Carotenoid

Bài viết này không nằm trong Dược thư quốc gia Việt Nam 2022 lần xuất bản thứ 3

Hoạt chất Carotenoid được sử dụng trong lâm sàng nhằm mục đích giúp ngăn ngừa các bệnh lý về nhãn khoa, cải thiện chức năng thị giác, ngừa thoái hóa điểm vàng.Trong bài viết này, Trung Tâm Thuốc Central Pharmacy (trungtamthuoc.com) xin gửi đến bạn đọc những thông tin về Carotenoid.

1 Mô tả về hoạt chất Carotenoid

1.1 Lịch sử ra đời

Carotenoid lần đầu tiên được Willstatter mô tả về mặt hóa học vào năm 1907. Ông đã phân loại chính xác 2 nhóm chính, caroten, là các hydrocacbon như β-carotene và Lycopene (C40H56 ), và xanthophylls, bao gồm oxy, hydro và cacbon (C40H56O2). Xanthophylls, về cơ bản là sản phẩm oxy hóa của caroten, bao gồm Lutein, zeaxanthin, canthaxanthin và β-cryptoxanthan.

Cấu tạo các Carotenoid được mô tả qua hình ảnh đây:

1.2 Carotenoid là gì?

Carotenoid là sắc tố quan trọng cho quá trình quang hợp, sửa chữa và bảo vệ tế bào được tổng hợp trong các lạp thể của bộ máy quang hợp của thực vật. Carotenoid có rất nhiều trong tự nhiên và có hơn 700 hợp chất có cấu trúc đa dạng trong loại sản phẩm tự nhiên này. Carotenoid là isoprenoid không bão hòa đa phổ biến nhất được phân bố trong thực vật. Carotenoid có xương sống hydrocarbon C-40. Xương sống được làm từ tám đơn vị isopren được kết nối từ đầu đến cuối, ngoại trừ đơn vị trung tâm có kết nối ngược. Những tetraterpen này được tạo ra thông qua quá trình dimer hóa geranylgeranyl pyrophosphate trong thực vật, tảo, vi khuẩn, nấm, rệp và nhện nhện. 

Carotenoid được sinh tổng hợp từ hai phân tử C20 geranylgeranyl pyrophosphate (GGPP) được tạo ra từ isopentenyl pyrophosphate (IPP) và dimethylallyl pyrophosphate (DMAPP) thông qua con đường methylerythritol 4-phosphate (MEP). Carotenoid có thể được chiết xuất bằng nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm ngâm, chiết Soxhlet, chiết chất lỏng siêu tới hạn (SFE), chiết có sự hỗ trợ của vi sóng (MAE), chiết bằng dung môi tăng tốc (ASE), chiết có hỗ trợ siêu âm (UAE), điện trường xung ( Chiết xuất có hỗ trợ PEF) và chiết xuất có hỗ trợ enzyme (EAE). Carotenoid đã được báo cáo là có tác dụng sinh hóa khác nhau, bao gồm ức chế các con đường truyền tín hiệu Akt/mTOR, Bcl-2, SAPK/JNK, JAK/STAT, MAPK, Nrf2/Keap1 và NF-κB và khả năng tăng dòng thải cholesterol tới HDL. Carotenoid được hấp thu ở ruột. Một số Carotenoid và các hợp chất dựa trên Carotenoid đang được thử nghiệm lâm sàng, trong khi một số hiện đang được sử dụng làm thuốc.

Nhiều chất phytochemical, bao gồm cả Carotenoid, đã được nghiên cứu như những loại thuốc tiềm năng cho nhiều bệnh. Việc tiêu thụ Carotenoid (Lycopene, Beta-Carotene, alpha-carotene) trong chế độ ăn uống đã được báo cáo là làm giảm nguy cơ phát triển các bệnh khác nhau. Carotenoid cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình thụ phấn bằng cách mang lại cho hoa và quả những màu sắc và hương thơm cụ thể. Hơn nữa, Carotenoid ngăn ngừa tổn thương do quang oxy hóa và stress nhiệt đối với tế bào thực vật và cũng giúp giải độc các gốc tự do, do đó hạn chế thiệt hại đối với các đại phân tử quan trọng trong thực vật. Ngoài ra, Carotenoid giúp bảo tồn hệ sinh thái thông qua sự tham gia của chúng vào quá trình lắp ráp hệ thống quang học II (PSII), một bước quan trọng về mặt nhiệt động lực học thúc đẩy quá trình quang hợp.

1.3 Các loại Carotenoid

Carotenoid được phân loại thành:

• Caroten hoặc Carotenoid hydrocarbon, Carotenoid được tạo thành từ các nguyên tử Carbon và Hydro.
• Xanthophylls, Carotenoid với Hydrocarbon oxy hóa.

1.4 Dược động học

Hấp thu: Carotenoid được hấp thu tương tự như lipid và vận chuyển vào gan qua hệ bạch huyết. Sự hấp thu Carotenoid là một chức năng của chế độ ăn uống. Chế độ ăn giàu cholesterol làm tăng sự hấp thu Carotenoid, trong khi chế độ ăn ít cholesterol làm giảm sự hấp thu Carotenoid. Sinh khả dụng của trans-Carotenoid tốt hơn cis-Carotenoid.

Thải trừ: Việc loại bỏ Carotenoid khỏi cơ thể khác nhau. Β-carotene mất 5–7 ngày, trong khi Lycopene mất 2–3 ngày để đào thải. Thời gian bán hủy của Astaxanthin (t ½ ) là 16 giờ.

2 Carotenoid có màu gì?

Carotenoid có màu vàng, cam hoặc đỏ.

3 Carotenoid có trong thực phẩm nào?

Carotenoid tập trung nhiều nhất trong các loại rau lá xanh (ví dụ: cải xoăn, rau bina, cải rổ và rau mù tạt) và trái cây có màu (ví dụ: kiwi, cà chua). Chúng có xu hướng khả dụng sinh học cao nhất khi chúng được nhúng vào thực phẩm (hoặc được tiêu thụ đồng thời) cũng có gốc lipid (như lòng đỏ trứng) và khi chế biến (ví dụ, trộn, đun nóng) phá vỡ thành tế bào của thực vật.

4 Chỉ định - Chống chỉ định của Carotenoid

4.1 Carotenoid có tác dụng gì?

Carotenoid hiếm khi được sử dụng như một liệu pháp cụ thể. Một số trường hợp ngoại lệ là β-carotene được sử dụng để làm giảm một số tác động có hại của ánh sáng ở bệnh nhân mắc bệnh protoporphyria hồng cầu và Lycopene được sử dụng để điều trị vô sinh ở nam giới. Điều phổ biến hơn là Carotenoid được khuyên dùng như một phần của chế độ ăn uống lành mạnh hoặc là chất bổ sung tinh khiết để giảm khả năng mắc các bệnh mắc phải như thoái hóa điểm vàng. Nó cũng phổ biến đối với một số Carotenoid được kê đơn như thuốc giảm nhẹ. Ví dụ, các chất bổ sung Lutein và zeaxanthin thường được các bác sĩ nhãn khoa khuyên dùng nhằm mục đích giảm nguy cơ mắc bệnh về mắt và cải thiện chức năng thị giác (chẳng hạn như mất khả năng chói lóa, khó chịu, tăng tốc độ phục hồi do ánh sáng).

4.2 Chống chỉ định

Người mẫn cảm với loại Carotenoid đang sử dụng.

5 Những ứng dụng trong lâm sàng của Carotenoid

5.1 Bệnh tiểu đường

Việc tăng tiêu thụ Carotenoid và tăng tổng nồng độ Carotenoid trong huyết thanh có liên quan đến việc giảm nguy cơ mắc bệnh tiểu đường loại 2. Nó làm giảm khả năng dung nạp Glucose, tăng nồng độ Insulin trong huyết thanh và tăng lượng đường trong máu ở mô hình chuột mắc bệnh tiểu đường. Crocin, một loại Carotenoid được tìm thấy trong hoa của cây nghệ và cây sơn chi, đã chứng minh tác dụng hạ đường huyết ở chuột mắc bệnh tiểu đường do alloxan gây ra. Chế độ ăn giàu Beta-carotene và alpha-carotene làm giảm bệnh tiểu đường loại 2 ở người. Carotenoid làm tăng độ nhạy insulin ở bệnh tiểu đường loại 2.

5.2 Ung thư

Fucoxanthin và Neoxanthin làm suy giảm khả năng sống sót của tế bào thông qua việc tạo ra bộ máy apoptotic trong tế bào ung thư tuyến tiền liệt ở người. Neoxanthin và Fucoxanthin cũng có thể có khả năng làm giảm nguy cơ ung thư tuyến tiền liệt. Fucoxanthin (Fx) ức chế sự tăng sinh của u nguyên bào thần kinh đệm, đại tràng, bàng quang, tuyến tiền liệt, gan, bệnh bạch cầu, dạ dày, cổ tử cung, khối u ác tính, ung thư xương, vú và tế bào ung thư phổi. Các báo cáo đã chỉ ra rằng Fx hoạt động thông qua các cơ chế khác nhau. Các cơ chế bao gồm việc tạo ra quá trình tự thực bào và apoptosis, bắt giữ chu kỳ tế bào ở mức G1/G0 và cải thiện khoảng cách giao tiếp giữa các tế bào. Có bằng chứng cho thấy Fx khai thác các đường dẫn tín hiệu khác nhau, bao gồm các đường dẫn Akt/mTOR, Bcl-2, SAPK/JNK, JAK/STAT, NFκB và MAPK, trong tác dụng chống ung thư của nó. Tuy nhiên, vẫn chưa rõ hiệu quả trên từng con đường được tích hợp như thế nào. Đáng chú ý là Carotenoid có thể đóng vai trò là chất bổ trợ cho các chất chống ung thư khác. 

5.3 Lão hóa

Khả năng chống lão hóa của Carotenoid chủ yếu là do khả năng thúc đẩy sự di chuyển của Nrf2 vào nhân. Nrf2 quy định sự biểu hiện của các gen chống oxy hóa và giải độc khác nhau bằng cách liên kết với các yếu tố phản ứng chống oxy hóa (ARE). Nrf2 làm tăng cơ chế bảo vệ tế bào chống lại chứng viêm và stress oxy hóa. Carotenoid có tác dụng bảo vệ vượt trội chống lại stress oxy hóa và viêm. Báo cáo của Kidd cho thấy Astaxanthin làm chậm sự suy giảm chức năng liên quan đến tuổi tác, trong khi Weber và đồng nghiệp tiết lộ rằng tỷ lệ mắc các bệnh liên quan đến tuổi tác giảm đáng kể khi có Lycopene và alpha-carotene. Chế độ ăn uống chứa nhiều β-carotene hơn có liên quan đến chiều dài telomere dài hơn.

5.4 Chống viêm

Carotenoid từ Spondias mombin chứng tỏ khả năng chống viêm trong mô hình động vật bị ung thư vú. Astaxanthin đã chứng minh khả năng chống viêm thông qua việc ức chế các con đường MAPK và NF-κB. Crocin, caroten chính của nghệ tây, được Ghasemnejad-Berenji chứng minh, để chứng minh khả năng điều hòa miễn dịch và chống viêm ở COVID-19. Β-carotene và Lycopene chứng tỏ khả năng chống viêm. Lycopene cải thiện tình trạng căng thẳng oxy hóa và viêm ở chuột mắc bệnh tiểu đường loại 2. Cơ chế về khả năng chống viêm của Carotenoid là thông qua việc điều chế Nrf2 và NF-κB. Nrf2 tạo ra sự phiên mã của các enzym chống oxy hóa và giải độc, trong khi NF-κB kích hoạt sự phiên mã của các cytokine gây viêm.

5.5 Bệnh về mắt

Một số xanthophyll hiện diện trong hoàng điểm , đốm vàng tập trung ở hốc mắt. Những Carotenoid này được gọi là Carotenoid sắc tố điểm vàng (MP). Chúng bao gồm Lutein, zeaxanthin và meso-zeaxanthin. Lutein và zeaxanthin được phân bố rộng rãi trong tự nhiên và phổ biến trong thực vật, trong khi meso-zeaxanthin là chất chuyển hóa Lutein và là chất đồng phân lập thể zeaxanthin. Con người và các loài linh trưởng không thể tổng hợp được Carotenoid mới mà phải lấy chúng từ thức ăn. Các Carotenoid MP có trong hố mắt thực hiện một số chức năng sinh học; các hợp chất màu vàng này hấp thụ ánh sáng xanh (bước sóng ngắn), do đó ngăn ngừa thiệt hại do quá trình oxy hóa ảnh trong thời gian dài và cải thiện hiệu suất thị giác thông qua quá trình lọc bước sóng ngắn. MP là chất chống oxy hóa tập trung ở hố mắt để cải thiện ROS và stress oxy hóa do nồng độ oxy cao và ánh sáng nhìn thấy. MP Carotenoid có thể kích thích sự phát triển bình thường của trẻ và thị giác, đồng thời chống lại các bệnh gây mù ở trẻ em. xanthophylls bảo vệ chống lại bệnh võng mạc tiểu đường. Ngoài ra, xanthophylls ngăn ngừa bệnh võng mạc liên quan đến sinh non (ROP). Do đó, khả năng của Carotenoid điều chỉnh các con đường Nrf2 và NFk-B chịu trách nhiệm chính trong việc ngăn ngừa, bảo vệ và khắc phục các bệnh về mắt của Carotenoid.

5.6 Da

Carotenoids tăng cường khả năng bảo vệ cơ bản của da chống lại tia UV, mang lại sự bảo vệ lâu dài và hỗ trợ sức khỏe cũng như vẻ ngoài của làn da. Các retinoids (dẫn xuất của β-carotene) và các chất chuyển hóa của chúng là những phương pháp điều trị tiềm năng cho các tình trạng da liễu, bao gồm bệnh vẩy nến, mụn trứng cá và bệnh ichthyosis.

5.7 Bệnh thoái hóa thần kinh

Carotenoid thúc đẩy quá trình tổng hợp khớp thần kinh và phát triển thần kinh và thể hiện các hoạt động bảo vệ thần kinh. Carotenoid ngăn ngừa thoái hóa thần kinh liên quan đến tuổi tác. Dường như có mối tương quan đáng kể giữa mức độ Lycopene và nhận thức. Nghệ tây và Crocin thành phần chính của nó là phương pháp trị liệu đầy hứa hẹn để cải thiện nhận thức trong bệnh Alzheimer (AD) và các rối loạn liên quan đến căng thẳng. Retinoids và Carotenoid là những hợp chất có tiềm năng ngăn ngừa và/hoặc điều trị AD. Carotenoids áp dụng một số cơ chế trong cuộc chiến chống lại các bệnh thoái hóa thần kinh thông qua: hệ thống phòng thủ chống oxy hóa được tăng cường thông qua con đường Keap1/Nrf2, giảm ROS, ức chế tác dụng trung gian gây viêm của cytokine và giảm các yếu tố gây chết tế bào. Carotenoids cũng có thể thúc đẩy quá trình thanh thải amyloid-β bằng cách gây ra bệnh tự thực thông qua con đường AMPK qua trung gian STK11/LKB1.

5.8 Bệnh tim mạch

Chế độ ăn uống nhiều Carotenoid có tương quan với việc giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch. Astaxanthin là một caroten chống bệnh tim mạch tuyệt vời, có lẽ là do đặc tính chống oxy hóa và chống viêm cũng như khả năng điều chỉnh chuyển hóa lipid và glucose. Astaxanthin là một chất dinh dưỡng cho bệnh tim mạch. Nồng độ alpha-, Beta-Carotene và Lycopene trong huyết thanh tăng tỷ lệ thuận với tỷ lệ tử vong do tim mạch ít hơn. 9- cis -β-carotene từ chế độ ăn uống tích tụ trong các đại thực bào phúc mạc và làm tăng dòng cholesterol chuyển thành lipoprotein mật độ cao (HDL) và cho đến nay vẫn ức chế xơ vữa động mạch. Cơ chế hoạt động của các hoạt động chống bệnh tim mạch được báo cáo của Carotenoid không liên quan đến sự ức chế của chúng đối với các con đường truyền tín hiệu Nrf2/Keap1, NF-κB và MAPK cũng như khả năng tăng dòng cholesterol đến HDL.

6 Liều dùng - Cách dùng của Carotenoid

6.1 Liều dùng

Bởi vì bản chất Carotenoid không liên quan đến tình trạng thiếu hụt nên chúng, giống như phần lớn các thành phần thực phẩm, không có khuyến nghị chính thức về lượng tiêu thụ. Người ta lập luận rằng một số Carotenoid (ví dụ, Lutein và zeaxanthin) nên được coi là chất dinh dưỡng thiết yếu có điều kiện. Trong trường hợp của Lutein và zeaxanthin, bệnh về mắt và sự trưởng thành của võng mạc đã được coi là kết quả, nhưng điểm này vẫn còn gây tranh cãi. Tuy nhiên, việc thiếu các khuyến nghị chính thức đã dẫn đến sự không nhất quán dễ thấy: (a) sự kết hợp rộng lớn của dữ liệu liên quan đến việc hấp thụ Carotenoid với sức khỏe và ngăn ngừa một số bệnh mắc phải; (b) những nhóm dân cư có tình trạng bệnh lý liên quan chặt chẽ đến chế độ ăn uống kém; và (c) cộng đồng y tế không có cơ sở chính thức để đưa ra khuyến nghị về chế độ ăn uống (dựa trên các tiêu chuẩn bằng chứng hiện hành).

Tuy nhiên, liều từ 8–21mg mỗi ngày đối với người lớn có vẻ có lợi. Liều hàng ngày 8 mg Astaxanthin được khuyến nghị và coi là an toàn, nhưng tiêu thụ khoảng 50 mg/kg Astaxanthin mỗi ngày sẽ dẫn đến nám da.

6.2 Cách dùng

Carotenoid chủ yếu có trong các sản phẩm dùng đường uống uống trực tiếp với nước.

==>> Xem thêm về hoạt chất: Tăng cường thị lực với Vitamin A

7 Carotenoid độc như thế nào?

Carotenoid nói chung không độc hại, ngay cả khi dùng liều cao dưới dạng chất bổ sung tinh khiết. Tuy nhiên, dường như có một vài ngoại lệ. Canthaxanthin liều cao có thể gây ra một dạng bệnh võng mạc có thể hồi phục. Ngoài ra, việc hấp thụ nhiều β-carotene (ở dạng bổ sung, 20–30mg/ngày) bị chống chỉ định đối với những người hút thuốc do làm tăng nguy cơ ung thư phổi và dạ dày trong một số nghiên cứu. Việc tiêu thụ quá nhiều một số Carotenoid chính cũng có thể gây ra bệnh caroten trong máu, tình trạng vàng da có thể đảo ngược.

8 Tương tác thuốc của Carotenoid

Carotenoid gồm nhiều lại khác nhau nên thông tin về tương tác chưa được tổng hợp đầy đủ.

==>> Mời quý bạn đọc xem thêm: Bảo vệ võng mạc với Zeaxanthin

9 Nghiên cứu vai trò của Carotenoid ăn được trong việc bảo vệ da

Carotenoid, một loại chất dinh dưỡng thực vật, đã được chứng minh rõ ràng để tăng cường sức đề kháng bẩm sinh của da chống lại ban đỏ do tia cực tím (UV) B (cháy nắng). Nhiều nghiên cứu lâm sàng được công bố cho đến nay đã tập trung vào việc đo lượng ban đỏ như là chỉ số lâm sàng chính về khả năng bảo vệ da chống lại bức xạ UVB. Nhiều nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng việc bổ sung Carotenoid thậm chí còn mang lại khả năng bảo vệ da nhiều hơn so với những gì đã được chứng minh trước đây vì các kết quả lâm sàng và phân tử mới ngoài ban đỏ do UVB đã được báo cáo. Những nghiên cứu gần đây đã chứng minh rằng Carotenoid cũng cung cấp khả năng bảo vệ khỏi ánh sáng chống lại sắc tố do tia UVA gây ra và ức chế các dấu hiệu phân tử của stress oxy hóa như phân tử bám dính giữa các tế bào 1, heme oxydase-1 và ma trận metalloproteinase 1 và 9.

10 Các dạng bào chế phổ biến của Carotenoid

Carotenoid chủ yếu có trong sản phẩm, thuốc dùng đường uống dưới dạng viên nén, viên nang, bột pha uống với các hàm lượng khác nhau cả chủ yếu ở dạng phối hợp.

Các sản phẩm chứa Carotenoid như: Carotenoid Complex, iiCare, Vitamama,…

11 Tài liệu tham khảo

1. Tác giả Damilohun Samuel Metibemu and Ifedayo Victor Ogungbe (Ngày đăng 15 tháng 9 năm 2022). Carotenoids in Drug Discovery and Medicine: Pathways and Molecular Targets Implicated in Human Diseases, NIH. Truy cập ngày 29 tháng 8 năm 2023
2. Tác giả Billy R. Hammond, Jr (Ngày đăng 8 tháng 7 năm 2013). Carotenoids, NIH. Truy cập ngày 29 tháng 8 năm 2023
3. Tác giả Sudhir M Baswan, Allison E Klosner, Cathy Weir, Dawna Salter-Venzon, Kevin W Gellenbeck, Jesse Leverett, Jean Krutmann (Ngày đăng 20 tháng 5 năm 2021). Role of ingestible carotenoids in skin protection: A review of clinical evidence, Pubmed. Truy cập ngày 29 tháng 8 năm 2023