色素のカロテノイド群は本質的に遍在しており、600以上の異なるカロテノイドが同定され、特徴付けられている。 それらは、動物、植物、および微生物における色素沈着の原因であるが、生物学的システムにおいて重要な、しばしば重要な役割を果たすことも重要で 実際、近年、この顔料群に焦点を当てた最も注目されているのは、特に抗酸化物質としてのその機能を理解することに関係しています。 カロテノイドの”コア”構造要素は、一連の共役C=C結合からなるポリエン骨格である。 従ってこの特定の特徴は遊離基および一重項の酸素と相互に作用し、有効な酸化防止剤として機能するこれらの混合物の多数の色素形成の特性そ このポリエン骨格への修飾は、酸素官能基の添加とともに共役二重結合の数を変化させ、カロテノイドの反応性を変化させる。 重要なことに、カロテノイドの機能は、それらの直接的な環境によっても実質的に影響され、それはそれらの構造（例えば、）に依存する。 これは、キサントフィルが光収harvesting複合体（光捕獲と光保護の両方の役割を果たす）に制限されている高等植物および藻類の光合成系で最も明白であり、β-カロチンは反応中心（保護役割）に見出される（例えば、）。
カロテノイドは天然系に広く分布していますが、研究は主に人間の健康の側面（特に食餌性化合物β-カロテン、ルテイン、リコピン）や植物や光合成細菌（例えば、β-カロテン、スフェロイデン、ルテイン、ビオラキサンチン、ゼアキサンチン）に関与するいくつかの化合物に集中しています。 人間の健康では、大規模な疫学的研究は、果物や野菜が豊富な食事（「地中海」食事を含む）と、いくつかの癌や心臓病を含む特定の疾患の減少との間に強い関連性を示しています。 これはそれから喫煙者およびアスベストスの労働者のβカロチンの大量服用の使用を探検したいくつかが大きい食餌療法の介在の調査をもたらし 最も影響力のある研究の2つは、Β-カロチンおよびレチノール有効性試験（CARET）およびΑ-トコフェロールΒ-カロチン癌予防試験（ATBC）であった。 しかし、そのような研究の結果は、カロテノイドが生物学的、特に人間のシステムでどのように振る舞うか、そして実際にカロテノイドが異なる条件下で抗酸化剤と酸化促進剤の両方として作用するかどうかをよりよく理解する必要性を強調して、それらに先行する食事研究と矛盾するように見えた。
この特集号は、カロテノイドの抗酸化特性に関するこれらの最近の進歩のいくつかを強調する一連の記事で構成されており、この魅力的な天然 EdgeとTruscottは、一重項酸素、フリーラジカル、カロテノイドとレチノイドの相互作用に関する最新の研究をレビューしています。 これらの化合物の抗酸化特性はよく知られているが、この記事では、いくつかの重要な、しばしばあまりよく研究されていない問題を強調している。 著者らによる最近の研究は、カロテノイドが酸素濃度の関数として酸化防止剤から酸化促進剤の挙動に切り替えることができることを示している。 細胞ベースのモデルシステムを用いて、彼らは0％の酸素でリコピンによる高エネルギー γ線への暴露からの完全な保護を観察したが、100％の酸素での保護はゼロであった。 これは酸素の異なった分圧があるティッシュのカロテノイドのbehavourのための含意があるかもしれません。 カロテノイドの物理的な”組織化”（例えば、カロテノイドが異なる溶媒中で凝集する傾向）は、活性酸素種自体だけでなく、α-トコフェロールやビタミンCなどの他の抗酸化物質との相互作用を通じて、その抗酸化能力に影響を与える重要な考慮事項である。 . この色素は、サケ科の白い筋肉に結合し、魚の特徴的なピンク色の着色を与え、多数の甲殻類の甲殻類の色素-タンパク質複合体に見出される。 アスタキサンチンはまた圧力の条件（例えば、栄養剥奪、高いirradiancesへの露出、または活性酸素種の存在下で）の下で淡水のmicroalga Haematococcus pluvialisで集まります。 Foscanたちは、電子常磁性共鳴を含むさまざまな手法を用いて、アスタキサンチンの抗酸化活性にさまざまな要因が影響することを明らかにした。 これらには、金属とのキレート錯体の形成、エステル化およびエステル形態で凝集することのできないこと、高い酸化電位、および金属イオンの存在下での高照射下での中性ラジカルの形成が含まれる。
これらの論文が示すように、カロテノイドと反応性酸化種との相互作用が非常に複雑であることは間違いありません。 これらのカロテノイドの運命と、幾何異性体、付加体、および分解または開裂化合物を含む結果として生じる反応生成物の特性は、まだ比較的よく理解 この特集号では、二つの論文がこれの別々の側面を考慮しています。 まず、Haiderたちは、カロテノイドの酸化分解生成物の遺伝毒性および細胞毒性の潜在的な役割を調べた。 In vivoで見られる高用量のカロテノイドへの暴露（キャレットおよびATBC試験のように）、またはin vitro試験で見られる強化されたDNA損傷（例えば、）に起因する酸化促進効果は、多くの場合、推定破壊生成物の範囲の蓄積およびその後の有害な作用と関連している。 ハイダーら β-カロチン（次亜塩素酸処理によって生成される）の切断産物の低用量（1μ m）は、酸化ストレスを受けた一次肺細胞II型細胞におけるDNA鎖切断の有意なレベ 対照的に、β-カロチン自体は効果的な抗酸化物質として作用し、細胞毒性効果ははるかに高い濃度（50μ m）でしか見られなかった。 別の主要な食物カロテノイド、リコピンの幾何異性体のin vivo酸化的生成は、Graham et al. . In vitroの調査はタバコの煙で見つけられる遊離基の複雑な混合物への露出が開裂および異性化を含む一連の反作用によってカロテノイドのbleachingを、リコピンおよびβカロチンのような、引き起こすことを示しました。 そのような反応生成物のｉｎ ｖｉｖｏでの検出は、それらの（しばしば）一過性の性質および微量レベルのために特に困難である。 グラハムら 喫煙者の血しょうがこのカロテノイドの他の幾何学的な異性体に関連して（13Z）-リコピンの高い割合を含んでいたことが分りました。 この発見は、この特定の、エネルギー的に不利な、幾何学的形態が優先的にタバコの煙の存在下で生成されたことをin vitroでの観察と一致しています。 活性酸素種に曝されたときの食餌カロテノイドの反応生成物の全範囲を決定し、そのような分解が起こる経路を解明し、それらの可能性のある機
ヒト黄斑におけるカロテノイドの役割は、Gong et al. . キサントフィルズルテインとゼアキサンチンは黄斑の中に蓄積され、黄斑を保護します。 網膜色素上皮細胞におけるβ-カロテン，リコピン，ルテインの三つの食餌カロテノイドの挙動を調べた。 ルテインとリコピンではなく、β-カロチンは、未分化ARPE-19細胞の成長を阻害した。 さらに，低酸素条件下では細胞生存率が低下した。 黄斑カロテノイド（ルテインとゼアキサンチン）は、光捕捉とエネルギー消光の両方において、より高い植物の光合成において明確に定義された機能的役割を有することに注目する価値がある。 これらの分子が植物およびヒトにおいて同様に機能する能力は、同じ化学的および物理的特性に依存する。
カロテノイドは自然界に広く分布しており、これを反映するために、Galasso et al. 海洋環境におけるカロテノイドの発生と多様性、ならびに経済的搾取の可能性（例えば、食品および飼料産業用の天然色素源として、または抗酸化物質 カロテノイドは、陸上環境で見られるものよりもはるかに多様な構造を持つ海洋環境における最も一般的なクラスの顔料として認識されています。 但し、アスタキサンチンおよびfucoxanthinのような一握りの混合物を越えて、それらは比較的不完全に調査されて残ります。 経済的なテーマを続けて、Fu et al。 デュラム小麦製粉画分における顔料の分布とその抗酸化活性を調べた。
結論として、カロテノイドは天然色素の魅力的なグループのままです。 彼らは自然界の幅広い着色に責任があるだけでなく、より重要なことに、生物学において重要な機能的役割を果たしています。 人間の健康および病気の機能の調査は”魔法の弾丸”の効果のための狩りとして見なすかもしれないものがに余りに頻繁にもっぱら焦点を合わせ 悲しいことに、このアプローチは、特に高用量で存在する場合、他の食物成分（他の抗酸化物質を含む）および抗酸化物質自体の運命との相互作用を無視 一部の研究者（TruscottやEdgeなど）は常にこれらの側面のいくつかを検討してきましたが、これらの複雑で技術的に困難な問題に取り組む研究が増えています。