Likopin: Definíció, szintézis, felszívódás, szállítás és eloszlás

Likopin (a Solanum lycopersicum tudományos névből származik: „paradicsom”) a karotinoidok - azok másodlagos növényi vegyületek (bioaktív anyagok, amelyek nem rendelkeznek életfenntartó tápláló funkcióval, de megkülönböztetik őket Egészségelősegítő hatások - „anutritív összetevők”), amelyek lipofil (zsírban oldódó) pigmentek festékek felelős számos növény sárga, narancssárga és vöröses színéért. Kémiai szerkezetük szerint karotinoidok karotinokra oszthatók, amelyek az alábbiakból állnak: szén (C) és hidrogén (H) - szénhidrogének - és xantofilok, amelyek tartalmaznak oxigén (O) a C- és H-atomok mellett - helyettesített szénhidrogének. Likopin a karotinokhoz tartozik és molekulaképlete C40H56. Hasonlóképpen az alfa-karotin és béta-karotin karotinokat képviselnek, míg a lutein, a zeaxantin és a béta-kriptoxantin az oxigénezett xantofilok csoportjába tartoznak. Szerkezeti jellemzője likopin a többszörösen telítetlen poliénszerkezet (többszörös szerves vegyület) szén-szén (CC) kettős kötés), amely 8 biológiai izoprenoid egységből (→ tetraterpén) és 13 kettős kötésből áll, amelyek közül 11 konjugált (több egymást követő kettős kötés pontosan egyetlen egyszeres kötéssel elválasztva). A konjugált kettős kötések rendszere lehetővé teszi a likopin számára a látható fény befogadását a nagyobb hullámhossztartományban, ami a karotin vörös színét adja. Ezenkívül a poliénszerkezet felelős a likopin egyes fizikai-kémiai tulajdonságaiért, amelyek közvetlenül kapcsolódnak biológiai hatásaikhoz (→ antioxidáns lehetséges). Ellentétben másokkal karotinoidok, például alfa- és béta-karotin, béta-kriptoxantin, lutein és zeaxantin, a likopin nem tartalmaz trimetil-ciklohexén gyűrűt az izoprenoid lánc végén (→ aciklusos szerkezet). Ezenkívül a karotinhoz nem kapcsolódnak szubsztituensek. A likopin kifejezetten lipofil (zsírban oldódó), amely befolyásolja a bélrendszert (bél-összefüggő) abszorpció és a terjesztés a szervezetben. A likopin különböző geometriai formákban fordulhat elő (cisz / transz-, illetve Z- / E-izomerizmus), amelyek egymásba alakíthatók:

  • All-transz-likopin
  • 5-cisz-likopin
  • 7-cisz-likopin
  • 9-cisz-likopin
  • 11-cisz-likopin
  • 13-cisz-likopin
  • 15-cisz-likopin

A növényben az all-transz izomer dominál 79-91% -kal, míg az emberi szervezetben a likopin több mint 50% -a cisz formában van. A növényi élelmiszerekben található all-transz-likopint részben izomerizálják (átalakítják) egyrészt exogén hatások, például hő és fény, másrészt savas gyomornedv, amelyek jobb oldhatóság, magasabb abszorpció sebesség és gyorsabb intracelluláris és extracelluláris (sejten belül és kívül) transzport az all-transz izomerekhez képest az aggregáció (agglomeráció) és a kristályosodási képesség hiánya miatt. Stabilitást tekintve azonban az all-transz-likopin felülmúlja a legtöbb cisz-izomerét (legnagyobb stabilitás: 5-cisz ≥ all-transz ≥ 9-cisz ≥ 13-cisz> 15-cisz> 7-cisz> 11-cisz: legalacsonyabb stabilitás). Az azonosított mintegy 700 karotinoid közül körülbelül 60 átalakítható A-vitamin (retinol) az emberi anyagcserén keresztül, és ezáltal provitamin A aktivitással rendelkeznek. Aciklikus szerkezete miatt a likopin nem tartozik az A provitaminok közé [4, 6, 22, 28, 54, 56-58].

Szintézis

Az all-transz-likopint minden fotoszintézisre képes növény szintetizálja (képezi), algák és baktériumokés gombák. A likopin bioszintézisének kiindulási anyaga a mevalonsav (elágazó láncú, telített hidroxi-zsírsav; C6H12O4), amelyet a mevalonát-útvonal (metabolikus útvonal, amely az acetil-koenzim A , az izoprenoidok bioszintézise történik - szteroidok és szekunder metabolitok felépítéséhez) a mevalonát 5-foszfát, mevalonát-5-pirofoszfát és izopentenil-5-pirofoszfát (IPP). A DMAPP hárommal kondenzálódik molekulák izomerje, az IPP (C5H12O7P2), amely geranilgeranil-pirofoszfátot (GGPP; C20H36O7P2) eredményez. Kettő páralecsapódása molekulák A GGPP fitoin (C40H64) szintéziséhez vezet, amely a karotinoid bioszintézis központi anyaga. Több deszaturáció (kettős kötések beépítése, telített vegyület telítetlenné alakítása) eredményeként a fitoin all-transz-likopinná alakul. A likopin az összes többi karotinoid kiindulási anyaga. Így a likopin két terminális izoprén csoportjának ciklizálása (gyűrűzáródása) a béta-karotin, amely hidroxilezéssel átalakulhat (átalakulhat) oxigénezett xantofillekké (reakció a megszüntetése of víz). A növényi organizmus sejtjeiben az all-transz-likopin a membránokban, lipidcseppekben vagy kristályként lokalizálódik a citoplazmában. Ezenkívül beépül a kromoplasztokba (narancssárgára, sárgára és vörösre festett plasztidok a karotinoidokkal a szirmokban, a gyümölcsökben vagy a növények tároló szerveiben (sárgarépában)) és a kloroplasztokban (a zöldalgák sejtjeinek organellái és a magasabb szintû növények fotoszintézist hajtanak végre). - beépítve egy komplex mátrixba fehérjék, lipidekés / vagy szénhidrátok. Míg a szirmok és gyümölcsök kromoplasztjában található karotin az állatok vonzerejét szolgálja - a pollentranszfer és a mag szétszóródása érdekében -, a fényszedő komplexek részeként védelmet nyújt a fotooxidatív károsodások ellen a növényi levelek kloroplasztikájában. Antioxidáns a védelmet úgynevezett kioltással érik el (méregtelenítés, inaktiválása) reaktív oxigén olyan vegyületek (1O2, szingulett oxigén), ahol a likopin a triplett állapoton keresztül közvetlenül elnyeli (felveszi) a sugárzási energiát, és hőfelszabadítással deaktiválja azt. Mivel a kioltás képessége a kettős kötések számával növekszik, a 13 kettős kötéssel rendelkező likopinnak a legnagyobb a kioltó aktivitása a többi karotinoidhoz képest. A luteinnel összehasonlítva a likopin sokkal kevésbé elterjedt növényekben és állatokban. A vörös pigmentfesték szórványosan kimutatható néhány szivacsban (Porifera; a Tissueless-en belüli víziállatok menedéke), rovarokban és fototróf baktériumok (a fény energiaforrásként történő felhasználására képes baktériumok). A likopin fő forrásai az érett gyümölcsök és zöldségek, például paradicsom (0.9–4.2 mg / 100 g) és paradicsomtermékek, vörös grapefruit (~ 3.4 mg / 100 g), guava (~ 5.4 mg / 100 g), görögdinnye (2.3) -7.2 mg / 100 g), papaya (~ 3.7 mg / 100 g), csipkebogyóés bizonyos olajfafajok, például az Elaeagnus umbellata korallolajmag cseppjei. Ebben az összefüggésben a likopintartalom jelentősen változik a fajtától, az évszaktól, az érettségtől, a helyszíntől, a növekedéstől, a betakarítástól és a tárolási körülményektől függően, és a növény különböző részein nagymértékben változhat. A paradicsomban és a paradicsomtermékekben a likopin körülbelül 9-szer töményebb, mint a béta-karotin. Az étrendi likopin bevitel körülbelül 80-85% -a paradicsom és paradicsomtermékek, például paradicsompüré, ketchup, paradicsomszósz és paradicsomlé fogyasztásának köszönhető. A likopin erős lipofilicitása (zsírban való oldhatósága) az oka annak, hogy a karotin nem oldódik vizes környezetben, ami gyors aggregálódást és kristályosodást okoz. Tehát a friss paradicsomban lévő likopin kristályos állapotban van, és nehezen felszívódó szilárd cellulóz- és / vagy fehérjemátrixba van zárva. Az élelmiszer-feldolgozási műveletek, mint például a mechanikai aprítás és a hőkezelés, a likopin felszabadulását eredményezik az élelmiszer-mátrixból, és növelik annak biohasznosulás. A hőterhelés azonban nem lehet túl hosszú vagy túl súlyos, különben az all-transz-likopin oxidációja, ciklizálása (gyűrűzáródás) és / vagy cisz-izomerizációja 30% -nál nagyobb aktivitásveszteséget okozhat. Magasabb okokból biohasznosulás és a koncentráció A likopin esetében a paradicsomtermékek, például a paradicsompüré, a paradicsomszósz, a ketchup és a paradicsomlé lényegesen magasabb likopintartalommal rendelkeznek, mint a friss paradicsom. Az élelmiszeriparban történő felhasználásra a likopint szintetikus úton állítják elő, és paradicsomkoncentrátumokból extrahálják szerves oldószerekkel. Élelmiszer-színezékként (E 160d) használják, és így többek között levesek, szószok, ízesített italok, desszertek, fűszerek, cukrászda és pékáruk színezéke. Ezenkívül a likopin fontos prekurzora aromák.Lipoxigenázok segítségével történő ko-oxidációval hasítják, reakcióképes reakcióval oxigén vegyületek és termikus feszültség, ami alacsony szagküszöbű karbonil-vegyületeket eredményez. Ezek a bomlástermékek alapvető szerepet játszanak a paradicsom és a paradicsomtermékek feldolgozásában.

reszorpciós

Kifejezett lipofilitása (zsíroldékonyság) miatt a likopin felszívódik (felszívódik) a felső részen vékonybél zsíremésztés során. Ez szükségessé teszi az étkezési zsírok (3-5 g / étkezés) jelenlétét transzporterként, epesavak szolubilizációhoz és micellaképzéshez, valamint észterázok (emésztőrendszer) enzimek) észterezett likopin hasítására. Az élelmiszer-mátrixból való felszabadulás után a likopin a vékonybél lumenében egyesül más lipofil anyagokkal és epesavak kevert micellák képződésére (3-10 nm átmérőjű gömb alakú szerkezetek, amelyekben a lipid molekulák úgy vannak elrendezve, hogy a víz- az oldható molekula részeket kifelé fordítjuk, a vízben oldhatatlan molekulákat pedig befelé fordítjuk) - micelláris fázis az oldhatósághoz (az oldhatóság növekedése) lipidek - amelyeket passzív diffúziós folyamat vesz fel az enterocitákba (a vékonybél sejtjei) hámszövet) patkóbél (duodenum) és a jejunum (jejunum). Bizonyíték van arra, hogy a bél abszorpció A likopin és más karotinoidok egy specifikus epiteliális transzportert tartalmaznak, amely telíthető, és amelynek aktivitása a karotinoidtól függ koncentráció. A likopin felszívódási aránya a növényi táplálékból intra- és interindividuálisan nagymértékben változik, 30% és 60% között mozog, az egyidejűleg szállított zsírok arányától függően [3-5, 22, 50, 54, 57]. A likopin felszívódását elősegítő hatásuk szempontjából a telített zsírsavak sokkal hatékonyabbak, mint a többszörösen telítetlen zsírsavak (polién-zsírsavak, PFS), ami a következőképpen igazolható:

  • A PFS növeli a kevert micellák méretét, ami csökkenti a diffúzió sebességét
  • A PFS megváltoztatja a micelláris felület töltését, csökkentve az affinitást (kötési szilárdságot) az enterocitákhoz (a vékonybél hám sejtjeihez).
  • A PFS (omega-3 és -6 zsírsavak) több helyet foglal el, mint a telített zsírsavak a lipoproteinekben (lipidek és fehérjék aggregátumai - micellaszerű részecskék, amelyek a lipofil anyagok szállítását szolgálják a vérben), korlátozva ezzel a többi lipofil molekulák, beleértve a likopint is
  • PFS, különösen az omega-3 zsírsavak, gátolják a lipoprotein szintézist.

A likopin biohasznosulása a zsírbevitel mellett a következő endogén és exogén tényezőktől függ [4, 5, 8, 14, 15, 22, 28, 29, 40, 46-48, 54, 62, 63, 68]:

  • A táplálékkal táplált likopin mennyisége (az étrenden keresztül) - az adag növekedésével a karotinoid relatív biohasznosulása csökken
  • Izomer forma - a likopin, ellentétben más karotinoidokkal, például a béta-karotinnal, jobban felszívódik cisz-konfigurációjában, mint all-transz formája; a hőkezelés, például a főzés elősegíti az all-transz cisz-likopinná történő átalakulását
  • Élelmiszerforrás - kiegészítőkből (izolált, tisztított likopin olajos oldatban - szabad vagy zsírsavval észterezett) a karotinoid jobban elérhető, mint a növényi élelmiszerekből (natív, komplexhez kötött likopin), amit a szérum szignifikánsan magasabb növekedése is bizonyít. likopinszint a kiegészítők bevétele után, összehasonlítva a gyümölcsök és zöldségek azonos mennyiségű bevitelével
  • Élelmiszermátrix, amelybe likopint építenek be - a paradicsomtermékekből, például a paradicsomlevesből és a paradicsompüréből a likopin lényegesen jobban felszívódik, mint a nyers paradicsomból, mert a feldolgozás (mechanikus zúzás, hőkezelés stb.) Növényi sejtek szerkezete megszakad, a kötések likopinból fehérjék és a élelmi rost hasadnak, és kristályos karotinoid aggregátumok feloldódnak; a paradicsomtartalmú ételek olajjal való keverése tovább növeli a biohasznosulás likopin.
  • Kölcsönhatások más élelmiszer-összetevőkkel:
    • Az élelmi rostok, például a gyümölcsökből származó pektinek, csökkentik a likopin biohasznosulását azáltal, hogy rosszul oldódó komplexeket képeznek a karotinoiddal
    • Olestra (szintetikus zsírpótló, amely szacharóz-észterekből és hosszú láncú zsírsavak (→ szacharóz-poliészter), amelyet endogén lipázok nem hasíthatnak el (zsírhasító enzimek) a szterikus akadályok miatt és változatlan formában ürül) csökkenti a likopin felszívódását; Koonsvitsky és munkatársai (1997) szerint 18 g Olestra napi bevitele 3 hét alatt a karotinoid szérumszint 27% -os csökkenését eredményezi; Thornquist és munkatársai (2000) szerint az Olestra kis mennyiségű bevitele után (2 g / nap) a karotinoid szérumszint csökkenése (15% -kal) a rögzítéshez.
    • A fitoszterolok és -sztanolok (a zsíros növényi részekben található szterinek osztályába tartozó kémiai vegyületek, például magvak, hajtások és magvak, amelyek nagyon hasonlítanak a koleszterin szerkezetére és versenyképesen gátolják annak felszívódását) károsíthatják a likopin bélben történő felszívódását; így a fitoszterintartalmú kenetek, például a margarin rendszeres használata mérsékelten (10-20% -kal) csökkent szérum karotinoid szinthez vezethet; a karotinoidokban gazdag gyümölcsök és zöldségek napi bevitelének egyidejű növelésével a szérum karotinoid koncentráció csökkenése megelőzhető fitoszterintartalmú margarin fogyasztásával
    • A karotinoid keverékek, például a likopin, a béta-karotin, a kriptoxantin, a zeaxantin és a lutein bevitele egyaránt gátolhatja és elősegítheti a bél likopin felvételét - a bél lumenében kevert micellákba való beépülés (felvétel) szintjén, az enterocita az intracelluláris (belül) -cell) transzport és beépülés a lipoproteinekbe - erős egyéni különbségekkel
      • Olsen (1994) szerint a nagy farmakológiai dózisú béta-karotin adagolása csökkent likopin felszívódást és a szérum likopin szint csökkenését eredményezi - feltehetően a bélnyálkahártya mentén végbemenő kinetikus elmozdulási folyamatok miatt; ezáltal úgy tűnik, hogy a nagy béta-karotin adagok előnyös monosupplementációja gátolja a bél felszívódását, különösen azoknak a karotinoidoknak, amelyek nagyobb védőpotenciállal rendelkeznek, mint a béta-karotin, mint például a likopin, zeaxanthin és lutein, és jelentős mennyiségben vannak jelen a szérumban
      • Gaziano és munkatársai (1995) a lipoproteinek likopintartalmának csökkenését mutatták ki, különösen az LDL (alacsony sűrűségű lipoproteinek; koleszterinben gazdag alacsony sűrűségű lipoproteinek) frakcióban, 100 mg szintetikus és természetes béta-karotin hatnapos bevitele után.
      • Wahlquist és munkatársai (1994) a szérum likopin koncentrációjának növekedését tapasztalták napi 20 mg béta-karotin adagolással egy éven keresztül.
      • Gossage és munkatársai (2000) 19-39 éves szoptató és nem szoptató nőket 30 mg béta-karotinnal egészítettek ki 28 napig, aminek eredményeként a szérum likopin koncentrációja nem változott, míg a szérum alfa és béta karotin szintje emelkedett, és a szérum a lutein szintje jelentősen csökkent
  • Az egyéni emésztési teljesítmény, például a felső emésztőrendszer mechanikai aprítása, a gyomor pH-ja, az epe áramlása - az alapos rágás és a gyomornedv alacsony pH-értéke elősegíti a sejtek megszakadását, illetve a kötött és észterezett likopin felszabadulását, ami növeli a karotinoid biológiai hozzáférhetőségét; a csökkent epeáramlás csökkenti a biohasznosulást a károsodott micella képződés miatt
  • A szervezet ellátási állapota
  • Genetikai tényezők

Szállítás és eloszlás a testben

Enterocitákban (a vékonybél sejtjei hámszövet) felső része vékonybélA likopin beépül a chilomicronokba (CM, lipidekben gazdag lipoproteinek), amelyeket exocitózis (az anyagok sejtből történő szállítása) szekretál (szekretál) az enterociták intersticiális tereibe, és a nyirok. A chilomicronok a truncus zarnu (a hasüreg páratlan nyirokgyűjtő törzse) és a ductus thoracicus (a mellkas üregének nyirokgyűjtő törzse) útján jutnak a szubklaviaba. ér (subclavia véna) és a jugularis véna (jugularis véna), amelyek konvergálva alkotják a brachiocephalicus vénát (bal oldal) - angulus venosus (vénás szög). Mindkét oldal venae brachiocephalicae egyesülve alkotják a párosítatlan felsőbbrendű vena cava (superior vena cava), amely a jobb pitvar (atrium cordis dextrum). A chilomicronokat a perifériába vezetik be keringés a szivattyú erővel szív. A chilomikronok felezési ideje (az idő, amelyben az idővel exponenciálisan csökkenő érték feleződik) körülbelül 30 perc, és a chilomicron maradványokká (CM-R, alacsony zsírtartalmú chilomicron maradék részecskékké) bomlik le máj. Ebben az összefüggésben a lipoprotein lipáz (LPL) kulcsfontosságú szerepet játszik, amely az endoteliális sejtek felszínén helyezkedik el (a sejt belsejében bélelő sejtek) vér hajók) vérkapillárisok és szabad felszívódásához vezet zsírsavak és kis mennyiségű likopint különféle szövetekbe, például izomba, zsírszövetbe és emlőmirigybe, lipid hasítással. A likopin nagy része azonban a CM-R-ben marad, amely a specifikus receptorokhoz kötődik máj és a receptor által közvetített endocitózis révén a máj parenchymás sejtjeibe kerül (behatolás az sejt membrán → a CM-R-t tartalmazó vezikulák (sejtorganellák) fojtása a sejt belsejébe). Ban,-ben máj sejtekben a likopin részben tárolódik, és egy másik része beépül a VLDL-be (nagyon alacsony sűrűség lipoproteinek; lipidtartalmú, nagyon kis sűrűségű lipoproteinek), amelyeken keresztül a karotinoid az extrahepatikus (a májon kívüli) szövetekbe jut vér keringés. Mivel a VLDL kering a vér a perifériás sejtekhez kötődik, lipidek az LPL hatására hasadnak, és a felszabaduló lipofil anyagokat, beleértve a likopint is, passzív diffúzióval internalizálják (belsőleg felveszik). Ennek eredményeként a VLDL katabolizálódik IDL-re (köztes sűrűség lipoproteinek). Az IDL részecskéket vagy a máj képes felvenni és receptor által közvetített módon lebontani, vagy ott lebontani, vagy a vérplazmában metabolizálni (metabolizálni) egy triglicerid által lipáz (zsírmegosztó enzim) to koleszterin-gazdag LDL (alacsony sűrűség lipoproteinek). Likopin kötődik LDL egyrészt a receptor által közvetített endocitózis révén a májba és az extrahepatikus szövetekbe kerül, és átkerül HDL (nagy sűrűségű lipoproteinek) másrészt, amelyek részt vesznek a likopin és más lipofil molekulák, különösen koleszterin, a perifériás sejtektől a májig. A karotinoidok komplex keveréke található az emberi szövetekben és szervekben, amely mind minőségileg (karotinoidok mintázata), mind mennyiségileg (koncentráció karotinoidok). A likopin és a béta-karotin a leggyakoribb karotinoid a vérben és a szövetekben. Míg a mellékvesékben a likopin dominál, a herék (herék), prosztataés a máj, a tüdő és a vese körülbelül azonos mennyiségű likopint és béta-karotint tartalmaz. Mivel a likopin markánsan lipofil (zsírban oldódó), a zsírszövetben is lokalizálódik (~ 1 nmol / g nedves tömeg) és bőr, de alacsonyabb koncentrációban, mint például a herékben (herék) és a mellékveseiben (legfeljebb 20 nmol / g nedves tömeg), például [4, 15, 22, 28, 40, 50, 54, 56-58]. Az egyes szövetek és szervek sejtjeiben a likopin különösen a sejtmembrán alkotóeleme és befolyásolja vastagságukat, erő, folyékonyság, permeabilitás (permeabilitás), valamint hatékonyság. Mivel a likopin a legnagyobb antioxidáns más karotinoidokkal összehasonlítva potenciálisan potenciálisan tárolható prosztata szövet, a prosztata szempontjából a legnagyobb hatékonyságú tényezőnek tekinthető rák megelőzés. A vérben a likopint lipofil molekulák és lipofil molekulák szállítják apolipoproteinek (fehérje molekularész, strukturális állványként funkcionál és / vagy felismerő és dokkoló molekula, például membránreceptoroknál), például Apo AI, B-48, C-II, D és E. A karotinoid 75-80% -ban kötődik LDL, 10-25% -ig HDLés 5-10% a VLDL-hez. Az étkezési szokásoktól függően a szérum likopin koncentrációja körülbelül 0.05-1.05 µmol / l, és nemtől, kortól, Egészség állapot, teljes testzsír tömegés szintje alkohol és a dohány fogyasztás. Emberi szérumban és anyatejA mai napig a 34 ismert karotinoid közül 700-et azonosítottak, köztük 13 geometriai all-transz izomert. Közülük a likopin mellett az alfa- és béta-karotin karotinokat, a luteint, a zeaxantint és a kriptoxantint tartalmazó xantofil-karotinokat leggyakrabban észlelték.

Kiválasztás

A fel nem szívódott likopin a székletben (székletben) hagyja a testet, míg a bélben (a belen keresztül) felszívódott likopin metabolitja formájában a vizelettel eliminálódik. A likopin endogén lebontását a béta-karotin-dioxigenáz 2 (BCDO2) végzi, amely a karotint pszeudojononná, gerániumra és 2-metil-2-hepten-6-onra hasítja. Annak érdekében, hogy a likopin bomlástermékei üríthető formává alakuljanak, biotranszformáción mennek keresztül, csakúgy, mint minden lipofil (zsírban oldódó) anyagban. A biotranszformáció sok szövetben, különösen a májban fordul elő, és két fázisra osztható:

  • Az I. fázisban a likopin metabolitjait (köztitermékeit) hidroxilezzük (OH csoport beiktatása) a citokróm P-450 rendszerrel az oldhatóság növelése érdekében
  • A II. Fázisban konjugáció történik nagyon hidrofil (vízben oldódó) anyagokkal - erre a célra a glükuronsavat a glükuroniltranszferáz segítségével a metabolitok előzőleg beépített OH csoportjába viszik át.

Egyetlen kislemez után igazgatás, a karotinoidok retenciós ideje a testben 5-10 nap között van.