Inhaltsverzeichnis - FORUM VIA SANITAS

Inhaltsverzeichnis
Chemie........................................................................................................................................ 2
Vorkommen in Lebensmitteln und Bedeutung im menschlichen Körper ................................. 2
β-Carotin................................................................................................................................. 3
Struktur und chemische Eigenschaften.................................................................................. 3
Resorption, Verteilung und Ausscheidung ............................................................................. 3
Laborbestimmung und Bedarf ............................................................................................... 3
Biochemische Funktionen ...................................................................................................... 3
Antioxidative Wirkung ............................................................................................................ 3
Zellkommunikation – Synthese von Proteinen der Gap Junctions ........................................ 3
Immunfunktionen................................................................................................................... 4
Mangelsymptome und Symptome der Überdosierung ......................................................... 4
Klinische Anwendungsgebiete ............................................................................................... 4
Dosierung ............................................................................................................................... 5
Lycopin.................................................................................................................................... 6
Wirkungen im menschlichen Körper und klinische Anwendungen ....................................... 6
Lutein und Zeaxanthin ................................................................................................................ 7
Literatur ...................................................................................................................................... 8
Copyright Dr.med. Siegfried Kober 2016
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Chemie
Carotinoide gehören zu der Gruppe der sekundären Pflanzenstoffe. Chemisch handelt es
sich um hoch ungesättigte Pflanzen-Polyenfarbstoffe. Ca. 700 verschiedene Substanzen
dieser Art wurden bisher entdeckt. Carotinoide werden auch als Farbstoffe der Pflanzen
bezeichnet. In den Pflanzen spielen die Carotinoide – neben dem Chlorophyll – unter
anderem eine essentielle Rolle bei der Photosynthese. Carotinoide sind fettlöslich und haben
ein Tetraterpengrundgerüst, welches sich vom Isopren ableitet. Je nach Anzahl und Lage der
Tetraterpengrundgerüst
Isopren
n
Seitenketten absorbieren sie Licht verschiedener Wellenlängen und geben so den Pflanzen
ihre Farben. (Biesalski, 2002)
Carotinoide lassen sich in 2 Hauptgruppen einteilen
– die reinen Kohlenwasserstoffverbindungen und die Oxy-Carotinoide (Xantophylle).
Carotinoide, die aus reinen Kohlenstoffverbindungen bestehen, sind hitzestabil. Sie
verleihen der Pflanze eine rote, orangene oder gelbe Farbe. Die bekanntesten
Vertreter dieser Gruppe sind das Lycopin, das Alpha- und Beta-Carotin.
- Oxy-Carotinoide sind dagegen hitzeempfindlich und verleihen der Pflanze eine
grünliche Farbe. Die bekanntesten Vertreter dieser Gruppe sind das Lutein,
Zeaxanthin und das Beta-Cryptoxanthin. (Robert Ebermann, 2011)
Vorkommen in Lebensmitteln und Bedeutung im menschlichen Körper
Carotinoide kommen in allen Pflanzen vor. Auch salzliebende Bakterien (Halobakterien),
Muschelschalen und Meerestiere wie Krill, Garnele, Hummer und Lachs enthalten
Carotinoide.
Von den ca. 700 verschiedenen Carotinoide werden nur ca. 50 vom Menschen resorbiert und
metabolisiert. Die wichtigsten – und am häufigsten in der Natur vorkommenden – sind das
Beta-Carotin, das Lycopin, das Lutein und das Zeaxanthin. Einige von ihnen haben eine
Provitamin A- Wirkung. Die höchste Provitamin A- Wirkung hat das β-Carotin. (Anon., 2000)
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β-Carotin
Struktur und chemische Eigenschaften
β-Carotin besteht- wie alle Carotinoide- aus einem Tetraterpengrungerüst. An beiden Enden
des Grundgerüstes befindet sich ein β- Ionenring.
Resorption, Verteilung und Ausscheidung
β-Carotin wird im Dünndarm transzellulär resorbiert. Die Resorptionsrate ist abhängig vom
Fettanteil in der Nahrung und liegt zwischen 40 und 60%. In der Darmzelle kann ein Teil des
β-Carotins an der zentralen Doppelbindung gespalten werden - es entsteht Retinal. Dieser
Stoffwechselschritt ist abhängig von Vitamin E und dem Vitamin A- Status. Die Umwandlung
von β-Carotin zu Retinal ist auch in den den Nieren, der Lunge und den Hoden möglich. Aus 6
mg β-Carotin kann im Körper bis zu 1 mg Retinal metabolisiert werden.
Im Blut wird β-Carotin hauptsächlich (zu 70-80%) in der LDL- Fraktion gebunden transportiert
und zu 5-10% in der VLDL- Fraktion. Der Rest des resorbierten β-Carotins ist im Erythrozyten
und Leukozyten gebunden. Die Ausscheidung erfolgt über den Urin – die Hauptspeicherorte
sind das subcutane Fettgewebe, die Leber und die Haut. (Yeum KJ, 2002) (van Het Hof KH,
2000)
Laborbestimmung und Bedarf
β-Carotin wird im Plasma bestimmt. Der Normbereich liegt zwischen 20-40µg/dl, der
tägliche Bedarf zwischen 1,5 und 2 mg. (Schmidt, 2004)
Biochemische Funktionen
β-Carotin hat Provitamin A- Funktion – siehe oben (Anon., 2000)
ANTIOXIDATIVE WIRKUNG
β-Carotin hat eine ausgeprägte antioxidative Eigenschaft. Der Hauptangriffspunkt von βCarotin ist der Singulettsauerstoff. Es handelt sich um ein äußerst aggressives
Sauerstoffradikal, welches hauptsächlich bei photochemischen Reaktionen an Haut und
Schleimhäuten entsteht. β-Carotin kann sich nach dem Abfangen von Singulettsauerstoff
selbst wieder regenerieren – unter Abgabe von Wärme. β-Carotin hat – zusammen mit
Vitamin E- jedoch auch eine antioxidative Wirkung bei der Lipidperoxidation. β-Carotin hat
im Vergleich zu anderen Carotinoiden die stärkste antioxidative Wirkung in Bezug auf den
Singulettsauerstoff. (Young AJ, 2001)
ZELLKOMMUNIKATION – SYNTHESE VON PROTEINEN DER GAP JUNCTIONS
β-Carotin ist essentiell für die Synthese einiger Proteine der Gap Junctions. Gap- Junctions
sind Zellverbindungen, über die Botenstoffe und Signale interzellulär ausgetauscht werden.
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Sie regulieren unter anderem das Wachstum der Zellen, ihre Differenzierung und
Teilungsrate. (Stahl W, 1997) (JS, kein Datum)
IMMUNFUNKTIONEN
β-Carotin verstärkt – zumindest im Tierversuch – die Immunantwort. Dieses betrifft sowohl
die B- als auch die T- Lymphozyten, die Anzahl der Helferzellen und die Aktivität der
natürlichen Killerzellen. Die Studienlage beim Menschen ist diesbezüglich widersprüchlich.
(Hughes DA, 1997) (Anon., 1998)
Mangelsymptome und Symptome der Überdosierung
Eine klinische Mangelsymptomatik ist nicht bekannt. β-Carotin ist relativ atoxisch. Selbst bei
sehr hohen Dosierungen (180-200 mg/d) wurden bisher keine toxischen Nebenwirkungen –
außer einer reversiblen Gelbverfärbung der Haut – beobachtet. (DIRECTORATE-GENERAL,
2000)
Klinische Anwendungsgebiete
Erhöhung eines pathologisch verminderten Vitamin A- Spiegels. Da der Aufbau von Vitamin
A aus β-Carotin einem Regelkreis unterliegt (siehe oben), kommt es auch bei hohen βCarotin Gaben nicht zu einer Vitamin A- Hypervitaminose.
TUMORERKRANKUNGEN
Epidemiologische Studien haben gezeigt, dass ein hoher Konsum an Carotinoiden in Form
von Früchten und Gemüse mit einem verminderten Risiko, an bestimmten Krebsarten zu
erkranken, einhergeht. Insbesondere ist die Inzidenz des Bronchial- und Lungenkarzinoms
negativ mit hohen β-Carotin Spiegeln korreliert. Bezüglich der Hochdosisgabe von β-Carotin
und dem Lungenkrebsrisiko ist die Studienlage widersprüchlich: Eine chinesische Studie
zeigt, dass β-Carotin – zusammen mit Vitamin E und Selen – zu einer verminderten
Krebsinzidenz führt. Die CARET Studie aus dem Jahr 1996 zeigt, dass durch die Gabe von 30
mg β-Carotin und 25000 I.E. Vitamin A das Krebsrisiko gegenüber der Normalbevölkerung
erhöht ist. Allerdings handelte es sich hier um Asbestarbeiter und/oder Raucher, die
grundsätzlich schon ein erhöhtes Lungenkrebsrisiko haben. Die ATBC- Studie aus 1994 zeigte
unter Gabe von 20 mg β-Carotin zwar ein erhöhtes Karzinomrisko – allerdings handelte es
sich auch hier um Raucher, deren Karzinomrisiko – bedingt durch das Rauchen – eh erhöht
ist. Bei einem Follow up 6 Jahre nach Studienende ergab sich – bez. des Karzinomrisikos –
kein Unterschied zwischen der Placebo- und der Verumgruppe. (Peto R, 1981) (RG., 1989)
(Michaud DS, 2000) (Holick CN, 2002)
Auf Grund dieser Studienlage sollte bei Risikopatienten – Raucher, Asbestarbeiter, die
zusätzlich noch regelmäßig Alkohol zu sich nehmen, aus Sicherheitsgründen die tägliche βCarotin – Zufuhr auf ca. 10 mg/d beschränkt bleiben.
UV- SCHUTZ - PHOTOTOXIZITÄT
In topischer Anwendung ist β-Carotin als Lichtschutzfaktor unwirksam. Die Berlin-EilathStudie hat jedoch gezeigt, daß eine regelmäßige Gabe von 30 mg β-Carotin die Erythem
Schwelle nach Sonnenexposition signifikant erhöht ist und es später zu Sonnenbränden
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kommt. (J, 2008) Es wurde eine signifikante Zunahme an immunkompetenten LangerhansZellen in der Haut gefunden. Β-Carotin wird auch als Begleitmedikation bei der
Verabreichung von phototoxischen Pharmaka wie Sulfonamide, Amiodaron und Zytostatika
eingesetzt.
PRÄVENTION VON HERZ-KREISLAUFERKRANKUNGEN UND ARTERIOSKLEROSE
Oxidiertes Cholesterin ist ein wichtiger Faktor für das Entstehen der Arteriosklerose. βCarotin konzentriert sich in zirkulierenden Lipiden und arteriosklerotischen Plaques. Eine
sechswöchige Supplementierung von 160 mg pro Tag führt zu einem 50fachen Anstieg an βCarotin innerhalb der Plaques. Da β-Carotin ein wirksames fettlösliches Antioxidans ist, wird
es mit einer präventiven Wirkung bezüglich kardiovaskulärer Erkrankungen in
Zusammenhang gebracht. In klinischen Studien wurde bisher jedoch kein sicherer Nachweis
zur präventiven Wirkung von β-Carotin bez. einer Arterioskleroseprophylaxe erbracht. Es
gibt eine Vielzahl von positiven Untersuchen – insgesamt ist die klinische Studienlage zurzeit
jedoch noch widersprüchlich. (SB., 1999) (D'Odorico A, 2000) (Iribarren C, 1997) (Ito Y, 2006)
(Buijsse B, 2008)
KATARAKT- PRÄVENTION
Die Trübung der Augenlinse ist unter anderem auf die oxidative Schädigung durch Licht und
Sauerstoffradikale zurückzuführen. In epidemiologischen Studien wurde ein positiver
Zusammenhang zwischen einer carotinoidreichen Ernährung und einem verminderten Risiko
auf Kataraktbildung gesehen. Niedrige β-Carotin Konzentrationen im Blut gehen mit einem
erhöhten Kataraktrisiko einher. In der Linxian Studie wurde gezeigt, daß β-Carotin –
zusammen mit Vitamin E – die Kataraktinzidenz um 44% senkt. (Christen WG, 2003) (Chylack
LT, 2002)
Medikamente, die mit β-Carotin interagieren (Schmidt, 2004)
Folgende Medikamente vermindern die β-Carotin Resorption






Clofibrat
Colchicin
Colestyramin
Laxantien
Neomycin
Orlistat
Dosierung
In Interventionsstudien wurden 20-50 mg β-Carotin gegeben. Bei bestimmten Indikationen
wurden Dosierungen bis 300 mg täglich gegeben. Zur Behandlung von Lichtdermatosen
werden 75-200 mg empfohlen.
Toxikologie und Upper save intake level
Ein upper safe intake level wurde bei β-Carotin seitens des EFSA nicht definiert.
(DIRECTORATE-GENERAL, 2000) Es ist untoxisch. Bei der Risikogruppe der Raucher sollte die
tägliche β-Carotin – Aufnahme aus Sicherheitsgründen – obwohl die Studienlage unklar ist –
auf 10 mg täglich beschränkt werden.
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Weitere wichtige Carotinoide wie Lycopin, Lutein und Zeaxanthin
Β-Carotin ist das wichtigste und am besten erforschte Carotinoid. Andere Carotinoide haben
ähnliche Wirkungen und einen ähnlichen Metabolismus. Im Folgenden werden die
Besonderheiten der drei für den menschlichen Körper – nach derzeitigem Wissensstand –
wichtigsten Carotinoide beschrieben:
Lycopin
Lycopin ist ein rotes Farbpigment. Es findet sich in hoher Konzentration in Tomaten, ist
jedoch auch in Wassermelonen, Karotten und anderen Pflanzen zu finden. Lycopin hat keine
Provitamin A Wirkung.
Wirkungen im menschlichen Körper und klinische Anwendungen
ANTIOXIDATIVE WIRKUNG
Lycopin hat – verglichen mit β-Carotin eine deutlich höhere antioxidative Wirkung. Dieses
betrifft sowohl die Inaktivierung von Sinulettsauerstoff als auch die Lipidperoxidation. Es
erhöht außerdem die Aktivität der Superoxiddismutase. (Di Mascio, 1990) (Di Mascio, 1989)
(Mackinnon, 2011). Daraus ergeben sich protective Effekte bezüglich Arteriosklerose und
deren Folgenerkrankungen.
PROTEKTIVE EFFEKTE BEI HERZ-KREISLAUFERKRANKUNGEN
Lycopin vermag den Arteriosklerose Prozess, welcher durch die Lipidperoxidation ausgelöst
und unterhalten wird, zu verlangsamen. (Devaraj, 2008) (Rao AV, 2000). Eine Dosis von 15
mg Lycopin vermindert signifikant das Verhältnis von mehrfach ungesättigten Fettsäuren zu
gesättigten Fettsäuren. Es vermindert außerdem die Konzentration des intrazellulären
Adhäsionsmoleküls sl CAM-1, welches einen erheblichen Risikofaktor für den
Gefäßverschluss bei coronarer Herzkrankheit ist. Zusätzlich kommt es zu einer Verminderung
der Amyloid-Spiegel. In epidemiologischen Studien wurde gesehen, daß Lycopin das
cardiovasculäre Erkrankungsrisiko zu vermindern vermag. (Hozawa, 2007) (Kohlmeier L,
1997) (Sesso HD, 2004)
ANTINEOPLASTISCHE EFFEKTE (PASTORI, 1998)
In vitro hemmt Lycopin das Tumorwachstum. Es hat eine hemmende Wirkung auf den
Teilungszyklus von Tumorzellen und schützt vor DNA- Schäden welche von endogenen und
exogenen Noxen verursacht werden. (Azqueta, 2012) Als wahrscheinlichste Mechanismen
werden eine verbesserte Zellkommunikation durch die GAP- Junctions zwischen den Zellen
angesehen und die Verminderung des oxidativen Stresses (Zhang, 1991). Besonders intensiv
wurde Lycopin beim Prostatkarzinom untersucht. 30 mg Lycopin bei Prostatakarzinom
vermindert das Tumorwachstum (Kucuk O, 2001). Eine andere Studie ergab, dass 30 mg
Lycopin täglich bei metastasiertem Prostatakarzinom zu einem signifikanten Abfall des PSAWertes führt. (Matlaga BR, 2001). Epidemiologische Studien und Metaanalysen zeigen
widersprüchliche Ergebnisse (Gann PH, 1999) (Dahan K, 2008). Eine eindeutige Korrelation
zwischen dem Outcome – Lebensverlängerung, verbesserte Therapieoptionen und dem
Lycopinspiegel konnte bisher nicht weder eindeutig verifiziert noch widerlegt werden.
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Lutein und Zeaxanthin
Lutein und Zeaxanthin sind eng verwandte Isomere aus der Gruppe der Oxycarotinoide
(Xanthoplylle). Es handelt sich um gelb-orangene Pflanzenfarbstoffe, die auch als
Lebensmittelfarbstoffe E161b und E161h zugelassen sind. Beide haben – im Gegensatz zum
β-Carotin – keine Provitamin A Eigenschaften. Neben den allgemeinen – beim β-Carotin
beschriebenen Eigenschaften – spielen Lutein und Zeaxanthin eine wichtige Rolle bei der
Pimär- und Sekundärprävention des Kataraktes und der Maculadegeneration.
Möglicherweise kann im menschlichen Körper Lutein in Zeaxanthin umgewandelt werden.
Ob diese Metabolisierung jedoch ausreichend ist, ist bisher noch nicht endgültig geklärt
(Bone, 2000).
ALTERSBEDINGTE MACULADEGENERATION UND KATARAKT
Sowohl Lutein als auch Zeaxanthin sind in der Lage, Licht vom blauen Bereich ( ca. 420-490
nm) zu absorbieren und so sowohl die Augenlinse als auch die Retina vor oxidativen Schäden
aus diesem Lichtwellenbereich zu schützen (SANTOSA & JONES, 2005). Lutein und
Zeaxanthin finden sich in besonders hoher Konzentration in der Retina und Macula des
Auges. Da beide Xanthophylle eine hohe antioxidative Kapazität besitzen, sind sie
insbesondere hier in der Lage, Sauerstoffradikale zu inaktivieren. Man nimmt an, dass
sowohl die altersbedingte Maculadegeneration als auch der senile Katarakt durch
photochemische Beschädigungen und den damit verbundenen oxidativen Stress entstehen.
(SANTOSA & JONES, 2005)
Epidemiologische Untersuchungen lassen vermuten, dass eine hohe Lutein- und
Zeaxanthinaufnahme mit der Nahrung das Risiko für die Entstehung der altersbedingten
Maculadegeneration vermindern (S., 1999) (Ma, 2012). 10-20 mg Lutein – gegeben über 12
Monate- verbesserte in mehreren klinischen Studien sowohl die Pigmentdichte in der
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Macula als auch die Nahsichtigkeit und das Kontrastsehen (Richer, 2007) (Richer, 2011) (Ma,
2012) (Murray, 2013). In Bezug auf die Primär-und Sekundärprävention des Kataraktes ist die
Studienlage ähnlich gut (Olmedilla, 2003).
Dosierung
Die Dosierung ist indikationsbezogen: bez. AMD beträgt die Dosierung 10-20 mg täglich, bez.
Katarakt ca. 15 mg täglich für Lutein und Zeaxanthin. Bei Langzeitgabe sollte die tägliche
Dosis 20 mg nicht überschritten werden.
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