Karotenoidy patří mezi pigmenty, jež zodpovídají za žluté, oranžové, fialové a červené zbarvení rostlin a některých druhů řas. Někdy nejsou patrné na první pohled jen proto, že jejich přítomnost je maskována větším množstvím současně se vyskytujícího chlorofylu. Živočichové, včetně člověka, nemají pro syntézu těchto látek příslušné metabolické dráhy, a jsou proto odkázáni na jejich příjem potravou.
Ačkoliv bylo v přírodě identifikováno přes 800 různých karotenoidů, v lidské stravě se jich nachází jen kolem 50. Hlavní zdroj představuje ovoce a zelenina, v menší míře mořské plody. Mezi nejtypičtější a nejvíce zastoupené ve tkáních patří α-karoten, β-karoten, α- a β-kryptoxanthin, lykopen, lutein a zeaxanthin.
Za barevností i dalšími vlastnostmi karotenoidů stojí typická chemická struktura. Elektronově bohatý konjugovaný systém dvojných vazeb má schopnost absorbovat světlo o vlnových délkách 400−450 nm a v přítomnosti kyslíku snadno oxidovat. Tento unikátní mechanismus je výhodný a ve výsledku prospěšný nejen pro samotné rostliny, ale i pro člověka.
Mezi jednu z všeobecně přijímaných hypotéz ohledně stárnutí a nemocí souvisejících s věkem patří teorie oxidačního stresu. Volné kyslíkové radikály, správněji reaktivní formy kyslíku (ROS − reactive oxygen species), vznikají jako vedlejší produkt aerobního metabolismu. Akumulace ROS vede k zánětu, mitochondriální dysfunkci a buněčné smrti. S rostoucím věkem se aktivita endogenních antioxidačních systémů snižuje, není zajištěna dostatečná ochrana mitochondrií a dochází ke změnám vlastností buněčných membrán.
Protože srdce a mozek jsou orgány s vysokými nároky na spotřebu kyslíku a omezenou schopností obnovy buněk, vliv ROS se na nich projevuje v podobě kardiovaskulárních onemocnění nebo neurologických poruch.
Původní pohled na karotenoidy jako pouhé antioxidačně působící látky se v posledních letech značně rozšířil. Stále více studií se zabývá metabolickými dráhami a mechanismy, do nichž se karotenoidy zapojují. Mnoho z nich však zatím zůstává neobjasněno a výsledné pozitivní účinky nemusejí jednoznačně souviset s jejich antioxidačním působením.
Ačkoliv je základní struktura karotenoidů stejná, mírné rozdíly v počtu dvojných vazeb rozhodují o specifickém účinku dané sloučeniny v konkrétní tkáni i ve schopnosti ovlivňovat určitý typ ROS. Bylo zjištěno, že lykopen a astaxanthin vykazují vyšší antioxidační aktivitu než např. α-tokoferol či β-karoten. Ve srovnání s vitaminem E se účinek karotenoidů uplatňuje již při nízkých koncentracích kyslíkových radikálů.
Lutein a zeaxanthin se koncentrují hlavně ve žluté skvrně (macula lutea). Jsou schopné absorbovat světlo krátké vlnové délky a vysokoenergetické modré světlo a bránit tak fotochemickému poškození. Mnoho studií prokázalo, že suplementace luteinem a v menší míře suplementace zeaxanthinem zpomaluje progresi věkem podmíněné makulární degenerace. Několik studií (např. Hammond et al., Nolan et al.) ukázalo, že příjem zeaxanthinu a luteinu v dávkách 2 mg/10 mg/den v průběhu roku může zlepšit zrakovou ostrost i další sledované parametry.
Některé karotenoidy v čele s β-karotenem mají schopnost hromadit se v epidermis. Díky svým antioxidačním, protizánětlivým a imunomodulačním účinkům se podílejí na ochraně kůže před UV zářením. Diskutovaná je také jejich role ve photoagingu. Při dlouhodobém vystavování kůže slunečním paprskům dochází k proteolýze kolagenu, předčasnému vzniku vrásek, hyperpigmentací a teleangiektázií. Bylo prokázáno, že β-karoten působí příznivě jen do dávky 30 mg denně. Tu je však prakticky možné překročit jen cílenou suplementací. Při dávkách nad 90 mg se potom kůže naopak stává náchylnější například ke vzniku erytému.
I když mnoho typů karotenoidů můžeme přijímat v doplňcích stravy, konzumace v přirozených zdrojích je výhodnější i z hlediska lepší biologické dostupnosti. Jsou důležité pro správnou funkci zraku, imunitního systému a díky svým antioxidačním schopnostem se podílejí na ochraně organismu před rozvojem degenerativních chorob. Nesmíme však zapomínat na to, že na zdravé stárnutí mají vliv také genetické faktory, životní styl i prostředí.
(zemt)
Zdroje:
1. Tan B. L., Norhaizan M. E. Carotenoids: how effective are they to prevent age-related diseases? Molecules 2019; 24 (9): 1801, doi: 10.3390/molecules24091801.
2. Hammond B. R., Fletcher L. M., Roos F. et al. A double-blind, placebo-controlled study on the effects of lutein and zeaxanthin on photostress recovery, glare disability, and chromatic contrast. Investig Ophthalmol Vis Sci 2014; 55: 8583–8589, doi: 10.1167/iovs.14-15573.
3. Nolan J. M., Power R., Stringham J. et al. Enrichment of macular pigment enhances contrast sensitivity in subjects free of retinal disease: CREST – Report 1. Investig Ophthalmol Vis Sci 2016; 57 (7): 3429–3439, doi: 10.1167/iovs.16-19520.
4. Balić A., Mokos M. Do we utilize our knowledge of the skin protective effects of carotenoids enough? Antioxidants (Basel) 2019; 8 (8): 259, doi: 10.3390/antiox8080259.
