Was sind Carotinoide?

Bei Carotinoide handelt es sich um sekundäre Pflanzenstoffe. Zwar sind sie nicht unbedingt lebensnotwendig, aber dennoch der Gesundheit sehr förderlich. Als Antioxidantien schützen sie das pflanzliche Chlorophyll vor photooxidativem Schaden. Tiere und Menschen, die sich von carotinoidreichen Pflanzen ernähren, erfahren einen erheblichen Schutz vor aggressiven (freien) Radikalen, die den Körper mit „oxidativem Stress“ belasten.

Was sind Carotinoide beziehungsweise Karotinoide?

Es handelt sich um natürliche, fettlösliche Pigmente (Lipochrome), deren chemische Basis stets ein Tetraterpen ist. Das System konjugierter Doppelbindungen kann Licht bestimmter Wellenlängen absorbieren, woraus zugleich ihre gelbliche bis rötliche Färbung resultiert. Sie befinden sich vornehmlich in den Chromoplasten pflanzlicher Organismen vor. Dies gilt auch für grüne Pflanzen, die in ihrer Gesamterscheinung lediglich vom Chlorophyll dominiert werden.

Mittlerweile sind mehr als 800 Carotinoide bekannt, wobei diese in sauerstoffhaltige Xanthophylle und Carotine unterschieden werden. Chemisch werden die Karotinoide aus acht Isoprenoid-Einheiten zusammengesetzt. Im Ergebnis entsteht so eine Kohlenwasserstoffkette, die viele konjugierte Doppelbindungen enthält. Immer dann, wenn die Kohlenwasserstoffe auch Sauerstoff enthalten, spricht man von Xanthophyllen, die sich übrigens vornehmlich in grünem Gemüse befinden. Wichtige Vertreter der Carotine sind:

  • Alpha- und Beta-Carotin (gelbes, orangefarbenes oder rotes Obst und Gemüse)
  • Beta-Cryptoxanthin
  • Lutein
  • Lycopin
  • Zeaxanthin

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Beta-Carotin ist das am meisten verbreitete Carotinoid. Ungefähr 60 Carotinoide weisen eine Provitamin-A-Eigenschaft auf, da sie der menschliche Stoffwechsel in Vitamin A (Retinol) umwandelt. Beta-Carotin besitzt hierbei die höchste Vitamin-A-Aktivität. Bereits synthetisiertes Vitamin A kann allerdings ausschließlich aus tierischen Organismen gewonnen werden.

Bei einer „normalen“ ausgewogenen Ernährung befinden sich im menschlichen Blut in etwa 40 verschiedene Karotinoide, die Wichtigsten davon sind:

  • Alpha-Carotin
  • Alpha-Cryptoxanthin
  • Beta-Carotin (bis zu 30 Prozent der Karotinoide im Blutplasma)
  • Beta-Cryptoxanthin
  • Lutein
  • Lycopin
  • Zeaxanthin

Wirkungen der Carotinoide

Karotinoide werden ausschließlich durch pflanzliche Organismen synthetisiert. Dies geschieht im Zusammenhang mit der Photosynthese durch das Chlorophyll und der darauf basierenden Energiegewinnung. Im menschlichen Körper spielen sie eine wichtige Rolle bei den Stoffwechselfunktionen des Vitamins A.

Antioxidative Wirkung

Unter „Quenching“ wird die Inaktivierung hoch reaktiver Sauerstoffverbindungen verstanden, wozu beispielsweise Singulettsauerstoff, Wasserstoffperoxid, Peroxylradikale, Superoxidradikal-Ionen oder Hydroxyl- und Nitrosylradikale gehören. Diese Verbindungen können als „exogene Noxen“ oder in Form lichtabhängiger Reaktionen auf unseren Organismus wirken oder bei aeroben Stoffwechselprozessen endogen entstehen. Diese hochgradig reaktiven Substanzen werden als „Freie Radikale“ bezeichnet. Sie reagieren chemisch mit Kohlenhydraten, Proteinen, Nukleinsäuren, Lipiden wie Cholesterin oder mehrfach ungesättigte Fettsäuren und auch mit der DNA, was zu deren Modifikation oder gar Zerstörung führen kann.

Karotinoide wie Beta-Carotin, Canthaxanthin, Lutein oder Lycopin sind sehr wichtig für die Eindämmung höchst reaktiver Peroxylradikale oder Singulettsauerstoff. Der „Quenching-Prozess“ beschreibt in diesem Zusammenhang ein physikalisches Phänomen. Karotinoide werden durch den gesundheitsschädlichen Singulettsauerstoff oxidiert und geben dabei chemische Energie in Form von Wärme an die Umgebung ab. Sie erweisen sich damit als hochwirksame, natürliche „Singulettsauerstoff-Quencher“.

Die Deaktivierung der Peroxylradikale hängt allerdings vom Sauerstoffpartialdruck ab, da die Carotinoide nur bei niedrigem Sauerstoffpartialdruck effektiv als Antioxidantien wirken können. Andernfalls entwickeln Carotinoide sogar prooxidative Effekte. Das Ziel der Entgiftung von Peroxylradikalen und Singulettsauerstoff ist die Verhinderung der Bildung freier Radikale, wodurch die Kettenreaktion einer Lipidperoxidation unterbunden wird. Daher unterbrechen Carotinoide die Oxidation von LDL-Cholesterin, die ein wesentlicher Risikofaktor für Atherosklerose (Arterienverkalkung) ist.

Bei der Deaktivierung von Prooxidantien werden Carotinoide verbraucht. Daher ist jeder gut beraten, auf eine ausreichende Carotinoidzufuhr im Rahmen seiner Ernährung zu achten. Ihr antioxidativer Schutz ist bei hoher Konzentration im Blutserum besonders hoch. Zu empfehlen ist ihre Aufnahme gemeinsam mit Vitamin E (Tocopherol) und dem Tripeptid Glutathion aus den Aminosäuren Cystein, Glutaminsäure und Glycin, was die antioxidative Wirkung nochmals deutlich verbessert.

Der gefährliche, sogenannte „Oxidative Stress“ entsteht oftmals bei einer Schwächung des antioxidativen Schutzsystems, denn bei einem Mangel an Antioxidantien überwiegen automatisch die Prooxidantien. Eine erhöhte Carotinoidaufnahme mindert das Risiko für bestimmte Erkrankungen, weil die Carotinoide der Oxidation biologisch wichtiger Moleküle entgegenwirken. Dazu gehören zum Beispiel:

  • Herz-Kreislauf-Erkrankungen wie Herzinfarkt (Myokardinfarkt)
  • Tumorerkrankungen wie Lungen-, Magen- und Prostatakarzinom
  • Altersabhängige Makula-Degeneration (AMD)
  • Grauer Star (Katarakt)
  • Photodermatosen (UV-induzierte Hauterkrankungen) wie Pigmentstörungen und lichtinduzierte Tumore

Antikanzerogene Wirkungen

Es gibt zahlreiche epidemiologische Studien, die ein deutlich reduziertes Tumorrisiko durch einen signifikant erhöhten Verzehr von Obst und Gemüse, das reich an Carotinoiden ist, belegen. Dies betrifft vorrangig:

  • Kolorektale Karzinome (Dick- und Mastdarmkrebs)
  • Lungenkrebs
  • Speiseröhrenkrebs
  • Magenkrebs
  • Prostatakrebs
  • Gebärmutterhalskrebs (Cervix/Collum)
  • Brustkrebs
  • Hautkarzinome

Carotinoide entfalten ihre Schutzwirkung mit Blick auf das Drei-Stufen-Modell der Kanzerogenese vor allem in den Phasen „Promotion“ und „Progression“:

  • Hemmung der Vermehrung sowie Differenzierung der Tumorzellen
  • Verminderung oxidativer DNA- und Zellschäden durch Bindung und Ausscheidung freier Radikale
  • Verbesserung der Immunantwort durch Proliferation der T- und B-Zellen und Steigerung der Anzahl der Killer- und T-Helferzellen
  • Intensivierung der Zellkommunikation via „Gap Junctions“

Letztere sind Poren bildende Proteinkomplexe, sogenannte „Connexone“, die Du Dir als Verbindungskanäle zwischen benachbarten Zellen vorstellen kannst. Über diese Kanäle erfolgt der Austausch niedermolekularer Signal- und Vitalstoffe, die beispielsweise die Wachstums- beziehungsweise Entwicklungsprozesse regulieren.

Tumorpromotoren behindern aber die interzelluläre Kommunikation via Gap Junctions. Das ihnen eigene unkontrollierte Zellwachstum geht ursächlich gerade zurück auf ihren deutlich geringeren interzellulären Signalaustausch. Darüber hinaus greifen die Karotinoide Canthaxanthin und Astaxanthin in die Initiations-Phase ein, in dem sie spezielle Phase-1-Enzyme, die für die Entwicklung und Ausweitung von Karzinogenen verantwortlich sind, eindämmen.

Altersbedingte Degeneration der Macula lutea

Sie wird auch als „Gelber Fleck“ auf der Netzhaut des Auges bezeichnet. Mit zunehmendem Alter kann die Makula geschädigt werden. Die Konsequenz ist ein sich ausweitender Sehverlust. Dieser Entwicklung können die Karotinoide Lutein und Zeaxanthin vorbeugen. Die Macula lutea befindet sich ausgerechnet an jener Stelle auf der Netzhaut, wo optisch die beste Fokussierung des Bildes erfolgt. Genau diese Stelle ist für Dein scharfes Sehen zuständig. Hier reichern sich Lutein und Zeaxanthin vor allem an. Epidemiologischen Studien zufolge kann eine ausreichende Versorgung mit diesen Karotinoiden das Risiko der altersbedingten Makuladegeneration (AMD) deutlich mindern. AMD ist heute eine sehr häufige Ursache schwerwiegender Sehstörungen gerade bei älteren Menschen, die zur totalen Erblindung führen kann.

Sonnenschutzwirkung für die Haut

Die nachgewiesene Hautschutzwirkung der Karotinoide geht im Prinzip auf ihre antioxidativen Eigenschaften zurück. Durch Obst und Gemüse, das viel Beta-Carotin enthält, erhöht sich der Carotinoidspiegel in Deiner Haut. Dies ist ein Ergebnis mehrerer Untersuchungen mit oral verabreichtem Beta-Carotin: Bei Einnahme von mehr als 20 Milligramm Beta-Carotin pro Tag (die Studie lief über zwölf Wochen) konnte im Vergleich zu der Kontrollgruppe eine signifikante Verminderung UV-induzierter Erythembildungen (flächenhafte Hautrötung) konstatiert werden.

Worin sind viele Carotinoide enthalten?

Je nach dem Maß der Aufnahme durch die Nahrung sind mehr oder weniger Karotinoide in den Plastiden und Chromoplasten von

  • Pflanzen,
  • Algen,
  • Bakterien,
  • Pilzen,
  • der Haut,
  • Schale oder Panzer von Tieren,
  • Federn oder
  • Eigelb enthalten.

Dabei kommen diese Stoffe nicht nur in gelben oder roten Früchten und Gemüsen vor, sondern zum Beispiel auch in Brokkoli, Bohnen oder Erbsen, deren hoher Chlorophyll-Anteil lediglich die Farbe Grün dominieren lässt. Besonders reich an Karotinoiden sind unter den:

Orangefarbenen Früchten und Gemüsesorten

Grünen Gemüsesorten

  • Aprikosen
  • Kakis
  • Karotten
  • Kürbis
  • Mangos
  • Chicorée
  • Endivien
  • Feldsalat
  • Grünkohl
  • Karottengrün
  • Kresse
  • Mangold
  • Paprika
  • Rucola
  • Spinat

Falls Du kein großer Gemüsefreund bist, kannst Du Deine tägliche Portion Beta-Carotin auch aus (grünen) Smoothies beziehen.

Roten Obst- und Gemüsesorten

  • Beerenfrüchte
  • Blutgrapefruit
  • Melonen
  • Paprika
  • Rote Beete
  • Sauerkirschen

Empfohlen wird eine tägliche Aufnahme von Karotinoiden von bis zu 25 Milligramm, wobei diese Menge aus möglichst unterschiedlichen Obst- und Gemüsesorten stammen sollte. Zu diesem Zweck wurde die „Fünf-am-Tag-Regel“ ins Leben gerufen. Sie bedeutet, dass täglich fünf Portionen Obst und Gemüse verzehrt werden sollten. Ihr Gehalt an Karotinoiden hängt jeweils vom Reifegrad, von der Jahreszeit, von den Wachstums- und Erntebedingungen, von den Böden und vom Frischegrad während der Zubereitung ab. Bedenke dabei, dass sich besonders viele Carotinoide in den äußeren Blättern, die leider zu oft entfernt werden, befinden. In den äußeren Kohlblättern befindet sich bis zu 200 Mal mehr Beta-Carotin als in den dazu gehörigen Innenblättern. Hinsichtlich der biologischen Verfügbarkeit von Karotinoiden gibt es ebenfalls große Unterschiede. Aus Spinat nimmt Dein Körper das Beta-Carotin beispielsweise nur zu circa fünf Prozent auf, beim Lutein sind es aber schon ungefähr 45 Prozent.

Was ist worin vorrangig enthalten?

  • Alpha-Carotin: Karotten und Kürbis
  • Beta-Carotin: Karotten, (getrocknete) Aprikosen und gekochter Spinat
  • Beta-Kryptoxynthin: Süd- und Citrusfrüchte
  • Lutein und Zeaxanthin: Kohl, Grünkohl, (gekochter) Spinat
  • Lykopin: Tomaten, rosa Grapefruit, Guaven

Das Erbmaterial wird durch Tomatensaft geschützt

Tomaten enthalten relativ viel Lykopin, das für sein besonders hohes antioxidatives Potenzial bekannt ist. Es gilt daher als wirksamer Schutz vor reaktivem Singulettsauerstoff. Darüber hinaus hemmt Lykopin effektiv das Wachstum von Tumorzellen, besser noch als Alpha- oder Beta-Carotin. Diesbezügliche Studien ergaben, dass Männer seltener an Prostatakrebs erkrankten, wenn sie viel Lykopin aufgenommen haben. Eine relativ aktuelle Studie der Karlsruher „Bundesforschungsanstalt für Ernährung“ zeigt, dass die Testpersonen, die 14 Tage lang zusätzlich Tomatensaft erhielten, bereits einen 2,3-fachen Lykopingehalt im Blut vorweisen konnten. Parallel dazu wurde festgestellt, dass das Erbmaterial (DNS) derselben Testpersonen weniger Schädigungen aufwies.

Je mehr Karotinoide die pflanzlichen Zellen freisetzen, desto mehr kann Dein Körper davon aufnehmen. Dies bedeutet, dass es Sinn macht, die pflanzlichen Zellwände bewusst durch Pürieren, Kleinschneiden, Kauen oder Erhitzen zu zerstören. Die Resorption der Karotinoide funktioniert aber nur dann gut, wenn die Mahlzeit ausreichend Fette enthält, denn erst im Dünndarm entsteht daraus durch die Gallensäure eine Emulsion, die Dein Körper leicht aufnehmen kann. Die Passage der Karotinoide durch die Darmwand wird dabei durch sogenannte Mizellen unterstützt. Dies ist der Grund dafür, dass Beta-Carotin aus zerkleinerten Karotten, die in Öl erhitzt wurden, viel besser aufgenommen werden kann als beispielsweise aus rohen Wurzeln. Du solltest dazu aber auch wissen, dass sauerstoffhaltige Karotinoide wie Lutein oder Zeaxanthin (in dunkelgrünem Gemüse wie Grünkohl oder Spinat) durch zu langes Kochen zerstört werden.

Mangelerscheinungen versus Überdosierung

Es sind nach aktuellen Informationen ungefähr 20 Prozent aller Europäer, die nicht ausreichend mit Vitamin A beziehungsweise Karotinoiden versorgt sind. Ein erhöhter Bedarf besteht in der Wachstumsphase bei Kindern und Jugendlichen, bei schwangeren Frauen, bei Einnahme von Medikamenten wie Schlaftabletten, Abführmitteln oder Cholesterinsenkern. Ebenfalls ein erhöhter Bedarf wird durch das Rauchen und regelmäßigen Alkoholgenuss erzeugt. Da längeres Arbeiten am Bildschirm die Augen (über)anstrengt, muss auch in diesem Fall auf eine gute Vitamin-A-Versorgung geachtet werden. Daher schätzen Fachleute den Tagesbedarf an Karotinoiden heute auf bis zu 25 Milligramm ein.

Faktoren für einen erhöhten Tagesbedarf an Carotinoiden

altersbedingt:

Erkrankungen:

  • Kinder
  • junge Frauen
  • Senioren

Medikamente:

  • Aids
  • Arthritis
  • chronische Entzündungen im Darmtrakt
  • Diabetes
  • Krebs
  • Schilddrüsenüberfunktion

Ernährung:

  • Abführmittel
  • Cholesterinsenker
  • Schlafmittel

Bei einer „normalen“ gesunden, ausgewogenen Ernährung hast Du eine Unterversorgung mit

Karotinoiden nicht zu befürchten. Erst bei einer Mangel- beziehungsweise Unterernährung, dazu können auch sehr einseitige Diäten und vor allem Essstörungen gehören, kann es zu einem bedenklichen Defizit an Provitamin A kommen.

Umweltgifte und besondere Belastungen:

  • Abgase
  • anhaltender Stress
  • ausgiebige Sonnenbäder
  • Genussmittel
  • hoher Alkoholkonsum
  • Leistungssport
  • Nikotin (Rauchen)
  • Schwangerschaft und Stillzeit
  • ständiger Kontakt mit Chemikalien

All diese Faktoren setzen in Deinem Körper größere Mengen an freien Radikalen frei. Ernährungswissenschaftler empfehlen, die Carotinoide möglichst nicht isoliert in Form hoch konzentrierter Präparate (Nahrungsergänzungsmittel) aufzunehmen, sondern sie in ihrem ganz natürlichen Verbund mit den ursprünglichen Nahrungsmitteln aufzunehmen. Da Beta-Carotin-Supplemente sogar im Verdacht stehen, das Krebsrisiko zu erhöhen, rät die „International Agency for Research on Cancer“ von deren Konsum eher ab.

Symptome eines Mangels an Beta-Carotin

erhöhte Krankheitsanfälligkeit

  • Da Beta-Carotin das Immunsystem befördert, führt umgekehrt ein Mangel daran zu einer erhöhten Krankheitsanfälligkeit, insbesondere im Hinblick auf häufige und länger anhaltende Infekte.

Augenprobleme

  • Da Beta-Carotin zur körpereigenen Herstellung von Vitamin A benötigt wird, das die Sehkraft stärkt, verursacht ein Mangel eine merkbar nachlassende Sehschärfe. Die ersten bedenklichen Anzeichen dafür können Probleme beim nächtlichen Autofahren sein.

Hautveränderungen

Verminderte Sensorik

  • Nachlassen kann der Tast-, Geruchs und Geschmackssinn. Gerade Letzteres ist dann dafür verantwortlich, dass sich auch noch eine allgemeine Appetitlosigkeit breitmacht.

Nebenwirkungen durch Überdosierung

Überschüssiges Beta-Carotin wird zum einen im Körperfett gespeichert und zum anderen mit dem Urin und Stuhl ausgeschieden. Wird diese Eigendynamik ausgereizt, zeigt Dein Körper dies durch eine gewisse Gelbfärbung der Haut an. Es gibt viele Raucher oder Alkoholiker, die sich für den Konsum isolierten Beta-Carotins aus Nahrungsergänzungsmitteln entschieden haben, aber möglicherweise die fatalen Folgen nicht kennen, denn neueren Studien zufolge steigert genau dies das Krebsrisiko. Es wird heute vermutet, dass der bei Rauchern und Alkoholikern typischerweise abgesenkte Beta-Carotinspiegel eine Art Schutzmechanismus des Körpers ist. Daher wirkt sich eine erzwungene, massive Erhöhung desselben so kontraproduktiv aus.