carotenoidgruppen af pigmenter er allestedsnærværende i naturen, og mere end 600 forskellige carotenoider er blevet identificeret og karakteriseret . De er ansvarlige for pigmentering hos dyr, planter og mikroorganismer, men afgørende tjener også vigtige, ofte kritiske roller i biologiske systemer. Faktisk har i de senere år mest opmærksomhed fokuseret på denne gruppe af pigmenter vedrørt forståelsen af deres funktion, især som antioksidanter. Det” kerne ” strukturelle element i carotenoider er en polyenrygrad bestående af en række konjugerede C=C-bindinger. Denne særlige funktion er primært ansvarlig for både deres pigmenteringsegenskaber og mange af disse forbindelsers evne til at interagere med frie radikaler og singlet ilt og fungerer derfor som effektive antioksidanter. Modifikationer af denne Poly-rygrad, der ændrer antallet af konjugerede dobbeltbindinger sammen med tilsætningen af iltfunktionelle grupper, ændrer igen reaktiviteten af carotenoider. Det er vigtigt, at carotenoidernes funktion også påvirkes væsentligt af deres umiddelbare miljø, som igen afhænger af deres struktur (f.eks.). Dette er uden tvivl mest tydeligt i fotosyntetiske systemer i højere planter og alger, hvor ksantofyler er begrænset til lyshøstningskomplekser (udfører både lysfangstro og fotobeskyttende roller), mens Lars-caroten findes i reaktionscentre (en beskyttende rolle) (f.eks.).
mens carotenoider er bredt fordelt på naturlige systemer, har forskningen i vid udstrækning koncentreret sig om nogle få forbindelser, der er involveret i aspekter af menneskers sundhed (især diætforbindelserne, lutein og lycopen) eller i fotosyntetiske processer i planter og fotosyntetiske bakterier (f.eks. I menneskers sundhed har store epidemiologiske undersøgelser vist en stærk sammenhæng mellem kostvaner rig på frugt og grøntsager (herunder “Middelhavet” kost) og reduktioner i visse sygdomme, herunder nogle kræftformer og hjertesygdomme . Dette førte igen til store diætinterventionsundersøgelser, hvoraf nogle udforskede brugen af høje doser af LARP-caroten hos rygere og asbestarbejdere. To af de mest indflydelsesrige undersøgelser var Beta-caroten-og Retinoleffektivitetsforsøget (CARET ) og alfa-Tocopherol Beta-caroten-Kræftforebyggelsesforsøg (ATBC ). Resultaterne fra sådanne undersøgelser syntes imidlertid at være i modstrid med de diætundersøgelser, der gik forud for dem, og fremhævede behovet for bedre at forstå, hvordan carotenoider opfører sig i biologiske, især menneskelige systemer, og faktisk om carotenoider kan fungere som både antioksidanter og prooksidanter under forskellige forhold.
denne særlige udgave består af et sæt artikler, der fremhæver nogle af disse nylige fremskridt med hensyn til carotenoids antioksidantegenskaber, hvilket afspejler den brede vifte af undersøgelser af denne fascinerende gruppe af naturlige produkter. Edge og Truscott gennemgår det seneste arbejde med interaktionen mellem singlet ilt, frie radikaler og carotenoider og retinoider. Mens de antioksidante egenskaber af disse forbindelser er velkendte, artiklen fremhæver nogle vigtige, ofte mindre godt undersøgt, spørgsmål. Nyere forskning fra forfatterne viser, at carotenoider kan skifte fra antioksidant til prooksidant adfærd som en funktion af iltkoncentration. Ved hjælp af et cellebaseret modelsystem observerede de total beskyttelse mod udsættelse for høj energi-kursstråling med lycopen ved 0% ilt, men nul beskyttelse ved 100% ilt. Dette kan have konsekvenser for adfærd af carotenoider i væv, hvor forskellige partielle tryk af ilt er til stede. Den fysiske “organisation” (f.eks. tendensen for carotenoider til at aggregere i forskellige opløsningsmidler) af carotenoid er en vigtig overvejelse, der påvirker dets antioksidant evner, gennem dets interaktioner med reaktive iltarter selv såvel som med andre antioksidanter som f. eks. . Dette pigment er bundet til den hvide muskel af laksefisk, der giver fiskens karakteristiske lyserøde farve og findes i pigmentproteinkomplekserne i karapacen i et antal crustacea. Astaksantin akkumuleres også i ferskvandsmikroalga Hæmatococcus pluvialis under stressbetingelser (f.eks. næringsstofmangel, eksponering for høje bestrålinger eller i nærvær af reaktive iltarter). Ved hjælp af en række teknikker, herunder elektronparamagnetisk resonans, indikerer Foscan og kolleger, at en række faktorer påvirker astaksanthins antioksidante aktivitet. Disse omfatter: dannelsen af chelatkomplekser med metaller; esterificering og dets manglende evne til at aggregere i esterformen; et højt iltningspotentiale; og dannelsen af neutrale radikaler under høj bestråling i nærvær af metalioner.
som disse papirer illustrerer, er der ingen tvivl om, at interaktionen mellem carotenoider og reaktive iltningsarter er meget kompleks. Skæbnen af disse carotenoider og egenskaberne af de resulterende reaktionsprodukter, herunder geometriske isomerer, addukter og nedbrydnings-eller spaltningsforbindelser er stadig relativt dårligt forstået. I dette særlige nummer, to papirer overveje separate aspekter af dette. For det første undersøger Haider og kolleger de potentielle genotoksiske og cytotoksiske roller for iltningsprodukter af carotenoider. Virkningerne af eksponering for høje doser carotenoider set in vivo (som i Caret-og ATBC-forsøgene) eller forbedret DNA-skade set i In vitro-undersøgelser (f.eks.) er ofte forbundet med akkumulering og efterfølgende skadelige virkninger af en række formodede nedbrydningsprodukter. Haider et al. fandt, at lave doser (1 liter) af spaltningsprodukter af karoten (genereret ved hypochloritbehandling) inducerede signifikante niveauer af DNA-strengbrud i primære pneumocyt type II-celler, der blev udsat for oksidativ stress. I modsætning hertil virkede selve karoten som et effektivt antioksidant middel, og cytotoksiske virkninger blev kun set ved meget højere koncentrationer (50 liter). Den in vivo iltning generation af geometriske isomerer af en anden større kosten carotenoid, lycopen, betragtes af Graham et al. . In vitro-undersøgelser har vist, at eksponering for den komplekse blanding af frie radikaler, der findes i cigaretrøg, inducerer blegning af carotenoider, såsom lycopen og larsokaroten, via en række reaktioner, herunder spaltning og isomerisering . Påvisningen af sådanne reaktionsprodukter in vivo er især udfordrende på grund af deres (ofte) forbigående natur og sporniveauer. Graham et al. fandt, at plasma af rygere indeholdt forhøjede andele af (13C)-lycopen i forhold til de andre geometriske isomerer af denne carotenoid. Dette fund er i overensstemmelse med in vitro-observationer, at denne særlige, energisk ugunstige Geometriske form fortrinsvis blev genereret i nærvær af cigaretrøg . Yderligere arbejde er nødvendigt for at bestemme hele spektret af reaktionsprodukter fra diætcarotenoider, når de udsættes for reaktive iltarter, belyse de veje, hvormed en sådan nedbrydning opstår, og bedre forstå deres mulige funktion.
carotenoids rolle i den menneskelige makula diskuteres af Gong et al. . De fleste mennesker har en tendens til at have en tendens til at have en tendens til at have en tendens til at have en tendens til at have en tendens til at have en tendens til at have en tendens til at udvikle sig. Denne undersøgelse undersøgte adfærden af tre diætcarotenoider, nemlig, karotaroten, lycopen, og lutein, i nethindepigmentepitelceller. Lutein og lycopen, men ikke Kurt-caroten, hæmmede væksten af udifferentierede Arpe-19 celler. Desuden blev cellelevedygtigheden nedsat under hypoksiske forhold. Det er værd at bemærke, at macula carotenoiderne (lutein og tseaksantin) også har veldefinerede funktionelle roller i højere plante fotosyntese, både i lysfangst og energislukkende . Disse molekylers evne til at fungere i både planter og mennesker afhænger af de samme kemiske og fysiske egenskaber.
carotenoider er bredt fordelt over den naturlige verden og for at afspejle dette, Galasso et al. gennemgå forekomsten og mangfoldigheden af carotenoider i havmiljøet samt deres potentiale for økonomisk udnyttelse (f.eks. som naturlige kilder til pigmenter til fødevare-og foderindustrien eller som en kilde til antioksidanter). Carotenoider anerkendes som den mest almindelige klasse af pigmenter i havmiljøet med en meget større mangfoldighed af strukturer end den, der ses i det jordiske miljø . Men ud over en håndfuld forbindelser som f.eks astaksantin og fucoksantin forbliver de relativt dårligt undersøgt. Fortsætter det økonomiske tema, Fu et al. undersøge fordelingen af pigmenter og deres antioksidant aktiviteter i hård hvede fræsning fraktioner.
afslutningsvis forbliver carotenoider en fascinerende gruppe af naturlige pigmenter. Ikke alene er de ansvarlige for en bred vifte af farve i naturen, men, endnu vigtigere, de har centrale funktionelle roller i biologi. Undersøgelser af deres funktion i menneskers sundhed og sygdom har alt for ofte udelukkende fokuseret på, hvad der kan betragtes som en jagt på en “magisk kugle”-effekt, dvs.en bestemt carotenoid (f. eks. Desværre har denne tilgang alt for ofte vist sig at være alt for forenklet, idet den forsømmer interaktionen med andre diætkomponenter (herunder andre antioksidanter) og selve antioksidanternes skæbne, især når de er til stede ved høje doser. Truscott og Edge) altid har overvejet nogle af disse aspekter, ser vi nu mange flere undersøgelser, der tackler disse komplekse og teknisk udfordrende problemer.