, de asemenea, o grupă terminal-terminală) și crocetina (acidul carotenoid dicarboxilic), un carotenoid șofran caracteristic, s-au dovedit a fi compuși promițătoare [7].

Carotenoizi și boli oculare

Luteina și zeaxantina au un efect protector împotriva anumitor boli oculare. Doar luteina și zeaxantina și metaboliții lor apar în retină și cristalinul ocular [5].

Degenerescența maculară legată de vârstă (DMA) și cataracta

Luteina și zeaxantina sunt concentrate în pata galbenă (macula lutea) din retină; mediul său (fovea) este responsabil pentru acuitatea vizuală și conține majoritatea fotoreceptorilor. Pentru a preveni deteriorarea inițiată de lumină a retinei și a împrejurimilor sale, luteina și zeaxantina oferă protecție împotriva degenerescenței maculare la bătrânețe. Deteriorarea are ca rezultat formarea de radicali liberi care duc la peroxidarea lipidelor din membrană. Acești radicali liberi pot fi neutralizați de carotenoizi ca antioxidanți. O dietă bogată în carotenoizi duce la acumularea acestor coloranți în retină, care servește pentru a proteja împotriva degenerării. Efectul protector al luteinei și zeaxantinei este explicat în două moduri. O ipoteză este că coloranții filtrează și absorb lumina albastră care dăunează cel mai bine fotoreceptorilor. A doua ipoteză se bazează pe faptul că acționează ca antioxidanți pentru a atenua efectele stresului oxidativ în țesuturi [5].

Prezența luteinei și a zeaxantinei poate fi detectată și în cristalinul ocular uman, iar aportul lor joacă, de asemenea, un rol semnificativ în prevenirea cataractei [5].

Literatură

[1] Bruckner, Gy.: Compuși pe bază de izopren: terpenoizi și carotenoizi; 47. Carotinoizi, În: Chimie organică Volumul II - 2, Editat de: Császár János, Textönyvkiadó, Budapesta, 1981, 1416-1464.
[2] Britton, G., Liaaen-Jensen, S., Pfander H.: Carotenoids Today and Challenges for the Future, În: Carotenoids Vol. 1A: Isolation and Analysis, Eds.: Britton, G., Liaaen-Jensen, S., Pfander, H. Birkhäuser Verlag, Basel - Boston - Berlin, 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] Krinsky, N. I., Johnson, E. J.: Acțiuni carotenoide și relația lor cu sănătatea și bolile. Mol. Asp. Med., 2005, 26, 459-516.
[6] Pashkow, F. J., Watumull, D. G., Campbell, C. L.: Astaxanthin: Un nou tratament potențial pentru stresul oxidativ și inflamația în bolile cardiovasculare. Am. J. Cardiol. 2008, 101 [supl.], 58D-68D.
[7] Nishino, H., Murakoshi, M., Tokuda, H., Satomi, Y .: Prevenirea cancerului prin carotenoizi. Arc. Biochimie. Biofizi. 2009, 483, 165-168.