항산화 베타 카로틴에 관한 연구

산화스트레스 (Oxidative stress, OS)는 활성산소종 (reactive oxygen species, ROS)의 생성과 보호기전의 정리가 상쇄될 수 없는 불균형 상태이다 [1].적절한 양의 활성산소는 동물의 정상적인 생명 활동을 유지하는 데 도움을 주지만, 내인성 정리 시스템이 과도한 활성산소를 제때 제거할 수 없게 되면 [2] 체내에서 산화 스트레스가 발생한다.산화 스트레스는 면역 기능의 저하, 만성 염증, 심지어 장기 손상까지 초래할 수 있다 [3].또한 생산 및 생식 공능에 부정적인 영향을 미쳐 경제 효율에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다.베타카로틴은 자연에 풍부하다그리고 그 생물활성에 대해 극히 높은 연구가치를 가지고있다.기능은 비타민 A와 비슷하며 [4] 비타민 A의 전구물질이다.

녹색에서 붉은 색의 과일과 채소에 풍부하며, 순수한 생성물은 빛나는 검붉은 색의 육면체 또는 결정 형태의 분말 물질이다.현재까지 600개 이상의 천연 카로티노이드가 발견되었다.β-Carotene 좋은 항 산화 속성 및을 가지고 있는 좋은 항 산화 첨가물이다.지질 산화를 억제하고 세포 &를 촉진함으로써 산화 스트레스에 의한 장기 손상을 줄일 수 있습니다#39;s 항산화 방어 시스템 [5].이 글은 주로 구조, 종류,소스와 β의 신진대사-carotene뿐만아니라 그 항산화작용기제와 가축, 가금 생산에 응용된다.

1 구조, β의 유형과 출처-carotene

1. 1의 구조 β-carotene

의 분자식β-caroteneC40 H56 이고, 상대 분자량이 약 537이다.그것에는 이중 채권과 두 15 근육조직은 불포화 포함 되어 있어 β-ionone 양쪽 끝에 고리다.그 구조를도 1에 나타내었다.

카로틴의 구조는 복수의 공액이중결합을 포함하고 있으며, 이를 통해 다음을 포함한 복수의 시스-트랜스 이성질체를 형성할 수 있다all-trans β-carotene, 9-cis β-carotene, 13-cis β-carotene과 15-cis β-carotene다.All-trans β-carotene,9-cis β-carotene, 13-cis β-carotene과15-cis β-carotene들은 자연 상태에 있는 몇몇의 탄소, 더 일반적으로 all-trans β-carotene들 중에서 가장 높은 bioavailability을 갖고 있는 모든 탄소, [6].

1. 2 유형 및 출처의 β-carotene

베타카로틴은 원료에 따라 크게 3가지로 나눌 수 있는데, 천연 추출, 화학적 제조, 생합성 [7]이다.천연 식물에서 추출하는 β-carotene최초의 방법 중 하나였 구매 β-carotene의 초기 추출에 핵심적인 역할을 했고 β-carotene[8].자연 β-carotene당근과 같은 과일과 채소, 두날리엘라와 같은 미세조류에서 주로 추출된다.

화학합성의 β-carotene선임자들의 사용을 포함 한 유사 한 화학적 구조를 β-carotene, 그리고 새로 운 β의 합성을 통해-carotene 적합 한 조건에서 여러 화학 반응 합니다.화학적으로 합성의 화학 식 β-carotene같은 그것의 자연 β-carotene, 예를들어, 합성 제품의 화학 식은 가정 H56, 하지만 그 둘은 반드시 하지 않의 구조는 동일하다.구조가 다른 카로티노이드는 체내 흡수율, 전환율, 용해도가 다르며 잠재적으로 알려지지 않은 독성의 부작용이 있다.그러므로, β의 화학 합성-carotene 가 [9].으로 널리 알 려 되지 않았습니다.생합성 방법은 주로 사용됩니다준비 β-carotene 박테리아를 통해, 효모와 다른 균류, 그리고 실 모양의 곰팡이 Blakesle한trispora [10]와 대장균 같은 유전자 조작 박테리아 같은 다른 박테리아.

을 β-carotene, 다른 준비 방법에 영향을 미 칠 수 있 색상, 탄소, 입자 크기의 물과 산포 미세구조에 β-carotene [11].천연 카로티노이드는 사용 중 더 안전하고 효과적이지만 복잡한 과정과 낮은 생물학적 활성과 같은 문제를 가지고 있습니다;준비 가 되어 있는 화학적으로의 각 성분의 구조와 콘 텐 츠 β-carotene 자연 물질의 여러 사람들 로부터, 그리고 그것은 불안 정한 합성 과정에서, [12] 더 큰 기능 불안을 초래하다;의 biosynthesis β-carotene의 장점은 짧은 생산 주기와 재배 가 쉽고, 그리고 그것은 예상대규모 생산의 β-carotene미생물 합성을 통해 달성될 수 있습니다.세 가지 추출 방법의 자세한 비교는 표 1을 참조하십시오.

2의 대사 메커니즘 β-carotene

베타카로틴은 2의 구조를 가지고 있기 때문에 프로비타민 한로도 알려져 있다비타민 A분자이다.음성 피드백 조절 메커니즘이 존재하기 때문에 가축, 가금에서 베타카로틴은 자신의 필요에 따라 비타민 a로 전환되기 때문에 [13] 가축, 가금에서 비타민 a 가 과도하게 축적되는 문제를 효과적으로 방지할 수 있다.

대부분의 β-carotene에 살아 있는 유기체의 형태로 존재 한 단백질 복잡하다.변환과를 흡수하 는데 소장은 주요 기관이 β-carotene 포유류에서 [14], 동안 저장 할 주요 장기를 간은 β-carotene 가축에서 [15].현재 알 려 진 두 대사 메커니즘 β-carotene 몸에 있다.하나는 대칭 분열의 동작에서 발생하는 반응의 β-carotene-15, 15&#이 반응 39;-monooxygenase(BCMO1),은의 주요 경로를 변환 β-carotene 비타민 A;다른 하나는 비대칭 분열 반응에 의해 중재 β-carotene-9', 10'-monooxygenase (BCMO1)이다.BCM1과 BCO2는 신체의 간세포와 점막 상피세포에서 발견된다 [14].

BCMO1은 15,15&에서 화학 결합에 대한 높은 선택성을 가지고 있습니다#39;카로티노이드 [16]의 위치.그것의 작용 메커니즘은 15,15&에서 이중 결합을 끊는 것이다#39;위치의 β-carotene 두 retinaldehyde의 분자를 형성 하기 위해 (RAL)이다.그러면 Retinaldehyde는 aldehyde dehydrogenase (ALDH1) 또는 retinal dehydrogenase (RALDH)에 의해 retinoic acid (RA)로 산화된다.RA는 비타민 A의 활성을 반영할 수 있는 주요 대사 산물 중 하나이다 [17].한편 retinoaldehyde는 alcohol dehydrogenase (ADH)와 retinol dehydrogenase (RDH)에 의해 retinol로 환원될 수도 있으며, 일부는 retinoic acid ligase (LRAT)와 retinoic acid hydroxylase (레)에 의해 retinoic acid로 에스테르화되어 환원된다 [14].β BCO2의 행동의 메커니즘은 원인-carotene고 이중 이외의 채권 15을 깨기 위해 15'생산 이중 본드, β-ionone 그리고 apocarotenoids.아포카로티노이드는 추가로 망막 분자로 변환할 수 있으나, 그 메커니즘은 아직 명확하지 않다.인체 내에 있는 β의 신진대사 과정-carotene은 그림 2 [18]에 나와 있습니다.

BCMO1은 또한 tissue-specific negative feedback regulati에[19] 이라는 독특한 조절 메커니즘을 가지고 있다.때 몸은 과도 한 β-carotene 또는 내생 β-carotene 자체의 범위를 초과하는 신진대사, 장관을 상피 세포들은 많은 양의 RA을 분비 한다.RA는 BCMO1 유전자의 프로모터 영역에서 retinoic acid specific response element (RARE)에 결합되어 있는 retinoic acid 수용체(RAR)와 결합하여 소장 특이적 호메오박스 전사 인자 (ISX)를 활성화시킨다 [20].ISX는 BCMO1 유전자의 발현을 억제하며 [21], 또한 고밀도 지단백 수용체 (SR-BI) [20, 22]를 통해 간접적으로 BCMO1 유전자의 발현을 억제하여 과도한 비타민 A의 축적과 중독 [23]의 발생을 막을 수 있다.구체적인 공정을도 3에 나타내었다.

3 항 산화 활동과 행동의 메커니즘의 β-carotene

β-carotene 좋은 항 산화용량, 세포 내 지질 산화의 생성을 줄이고 산화 스트레스를 완화할 수 있다 [24].그것이 발견 되었β-carotene, 사료 첨가물로,는에 상당 한 영향을 미 칠 항 산화과 가축과 가금 류의 항암 성분이다.연구의 현재 단계는 다는 것을 발견의 항 산화 메커니즘 β-carotene 다음을 포함 할 수 있습니다:① 묶는 채권 이중 구조를 활성 산소, 그들을 그들의 활동을 하거나 제거 줄이는 것,② 전자이동을 통해 singlet 산소를 quenching;다시마는 Nrf2 mRNA 발현을 촉진하며, Nrf2발현을 활성화시키고 항산화 효소의 발현을 촉진한다.

3.1 활성산소 청소

베타카로틴은 다중 결합 폴리엔 이중결합으로 인해 활성산소를 제거하는 능력이 있으며, 이상적인 활성산소 제거제이다 [25].체내의 과도한 활성산소는 산화환원계의 균형을 깨뜨리고 [26], 동물 체내의 산화 스트레스를 유발하며, 세포막을 손상시키고, 단백질과 DNA의 손상을 초래하며, 일련의 질병을 유발한다 [2].현재, 3 반응 경로이에서 발견 되었으며, β-carotene 활성 산소의 활동을 제거 하거나 감소시 킨:[27] ① 수소 원자 전송 (모자), 어느 수소 원자에서 β-carotene 급진적인 자유 옮 겨 입니다, 그렇게 함 으로써 약화 활성 산소의 아웃 효과 [28];② 라디칼 첨가 반응 (RAF), 카로티노이드는 활성산소와 직접 첨가반응을 일으켜 매우 안정한 활성산소를 형성한다 [29-30];및 ③은 전자는 전송 메커니즘 (ET), 수산기에 그룹의 영향하에 활성화 되는 β-carotene, 수소를 홍보하는 급진적인 [31] 과산화수소로 전송 되다.왕잉 외 [32]추출 β-carotene 발효에서Trichophora brasiliensis를 대상으로 활성산소 소거율을 측정하였다.그 결과, 같은 온도에, β의 농도 가 높 을수록-carotene, 항 산화의 활동이 강 할 수록 물질이 덧 붙였다.위안레이 등 [33]은 DPPH법, 살리실산법, 하이드로퀴논 오토산화법을 이용해 유사하지만 다른 4가지 카로티노이드가 활성산소를 제거하는 능력을 확인했다.분석 결과 가 β-carotene 활성 산소 감소 하거나 제거 할 수 있는 능력을 가지고 있다.

3.2. singlet 산소를 Quenching 합니다

그것은 실험적으로 증명되었다분자의 β-carotene1,000개 이상의 싱글릿 산소 분자 [34]를 제거할 수 있다.이후 β-carotene에서 매우 유사 한 구조를 리코 펜과 유사 한 배열의 외부의 전자를, 그것은 가능 β-carotene을 해소 할 수 있는 singlet 전자 교환 에너지에 의해 서 산소 전송, 즉, 전자에서 β-carotene와 singlet 산소로 교환에서 전자 β-carotene 반대 스핀 방향과 [35], 그러나 이것은 확인 되지 않았습니다.사이의 양적 관계를 관찰 함 으로써 β-carotene와 singlet 산소에 대한 단일 복잡 한, 즉, 1대 2 감소 한 것이 β-carotene에 복잡 한, 그리고 상당 한의 수가 증가 singlet 산소, 고행 et 알다.β다고 결론을 내-carotene singlet 산소는 효과적인 억제 제 역할을 할 수 있다 [36].

3.3 항산화 효소의 발현 촉진

베타카로틴은 체내 비효소성 항산화제의 일종으로 항산화 효소가 기능하는 과정을 촉진할 수 있다 [37].Keap1-Nrf2-ARE경로는 세포에서 산화적 스트레스에 저항하기 위해 최근 주목받고 있는 핵심 경로이다.Nrf2는이 신호 경로를 활성화시키는 스위치 역할을 한다 [38].Nrf2 농도는 체내에서 일정 기간 산화적 스트레스를 받은 후 감소한다 [39].β-Carotene upregulatory 한 영향은 상대적인 메신저 rna Nrf2의 표현이다.행동의 메커니즘의 β-carotene Nrf2을 유발하는 것으로 될 수 있는 항 산화제 로서"전환"을 증가시 킴 으로써 항 산화 효소 유전자 [40]의 표현이다.그건 다는 것이 증명 et al. [37] β-carotene 같은 항 산화 효소의 활동을 변경 할 수 있을 분석 함 으로써 설파 β-carotene nano-dispersions다.소우미아 외 [41]고립 된 β-carotene 시금치 β-carotene항 산화 효과를 발휘 할 수 있을 관찰 함 으로써 항 산화 마 커의 표현에서 단백질 유방암 세포 (MCF-7), 더 설명의 항암 활동 β-carotene다.

4 응용 프로그램의 β-carotene's 가축 및 경제 동물의 생산에 항산화 특성

의 항 산화 속성을 실제 생산에, β-carotene 사용은 주로 동물 면역 력을 향상 시키고, 고기 품질이 개선, 성장과 생산 성능을 개선하 며, 폐와 호흡기 손상의 해로 움을 완화 및 다른 장기 손상을 [42]다.게다가, β-carotene는 non-genotoxic 이며 무 독성로 인정을 받게 된 다면, 안전하고,고 영양가 있는 사료 첨가 제다.외부환경이 급변하거나 임신 등 동물이 특수한 생리상태에 있을 때 산화스트레스와 같은 일련의 스트레스 반응을 일으키기 쉽다.산화스트레스는 가축, 가금이 적게 먹게하고 저항력이 저하되며 각종 가연물을 유도하고 심지어 죽어버리게 하여 양식업에 일정한 경제손실을 초래할수 있다.장상운 외 43명추가 β-carotene 식단에비육우 중, 그리고 시험소의 혈청 내 총 항산화능, glutathione 함량 및 총 superoxide dismutase 활성이 유의적으로 증가하였고, malondialdehyde 함량은 감소되어 그 활성을 증명하였다β-carotene 사료 첨가물로비육우의 항산화 기능을 현저히 향상시킬 수 있다.소 감염성 각막염을 치료할 때는 카로틴 함량이 높은 녹색 사료 [44]를 식단에 보충하면 치료 효과를 상당히 향상시킬 수 있다.

다른 것으로 미리 처리하는 돼지 장상피세포 (IPEC-J2)다량의 β-carotene(25, 50, 100, 150, 200 μ mol/L) 발견 되었을 자극하는 선동적인 반응, 가장 높은 셀 생존능력과 transmembrane 저항 치료에 그룹 입니다.음을 나타내는 β-carotene 사이의 커뮤니케이션을 향상의 특별 한 효과는 장내 세포와 장 손상을 줄이고에 중요 한 역할을 유지하는 가축과 가금 류의 장내 건강 [45].의 항 산화 특성 β-carotene, body&을 향상시 킬 수 있는 능력#39; s 면역 력 강화와 세포 사이의 간격 아스팔트은 이유 중 하나 β-carotene은 anti-tumor 에이전트로 널리 받아들여지고 있다.이전 연구들에 따르면 β의 농도로-carotene 증가 함에 따라, 지질의 억제 속도 peroxidati에[46]이 상당히 높 아진다.β-carotene 변환 될 수 있을 세포막에 지질과 호환 되, 그리고 그것을 해소 할 수 있는 활성 산소를 그들이 신체 손상을 초래하는 하기 전에, 따라서 보호에 핵심적인 역할을 놀고 막 지질 [41].

Bi Yul에서et al. [47] 다른 수준의 추가 β-carotene 쇠고기의 먹이에 소와 정량적으로 측정 된 농도의 혈청 글 루타 티 온 (GSH)와 혈청 malondialdehyde (MDA)이다.그들은 그것을의 수준으로 발견 β-carotene 추가 증가, 선형 및 2차 중요 한 변화를 보여주는 측정 된 지표, 다는 것을 증명 β-carotene에 크게 영향을 미 칠 수 있는 항 산화 기능, 혈액 생리적 지표 및 품질 고기를 변경 합니다.왕 보 [48] 다는 것을 발견 β-carotene를 크게 단축시 킬 수 있는 시간을 닐 젖소에서 calving 후에, 닐을 촉진, 수태 율을 증가시 킬, 우유의 질을 개선 뿐만 아니라, 또한 젖소에서 젖통 질환의 발병 률을을 줄 일 것이다.Elomda et al. [49] 레 티 한 사실을 확인 했, 분해 제품의 β-carotene, 배아 개발을 촉진 할 수 있는 능력을 갖 동안 체외 문화에서 토끼 배아의다.

5 요약

pro비타민로서, β-carotene 산화 저항 할 뿐만 아니라, 하지만 또한 body&을 개선#39;s 면역, 당질 대사를 조절, 또는 사료 첨가제에 천연 색소로 사용, 암 예방에 특정 역할을 할 수 있습니다.또한 가축과 가금의 정상적인 생장과 번식을 유지하는데도 중요한 역할을 한다.에 대한 연구를 흡수, 신진대사와 생물학적 활동의 β-carotene 연구 핫 스 팟이 되었고 집중이 단계에서,고 상대적으로 뛰어 난 결과 가 달성 되었습니다.하지만, 거기에는 아직도 많은 문제들이 더 필요로하는 연구와 탐사, 기술과 같은 절차를의 인공 합성 β-carotene,의 경작과 사육이 당분간 β-carotene효모 균주 등.게다가, β의 잠재적인 생물학적 활동에 추가 할 양을 먹이를 주고-carotene 또한 더욱 탐구 할 필요 가 있다.

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