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Radikalfänger aus Tomaten und Möhren

PHARMAZIE

 

- Pharmazie Govi-Verlag

PHYTAMINE 1

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Radikalfänger aus Tomaten
und Möhren

von Gunter Metz, Blaubeuren

Carotinoide kommen fast ubiquitär in Obst und Gemüse vor. Sie repräsentieren eine der wichtigsten Phytamingruppen in der Nahrung. Für die Gesundheit sind sie als physiologische Modulatoren und Antioxidantien von Bedeutung.

Man kennt mehr als 600 verschiedene Carotinoide, die von Pflanzen synthetisiert werden. Typisch ist ihre Polyenstruktur mit meist durchgehend kumulierten Doppelbindungen, die aus acht Isoprenoidresten gebildet wird und sowohl Pflanzen als auch Tieren wie dem Lachs eine intensiv gelbe bis rote Farbe verleiht. In Pflanzenteilen unter der Erde dienen die Carotinoide als Phytoalexine zum Schutz vor Infektionen, oberirdisch schützen sie die Pflanze vor UV-Strahlung. An letzteren Schutzmechanismus scheint sich auch der Mensch im Laufe der Evolution angepasst zu haben.

Mehr als nur Provitamin A

Nur etwa sechs Carotinoide kommen häufig in Nahrungsmitteln vor. Trotzdem nimmt der Mensch mindestens 40 verschiedene Carotinoide auf, deren gesundheitlicher Nutzen weitgehend unerforscht ist. Historisch bedingt ist all-trans b-Carotin das wichtigste Carotinoid. Es bildet zwei Moleküle Vitamin A (all-trans Retinol) (1). b-Carotin entfaltet jedoch auch vom Vitamincharakter unabhängige Wirkungen.

Carotinoide können nicht nur im klassischen Sinn freie Radikale und aggressive Sauerstoffverbindungen entschärfen, sie entgiften vor allem den potenziell schädigenden Singulett-Sauerstoff (1O2) durch Energieaufnahme und Abstrahlung als Wärme. Bei diesem Sauerstoff-Quenching bleibt die Carotinoidstruktur unverändert und steht bis zu 1000mal für die gleiche Aufgabe zur Verfügung. Carotinoide sind daher ein wichtiges Antioxidans gegen die zellschädigende UVB-, Röntgen- oder Höhenstrahlung. Als Sauerstoff-Quencher wird b-Carotin von Lycopin noch um eine Zehnerpotenz übertroffen.

Für den Pharmakologen ist eine weitere Eigenschaft der Carotinoide von großem Interesse, die wiederum vom Provitamin-A-Charakter und dem eines Antioxidans unabhängig ist. Über gap junctions, porenartige Verbindungskanäle zwischen benachbarten Zellen, erfolgt interzellulär der Austausch von Signalen und Botenstoffen. Das Protein Connexin 43 ist integraler Bestandteil mit Kontrollfunktion. Kanzerogene Stoffe hemmen oder unterbinden die Zell-Zell-Kommunikation und inaktivieren Gene, die für Connexin 43 codieren. In vitro werden beide Vorgänge durch Carotinoide aktiviert, der Informationsaustausch sogar reversibel, und so die Progression der krebsinduzierten Zelle in das transformierte Stadium unterbunden (2). Alleoben erwähnten Carotinoide wirken in verschiedenen Modellen antikarzinogen und immunmodulierend (3, 4).

Die wichtigsten Nahrungsquellen

Nicht alles, was rot ist, enthält Carotinoide. Das trifft eher auf die Farbe gelb-orange zu und bei Gemüse auf eine intensives Grün. Größere Mengen b-Cryptoxanthin enthalten nur Süd- und Zitrusfrüchte, während das Lycopin, der typische Farbstoff der Tomate, auch in Guaven und rosa Grapefruit vorkommt. Lutein und Zeaxanthin können nur über Gemüse in höheren Mengen aufgenommen werden, a-Carotin dagegen nur aus Karotten oder Kürbis.

Der Gehalt an Carotinoiden variiert nicht nur erheblich von Sorte zu Sorte, sondern hängt auch von Jahreszeit, Reifegrad, Wachstums- oder Erntebedingungen ab. Beim Gemüse sitzt der höchste Gehalt meist in den äußeren Blättern. Beispielsweise enthält Kohl dort bis zu 150mal mehr Lutein und 200mal mehr b-Carotin als in inneren Teilen.

Bisher gibt es zwar eine recht gute Gehaltsliste der sechs wichtigsten Carotinoide (5), jedoch keine adäquate Datensammlung sonstiger wichtiger Substanzen wie etwa den Xanthophyllen (Oxy-Carotinoide). Zum Beispiel die Paprika, mit einem hohen Xanthophyll-, aber mittlerem b-Carotin-Gehalt, wird daher oft nicht zu den wichtigen Carotinoid-Lieferanten gezählt. Wer bei Paprika Wert auf b-Carotin legt, sollte gelbe bevorzugen.

Phänomene in Absorption und Metabolismus

Die Resorption der Carotinoide hängt im wesentlichen von drei Faktoren ab: von Nahrungsfettanteil, Gallensalzen und pH-Wert im Magen. Liegen hier Störungen vor oder fehlt Fettzusatz, ist die Resorption stark beeinträchtigt und bis zu 98 Prozent werden mit dem Stuhl ausgeschieden. b-Carotin wird maximal zu 60 Prozent resorbiert, bei starken individuellen Schwankungen. Die Carotinoide gelangen über die Chylomikronen in die Leber und werden dort intakt in VLDL eingebaut. b-Carotin wird hauptsächlich in VLDL und LDL transportiert, Lutein und Zeaxanthin dagegen in der HDL-Fraktion.

Der Anteil von b-Carotin an den sechs dominierenden Carotinoiden beträgt etwa 20 Prozent, das heißt, vier Fünftel der zirkulierenden Gesamtmenge im Plasma entfallen auf die restlichen Carotinoide, vor allem auf Lycopin. Größtes Depot ist das Fettgewebe, vor allem für Carotine und Zeaxanthin und insbesondere das Unterhautgewebe für b-Carotin und Lycopin. Einige Verbindungen werden auch in spezifischen Organen gespeichert: in der Leber die Provitamin-A-Carotinoide, in Nebennieren sowie Hoden das Lycopin, in den Eierstöcken Lutein und in der Makula des Auges Lutein und Zeaxanthin.

Ein besonderes Phänomen zeigt Tomatensaft. Bei Probanden, die täglich drei Dosen Tomatensaft konsumierten, verdreifachten sich erwartungsgemäß die Serumwerte von Lycopin. Der b-Carotin-Spiegel verdoppelten sich, obwohl der b-Carotin-Anteil in Tomatensaft nur etwa 3 Prozent des Lycopin-Anteils ausmacht (6). Über die Ursache wird noch spekuliert, da es bisher keinen Hinweis gibt, dass der Mensch Lycopin zu b-Carotin umbauen kann.

Resorptionshemmend wirken Stoffe wie Colestyramin, aber auch Pharmaka wie der Lipdsenker Probucol. Sucrosepolyester, die neuen nicht resorbierbaren Ersatzfette, hemmen die Carotinoid-Aufnahme um bis zu 52 Prozent. Davon ist Lycopin am stärksten betroffen (7). In Ernährungsempfehlungen sollten diese Fettersatzstoffe besonders berücksichtigt werden, da sie offensichtlich zu gravierender Malabsorption bei Vitaminen und Phytaminen führen.

Wirkspektrum und klinischer Nutzen

Die beschriebenen Schutzeffekte der Carotinoide beim Menschen ähneln in denen des Vitamin E mit Schwerpunkt in den Free Radical Diseases. Eine Vielzahl epidemiologischer Studien belegt, dass niedrige Carotinoid-Plasmaspiegel oder ein niedriger Carotinoid-Konsum direkt mit dem Risiko korreliert, an koronarer Herzkrankheit (KHK), Myocardinfarkt oder Krebs zu erkranken. Eindrucksvoll ist der Einfluss auf KHK und Krebs, wenn viel carotinoidreiches Obst und Gemüse konsumiert wird. Wegen Interaktionen mit anderen Nahrungsstoffe sind epidemiologische Daten jedoch nur ein Indiz für eine hohe Wahrscheinlichkeit, nicht für den tatsächlichen Effekt.

Im Experiment wirkten Carotinoide darüber hinaus bei Entzündung sowie auf das Immunsystem. Einzigartig ist der ausgeprägte Schutz vor Zellschädigung durch Gammastrahlung. b-Carotin reduziert signifikant die Zahl der Chromosomenschäden und ex vivo die Bildung von Micronuclei in humanen Lymphozyten. Andere Carotinoide sind zum Teil wesentlich potenter. Lutein wirkt beispielsweise stärker immunmodulierend, Lutein und b-Cryptoxanthin hemmen effektiver die Tumorpromotion, ebenso a-Carotin, das im Gegensatz zu b-Carotin sogar die Anzahl von Lungentumoren reduziert. Auch Lycopin wirkt stärker auf humane Krebszellen und hemmt zudem deutlich den Insulin-like growth factor (ILGF).

Die günstigen Effekte der Carotinoide sind auch klinisch bestätigt. Bei Senioren und Rauchern verbessern sie die Funktion des Immunsystems und können bei AIDS und zystischer Fibrose sinnvoll als Adjuvans eingesetzt werden. Katarakt und altersbedingte Makuladegeneration (AMD) werden gebessert und stabilisiert. Das Risiko für Herzinfarkt und KHK kann um etwa 30 Prozent sinken, wie eine Langzeitstudie über 24 Jahre an mehr als 1700 Männern ergab, die täglich über die Nahrung Vitamin C (138 mg) und b-Carotin (5,3 mg) zu sich nahmen (8). Wurde b-Carotin supplementiert (50 mg jeden zweiten Tag), sanken Herzinfarkt- und Schlaganfallrisiko um 44 und 49 Prozent (9).

Neuerdings verdichten sich die Erkenntnisse, dass eine tomatenreiche Ernährung beziehungsweise hohe Lycopinspiegel besonders der Gesunderhaltung dienen. Hohe Lycopinspiegel können nahezu 50 Prozent aller Herzinfarkte verhindern, wie neuere Auswertungen der EURAMIC-Studie (10) belegen, und in gleichem Umfang das Brustkrebsrisiko bei Frauen senken. Eine tomatenreiche Nahrung verringert die Inzidenz von Prostatakrebs um 20 Prozent, das Magen-Darmkrebsrisiko sogar um bis zu 60 Prozent (11).

Auch bei der Makuladegeneration scheint Lycopin eine besondere Rolle zu zukommen, obwohl sich nur Lutein und Zeaxanthin in der Retina selektiv anreichern und b-Carotin sowie Lycopin anscheinend völlig fehlen.

Eine Sonderstellung nehmen Carotinoide als peroral verfügbare Lichtschutzpräparate ein. Supplemente erhöhten die Hautpigmentierung und senkten signifikant die Erythemintensität (12). Auch beim Hautschutz ist Lycopin das wichtigste Carotinoid. Unter Bestrahlung sinkt sein Anteil im Hautdepot um etwa 50 Prozent, bevor auf das Carotindepot zurückgegriffen wird. Carotinoide schützen ferner vor einer durch UV-Licht induzierten Suppression der Immunreaktion und bremsen möglicherweise auch die Aktivität von Metalloproteinasen.

Schäden durch Beta-Carotin?

Der "Hit and Run"-Ära des b-Carotins entstammen vier Supplementierungsstudien, wovon zwei insbesondere für Raucher ein erhöhtes Krebs- und Mortalitätsrisiko zeigen. Die erste Studie aus Linxian, China, ergab einen signifikante Hemmeffekte bei Ösophagus- und Magenkrebs; die letzte US-Studie verdeutlichte, dass b-Carotin weder positiv noch negativ auf Lungenkrebs wirkt. Trotzdem wurde b-Carotin an den Pranger gestellt (13, 14).

Auf der Suche nach Ursachen glauben US-Forscher nun einen plausiblen Mechanismus gefunden zu haben. Danach soll b-Carotin in der Lunge teilweise in Vitamin-A-Säure überführt werden, wodurch entartete Zellen, die bei Rauchern häufiger vorliegen, sich schneller vermehren. Dieser Tumor-promovierende Effekt soll nur ab Tagesdosen von 30 mg zum Tragen kommen. Ein wenig glaubhafter Mechanismus, der sowohl den experimentellen Ergebnissen wie auch bisher gültigen Wirksamkeitsvorstellungen der Carotinoide widerspricht.

Nahrungsergänzungsmittel und Zufuhrempfehlungen

Nach dem tiefen Fall von b-Carotin als Leitsubstanz werden nun Nahrungsergänzungsmittel mit natürlichen Carotinoiden in den Vordergrund gestellt. Aber was ist ein natürliches Carotinoidgemisch? Eine sehr einseitige Angelegenheit. Erfreulicherweise gibt es aber einige wenige Produkte, denen wenigstens noch Lycopin zugesetzt wurde.

Kritik ist auch bei den offiziellen Zufuhrempfehlungen nötig, die sich ausschließlich an b-Carotin orientieren. Man hat zwar die falsche Vorgabe (Bezug zu Retinol-Äquivalenten) von 6 mg/Tag fallen gelassen, sich nun aber im Hohenheimer Konsensus auf 2 mg b-Carotin pro Tag geeinigt (15). Diese Menge ist in je 50 g Paprika, Spinat oder Grünkohl enthalten. Allein die mediterrane Küche liefert ein Vielfaches der Empfehlung. Nur auf Lycopin bezogen empfehlen Experten 6 mg täglich. Der tägliche Bedarf des Gesunden an Carotinoiden dürfte sich zwischen 10 mg und etwa 25 mg bewegen.

Wichtig für die Beratung

Empfehlungen sollten sich an der "Five-a-day-Regel" als Basis orientieren. Entscheidend ist Vielfalt und tägliche Abwechslung unter carotinoidreichen Gemüsesorten und Salaten. Besonders wichtig ist ein Ernährungsplan mit hohem Tomatenanteil. Unter Beachtung möglicher Arzneimittelinteraktionen können zur Lycopinversorgung auch rosa Grapefruit oder deren Saft empfohlen werden. Daraus ergibt sich ein weiterer Nutzeffekt: eine gute Thromboseprophylaxe.

Supplemente sind kein Ersatz für schlechte Ernährung, aber bei Patienten mit Risiken im Bereich der Free Radical Diseases zusätzlich empfehlenswert; vor allem solche, die die sechs wichtigsten Carotinoide enthalten. Eine gute Alternative: zwei Gläser Karottensaft tagsüber, abends ein bis zwei Gläser Gemüsesaft, und zwar zusätzlich zur optimierten Ernährung. Für den peroralen Sonnenschutz sind Produkte mit etwa 20 mg Carotinoiden empfehlenswert, die aber schon acht Wochen vor Urlaubsbeginn eingenommen werden sollten. Auch hierbei darf Lycopin nicht fehlen.

Literatur:

  1. Metz, G., Vom Lebensmittelfarbstoff zum Pharmakon: Beta-Carotin. Pharm. Ztg. 140 (1995) 459 - 471.
  2. Bertram, J. S., Inhibition of chemically induced neoplastic transformation by carotenoids. Mechanistic studies. Ann. N.Y. Acad. Sci. 686 (1993) 161 - 175.
  3. Tsushima, M., et al., Inhibitory effect of natural carotenoids on Eppstein-Barr virus activation activity of a tumor promotor in Raji cells - A screening study for anti-tumor promotors. Biol. Pharm. Bull. 18 (1995) 227 - 233.
  4. Levy, J., et al., Lycopene is a more potent inhibitor of human cancer cell proliferation than either alpha-carotene or beta-carotene. Nutr. Cancer 24 (1995) 257 - 266.
  5. Mangel, A. R., et al., Carotenoid content of fruits and vegetables: an evaluation of analytical data. J. Am. Diet. Assoc. 93 (1993) 284 - 296.
  6. Stahl, W., Sies, H., Lycopene: A biologically important carotenoid for humans? Arch. Biochem. Biophys. 336 (1996) 1 - 9.
  7. Westrate, J.A., van het Hof, K.H., Sucrose polyester and plasma carotenoid concentration in healthy subjects. Am. J. Clin. Nutr. 62 (1995) 591 - 597.
  8. Pandey, D. K., et al., Dietary vitamin C and b-carotene and the risk of death in middle-aged men. Am. J. Epidemiol. 142 (1995) 1229 - 1278.
  9. Gaziano, J. M., et al., Beta-carotene therapy for chronic stable angina. J. Circulation 82 (1990), Suppl. III, 202.
  10. Kohlmeier, L., et al., Lycopene and myocardial infarction risk in the EURAMIC study. Am. J. Epidemiol. 146 (1997) 618 - 626.
  11. Giovannucci, E., Tomatoes, tomato-based products, lycopene, and cancer: Review of the epidemiological literature. J. Nat. Cancer Inst. 91 (1999) 317 - 331.
  12. Heinrich, U., Tronnier, H., Systemischer Lichtschutz durch Carotinoide. Parfümerie und Kosmetik 78 (1997) 10 - 12.
  13. Viell, B., Altmann, H. J., BgVV: Betacaroten nicht für Raucher. Pharm. Ztg. 143 (1998) 2565.
  14. Metz, G., Raucher brauchen Carotinoide. Pharm. Ztg. 143 (1998) 2637-2638.
  15. Biesalski, H. K., Antioxidative Vitamine in der Prävention. Dtsch. Ärzteblatt 92 (1995) 1316 - 1321.
  16. Nikoleit, D., Carotinoide natürlichen Ursprungs: Wichtige physiologische Modulatoren, mehr als nur Provitamin A. VitaMinSpur 12 (1997) 5 - 19.

Anschrift des Verfassers:
Dr. Gunter Metz,
Auf dem Rucken 29,
89143 Blaubeuren
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Beitrag erschienen in Ausgabe 13/2000

 

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