Los alimentos que contienen carotenoides

Como micronutriente,carotenoidesSe encuentran ampliamente en plantas, algas, bacterias y hongos. Hastunahora se han descubierto más de 600 tipos de carotenoides, y se pueden encontrar en abundancia en frutas y verduras comunes, como los cítricos y el mango, que selricos en caroteno; Y verduras como la calabaza y el Chile, que son ricos en luteína [1]. Además, como pigmentos liposolubles, los carotenoides determinan hasta cierto punto la coloración de los organismos [2]. Entre ellos, el − -caroteny el licopentienen importantes actividades antioxidantes y potenciinmun, por lo que los carotenoides se han convertido en el foco de la investigación en este campo.

Estudios recientes han encontrado esozeaxantinaEntre otros, juegan importantes papeles biológicos en enfermedades como el cáncer y la osteoporosis, lo que ha atraído la atención de investigadores en el campo [3]. Estudios epidemiológicos han demostrado que los carotenoides están estrechamente relacionados con enfermedades como el cáncer, las enfermedades cardiovasculares, la osteoporosis, la diabetes, las cataratas y la infección por el VIH[4]. Este artículo revisa la estructura química, las propiedades y los métodos de síntesis de los carotenoides, y se centra en las actividades biológicas de los carotenoides comunes y su aplicación en el tratamiento clínico de enfermedades, proporcionando una base teórica para futuras investigaciones sobre la aplicación de los carotenoides.

1 estructura, propiedades y clasificación de los carotenoides

1. 1 estructura y propiedades de los carotenoides

Los carotenoides son una clase de compuestos terpenoides C40 y sus derivados que se componen principalmente de ocho unidades de isopreno. Todos los carotenoides contienen una estructura de poliisopreno, y la mayoría de ellos tienen múltiples estructuras de doble enlace con simetría bilateral, por lo que tienen un fuerte poder reducy capacidad de transferencia de electrones [5]. Son inestables bajo condiciones tales como luz, calor y ácidos fuertes, y son muy propensos a reacciones oxid, produciendo productos de escisión de carotenoides. Senla protección de los antioxidantes, el contenido de licopeny beta-carotendisminuye en 16,71% y 28,71% respectivamente a los 3 meses [6].

Además, los cromóforos contienen enlaces dobles conjugen la cadena de hidrocarburos, que pueden absorber luz de una longitud de onda específica y exhibiun color característico. Algunos carotenoides tienen múltiples isómeros. Por ejemplo, − -caroteno contiene más de 20 isómeros, los más comunes de los cuales son all-trans, 9-cis, 13-cis y 15-cis [7]. Hay tres isómeros comunes de astaxantina: 3R, 3'R estructura, 3R, 3'Scis structure y3S, 3' estructura [8]. La mayoría de los carotenoides son compuestos orgánicos que contienen grupos polares tales como grupos hidroxilo, carbonilo y metoxi, por lo que tienen una alta solubilidad en solventes orgánicos polares tales como cetonas, éteres y triclorometano [9].

1.2 clasificación de los carotenoides

Los carotenoides se pueden dividir en compuestos precursores de vitamina A y compuestos precursores no vitamínicos de acuerdo A si se pueden descomponer para formar vitamina A. por ejemplo, el común − -caroteno, − -caroteno y licopenson sustancias precurde vitamina A [10]. Por otro lado, los carotenoides pueden clasificarse según sus grupos funcionales de la siguiente manera: (a) xantofilas que contienen grupos funcionales que contienen oxígeno, como la luteína, la zeaxantina y la astaxantina; (b) carotenoides con un grupo poliisoprenilo en el centro y una estructura cíclica o acíclica en ambos extremos, y sin ningún grupo funcional, como − -caroteno, − -caroteno y licopeno [11]. La luteína con un grupo funcional que contiene oxígeno es más polar y está presente en la superficie de las lipoproteínas durante el transporte y la absorción, mientras que los carotenno polares se encuentran a menudo en el núcleo hidrofóbico de las lipoproteínas [12].

SHIH et Al.[13] mostraron que ambos− -caroteny zeaxantinaPuede reducir la concentración de dienos conjugen el hígado y sustancias reactivas del ácido tiobarbitúrico (TBARS) en la sangre, pero el efecto de la zeaxantina es más obvio, porque la zeaxantpolar puede ser transferida entre las lipoproteínas más rápidamente que el no-polar − -caroteno. Otros compuestos como la vitamina A, − -ionona y − -ionona son derivados formados por la escisión de los carotenoides por la acción de la enzima de doble enlace escisión. En general, los carotenoides son solusolubles en grasa y actúan sobre las regiones hidrofóbicde las células. Los grupos funcionales polares tales como los grupos hidroxilo y cetona Unidos a la cadena de hidrocarburos padre también pueden cambiar la polaridad de los carotenoides, afectando así su localización en la membrana y las interacciones con diferentes moléculas [14].

2 absorción, síntesis y tolerancia de los carotenoides

2. 1 absorción

Como grandes moléculas orgánicas, los carotenoides son absorbidos en el cuerpo de una manera similar a los lípidos, normalmente formando complejos con proteínas y entrando en el hígado a través del sistema linfá[15]. Bajo la acción de las enzimas digestivas, los carotenoides son separados de las proteínas, pasan a través del duoden, emulsificados por la bilipara formar quilomicrones, y absorbidos por el borde del intestino delgado. Algunos son absorbidos bajo la acción de las enzimas, mientras que el resto entra en la linfa y la sangre, y son transportados al hígado para su almacenamiento y utilización por la lipoproteína de baja densidad (LDL) y lipoproteína de alta densidad (HDL) en el cuerpo [16].

2. 2 métodos de síntesis

El cuerpo no puede sintetizar los carotenoides por sí mismo, por lo que los obtiene a través de la ingestión externa para satisfacer sus necesidades. Los métodos comunes de síntesis de carotenoides incluyen síntesis química, extracción de plantas, cultivo microbiy otros métodos [17]. Comparados con los sintéticos químicos, los carotennaturales son complejos y a menudo tienen isómeros. Muchos estudios han demostrado que los isómeros de los carotenoides naturales pueden interactuar entre sí para ejercer efectos más eficaces. Por ejemplo, la zeaxantina es un isómero de la luteína, y los dos se encuentran comúnmente en plantas naturales como las frutas de Livia y Physalis. Cuando la luteína y la zeaxantina existen en una proporción de 1:2, exhiuna significativa actividad antioxidante sinérgica [18].

Los carotensintetizquímicamente son en su mayoría all-trans, lo que inhila la absorción debido a la competencia, y los subproductos del proceso de producción química aumentan el riesgo de enfermedades como el cáncer de pulmón y enfermedades cardiovasculares, aumentando los riesgos de seguridad y por lo tanto limitando su aplicación. Las fuentes de extracción de las plantas son limitadas, la composición es compleja, y los pasos de procesamiento posteriores como la extracción y la purificación son engorrosos, lo que resulta en altos costos de producción e incapacidad para cumplir con los requisitos de producción en masa. Los microorganismos unicelulares crecen rápidamente, tienen requerimientos nutricionales relativamente simples, y son ricos en carotenoides. La investigación actual se centra en las innovaciones en los métodos de cultivo, cosecha, extracción y purificación, con la esperanza de encontrar métodos de producción seguros y rentables [19].

2. 3 el cuerpo y#39;s tolerancia a los carotenoides

Entre los más de 600 carotenoides descubiertos actualmente, más de 50 se han encontrado en la dieta humana normal. Sin embargo, solo más de 10 pueden ser detectados en el cuerpo. El cuerpo tiene una buena tolerancia a los trans yIsómeros de cis-licopeno. Aunque bajo ciertas condiciones, los carotenoides individuales en dosis altas exhiben actividad pro-oxidante, actualmente se sabe que el licopeno no tiene efectos adversos sobre la salud humana. CLARK et al. [20] encontraron que los pacientes de cáncer de próstata (cap) recidivante son relativamente toleral licopen, con una dosis plasmática promedio de 15 a 90 mg/ día de licopen.

Los estudios clínicos han mostrado que el cuerpo absorbe licopeno en diferentes tasas y en diferentes dosis, y que 80% de los sujetos del estudio absorben menos de 6 mg de licopeno. Por lo tanto, se especula que la saturación puede ocurrir. Este hallazgo es de gran importancia para determinar la dosis de licopenpara la prevención clínica del cáncer [21]. La investigación muestra que la ingesta diaria de 15 A 50 mg de -caroteno no causa reacciones adversas en el cuerpo, y los análisis toxicolmuestran que las dosis altas de -caroteno no son mutagénicas, carcinogénicas, teratogénicas o tóxicas para los embriones, y no causan niveles excesivos de vitamina A en el cuerpo. Sin embargo, bajo condiciones de estrés oxidativo, el caroteno puede formar muchos productos de degradación de carotenoides (CBPs). El principal sitio de ataque de CBPs es la mitocondria, que puede alterar el cuerpo#39;s equilibrio oxidativo mediante la reducción de los niveles de grupos sulfhidrilo proteico y glutatión y el aumento de la acumulación de malondialdehído [23].

3 actividad biológica de los carotenoides

3.1 propiedades antioxidantes

La estructura de doble enlace conjugde los carotenoides determina su fuerte reducibilidad, que desempeña un papel de transferencia de electrones en las reacciones redox, lo que permite a los carotenoides eliminar eficazmente las especies reactivas de oxígeno y las especies reactivas de nitrógeno producidas por procesos patológicos o metabolismo normal [24]. El licopeno puede regular las quinasas relacionadas con la redoxen los niveles de proteínas y ácidos nucle, como las proteínas quinasas, las proteínas tirosina fosfatasas (PTPs) y las MAP quinasas (MAPKs), con lo que se atenel O2 en el cuerpo y se reducen las concentraciones de (ROS) [25]. El → -caroteno inhila la expresión del gen hemo oxigenasa 1 en fibroblade la piel humana (FEK4), en consonancia con el efecto de los antioxidantes [26].

Como un antioxidante que rompe la cadena, el i-caroteno, actuando junto con otros carotenoides, puede eliminar eficazmente los radicales libres, y su eficiencia es mucho mayor que la suma de las eficide otros carotenoides usados solos. De manera similar, STAHL et al. [27] informaron que el beta-caroten, que actúa junto con la vitamina E o la vitamina C, tiene un efecto sinérgico en la eliminación del nitrógeno reactivo y la inhibide la peroxidlipí, mucho mayor que la suma de los efectos cuando se usa solo, lo cual es consistente con los resultados de los estudios de CAPLLIet al. [28]. DI et al. [9] mostraron que el beta-caroteny el licopenpueden reducir significativamente la producción de ROSy la formación de nitrotirosina (ONOO-), mejorar la biodisponibilidad de NO y mantener el equilibrio redox, con lo que desempeñan una función preventiva en las enfermedades cardiovasculares. En el tratamiento de ciertas enfermedades, los carotenoides juegan un papel fisiológico al mantener el equilibrio redox.

SHIH et al. [13] encontraron que el beta-caroteny la zeaxantina previenen los trastornos del metabolismo lipídico como las enfermedades cardiovasculares y la enfermedad del hígado graso no alcohal promover la oxidde las grasas.Astaxantina Natural de Haematococcus pluvialisEs más de 50 veces más eficaz que la astaxantina sintética en la extinción O2 -, y su capacidad para eliminar los radicales libres es también cerca de 20 veces más fuerte que la astaxantina sintética [28]. MACEDO et al. [29] demostró que la astaxantina (ASTA) puede reducir significativamente el daño causado por los productos de oxidde proteínas y lípidos por la regulación de los niveles de aniones superóxido y peróxido de hidrógeno. Los aditivos compuestos de astaxantina pueden aumentar el aumento de peso diario, reducir la tasa de conversión alimentaria, mejorar la sensibilidad muscular, Fu Xingzhou et al. [30] especuló que era el efecto antioxidante de astaxantina que mejoró la utilización del alimento y redujo el pH. YADAV et al. [31] confirmó que la curcumina puede eliminar eficazmente ROS (tales como aniones hidroxilo y superóxido), mejorando así el estrés del retículo endoplásmico (ERS) y la disfunción mitocondrial.

3. 2 efecto sobre el sistema inmune

Muchos estudios han demostrado que los carotenoides pueden afectar la respuesta inmune a través de diferentes vías, ya sea a nivel de proteína o de ácido nucle, para mejorar la inmunidad. JYONOUCHI et al. [32] encontraron que la astaxantina puede aumentar las concentraciones de inmunoglobulinas IgM, IgA e IgG en las células mononucleares de sangre periférica, mejorando el organismo#39;s sistema inmune. PARK et al. [33] estudiaron a mujeres adultas y encontraron que la astaxantina puede reducir el daño al ADN, aumentar la citotoxicidad de las células citoasesinnaturales, aumentar la proporción de subconjuntos de células T/B, promover la proliferación del tejido linfoide y mejorar el proceso de respuesta inmunitaria. − -caroteno o − -criptoxantina regula las respuestas inmunrelacionadas con los macrófagos al afectar los niveles redox y reducir los niveles transcripcionales de las moléculas inmunoactivas IL-1b, IL-6 e IL-12 P40 [34]. A diferencia de esto, DI FILIPPOET al. [35] mostró que la luteína, al igual que la -criptoxantina, puede inhibir la producción de citoquinas IFN- -, IL-1 -, IL-2, IL-4 e IL-10. Mientras que la luteína exhibe el efecto opuesto a la -criptoxantina en la expresión de citocina. XU et al. [36] mostraron que la luteína, como un fuerte antioxidante, puede reducir significativamente las concentraciones de IL-6 y de proteína quimiotáctica monocitaria 1 (MCP-1) en el suero de pacientes con aterosclerosis temprana y, hasta cierto punto, inhibila formación temprana de la aterosclerosis.

Los resultados de este estudio de laboratorio confirmaron que el beta-carotenpuede aliviar el efecto inmunosuprescausado por la ciclofosfamihasta cierto punto al aumentar el contenido de citocinas e inmunoglobulinas y mejorar la función inmune humoral de los ratones [37]. BAIet al. [38] mostraron que el − -caroteninhila la degradación de I − B y la subtranslocación nuclear de la subunidad NF- − Bp65, resultando en la supresión de la actividad del promotor iNOS, regulando así la expresión de factores relacionados con la inflamación TNF- -, IL-1 -, PGE2 y NO. Por lo tanto, el mecanismo molecular del efecto antiinflamatorio del beta-carotenpuede estar relacionado con la inhibide la degradación de I − B − y la activación de NF- − B. Del mismo modo, la curcumina también inhila la activación de la IκB quinasa por Helicobacter pylori, evitando así la degradación de IκBα y bloqueando la Unión de NFκB al ADN. Los experimentos han demostrado que la curcumina 40 μmol/L puede inhibir significativamente la activación de NF-κB indupor Helicobacter pylori y la síntesis de IL-8, aliviando así el daño de Helicobacter pylori en el tracto gastrointestinal [39].

BAE et al. [40] informaron que el licopenpuede inhibir la activación de NF- − B inducida por LPS, reducir la expresión de moléculas de adhesión celular (cam) y reducir la permevascular, aliviando así la inflamación en los vasos sanguíneos hasta cierto punto. LPSpuede activar la fosforilación de JNK, P38, y ERK en la proteína quinasa activpor mitogen (MAPKs) vía de macrófagos de ratón RAW264.7, la regulación de la expresión de factores pro-inflamatorios. Algunos estudios han encontrado que la luteína no reduce la inflamación indupor LPS. Sin embargo, YANG et al. [41] aplicun carotenoderivado de algas a los macrófagos indupor LPS. Los resultados mostraron que el extracto podría inhibir significativamente la activación de JNK y la expresión de los factores inflamatorios iNOS y COX-2, lo que indica que los extractos de algas carotenoides tienen el potencial para tratar enfermedades relacionadas con la inflamación.

3. 3 contra el cáncer

La investigación actual ha demostrado que los carotenoides tienen un rendimiento excepcional en la inhibición de los tumores y la prevención del cáncer, la participación de múltiples mecanismos, incluyendo la eliminación de ROS, la inhibide la progresión del ciclo celular, y la interferencia con las uniones intercelulares y la transducción de señales [42-43]. El betacaroteno puede inhibisignificativamente la producción de células leucémicas HL-60. NIRANJANA et al. [44] informaron que el beta-carotenpuede causar que la división celular se detenga en la fase G1, y el modo de acción depende de la concentración, lo cual es congrucon los resultados de la investigación de UPADHYAYA et al. [45]. También se ha demostrado que 20 μmol/L β -carotenreduce significativamente la viabilidad celular mediante la inducción de la apoptosis. KUCUK et al. [46] encontraron que el licopentiene un efecto inhibidor significativo en el cáncer de próstata e infieron que puede inhibir la formación de células cancerosas de próstata al aumentar la regulación de la proteína de Unión gap Cx43, reducir las concentraciones de IGF-1 o aumentar la concentración de la proteína de Unión gap 3.

AMIN et al. [47] informaron que el azafrán puede prevenir de manera significativa la aparición de cáncer de hígado al inhibir la proliferación de células cancerosas de hígado e inducir la Apoptosis apoptosisde las células cancerosas de hígado. El mecanismo específico es inhibir la respuesta inflamatoria mediante la reducción de la expresión de la proteína del receptor 1 del TNF, regulando el nivel de mediadores inflamatorios; Restaurar los niveles de superóxido dismutasa, catalasa y glutationa-s-transferasa y reducir la actividad de la mieloperoxid, manteniendo el nivel redox, evitando así el cáncer de hígado. Mientras tanto, crocintrata la depresión leve mediante el aumento de los niveles de la proteína de Unión al elemento de respuesta al cAMP, el El factorneurotrófico derivado del cerebro y el factor de crecimiento endotelial vascular (fcev) en el hipocampo [48], y puede tratar eficazmente la lesión cerebral traumática mediante la inhibide la apoptosis en la lesión cerebral temprana y la mejora de la angiogénesis en el período subagudo [49]. Tratar eficazmente la lesión cerebral traumática [49]. CHEW et al. [50] encontraron esoDosis altas de luteínaTienen funciones únicas en la mejora de la función inmune y los efectos contra el cáncer. No sólo inhiel el crecimiento de las células disemindel cáncer de mama, sino que también aumenta el efecto proliferativo de los linfocitos.

YASUI et al. [51] encontraron que la astaxantina puede inhibir significativamente la expresión de citocinas inflamatorias, NF-κB, TNF-α e IL-1β, inhibir la proliferación de células de cáncer de colon e inducir apoptosis de células de adenocarcinoma de colon, aliviasí las úlceras de la mucosa del colon y previene la inflamación del colon y el cáncer de colon relacionado con la inflamación. ZHOU et al. [52] mostraron que una concentración baja del análogo sintético de la curcumina, la hidrazinilo benzoilo curcumina, puede inhibir la proliferación de las células A549 del adenocarcinoma de pulmón humano al inducir la autofagia en un período corto de tiempo y tiene el potencial de prevenir el cáncer.

4 resumen

Los carotenoides se encuentran ampliamente en la naturaleza, y juegan un papel importante en el mantenimiento del crecimiento animal normal y la mejora del rendimiento de la producción, la mejora de la inmunidad, y la prevención de enfermedades. Los diferentes carotenoides tienen diferentes estructuras y funciones, pero los mecanismos de su absorción, transporte y metabolismo aún no se comprenden completamente. Debido al complejo ambiente interno y la estructura inestable de los carotenoides mismos, por lo general funcionan a través de sus metaboli, y la mayoría de los carotenoides tienen efectos sinérgicos entre sí o con otras sustancias. A pesar de los muchos estudios sobrecarotenoidesSe necesitan más investigaciones sobre el tratamiento y la prevención del cáncer.

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