Les caroténoïdes

Les caroténoïdes appartiennent au groupe des soi-disant composés végétaux secondaires, qui ne sont pas considérés comme essentiels pour l'homme, mais sont considérés comme bénéfiques pour décomposition cellulaire. Les caroténoïdes sont des pigments de couleur lipophiles (liposolubles). Ils se produisent dans les chromoplastes des organismes végétaux et donnent à de nombreuses plantes et fruits leur couleur jaune à rougeâtre. Les caroténoïdes peuvent également être détectés dans les chloroplastes des plantes vertes, dont la couleur est masquée par le vert de la chlorophylle. Les caroténoïdes peuvent être synthétisés exclusivement par des organismes végétaux. Là, lors de la photosynthèse, ils sont impliqués dans la absorption de lumière et le transfert de son énergie à la chlorophylle. Ils élargissent également la absorption spectre dans la gamme spectrale bleu-vert dans les organismes photosynthétiques et servent de facteurs de protection contre la lumière. De plus, en tant qu'antioxydants, les caroténoïdes protègent la chlorophylle molécules des plantes contre les dommages photooxydants et protéger les animaux consommant des aliments végétaux riches en caroténoïdes de l'influence d'agressifs oxygène espèce - «oxydant stress«. Aujourd'hui, 500 à 600 caroténoïdes différents sont connus, dont environ 10% peuvent être convertis en la vitamine A (rétinol) par le métabolisme humain et ont donc des propriétés de provitamine A. Le représentant le plus connu de cette propriété est bêta-carotène. Ce caroténoïde a le plus la vitamine A activité. Vitamine A se trouve exclusivement dans l'organisme animal et, en plus de bêta-carotène, peuvent également être formés à partir d'autres caroténoïdes, tels que l'alpha-carotène et la bêta-cryptoxanthine. Dans les conditions nutritionnelles habituelles, environ 40 caroténoïdes différents peuvent être détectés dans le sérum humain, les suivants étant les principaux caroténoïdes de l'organisme.

  • Alpha-carotène
  • Le bêta-carotène
  • Le lycopène
  • La lutéine
  • Zéaxanthine
  • Alpha-cryptoxanthine
  • Bêta-cryptoxanthine

Le bêta-carotène représente 15 à 30% du total des caroténoïdes dans le plasma.

Biochimie

Chimiquement, les caroténoïdes sont composés de huit unités isoprénoïdes et consistent en une chaîne hydrocarbonée avec des doubles liaisons conjuguées pouvant porter différents substituants aux deux extrémités. Ils peuvent être divisés en carotènes, constitués de Hydrogénation et carboneet les xanthophylles, qui contiennent également oxygène. Les représentants les plus importants des carotènes sont l'alpha et le bêta-carotène ainsi que lycopène et des xanthophylles lutéine, zéaxanthine ainsi que bêta-cryptoxanthine. Alors que les fruits et légumes jaunes, rouges et oranges contiennent principalement des carotènes, 60 à 80% des xanthophylles se trouvent dans les légumes verts. Le bêta-carotène représente le caroténoïde le plus abondant, bien que la teneur, par exemple, de la lutéine dans les épinards et divers chou variétés ou lycopène dans les tomates est beaucoup plus élevé.

Absorption

L'ensemble absorption le taux de caroténoïdes est très faible, allant de 1 à 50%. À mesure que l'apport alimentaire en caroténoïdes augmente, le taux d'absorption diminue. De plus, l'absorption dépend des facteurs suivants.

  • Type de nourriture - fibres alimentaires, par exemple les pectines, diminue l'absorption.
  • Forme sous laquelle les caroténoïdes sont présents dans les aliments - à mesure que la taille des cristaux augmente, le taux d'absorption diminue
  • Combinaison avec d'autres composants alimentaires, en particulier les graisses - pour assurer une absorption optimale, la présence de lipides alimentaires est essentielle
  • Type de traitement - le traitement thermique, le broyage mécanique favorisent l'absorption.

Par exemple, le bêta-carotène des carottes crues n'est absorbé qu'environ 1% car il est enfermé dans une matrice complexe et indigeste de protéines, lipides et glucides dans la cellule végétale. Au fur et à mesure que le degré de traitement augmente - sous l'influence de la chaleur et du broyage mécanique, par exemple pendant cuisine ou dans la production de ketchup - le taux d'absorption augmente. L'absorption des caroténoïdes suit la voie de la résorption lipidique, ce qui nécessite la présence de graisses et acides biliaires. Les caroténoïdes, ainsi que d'autres nutriments liposolubles, sont conditionnés en micelles après leur libération de l'aliment sous l'influence de acides biliaires et transporté vers les cellules épithéliales du petit intestin muqueuseLà, l'aldéhyde rétinal est formé à partir des caroténoïdes actifs en vitamine A - bêta et alpha-carotène ainsi que bêta-cryptoxanthine - à la suite du clivage oxydatif par l'enzyme dioxygénase - un à deux molécules du rétinal peut être formé à partir de bêta-carotène. Le rétinal est converti en vitamine A (rétinol) au moyen de alcool déshydrogénase. Par la suite, estérification du rétinol molécules avec palmitique, stéarique, oléique et linolénique des acides, respectivement, se produit, entraînant la synthèse d'esters de rétinyle. Le clivage oxydatif des caroténoïdes par la dioxygénase et la formation de vitamine A ont lieu principalement dans les cellules du petit intestin muqueuse. Cependant, les caroténoïdes actifs en vitamine A peuvent également être convertis en vitamine A dans d'autres cellules tissulaires, telles que foie, un rein et poumon. Oxygène et un ion métallique, vraisemblablement fonte, sont nécessaires pour maintenir l'activité de la dioxygénase. Enfin, l'étendue du clivage enzymatique et donc la quantité de vitamine A synthétisée dépend du niveau d'apport en caroténoïde ou en protéines, fonte état et apport simultané de lipides et de liposolubles vitamines - vitamines A, D, E, K. Des études ont montré que les Les acides gras ont un effet beaucoup plus positif sur l'absorption des caroténoïdes que les acides gras insaturés. Les causes suivantes sont discutées.

  • Les acides gras polyéniques - PFS -, tels que les acides gras oméga-3 et -6, augmentent la taille des micelles, ce qui diminue la vitesse de diffusion
  • La PFS modifie la charge de la surface micellaire, affectant négativement l'affinité pour la cellule épithéliale
  • Les PFS occupent plus d'espace dans les lipoprotéines VLDL que les graisses saturées, ce qui limite l'espace pour d'autres lipoïdes, tels que les caroténoïdes, le rétinol et de la vitamine E -tocophérol.
  • Omega-3 Les acides gras inhibent la synthèse des VLDL. Le VLDL est important pour le transport des caroténoïdes dans le sérum.
  • Les PFS augmentent le besoin en vitamine E, un antioxydant qui protège respectivement les caroténoïdes et la vitamine A de l'oxydation

Transport et stockage

Les esters rétinyliques résultants, le rétinol non estérifié, les carotènes ainsi que les xanthophylles sont stockés dans des chylomicrons dans l'intestin grêle. muqueuse. Les chylomicrons appartiennent au groupe des lipoprotéines et ont pour tâche de libérer des substances liposolubles des cellules épithéliales du intestin grêle into the lymphe et les transporter dans le sérum vers le foie ou des tissus périphériques. Seule une petite proportion des esters de rétinyle et des caroténoïdes est absorbée dans les tissus extra-hépatiques et convertie en vitamine A. La plus grande proportion atteint le foie. La plus grande partie atteint le foie. En cours de route, les chylomicrons chargés sont dégradés enzymatiquement en «restes de chylomicrons», qui sont absorbés par les cellules parenchymateuses du foie. Dans le foie, une conversion supplémentaire des caroténoïdes et des esters de rétinyle en vitamine A se produit. Le rétinol synthétisé est ensuite transporté vers les cellules étoilées du foie où il est réestérifié. Plus de 80% du rétinol formé est stocké dans les cellules étoilées hépatiques. En revanche, les cellules parenchymateuses du foie n'ont qu'une faible teneur en vitamine A. Au besoin, la vitamine A est libérée par le foie, liée à la protéine de liaison au rétinol (RBP) et à la transthyrétine - thyroxine-la préalbumine de liaison - et transportée dans le sérum vers les cellules cibles. Les caroténoïdes libérés par le foie sont distribués à toutes les fractions de lipoprotéines, en particulier les VLDL, LDL et HDL, et transporté dans le sang plasma. Le LDL fraction contient plus de la moitié du caroténoïde total concentration. Les caroténoïdes se trouvent dans tous les organes de l'homme, bien que les niveaux dans les tissus individuels varient. Les concentrations les plus élevées se trouvent dans le foie - principal organe de stockage - glande surrénale, testicules (Testicules) et le corps jaune (corps jaune de l'ovaire). En revanche, un rein, poumon, muscles, Cœur, cerveau or peau montrent des niveaux de caroténoïdes inférieurs. Si nous considérons l'absolu concentration et la contribution des tissus au poids total de l'organisme, environ 65% des caroténoïdes sont localisés dans le tissu adipeux.

Fonctions physiologiquement significatives

Antioxydant activité En tant que composants essentiels du réseau antioxydant du corps humain, les caroténoïdes sont capables d'inactiver les composés réactifs de l'oxygène - la trempe. Ceux-ci comprennent, par exemple, les radicaux peroxyle, les ions radicalaires superoxyde, l'oxygène singulet, Hydrogénation peroxyde, et radicaux hydroxyle et nitrosyle. Ces composés peuvent agir sur l'organisme soit sous forme de noxae exogènes, dans des réactions dépendant de la lumière ou de manière endogène par des processus métaboliques aérobies. Ces substances réactives sont également appelées radicaux libres et peuvent réagir avec lipides, en particulier polyinsaturés Les acides gras et cholestérol, protéines, acides nucléiques, glucides ainsi que l'ADN et les modifier ou les détruire. Les caroténoïdes, en particulier le bêta-carotène, lycopène, la lutéine et la canthaxanthine sont particulièrement impliquées dans la désintoxication d'oxygène singulet et de radicaux peroxyle. Le processus de «trempe» est un phénomène physique. Les caroténoïdes agissent comme des vecteurs intermédiaires d'énergie - lorsqu'ils réagissent avec l'oxygène singulet, ils libèrent l'énergie en interaction avec son environnement sous forme de chaleur. De cette manière, l'oxygène singulet réactif est rendu inoffensif. Les caroténoïdes représentent les «extincteurs à oxygène singulet» naturels les plus efficaces. La désactivation des radicaux peroxyles dépend de la pression partielle d'oxygène. Les caroténoïdes agissent comme des antioxydants efficaces uniquement à de faibles concentrations d'oxygène. À une pression partielle d'oxygène élevée, en revanche, les caroténoïdes peuvent développer des effets prooxydants. À la suite de la désintoxication des radicaux oxygène singulet et peroxyle, la formation de radicaux libres est empêchée et la réaction en chaîne de la peroxydation lipidique est interrompue. De cette manière, les caroténoïdes protègent contre l'oxydation de LDL cholestérol, qui est un facteur de risque de développement de l'athérosclérose (athérosclérose, durcissement des artères). Étant donné que les caroténoïdes sont consommés pendant le processus de désactivation des prooxydants, il faut veiller à garantir un apport alimentaire adéquat en caroténoïdes. Le des propriétés antioxydantes la protection des caroténoïdes est d'autant plus intense que leur concentration dans le sérum. Si les caroténoïdes sont pris avec de la vitamine E (tocophérol) et glutathion - tripeptide de acides aminés acide glutamique, glycine et la cystéine - L' des propriétés antioxydantes l'effet peut également être amélioré. Si le système de protection antioxydant est affaibli en raison d'une carence en antioxydants, les pro-oxydants prédominent, oxydants stress peut se produire. En neutralisant les changements oxydatifs dans les molécules biologiquement importantes, l'augmentation de l'apport en caroténoïdes réduit le risque de certaines maladies. Ceux-ci inclus

Effets anticarcinogènes Selon de nombreuses études épidémiologiques, une consommation accrue de fruits et légumes riches en caroténoïdes est associée à une réduction du risque de tumeurs. Cela est particulièrement vrai pour les poumons, l'œsophage, l'estomac, le côlon (côlon et rectale), prostate, cervical / collum (cervical), mammaire (sein) et peau cancers. Les caroténoïdes exercent leurs effets protecteurs dans le modèle en 3 étapes de la carcinogenèse, en particulier sur la phase de promotion et de progression

  • Inhibition de la prolifération et de la différenciation des cellules tumorales.
  • Prévention de l'ADN oxydant et des dommages cellulaires en détoxifiant les radicaux libres et en empêchant leur développement.
  • Amélioration de la réponse immunitaire par la promotion des systèmes de défense naturels de l'organisme - cela concerne en particulier la prolifération des cellules B et T, le nombre de cellules T auxiliaires et l'activité des cellules tueuses naturelles.
  • Stimulation de la communication cellulaire via des jonctions gap.

Les jonctions espacées sont des canaux cellule-cellule ou des connexions directes entre deux cellules adjacentes. Via ces complexes protéiques porogènes - Connexone - un échange de signaux de faible poids moléculaire et de substances vitales se produit, qui régulent, entre autres, les processus de croissance et de développement. De tels processus jouent également un rôle dans la carcinogenèse. Les jonctions espacées maintiennent le contact entre les cellules et permettent une croissance cellulaire contrôlée grâce à l'échange de signaux. Les promoteurs tumoraux inhibent la communication intercellulaire via les jonctions lacunaires. Enfin, contrairement aux cellules normales, les cellules tumorales présentent peu de signalisation intercellulaire, conduisant à une croissance cellulaire incontrôlée.En améliorant la communication cellulaire via les jonctions lacunaires, les caroténoïdes actifs en vitamine A et les caroténoïdes sans propriété de provitamine A, tels que la canthaxanthine ou le lycopène, inhibent la tumeur croissance et prolifération cellulaires. De plus, les caroténoïdes astaxanthine et la canthaxanthine peut interférer avec la phase d'initiation. Ils inhibent la phase 1 spécifique enzymes, en particulier les monooxygénases dépendantes du cytochrome P450, telles que CYP1 A1 ou CYPA2, qui seraient responsables du développement de cancérogènes. Effets similaires de astaxanthine et la canthaxanthine ont également été observées pour certaines phases 2 enzymes. Dégénérescence de la macula lutea liée à l'âge La macula lutea (tache jaune) fait partie de la rétine et de la zone de vision la plus nette. Là, contrairement à d'autres tissus, les caroténoïdes lutéine et zéaxanthine s'accumuler spécifiquement. Selon des études épidémiologiques, un apport suffisant d'aliments riches en lutéine et zéaxanthine peut réduire le risque de dégénérescence maculaire liée à l'âge (AMD). Cet effet est dû aux propriétés physico-chimiques des caroténoïdes - ils agissent comme des filtres de lumière et des antioxydants spécifiques. La DMLA est une cause fréquente de déficience visuelle chez les personnes âgées et peut être associé à cécité dans la vieillesse. Effet de protection solaire - protection de la peau L'effet de protection de la peau des caroténoïdes peut être attribué à leurs propriétés antioxydantes. Une consommation accrue de fruits et de légumes, en particulier ceux contenant du bêta-carotène, est associée à une augmentation des niveaux de caroténoïdes cutanés. Études dans lesquelles le bêta-carotène a été utilisé par voie orale crême solaire L'agent a montré une nette réduction de l'érythème induit par la lumière UV (rougeur importante de la peau) lorsque> 20 mg de bêta-carotène / jour ont été administrés pendant 12 semaines par rapport au groupe témoin. Dans l'ensemble, le bêta-carotène peut être utilisé pour augmenter la protection de base de la peau.

biodisponibilité

Les carotènes et les xanthophylles diffèrent par leur stabilité thermique. Les carotènes sans oxygène sont relativement stables à la chaleur. En revanche, la plupart des xanthophylles oxygénées sont détruites lors du chauffage. Cela explique, par exemple, pourquoi les légumes chauffés ont moins décomposition cellulaire-effets de promotion que les légumes non chauffés. De plus, le degré de transformation des aliments joue un rôle important. Le lycopène des produits transformés à base de tomates, comme le jus de tomate, est nettement plus disponible que celui des tomates crues, et l'absorption de bêta-carotène augmente avec le degré de broyage de l'aliment contenant des caroténoïdes ajouté. La teneur en caroténoïdes dépend fortement, entre autres, de la saison, de la maturité, des conditions de croissance, de récolte et de stockage, et peut varier considérablement dans différentes parties de la plante. Par exemple, les feuilles extérieures de chou contiennent des quantités significativement plus élevées de lutéine et de bêta-carotène que les feuilles internes. Mise en garde. D'après les données disponibles pour la République fédérale d'Allemagne sur la situation de l'approvisionnement en caroténoïdes pour les hommes et les femmes, l'approvisionnement en bêta-carotène n'est pas optimal.