To właśnie karotenoidy nadają piękną barwę piórom, łuskom i skórze zwierząt. W przeciwieństwie do roślin zwierzęta nie potrafią samodzielnie syntetyzować ich na drodze procesów biochemicznych. Dlatego też związki te muszą być dostarczane do organizmu wraz z codzienną dietą. Najważniejszym zadaniem karotenoidów jest działanie antyoksydacyjne wobec reaktywnych form tlenu i wolnych rodników. Dzięki tym właściwościom karotenoidy chronią organizm przed wieloma chorobami, w tym przewlekłymi.
Karetenoidy to złożona grupa związków
Karotenoidy są naturalnymi składnikami krwi i tkanek ludzi, krów, ptaków, ryb, skorupiaków i niektórych gryzoni.
Karotenoidy to bardzo złożona chemicznie grupa barwników występujących w przyrodzie. Przybierają barwy od żółtej przez pomarańczową do czerwonej a w połączeniu z białkami także niebieską, purpurową, czy zieloną. Syntetyzowane są przez rośliny, bakterie i niektóre grzyby. Do tej pory udało się ich zidentyfikować i opisać prawie 750, w codziennej diecie znajdziemy ich około 50, natomiast mniej więcej 20 można wykryć we krwi i tkankach człowieka.
Karotenoidy wchłaniają się w jelitach i za pomocą lipoprotein transportowane są do różnych tkanek organizmu.
Choroby związane z zaburzeniami wchłaniania tłuszczy istotnie wpływają na możliwość wchłaniania karotenoidów. Także interakcje z lekami (np. sulfonamidami, aspiryną) mogą wpływać na zmniejszenie ich biodostępności.
Karotenoidy magazynowane są głównie w tkance tłuszczowej (80-85%), ale także w wątrobie (8-12%), mięśniach (2-3%) oraz nadnerczach, ciałku żółtym, jądrach, skórze, siatkówce oka (plamka żółta).
Najpopularniejszymi karotenoidami występującymi w diecie człowieka są:
- β – i α-karoten,
- likopen,
- luteina,
- β-kryptoksantyna,
- oraz w mniejszym stężeniu zeaksantyna i polieny, takie jak fitoen i fitofluen.
β -karoten, przykładowe źródła w diecie
Jeśli chodzi o przykładowe źródła β -karotenu w codziennej diecie, są to m.in.:
- morele (w tym suszone!), mango, papaja, melony,
- brzoskwinie, śliwki,
- sok warzywny (z marchwi, pomidorowy i każdy wielowarzywny),
- brukselka, brokuły, por, kapusta pekińska, pomidory, szparagi, groszek zielony, fasolka szparagowa, szpinak, papryka czerwona, marchew, dynia,
- natka pietruszki, jarmuż, boćwina, szczaw, szczypiorek,
- koncentrat pomidorowy,
UWAGA! Aby zwiększyć przyswajalność β- karotenu w pożywieniu, warto dodać źródła tłuszczów podczas przygotowywania potraw, np. oleje tłoczone na zimno, nierafinowane.
Karotenoidy pełnią bardzo ważne funkcje w świecie roślin. Odpowiadają za stabilność błon lipidowych, biorą udział w gromadzeniu światła w procesie fotosyntezy, jak również ochronie przed procesem fotooksydacji wywołanym przez reaktywne formy tlenu powstające podczas wzbudzenia chlorofilu w procesie fotosyntezy.
Karotenoidy to silne, naturalne antyoksydanty
Ze względu na swoją budowę karotenoidy to bardzo silne antyoksydanty – dezaktywują tlen singletowy, tj. reaktywną formę tlenu i usuwają wolne rodniki, które mogą uszkodzić komórki.
Reaktywne formy tlenu (ang. ROS) są postrzegane głównie, jako czynniki potencjalnie szkodliwe, ale nie można zapomnieć, że pełnią też w organizmie rolę regulacyjną.
Przykładowo ROS powstające w mitochondriach są uważane za składniki czynnika martwicy nowotworów (TNF) w trakcie jego apoptozy. ROS mogą wpływać na ekspresję genów lub fosforylację białek. W niektórych przypadkach ROS mają pozytywny wpływ na przebieg stanu zapalnego. Obecność ROS potwierdzono w takich procesach, jak inaktywacja wirusów, czy bakterii. ROS biorą udział w regulowaniu wzrostu komórek, sygnalizacji międzykomórkowej i wewnątrzkomórkowej, tworzeniu hormonów tkankowych w postaci prostacyklin, tromboksanów i leukotrienów z nienasyconych kwasów tłuszczowych, aktywacji cytochromu P450. Mają także działanie rozszerzające lub obkurczające naczynia krwionośne, zwiększają przepuszczalność naczyń włosowatych, stymulują transport glukozy do komórek.
Widzimy więc, że najważniejszą sprawą nie jest pozbycie się reaktywnych form tlenu, tylko utworzenie stanu równowagi w organizmie między ich produkcją a neutralizowaniem.
Nienasycone kwasy tłuszczowe znajdujące się w błonach komórkowych są głównymi związkami degradowanymi przez wolne rodniki. Może powstać reakcja łańcuchowa, która najpierw spowoduje peroksydację lipidów i w konsekwencji doprowadzi do uszkodzenia błony, enzymów i kwasów nukleinowych.
Karotenoidy chronią lipidy przed peroksydacją.
Karotenoidy – przegląd badań
Zaobserwowano, że beta-karoten hamuje peroksydację lipidów w niskim stężeniu tlenu, lecz nie wtedy, gdy to stężenie jest duże, jak np. w drogach oddechowych. Przy dużym stężeniu tlenu jego działanie może się stać wręcz prooksydacyjne (ulega autooksydacji i sam utlenia lipidy, czemu miał zapobiegać).
Reaktywne formy tlenu zawarte w dymie papierosowym mogą również utleniać beta-karoten. W wyniku przeprowadzonego badania, w trakcie którego pacjenci suplementowali beta karoten (dawki wyższe, niż przeciętne zapotrzebowanie) zaobserwowano niepokojący fakt. Otóż w grupie palaczy, w porównaniu z grupą osób niepalących, wzrosła częstość występowania raka płuc. Analogiczne wyniki uzyskano wśród osób pracujących w środowisku o dużym stężeniu azbestu w powietrzu.
W innych badaniach wykazano z kolei, że u osób niepalących i niepijących alkoholu suplementowanie beta-karotenu zmniejsza ryzyko ponownego wystąpienia polipów okrężnicy, w porównaniu z grupą otrzymującą placebo. Jednocześnie ryzyko tej choroby było dwukrotnie większe u ludzi często sięgających po ww. używki.
Karotenoidy są skuteczne u osób chorych na porfirię, u których po wystawieniu na promieniowanie słoneczne powstają zmiany skórne, związane z obecnością tlenu singletowego. Najwyższą skuteczność wobec tej formy wykazuje beta-karoten.
Niektóre badania potwierdzają działanie karotenoidów zapobiegające oparzeniom skóry u osób zdrowych, mimo iż ich współczynnik ochrony skóry jest stosunkowo niski (SPF-2). Działa też stosowanie ich w postaci kosmetyków na skórę, np. olej z nasion marchwi.
Istnieją również badania pokazujące pozytywne efekty, szczególnie luteiny i zeaksantyny, w walce ze szkodliwością promieniowania słonecznego, oksydacyjnymi uszkodzeniami powstałymi w procesie starzenia się i katarakty – odnaleziono je w siatkówce i soczewce oka. Uważa się, że ich dzianie jest dwukierunkowe: jako antyoksydantów, oraz jako filtr dla niebieskiego promieniowania, które jest odpowiedzialne za uszkodzenia fotoreceptorów i nabłonka barwnikowego siatkówki.
Immunostymulujące działanie karotenoidów
W badaniach na zwierzętach wykazano, że podawanie karotenoidów w pożywieniu poprawiało odpowiedź immunologiczną. Udowodniono zwiększoną produkcję limfocytów B i T, wyższe miano czynnika martwicy nowotworów.
Prowadzono również badania nad immunostymulującym działaniem innych karotenoidów.
Likopen, występujący m.in. w pomidorach i luteina, występująca w groszku zielonym, brokułach, szpinaku, rzeżusze i innych warzywach zielonych, mogą chronić przed rozwojem nowotworów prostaty i płuc. Dzieje się tak dlatego, że np. likopen gromadzi się w ilości kilkukrotnie większej w prostacie, niż w osoczu krwi.
Sekret tkwi w różnorodności, czyli „kolorowy” talerz zamiast suplementów!
Kiedy badano mechanizmy działania różnych karotenoidów na poszczególne komórki układu odpornościowego zauważono, że poszczególne związki działają odmiennie.
Wniosek jest taki, że to różnorodność warzyw i owoców w codziennej diecie wydaje się być najlepszym sposobem suplementacji karotenoidów.
Ustalenie ilości karotenoidów w diecie, która mogłaby zapewnić optymalizację układu immunologicznego musi także uwzględniać różnice między ludźmi (np. ludzie starsi, palacze) oraz interakcje karotenoidów z innymi składnikami antyoksydacyjnymi.
Z badań nad zawartością karotenoidów w różnych stadiach rozwoju owocu wynika, że ich stężenie jest największe w pierwszej fazie tworzenia się owocu, a wraz z dojrzewaniem spada. Karotenoidy prawdopodobnie są rozkładane, albo zamieniane w inne związki.
Skład karotenoidów w roślinach zależy od gatunku, odmiany, miejsca wzrostu, nasłonecznienia i okresu, w którym zostały zebrane owoce.
W jakim stopniu obróbka żywności niszczy karotenoidy?
Na zawartość karotenoidów w spożywanych owocach i warzywach ma także wpływ sposób ich przygotowania, czyli usuwanie zewnętrznych liści lub skórki.
Dla przykładu: często usuwane przez nas zewnętrzne liście białej kapusty zawierają 150 x więcej luteiny i 200 x więcej beta-karotenu, niż liście wewnętrzne. Skórka pomidora zawiera 5 x więcej likopenu niż miąższ. Tu kolejna ciekawostka: ustalono, że optymalna temperatura dojrzewania pomidorów dla wysokiej zawartości likopenu to 16-26 stopni C. Powyżej 35 stopni C likopen zmienia się w beta-karoten.
Likokopen w diecie obniża ryzyko wystąpienia niektórych nowotworów!
Spośród wszystkich znanych karotenoidów badanych in vitro, likopen wydaje się najskuteczniejszym „zmiataczem” tlenu singletowego i wolnych rodników.
Spożywanie likopenu jest odwrotnie skorelowane z ryzykiem wystąpienia niektórych nowotworów – zależność ta była najbardziej wyraźna w przypadku raka stercza, płuc i żołądka.
WAŻNE! Silniej niż spożywanie surowych pomidorów działało spożywanie przecierów (obniżanie ryzyka odpowiednio o 26% i 35%). W innych badaniach, w ciągu dwóch tygodni spożywania 25g/dobę przecieru pomidorowego (o zawartości ok 7 mg likopenu i 0,3 mg beta-karotenu) stwierdzono wzrost karotenoidów w osoczu oraz znaczne obniżenie poziomu uszkodzeń DNA leukocytów indukowanych nadtlenkiem wodoru.
W innych badaniach stężenie luteiny/zeaksantyny (w surowicy na czczo) powyżej 0,67 micromola/l było związane z 70% spadkiem ryzyka wystąpienia zwyrodnienia plamki żółtej, w porównaniu do niskiego stężenia poniżej 0,25 micromola/l.
U kogo występuje zwiększone zapotrzebowanie na karotenoidy?
Zwiększone zapotrzebowanie na karotenoidy występuje:
- u osób w starszym wieku,
- w okresie ciąży,
- podczas karmienia piersią,
- przy uprawianiu sportów,
- przy narażeniu na toksyny,
- przy narażeniu na mocne promieniowanie słoneczne.
Poza tym zwiększone zapotrzebowanie obserwujemy w w takich chorobach, jak zwyrodnienie plamki żółtej związane z wiekiem (AMD), przy fotodermatozach, cukrzycy, zaćmie czy nowotworach.
Kiedy źle wchłaniamy karotenoidy?
Po pierwsze żle wchłaniamy karotenoidy w hipochlorydii – to stan, kiedy mamy mało kwasu solnego w żołądku. Następstwem hipochlorydii może być przerost flory bakteryjnej w jelicie cienkim (SIBO), który też to wchłanianie pogorszy. Podobne problemy obserwujemy w zespole krótkiego jelita, HIV, mukowiscydozie, w chorobach trzustki i woreczka żółciowego, przy upośledzonym wydzielaniu żółci, upośledzonej funkcja wątroby itd.
Czy suplementować karotenoidy?
Często pojawia się pytanie, czy suplementować pojedyncze karotenoidy znajdujące się w preparatach na aptecznych, czy sklepowych półkach?
Z pewnością czasami ma to sens, ale mimo to uważam, że tego typu suplementacja nie zastąpi „kolorowego” talerza. Zważywszy na ilość różnorodnych związków występujących w karotenoidach, na to, że w zależności od wybranego związku działają one w różnych miejscach, przez różne mechanizmy i wzajemnie się uzupełniają, nie jesteśmy w stanie zjeść w kapsułce tego, co w swym bogactwie oferuje nam natura.
Bibliografia
- Muszyńska Bożena, Mastej Małgorzata, Sułkowska-Ziaja Katarzyna „Karotenoidy rola biologiczna i występowanie w owocnikach grzybów”
- Monika Krzysik, Jadwiga Biernat, Halina Grajeta „Wpływ wybranych składników odżywczych pożywienia na funkcjonowanie układu odpornościowego cz. II. Immunomodulacyjne działanie witamin i pierwiastków śladowych na organizm człowieka”
- Agnieszka Gryszczyńska, Bogna Gryszczyńska, Bogna Opala „Karotenoidy. Naturalne źródła, biosynteza, wpływ na organizm ludzki”
- Joanna Igielska-Kalwat, Joanna Gościańska, Izabela Nowak „Karotenoidy jako naturalne antyoksydanty”
- Jolanta Guz, Tomasz Dziaman, Anna Szpila „Czy witaminy antyoksydacyjne mają wpływ na proces karcynogenezy?
- Małgorzata Białek, Marian Czauderna „Budowa chemiczna oraz funkcje fizjologiczne wybranych antyoksydantów”
