a pigmentek karotinoidcsoportja mindenütt jelen van a természetben, és több mint 600 különböző karotinoidot azonosítottak és jellemeztek . Felelősek az állatok, növények és mikroorganizmusok pigmentációjáért, de döntő fontosságú szerepet töltenek be a biológiai rendszerekben is. Valójában az utóbbi években a pigmentek ezen csoportjára összpontosító legtöbb figyelem a funkciójuk megértésére irányult, különösen antioxidánsokként. A karotinoidok” mag ” szerkezeti eleme egy polién gerinc, amely konjugált C=C kötések sorozatából áll. Ez a különleges tulajdonság elsősorban felelős mind pigmentáló tulajdonságaikért, mind ezen vegyületek azon képességéért, hogy kölcsönhatásba lépnek a szabad gyökökkel és a szingulett oxigénnel, és ezért hatékony antioxidánsként működnek. Ennek a polién gerincnek a módosításai, megváltoztatva a konjugált kettős kötések számát az oxigén funkciós csoportok hozzáadásával, viszont megváltoztatják a karotinoidok reaktivitását. Fontos, hogy a karotinoidok funkcióját is jelentősen befolyásolja közvetlen környezetük, amely viszont szerkezetüktől függ (pl. ). Ez vitathatatlanul leginkább a magasabb rendű növények és algák fotoszintetikus rendszereiben mutatkozik meg, ahol a xantofillek a fénygyűjtő komplexekre korlátozódnak (mind a fényfogó, mind a fényvédő szerepeket betöltve), míg a reakcióközpontokban (például védő szerepet betöltve) az a-karotin található.
míg a karotinoidok széles körben elterjedtek a természetes rendszerekben, a kutatások nagyrészt csak néhány olyan vegyületre koncentráltak, amelyek részt vesznek az emberi egészség szempontjából (nevezetesen az étrendi vegyületek-karotin, lutein és likopin), vagy a növények és a fotoszintetikus baktériumok fotoszintetikus folyamataiban (pl. Az emberi egészség területén a nagyszabású epidemiológiai vizsgálatok szoros összefüggést mutattak ki a gyümölcs-és zöldségfélékben gazdag étrend (beleértve a” mediterrán ” étrendet) és bizonyos betegségek, köztük egyes rákos megbetegedések és szívbetegségek csökkenése között . Ez viszont nagy étrendi beavatkozási vizsgálatokhoz vezetett, amelyek közül néhány a nagy dózisú CBD-karotin használatát vizsgálta dohányosokban és azbesztben dolgozókban. A két legbefolyásosabb vizsgálat a béta-karotin és Retinol hatékonysági vizsgálat (CARET ) és az alfa-tokoferol béta-karotin Rákmegelőzési vizsgálat (Atbc) volt. Az ilyen vizsgálatok eredményei azonban ellentmondanak az őket megelőző étrendi vizsgálatoknak, kiemelve annak szükségességét, hogy jobban megértsük, hogyan viselkednek a karotinoidok a biológiai, különösen az emberi rendszerekben, és valóban, hogy a karotinoidok antioxidánsként és prooxidánsként is működhetnek-e különböző körülmények között.
ez a különszám olyan cikkekből áll, amelyek kiemelik a karotinoidok antioxidáns tulajdonságaival kapcsolatos közelmúltbeli előrelépéseket, tükrözve a természetes termékek e lenyűgöző csoportjára vonatkozó tanulmányok széles skáláját. Edge és Truscott áttekintik a szingulett oxigén, a szabad gyökök, valamint a karotinoidok és a retinoidok közötti kölcsönhatásról szóló legújabb munkát. Míg ezeknek a vegyületeknek az antioxidáns tulajdonságai jól ismertek, a cikk néhány fontos, gyakran kevésbé jól tanulmányozott kérdést emel ki. A szerzők legújabb kutatása azt mutatja, hogy a karotinoidok az oxigénkoncentráció függvényében átállhatnak az antioxidánsról a pro-oxidáns viselkedésre. Sejtalapú modellrendszert alkalmazva megfigyelték a teljes védelmet a nagy energiájú sugárzásnak való kitettség ellen, 0% oxigén mellett likopin, de nulla védelem 100% oxigén mellett. Ez hatással lehet a karotinoidok viselkedésére azokban a szövetekben, ahol különböző parciális oxigénnyomás van jelen. A karotinoid fizikai “szervezete” (például a karotinoidok különböző oldószerekben való aggregálódására való hajlam) fontos szempont, amely befolyásolja antioxidáns képességeit, a reaktív oxigénfajokkal való kölcsönhatása révén, valamint más antioxidánsokkal, mint például a CA-tokoferol és a C-vitamin.a karotinoid asztaxantin antioxidáns tulajdonságait Focsan et al. . Ez a pigment a lazacfélék fehér izomzatához kötődik, a halak jellegzetes rózsaszín színét kölcsönözve, és számos rákpáncél pigment-fehérje komplexeiben található meg. Az asztaxantin az édesvízben is felhalmozódik mikroalga Haematococcus pluvialis stressz körülmények között (pl. tápanyaghiány, magas sugárzásnak való kitettség vagy reaktív oxigénfajok jelenlétében). Számos technikát alkalmazva, beleértve az elektron paramágneses rezonanciát, a Foscan és munkatársai azt mutatják, hogy számos tényező befolyásolja az asztaxantin antioxidáns aktivitását. Ezek közé tartozik: kelátkomplexek képződése fémekkel; észterezés és annak képtelensége az észter formában aggregálódni; magas oxidációs potenciál; és semleges gyökök képződése magas besugárzás mellett fémionok jelenlétében.
amint ezek a papírok szemléltetik, nem kétséges, hogy a karotinoidok kölcsönhatása a reaktív oxidáló fajokkal nagyon összetett. Ezeknek a karotinoidoknak a sorsa és a kapott reakciótermékek tulajdonságai, beleértve a geometriai izomereket, adduktokat, valamint a bomlási vagy hasítási vegyületeket, még mindig viszonylag kevéssé ismertek. Ebben a Különszámban két cikk foglalkozik ennek külön szempontjaival. Haider és munkatársai először a karotinoidok oxidatív bomlástermékeinek potenciális genotoxikus és citotoxikus szerepét vizsgálják. Az in vivo (mint a CARET és az ATBC vizsgálatokban) megfigyelt nagy dózisú karotinoidok expozíciójából eredő pro-oxidáns hatások, vagy az in vitro vizsgálatokban (pl. ) észlelt fokozott DNS-károsodás gyakran összefüggésbe hozható számos feltételezett bomlástermék felhalmozódásával és későbbi káros hatásaival. Haider et al. megállapította, hogy az alacsony dózisú (1 6 m) hasítási termékek (által generált hipoklorit kezelés) indukált jelentős szintű DNS-szál szünetek primer PNEUMOCITA II típusú sejtek voltak kitéve oxidatív stressz. Ezzel szemben maga a karotin hatásos antioxidánsként működött, és a citotoxikus hatás csak sokkal magasabb koncentrációban (50 6db) volt megfigyelhető. Egy másik fő étrendi karotinoid geometriai izomerjeinek in vivo oxidatív generációját, likopin, Graham et al. . Az In vitro vizsgálatok kimutatták, hogy a cigarettafüstben található szabad gyökök összetett keverékének való kitettség a karotinoidok, például a likopin és a Mhz-karotin fehérítését indukálja egy sor reakció révén, beleértve a hasítást és az izomerizációt . Az ilyen reakciótermékek in vivo kimutatása különösen nagy kihívást jelent (gyakran) átmeneti jellegük és nyomaik miatt. Graham et al. megállapította, hogy a dohányosok plazmájában a (13Z)-likopin aránya emelkedett a karotinoid többi geometriai izomerjéhez képest. Ez a megállapítás összhangban van az in vitro megfigyelésekkel, amelyek szerint ez a különleges, energetikailag kedvezőtlen geometriai forma előnyösen cigarettafüst jelenlétében jött létre . További munkára van szükség az étrendi karotinoidok reakciótermékeinek teljes skálájának meghatározásához, amikor reaktív oxigénfajoknak vannak kitéve, tisztázni az ilyen lebomlás útjait, és jobban megérteni lehetséges funkciójukat.
a karotinoidok szerepét az emberi makulában Gong et al. . A xanthophylls lutein és zeaxanthin felhalmozódnak és védik a makulát. Ez a tanulmány három diétás karotinoid viselkedését vizsgálta, nevezetesen a 6-karotint, a likopint és a luteint a retina pigment hámsejtjeiben. A Lutein és a likopin, de nem az a-karotin gátolta a differenciálatlan ARPE-19 sejtek növekedését. Ezenkívül a sejtek életképessége csökkent hipoxiás körülmények között. Érdemes megjegyezni, hogy a makula karotinoidok (lutein és zeaxantin) is jól meghatározott funkcionális szerepet játszanak a magasabb növényi fotoszintézisben, mind a fény-befogásban, mind az energia-kioltásban . Ezeknek a molekuláknak a képessége, hogy a növényekben és az emberekben egyaránt működjenek, ugyanazoktól a kémiai és fizikai tulajdonságoktól függ.
a karotinoidok széles körben elterjedtek a természetes világban, és ennek tükrében Galasso et al. felülvizsgálja a karotinoidok tengeri környezetben való előfordulását és sokféleségét, valamint gazdasági kiaknázási potenciáljukat (például az élelmiszer-és takarmányiparban használt pigmentek természetes forrásaként vagy antioxidánsok forrásaként). A karotinoidokat a tengeri környezetben a pigmentek leggyakoribb osztályaként ismerik el, sokkal nagyobb szerkezetű sokféleséggel, mint a szárazföldi környezetben . Azonban néhány olyan vegyületen túl, mint az asztaxantin és a fukoxantin, viszonylag kevéssé tanulmányozták őket. A gazdasági téma folytatása, Fu et al. vizsgálja meg a pigmentek eloszlását és antioxidáns aktivitását a durumbúza őrlési frakcióiban.
összefoglalva, a karotinoidok a természetes pigmentek lenyűgöző csoportja maradnak. Nem csak ők felelősek a széles skáláját színezés a természetben, de ami még fontosabb, hogy kulcsfontosságú funkcionális szerepet a biológiában. Az emberi egészségben és betegségben betöltött szerepükről szóló tanulmányok túlságosan gyakran kizárólag arra összpontosítottak, hogy mi lehet A “varázsgolyó” hatás vadászata, azaz egy adott karotinoid (pl. a karotin-karotin) megtalálható az “egészséges” étrendben, és mivel antioxidáns (legalábbis in vitro), feltételezzük, hogy a nagy dózisoknak jótékony hatással kell lenniük. Sajnos túl gyakran ez a megközelítés túlságosan egyszerűnek bizonyult, figyelmen kívül hagyva a más étrendi összetevőkkel (beleértve más antioxidánsokat is) való kölcsönhatást és maguknak az antioxidánsoknak a sorsát, különösen akkor, ha nagy dózisban vannak jelen. Míg néhány kutató (pl. Truscott és Edge) mindig is figyelembe vette ezeket a szempontokat, ma már sokkal több tanulmányt látunk ezekkel az összetett és technikailag kihívást jelentő kérdésekkel.