A karotinoidok szerepe daganatos és szembetegségek megelőzésében

A karotinoidok szerepe a daganatos és szembetegségek megelőzésében

Molnár Péter
PTE ÁOK GYTSZ Farmakognóziai Tanszék, Pécs

 

A zöldségfélékben és gyümölcsökben gazdag étrend csökkenti a különböző rákos és szembetegségek kockázatát. E hatásokért a növényekben előforduló karotinoidok is felelősek. A β-karotin és néhány más, szubsztituálatlan β-jonon gyűrűt tartalmazó karotinoid az A-vitamin prekurzora. Közülük a β-karotin A-provitamin-aktivitása a legnagyobb, így korábban főként e vegyület hatásait vizsgálták. Bizonyították, hogy a daganatos, valamint a szembetegségek elleni hatás és az A-provitamin-hatás függetlenek egymástól.

A természetben előforduló ~700 ismert szerkezetű karotinoid közül csak ~40 van jelen táplálékainkban. Emésztőrendszerünk szelektíven veszi fel az egyes karotinoidokat, ezért a humán plazmában és a szövetekben 20-nál kevesebb karotinoid, valamint néhány metabolitjuk mutatható ki. Az α-karotin nagyobb antitumor-aktivitást mutat, mint a β-karotin. Az újabb vizsgálatok szerint a lutein, a likopin, a β-kriptoxantin, a zeaxantin és a fukoxantin, sőt a kapszantin és a kapszorubin is ígéretes rákmegelőző hatással rendelkeznek.

Több karotinoid együtt történő adagolásakor a daganatellenes hatás erősebb, mint akkor, ha azokat csak egyenként alkalmazzák. Egy fontos szembetegség, az időskori makula-degeneráció (AMD = Age Related Macular Degeneration) megelőzésében elsősorban a lutein és a zeaxantin játszanak fontos szerepet.

 

Bevezetés

A karotinoidok az izoprénvázas vegyületek, a tetraterpének családjába tartozó, zsírban és zsíroldó szerekben oldódó természetes színezékek. Bioszintézisükre elsősorban a magasabbrendű növények, továbbá néhány baktérium és alga szervezete képes, az állati és az emberi szervezet nem, így felvételük a táplálékkal történik [1]. A bioszintézis során évente képződő mennyiségük 100 millió tonnára becsülhető [2]. Napjainkban már több mint 700 természetes eredetű karotinoid szerkezetét ismerjük, közülük azonban csupán mintegy 25 fordul elő az emberi vérszérumban és a többi szövetben [3]. Epidemiológiai vizsgálatok eredményei bizonyítják, hogy a karotinoidokban gazdag zöldségfélék és gyümölcsök fogyasztása előnyös, mert a karotinoidok számos betegség, pl. különböző rák- és szembetegségek kialakulásának kockázatát csökkentik [4] [5][7].

Fontosabb karotinoidok

β-karotin
β-karotin

 

likopin
likopin

 

lutein (3,3’-dihidroxi-α-karotin)
lutein (3,3’-dihidroxi-α-karotin)

 

zeaxantin (3,3’-dihidroxi-β-karotin)
zeaxantin (3,3’-dihidroxi-β-karotin)

 

 

Előfordulásuk

β-karotin: sárgarépa, zöldségfélék, gyümölcsök (brokkoli, zöldborsó, sütőtök, papaya, mangó, kajszi- és őszibarack); likopin: paradicsom, görögdinnye; lutein: zöldségfélék, gyümölcsök, tojás sárgája; zeaxantin: kukorica, Physalis fajok (pl. Physalis alkekengi) termése, Lycium halimifolium termése. Ez utóbbi termés összkarotinoid tartalma 0,06-0,12 %, mely karotinoidjainak zeaxantin-tartalma >90%.

A β-karotin metabolizmusa

A β-karotin a poliénlánc centrális jellegű oxidatív hasadása (β-karotin-dioxigenáz) során A-vitamin-aldehiddé (retinallá), majd redukció révén az élő szervezetben A-vitaminná (retinollá) alakul. A 11-cisz retinal és annak a megfelelő össz-transz retinallá történő izomerizációja jelentős szerepet játszik a látás élettanában [1] [4] [5].

Antioxidáns- és prooxidáns-aktivitás

A karotinoidok megakadályozzák a lipidek oxidációját és antioxidáns hatást fejtenek ki a plazmában. Kioltják, inaktiválják a gerjesztett állapotú, szinglet oxigént. Antioxidáns hatást fejtenek ki a liposzómákban. Védőhatást fejtenek ki fotooxidációs és gyökök által iniciált peroxidációs folyamatokkal szemben [5].

Karotinoidok reakciói gyökökkel

A karotinoidok a különféle gyökökkel háromféle lehetséges mechanizmus szerint reagálnak:

(1) Gyökök addíciója karotinoidokra:

CAR + R• → R-CAR•;

(2) Gyökökre történő elektronátvitel:

CAR + R• → CAR+• + R

(3) Allil-típusú (helyzetű) hidrogénelvonás:

CAR + R• → CAR• + RH

A lipid-peroxil-gyökök (ROO•) a poliénlánc bármelyik szénatomjára addícionálódhatnak, ekkor stabil, szénatomon centrált gyökök (ROO-CAR•) képződnek:

ROO• + CAR → ROO-CAR•

E gyökök megbolygatják a lipid-peroxidáció kezdő lépését, magyarázva a karotinoidok oldatban történő antioxidáns hatásának sokféle lehetőségét.

A karotinoidok szerepe a biológiai membránok felépítésében

A karotinoidok képesek beépülni a biológiai membránokba, mivel molekulájuk mérete szinte azonos a kettős rétegű membránok méretével. Az össz-transz karotinoidok stabilizáló hatást fejtenek ki a membránokra, képesek elektronok felvételére és leadására egyaránt. Ioncsatorna-blokkoló hatást fejtenek ki, amely lehetővé teszi, hogy terápiás szerekként nyerjenek alkalmazást kardiovaszkuláris betegségek, oxidatív stressz, gyulladásos folyamatok és daganatos betegségek megakadályozásában. A karotinoidok cisz-izomerjei is beépülhetnek a biológiai membránokba, biztosítva a membránok flexibilitását [6].

 

A karotinoidok és a rák

Számos humán epidemiológiai vizsgálat eredménye arra utal, hogy karotinoid-tartalmú zöldségfélék és gyümölcsök rendszeres fogyasztásakor bizonyos rákbetegségek, elsősorban a tüdő- és gyomorrák kockázata csökken. A rákmegelőző hatás a már említett mechanizmusokkal magyarázható. Hatást gyakorolnak a sejtosztódásra; antioxidáns funkciójuk következtében megelőzhetik a sejtekben levő DNS- és más molekulák, szabad-gyökök által indukált károsodását [5-7].

A β-karotin és a likopin rákmegelőző hatása

A vonatkozó vizsgálatok több mint 70%-a megerősítette, hogy a β-karotin csökkenti a mell- és a tüdőrák kockázatát [7]. Likopin-gazdag étrend (nagyobb mennyiségű paradicsom, sűrített paradicsom fogyasztása) esetén csökken a nyelőcső-, máj-, tüdő-, bőr-, gyomor-, vastagbél-, prosztata- és hasnyálmirigyrák kockázata. A likopin pontos hatásmechanizmusa még tisztázásra vár [7].

Az α-karotin és a lutein rákmegelőző hatása

Állatkísérletek eredményei igazolták, hogy az α-karotin a β-karotinnál erősebb hatást mutatott bőr-, tüdő-, máj- és vastagbéldaganatok megelőzésben. [7]. A lutein jelentősen csökkenti a tüdő- a bőr- és a vastagbélrák kockázatát, ha α- és β-karotinnal együtt alkalmazzák [7].

A β-kriptoxantin (3-hidroxi-β-karotin) a zeaxantin és a fukoxantin rákmegelőző hatása

A β-kriptoxantin jelentősen csökkenti az Epstein-Barr virus által okozott egészségkárosodások lehetőségét. Állatkísérletekben jelentős tumorellenes aktivitást mutatott a bőrrákkal szemben és jelentősen (~30%-kal) csökkentette a tüdő- és vastagbélrák kockázatát. Humán epidemiológiai vizsgálatok eredményei szerint jelentős szerepet játszik a vastagbél-, a tüdő-, a méhnyak-, a hólyag- és a nyelőcsőrák megelőzésében [7]. Bizonyították, hogy a karotinoid-szénhidrogének (α-karotin, β-karotin, likopin) keverékének adagolása jelentősen csökkentette a Hepatitis C vírussal indukált májzsugorodás következtében kialakuló daganatképződést [7]. Állatkísérletekben a zeaxantin ~20%-kal csökkentette a bőrrák, ~70%-kal a tüdőrák és 90-93%-kal a májrák kockázatát. A fukoxantin (hidroxi-, epoxi-, keto- és acetilcsoportot, ill. allénkötést tartalmazó bonyolult szerkezetű karotinoid) alkalmazása szinte teljesen megszüntette a bőrrákot, csökkentette a nyombél-, a vastagbél- és a májrák kialakulásának valószínűségét [7].

 

Egyéb karotinoidok rákmegelőző hatása

A daganatos betegségek megelőzésében az asztaxantin (3,3’-dihidroxi-4,4’-diketo-β-karotin), a neoxantin (OH-csoportokat, és allénkötést tartalmazó karotinoid-epoxid), a piros paprika fő karotinoidjai: a kapszantin és a kapszorubin (κ-végcsoportot is tartalmaznak), valamint a sáfrány jellemző karotinoidja, a krocetin (karotinoid-dikarbonsav) is ígéretes vegyületeknek bizonyultak [7].

A karotinoidok és a szembetegségek

A lutein és a zeaxantin védőhatást fejtenek ki bizonyos szembetegségek esetén. A retinában és a szemlencsében kizárólag a lutein és a zeaxantin, valamint metabolitjaik fordulnak elő [5].

 

Az időskori makula-degeneráció (Age-related Macular Degeneration; AMD) és a hályog

A lutein és a zeaxantin a retinában a sárga folton (macula lutea) koncentrálódnak; környezete (fovea) felelős a látásélességért és a legtöbb fotoreceptort tartalmazza. A retina és környezete fény által iniciált károsodását megelőzendő a lutein és a zeaxantin védelmet nyújtanak az időskori makula-degenerációval szemben. A károsodás következtében szabadgyökök képződnek, amelyek a membrán lipidjeinek peroxidációját eredményezik. E szabadgyököket képesek hatástalanítani a karotinoidok, mint antioxidánsok. A karotinoidokban gazdag étrend e színanyagoknak a retinában történő felhalmozódásához vezet, amely a degeneráció elleni védelmet szolgálja. A lutein és a zeaxantin védőhatását kétféleképpen magyarázzák. Az egyik hipotézis szerint a színanyagok megszűrik, abszorbeálják a fotoreceptorokat legjobban károsító kék fényt. A másik hipotézis alapja az a tény, hogy antioxidánsként gyengítik a szövetekben fellépő oxidatív sressz-hatásokat [5].

Az emberi szemlencsében is a lutein és a zeaxantin jelenléte mutatható ki, bevitelük jelentős szerepet játszik a hályog megelőzésében is [5].

 

Irodalom

[1] Bruckner, Gy.: Isoprenvázas vegyületek: Terpenoidok és carotinoidok; 47. Carotinoidok, In: Szerves kémia II – 2 kötet, Szerk.: Császár János, Tankönyvkiadó, Budapest, 1981, 1416-1464.
[2] Britton, G., Liaaen-Jensen, S., Pfander H.: Carotenoids Today and Challenges for the Future, In: Carotenoids Vol. 1A: Isolation and Analysis, Eds.: Britton, G., Liaaen-Jensen, S., Pfander, H. Birkhäuser Verlag, Basel – Boston – Berlin, 1995, 13-26.
[3] Britton, G., Liaaen-Jensen, S., Pfander, H.: Carotenoids Handbook, Birkhäuser Verlag, Basel – Boston – Berlin, 2004.
[4] Britton, G., Liaaen-Jensen, S., Pfander, H.: Carotenoids Vol. 5: Nutrition and Health, Birkhäuser Verlag, Basel – Boston – Berlin, 2009.
[5] Krinsky, N. I., Johnson, E. J.: Carotenoid actions and their relation to health and disease. Mol. Asp. Med., 2005, 26, 459-516.
[6] Pashkow, F. J., Watumull, D. G., Campbell, C. L.: Astaxanthin: A Novel Potential Treatment for Oxidative Stress and Inflammation in Cardiovascular Disease. Am. J. Cardiol. 2008, 101[suppl.], 58D-68D.
[7] Nishino, H., Murakoshi, M., Tokuda, H., Satomi, Y.: Cancer prevention by carotenoids. Arch. Biochem. Biophys. 2009, 483, 165-168.