Antioxiderende werking
De anti-oxidant effect van beta-caroteen is gebaseerd op de inactivering (uitdoving) van reactief zuurstof verbindingen. Deze omvatten bijvoorbeeld peroxylradicalen, superoxideradicaalionen, singlet zuurstof, waterstof peroxide en hydroxyl- en nitrosylradicalen, die worden geproduceerd door aërobe metabolische processen, fotobiologische effecten, endogene verdedigingsprocessen en exogene schadelijke stoffen. Als vrije radicalen kunnen ze reageren lipiden, vooral meervoudig onverzadigd vetzuren en cholesterol, eiwitten, nucleïnezuren en koolhydraten, wijzigen of vernietigen. Bij lipideperoxidatie treedt een kettingreactie op waarbij, als gevolg van een radicale aanval, membraan lipiden lipidenradicalen worden door een waterstof atoom. De laatsten reageren met zuurstof en worden omgezet in peroxylradicalen. Vervolgens verwijderen de peroxylradicalen a waterstof atoom van verder vetzuren, die hen op hun beurt radicaliseren. De eindproducten van lipideperoxidatie omvatten malondialdehyde of 4-hydroxynonenal, die sterke cytotoxische effecten vertonen en DNA kunnen veranderen. Oxidatieve DNA-schade kan leiden tot strengbreuken, basismodificaties of deoxyribose-fragmentatie. Wanneer vrije radicalen reageren met eiwittenkunnen veranderingen in de primaire, secundaire en tertiaire structuur en aminozuurzijketens het gevolg zijn. Deze structurele wijzigingen gaan vaak gepaard met functieverlies van het overeenkomstige eiwit moleculen.
Interactie met peroxylradicalen
Bèta-caroteen oefent zijn effecten uit in de lipidenfase. Als elektronenacceptor heeft het het vermogen om peroxylradicalen te binden en zo de kettingreactie bij lipideperoxidatie te onderbreken. Op deze manier remt de carotenoïde de vorming van vrije radicalen in de functie van een "vrije radicalenvanger". Bovendien, door lipideperoxidatie af te breken, beta-caroteen voorkomt de vernietiging van meervoudig onverzadigde vetzuren - omega-3-vetzuren (zoals alfa-linoleenzuur, EPA en DHA) en omega-6 vetzuren (zoals linolzuur, gamma-linoleenzuur en arachidonzuur) - in weefsels, cellen, celorganellen en kunstmatige systemen, beschermend membraan lipidenlipoproteïnen en depotlipiden. Door essentiële vetten te behouden zuren van peroxidatie als kettingbreuk anti-oxidant, bètacaroteen vormt een aanvulling op de acties van andere endogene - bijvoorbeeld superoxide-dismutasen (zink-, mangaan- en koper-afhankelijk enzymen), catalasen (ijzer-afhankelijke enzymen) en glutathionperoxidasen (selenium-afhankelijke enzymen) - of exogeen - bijvoorbeeld vitaminen A, C, E (tocoferol), co-enzym Q10, glutathion, liponzuur en polyfenolen zoals flavonoïden - antioxidant systemen. Inactivering van peroxylradicalen hangt af van de partiële zuurstofdruk. Bij lage zuurstofconcentraties kan bètacaroteen zijn effectief uitoefenen anti-oxidant eigendommen. Daarentegen heeft het onder hoge zuurstofconcentraties een pro-oxiderende werking. Tijdens het uitdovingsproces ondergaat bètacaroteen auto-oxidatie, wat betekent dat het wordt vernietigd. In contrast met vitamine Ezijn er nog geen mechanismen voor regeneratie bekend voor bèta-caroteen.
Interactie met singlet zuurstof
Singletzuurstof is een van de meest agressieve radicalen, waarvan de vorming plaatsvindt in een lichtafhankelijke reactie. Weefsels blootgesteld aan licht, zoals huid en ogen, zijn daarom bijzonder gevoelig voor oxidatieve schade. Bij de deactivering van singletzuurstof fungeert bètacaroteen als een tussenliggende energiedrager. Wanneer blootstelling aan licht resulteert in de vorming van singletzuurstof, onderschept de carotenoïde deze zeer reactieve vorm. Het extracten de energie van de radicaal in de reactiesequentie en wordt een aangeslagen carotenoïde die de energie vrijgeeft in interactie met zijn omgeving in de vorm van warmte - 'fysieke uitdoving'. Bètacaroteen maakt dus zuurstofvrije radicalen onschadelijk en beschermt celstructuren tegen oxidatieve schade. Het uitdovende vermogen van een carotenoïde hangt af van het aantal dubbele bindingen. Dienovereenkomstig vertoont bètacaroteen met zijn 11 geconjugeerde dubbele bindingen de sterkste uitdovende activiteit samen met lycopeen Een tekort aan antioxidanten leidt tot een verschuiving in de evenwicht van antioxidanten en pro-oxidanten (reactieve zuurstofverbindingen) naast de pro-oxidanten. Deze onbalans wordt oxidatief genoemd spanningDit komt ofwel door een verhoogd voorkomen van vrije radicalen ofwel door een verzwakking van het antioxidantbeschermingssysteem. Zowel een hoog aantal vrije radicalen als een tekort aan antioxidanten verhogen de gevoeligheid voor spanning en dus tot ziekte.
Effect op het immuunsysteem
Beta-caroteen draagt bij aan de stimulatie van de immuunsysteem De carotenoïde verhoogt de proliferatie van T- en B-cellen, het aantal T-helpercellen en de activiteit van natuurlijke killercellen. Interventiestudies gaven aan dat bètacaroteen op a dosis tot 25 mg / dag verhoogde de activiteit van de natuurlijke killercellen bij mannen ouder dan 65 jaar. Bij 51- tot 64-jarige mannen, expressie van adhesiemoleculen en exvivo secretie van tumor necrose factor-alfa (TNF-α) waren verhoogd.
Intercellulaire communicatie
Beta-caroteen kan de communicatie tussen cellen stimuleren via gap junctions. Gap junctions zijn kanaalachtige verbindingen tussen naburige cellen die zijn samengesteld uit een eiwit dat connexine wordt genoemd. Ze zijn essentieel voor de uitwisseling van signalen met een laag molecuulgewicht, voedingsstoffen en vitale stoffen. Bovendien zijn gap junctions essentieel voor de regulering van groei- en ontwikkelingsprocessen. In tegenstelling tot normale cellen, die constant in contact staan met naburige cellen via gap junctions, vertonen tumorcellen doorgaans weinig intercellulaire communicatie. Dit komt door tumorpromotoren, die de intercellulaire communicatie via gap junctions verstoren. In tegenstelling tot, carotenoïden bevorderen intercellulair contact door de expressie van mRNA voor connexine te verhogen. Door de intercellulaire communicatie via gap junctions te verbeteren, kan ongecontroleerde groei van gedegenereerde cellen worden onderdrukt. Dienovereenkomstig draagt bètacaroteen bij tot tumorpreventie. Een tekort aan bètacaroteen verslechtert de signaaloverdracht via gap junctions. Als gevolg hiervan wordt de belangrijke functie van gap junctions om groei- en ontwikkelingsprocessen te reguleren verminderd. Dit leidt uiteindelijk tot een ongecontroleerde ontwikkeling van gedegenereerde cellen, waardoor het risico op tumoraandoeningen toeneemt.
Bescherming van de huid
De inname van bètacaroteen leidt tot een toename van huid carotenoïden, waarbij de provitamine zich voornamelijk ophoopt in de epidermis en de subcutis van de huid. Door zijn antioxiderende eigenschappen kan bètacaroteen actief beschermen tegen de negatieve effecten van UVA- en UVB-stralen. De carotenoïde bindt vrije radicalen, die in toenemende mate worden gevormd in de huid vanwege de agressieve ultraviolette straling. Vervolgens voorkomt bètacaroteen hun accumulatie door radicale kettingreacties te onderbreken. Als gevolg van het neutraliseren van vrije radicalen kan bètacaroteen daarom celbeschadiging helpen voorkomen en roodheid van de huid - vorming van erytheem aanzienlijk verminderen. Studies waarin bètacaroteen als oraal werd gebruikt zonnebrandcrème toonde aan dat een duidelijke vermindering van door UV-licht geïnduceerde erytheemvorming werd bereikt wanneer> 20 mg bètacaroteen / dag gedurende 12 weken werd toegediend in vergelijking met de controlegroep. Over het algemeen kan bètacaroteen de basisbescherming van de huid verhogen. De provitamine werkt ook tegen pigmentstoornissen - fragmentarische bliksem (hypopigmentatie, bijvoorbeeld acrale vitiligo) of donker worden van de huid (hyperpigmentatie, bijvoorbeeld chloasma (melasma)) als gevolg van lokale pigmentverschuivingen. Het zorgt voor het balanceren van het pigment, aangezien bètacaroteen leidt tot kleuregalisatie in zwak gepigmenteerde gebieden - vooral na zonlicht - en het hypergepigmenteerde gebieden effectief beschermt tegen zonlicht.
Oogbescherming
UVA- en UVB-stralen kunnen de lens van het oog door oxidatieprocessen, die kunnen leiden tot vertroebeling van de lens en uiteindelijk staar Beta-caroteen in combinatie met andere antioxidant beschermende stoffen kan de oxidatieprocessen voorkomen en daarmee de kans op staar Volgens grote multicenter interventiestudies in China, carotenoïden met vitamine E en selenium kan verminderen staar incidentie tot 40%.
