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Vitamina A e carotene: proprietà e benefici

Vitamina A e carotene: proprietà e benefici

di in Nutrizione - Vitamine e minerali

ultima modifica: 23 luglio 2018


La vitamina A è stata la prima vitamina liposolubile a essere riconosciuta. Nota un tempo come 'vitamina antinfettiva', la vitamina A è stata di recente riconosciuta come un componente determinante del sistema immunitario. Anche i caroteni, alcuni dei quali possono essere convertiti in vitamina A, stanno ottenendo una grande attenzione per la loro capacità di rafforzare il sistema immunitario. Per via dell'attività simile a quella della vitamina A di alcuni caroteni, in questo capitolo vengono esaminati sia la vitamina A sia i caroteni.

La vitamina A è stata la prima vitamina liposolubile a essere riconosciuta. Benché identificata come fattore di crescita necessario già nel 1913, non è stata caratterizzata chimicamente fino al 1930. Due gruppi di ricercatori., McCollum e Davis dell'Università del Wisconsin e Osborne e Mendel dell'Università di Yale, fecero la scoperta iniziale della vitamina A pressoché simultaneamente. Essi osservarono che animali giovani, nutriti con una dieta povera di grassi naturali, avevano problemi di salute, come evidenziato dalla loro crescita rallentata e dalle loro deboli reazioni immunitarie. Questi ricercatori notarono anche che, seguendo una simile dieta, gli occhi degli animali andavano incontro a gravi infiammazioni e infezioni:  uno stato dal quale uscivano rapidamente in seguito all' aggiunta di grasso di burro o di olio di fegato di merluzzo nella loro dieta. Nota un tempo come 'vitamina antinfettiva', la vitamina A è stata di recente riconosciuta come un componente determinante del sistema immunitario. Anche i caroteni, alcuni dei quali possono essere convertiti in vitamina A, stanno ottenendo una grande attenzione per la loro capacità di rafforzare il sistema immunitario. Per via dell'attività simile a quella della vitamina A di alcuni caroteni, in questo capitolo vengono esaminati sia la vitamina A sia i caroteni(1).

Caroteni

I caroteni rappresentano il gruppo più diffuso di pigmenti presenti in natura. Sono un gruppo di composti liposolubili, di colore intenso (rosso e giallo). Tutti gli organismi che trasformano la luce solare in energia chimica tramite il processo della fotosintesi, lo fanno con l'aiuto del carorene, Questi composti non solo giocano un ruolo nella fotosintesi, ma sono anche essenziali nella protezione dell'organismo o della pianta contro l'enorme quantità di radicali liberi prodotti durante tale processo.

Gli scienziati hanno caratterizzato oltre 600 carotenoidi, dei quali solo 30-50 sembrano avere attività simile a quella della vitamina A. Per anni si è ritenuto che l'attività biologica del carotene coincidesse con la sua attività da vitamina A. Ricerche recenti, tuttavia, suggeriscono che questa funzione del carotene sia stata esageratamente enfatizzata e i carotenoidi, hanno rivelato di possedere molte altre attività. I ricercatori hanno descritto il beta-carotene come il più attivo dei carotenoidi grazie alla sua elevata attività di provitamina A, anche se diversi altri caroteni esercitano maggiori effetti antiossidanti.

Retinolo

Isolata nella sua forma pura, la vitamina A è un cristallo liposolubile di colore giallo. Viene chiamata retinolo poiché è un alcol coinvolto nel funzionamento della retina. In natura, il retinolo ha per lo più la struttura di una lunga catena. La forma aldeide è comunemente chiamata retinaldeide o retinale, la forma acida è detta acido retinoico. Alcuni scienziati suggeriscono che il retinolo serva solo da precursore di queste ultime due forme attive delle vitamina A: il retinale, infatti, agisce soprattutto sulla vista e sulla riproduzione, mentre l'acido retinoico è importante in altre funzioni dell'organismo, come la crescita e la differenziazione.

I derivati sintetici dell'acido retinoico sono stati sviluppati per la cura di molte malattie della pelle e. più di recente, anche per alcune forme di cancro. L'isotretinoina (13-cis acido retinoico) viene usata nella cura di gravi forme di acne cistica e per i disturbi della cheratinizzazione, come la malattia di Darier e l'ittiosi lamellare. L'etretinato, un derivato aromatico dell'acido retinoico, non ha alcun effetto apprezzabile contro l'acne, mentre è considerato da alcuni più potente dell'isotretinoina nella cura della psoriasi. Queste sostanze, tuttavia, non sono prive di effetti collaterali, come danni al fegato, nausea, vomito e dolore muscolare(1,2).

Fonti alimentari

Le fonti più concentrate di vitamina A preformata sono fegato, rognone, burro, latte intero e parzialmente scremato: mentre le principali fonti di carotene provitamina A sono i vegetali a foglia verde come cavoli espinaci e i vegetali giallo-arancio, quali carota, patata dolce e melone (vedi tabella 3.1).

Il carotene dei vegetali a foglia verde si trova nei cloroplasti assieme alla clorofilla, di solito sotto forma di complesso con una proteina o un grasso. Il beta-carotene è la forma predominante in gran parte delle foglie verdi e, in generale, più è intenso il colore, maggiore è la concentrazione di beta-carotene. I frutti e i vegetali di colore arancio; come carota, al bicocca, mango, patata dolce, melone eccetera, hanno di solito una maggiore concentrazione di carotenoidi provitamina A e, ancora una volta, le quantità di provitamina A è direttamente legata all'intensità del colore. I vegetali gialli hanno una maggiOre concentrazione di xantofille, quindi una minore attività provitamina A. Nei frutti e vegetali giallo-arancio le concentrazioni di beta-carotene sono elevate, tuttavia prevalgono di solito altri carotenoidi provitamina A. I frutti e i vegetali color rosso porpora, come pomodoro, cavolo rosso, frutti di bosco e prugna, contengono elevate quantità di pigmenti non vitamina A attivi, tra ì quali i flavonoidi. Altre importanti fonti di carotenoidi sono i legumi, i cereali e i semi.

I carotenoidi si trovano anche negli alimenti di origine animale, come il salmone e altri pesci, il tuorlo d'uovo, i crostacei, il latte e il pollame. l carotenoìdi vengono frequentemente aggiunti agli alimenti per il loro potere colorante (vedi tabelle 3.2 e 3.3).

Assorbimento

L'entità dell'assorbimento della vitamina A e del carotene è influenzata da numerosi fattori. A differenza del retinolo, il carotene richiede la presenza degli acidi biliari che ne facilitano l'assorbimento. Tra gli altri fattori che influiscono sull'assorbimento della vitamina A e del carotene vi sono: presenza di grasso, proteine e antiossidanti negli alimenti; presenza di bile e di un normale complemento degli enzimi pancreatici nel lume intestinale; integrità delle cellule della mucosa. L'efficienza dell'assorbimento della vitamina A alimentare è di solito molto alta (dall'80 al 90%),

 

Tabella 3.1 CONTENUTO DI VITAMINA A
Fegato di bue 43900
Fegato di vitello 22500
Pepe di caienna 21600
Radice di tarassaco 14000
Fegato di pollo 12100
Carote 11000
Albicocche secche 10900
Verze 9300
Cavolo riccio 8900
Patate dolci 8800
Prezzemolo 8500
Spinaci 8100
Senape 7000
Mango 4800
Melone 3400
Albicocche 2700
Broccoli 2500
I valori sono espressi in Unità Internazionali su 100g di alimento
Tabella 3.2 FONTI ALIMENTARI DEI CAROTENOIDI PROVITAMINA A
Carotenoide
Attività (percentuale) Fonti alimentari
Alfa-carotene 50-54 Vegetali verdi, carote, mais, angurie, pepe verde, patate, mele, pesche
Beta-apo-8'-carotenale 72 Agrumi, vegetali verdi
Beta-apo-12'-carotenale 120 Erba medica
Beta-carotene 100 Vegetali verdi, carote, patate dolci, spinaci, albicocche, pepe verde
Beta-zeacarotene 20-40 Mais, pomodori, lievito, ciliegie
Criptoxantina 50-60 Mais, pepe verde, kaki, papaia, limoni, arance, mele, albicocche, paprica, pollame
Gamma-carotene 42-50 Carote, patate dolci, mais, pomodori, angurie, albicocche
Tabella 3.3 FONTI ALIMENTARI DEI CAROTENOIDI NON PROVITAMINA A
Carotenoide Fonti alimentari
Cantaxantina Funghi, trote, crostacei
Capsantina Pepe di caienna, paprica
Crocetina Zafferano
Licopene Pomodori, carote, pepe verde, albicocche, pompelmo rosa
Luteina Vegetali verdi, mais, patate, spinaci, carote, pomodori, frutta
Zeaxantina Spinaci, paprica, mais, frutta

con una leggera riduzione in caso di dosi elevate. Al contrario, l'efficienza dell'assorbimento del beta-carotene è assai più bassa (dal 40 al 60%) e decresce rapidamente all'aumentare della dose(1,2). I supplementi di carotene sono assorbiti meglio del carotene estratto dal cìbo(3).

Trasformazione nella mucosa intesatinale

La maggior parte del retinolo assorbito forma un complesso con l'acido palmitico o con un altro acido grasso libero all'interno delle cellule della mucosa intestinale. Il complesso retinolo-acido grasso viene poi incorporato, insieme ad altre sostanze grasse (come trigliceridì, fosfolipidi e colesterolo), in una grande sfera di sostanza grassa, il chilomìcrone, che viene trasportata lungo i canali linfatici fino a giungere nel sistema circolatorio ed esserne alla fine rimossa dal fegato. Il carotene, a meno che non venga convertito in vitamina A, è assorbito senza alterazioni ed è trasportato dai chìlomicronì(4,5).

Conversione del carotene in vitamina A

La conversione del carotene provitamina A in vitamina A dipende da diversi fattori, tra i quali lo stato proteico, gli ormoni tìroidei, lo zinco e la vitamina C6. La conversione diminuisce all'aumentare dell'assunzione di carotene e quando i livelli sierici di retinolo sono adeguati(7). Gli scienziati in origine credevano che il beta-carotene e gli altri caroteni provitamina A fossero scissi da un enzima (carotene diossigenasi) in modo da formare due molecole di retinale. Oggi, però, si è propensi a ritenere che l'enzima aggredisca in modo aspecifico qualunque doppio legame del beta-carotene. Talvolta, quindi, possono risultare due molecole di retinale, anche se nella maggior parte dei casi questo non succede. Il retinale viene poi convertito in retinolo.

Trasporto, immagazzinamento ed espulsione

Dopo aver raggiunto il fegato, la vitamina A viene immagazzinata soprattutto all'interno di particolari cellule, le cellule Ito. Sebbene piccoli quantitativi di vitamina A si possano trovare nella maggior parte dei tessuti (vedi tabella 3.4), il fegato immagazzina più del 90% del contenuto totale di tale vitamina nell'organismo. Questa viene immagazzinata come un complesso consistente per il 96% da esteri retinile (retinolo più acido

 

Tabella 3.4 DISTRIBUZIONE DI VITAMINA A E CAROTENE IN ALCUNI TESSUTI UMANI
Tessuto
Vitamina A Carotene Beta-carotene
Ghiandole surrenali 10,4 20,1 10,8
Fegato 149 8,3 Non determinata
Testicoli 1,14 5,0 4,7
Grasso 1,46 3,9 1,3
Pancreas 0,52 2,3 1,1
Milza 0,89 1,6 1,2
Polmoni 0,91 0,6 Non determinata
Tiroide 0,43 0,6 Non determinata
I valori sono espressi in mcg per kg di tessuto

grasso) e per il 4% da retinolo non esterificato. Quando l'organismo necessita di maggiore vitamina A, un enzima, che trasferisce il retinolo rilasciato alla proteina di legame del retinolo, rompe gli esteri retinile. Il retinolo legato viene poi trattato e secreto nel sangue, dove forma un complesso 1:1 con una proteina (prealbumina)(1,2).

Una dieta proteica adeguata e lo zinco sono necessari per una corretta mobilizzazione del retinale. L'emivita dell'RBP (Retinol-Binding Protein, proteina legante il retinolo) e della prealbumina è inferiore alle 12 ore, fattore che le rende particolarmente suscettibili a carenze durante malnutrizioni proteico-caloriche o altre situazioni nelle quali il metabolismo delle proteine è anormale. La carenza di zinco o vitamina E danneggia gravemente il metabolismo della vitamina A, poiché questi due nutrienti lavorano in sinergia in molti processi fisiologici del metabolismo della vitamina A (in particolare, assorbimento, trasporto e mobilizzazione)(2).

Il retinolo viene trasferito nella cellula dopo che l'RBP si è legata al recettore presente sulla superficie cellulare. Il retinolo è poi rapidamente legato dalla CRBP (Cellular Retinol-Binding Protein, proteina

legante il retinolo cellulare) e portato all'interno della cellula.

L'organismo metabolizza l'acido retinoico in modo diverso dal retinolo. L'acido retinoico viene assorbito e trasportato nel sangue, essendo legato a una proteina diversa (albumina). Non si accumula all'Interno del fegato o di altri tessuti in quantità rilevanti. È metabolizzato piuttosto rapidamente in composti ossigenati più polari. All'interno delle cellule, è legato alla CRBP(1).

I metaboliti della vitamina A sono eliminati soprattutto attraverso le feci (tramite la bile) e l'urina. In periodi di carenza si verifica un adattamento nell'utilizzazione, come dimostrato dalla riduzione della velocità del catabolismo della vitamina A(1,2).

Per il carotene non esiste nel sangue alcuna proteina che agisca da vettore specifico. Questi composti sono di solito trasportati nel plasma in associazione a lipoproteine, soprattutto alle lipoproteine a bassa densità (LDL, Low Density Lipoprotein). Come conseguenza, i pazienti con alti livelli sierici di colesterolo o di lipoproteine a bassa densità tendono ad avere elevati valori di carotene nel siero. Le concentrazioni presenti nel plasma di solito riflettono le concentrazioni nella dieta, con il beta-carotene tipicamente compreso tra il 20 e il 25% appena del livello totale di carotene sierico(8).

 TI carotene può essere immagazzinato nel tessuto adiposo, nel fegato, in altri organi (ghiandole surrenali, testicoli e ovaie hanno le concentrazioni più elevate) e nella cute (vedi tabella 3.4). La deposizione nella cute ne causa un ingiallimento noto come carotenodermia, una condizione benigna (e, probabilmente. assai benefica). La carotenodermia, pur non essendo direttamente attribuibile all'assunzione alimentare o ai supplementi, può indicare carenza di un fattore di conversione necessario, come lo zinco, l'ormone tiroideo, la vitamina C o la proteina(2,5).

Segni e sintomi di carenza

La carenza di vitamina A può essere causata da una dieta inadeguata (carenza primaria) o da qualche fattore secondario che interferisce con l'assorbimento, l'immagazzinamento o il trasporto della vitamina. Alcuni fattori che notoriamente inducono tale deficit sono: malassorbìmento da insufficienza pancreatica o biliare, malnutrizione da carenza proteica, malattie epatiche, carenza di zinco e abetalipoproteinemia(1).

Le anomalie del sistema immunitario associate a carenza di vitamina A comprendono: incapacità di dare luogo a un' efficace risposta degli anticorpi, diminuzione dei linfociti T-helper, alterazioni della mucosa delle vie respiratorie e del tubo digerente. Gli individui con carenze da vitamina A sono più soggetti a malattie di tipo infettivo e hanno un più elevato tasso di mortalità. Inoltre, nel corso di un'infezione, le riserve di vitamina A vengono rapidamente esaurite e si innesca quindi un circolo vizioso.

Tra le patologie infettive associate a carenza di vitamina A vi sono il morbillo, la varicella, le infezioni da virus respirarono sinciziale, l'AIDS e la polmonite.

Carenze prolungate di vitamina A provocano i caratteristici segni di ipercheratosi follicolare (accumulo di residui cellulari nei follicoli piliferi, che dà luogo a una sorta di pelle d'oca; si verifica più di frequente nella parte posteriore delle braccia), cecità notturna e aumento dell'incidenza delle infezioni. Via via che le condizioni peggiorano, la carenza colpisce anche le membrane mucose delle vie respiratorie, gastrointestinali eurogenitali. In breve tempo si manifesta la tipica malattia dell'occhio, caratteristica della carenza di vitamina A, conosciuta come xeroftalmia. La carenza, anche solo moderata, di vitamina A è associata a un significativo aumento della mortalità. Questo dato è assai degno di nota, poiché questa ipovitaminosi è particolarmente diffusa nei paesi in via di sviluppo, soprattutto in Asia, dove almeno 10 milioni di bambini ogni anno vengono colpiti da xeroftalmia(1,2).

Dose giornaliera raccomandata

In origine, l'attività della vitamìna A veniva misurata in Unità Internazionali (UI). Una UI equivale a 0,3 mcg di retinolo cristallino oppure a 0,6 mcg di beta-carotene. Nel 1967 un comitato di esperti FAO/OMS raccomandò di misurare l'attività della vitamina A in termini di retinolo equivalenti piuttosto che in UI, ove 1 microgrammo di retinolo equivale a 1 retinolo equivalente (RE). La quantità di beta-carotene richiesta per 1 RE è 6 mcg, mentre la quantità richiesta per gli altri caroteni provitamina A è 12 mcg. Nel 1980 il Food and Nutrition Board del NRC/NAS (National Research Council/National Academy of Sciences, Consiglio nazionale delle ricerche/Accademia nazionale delle scienze) ha adottato questa indicazione: da allora la dose giornaliera consigliata per la vitamina A si misura in mcg e retinolo equivalenti.

 

Tabella 3.5 DOSE GIORNALIERA RACCOMANDATA PER LA VITAMINA A

Retinolo equivalenti Unità internazionali UI
Lattanti fino a 1 anno 375 1875
Bambini
       1-3 anni
       4-6 anni
       7-10 anni

400
500
700

2000
2500
3500
Adolescenti e adulti
       Maschi sopra gli 11 anni
       Femmine sopra gli 11 anni
       Donne in gravidanza
       Donne durante l'allattamento

1000
800
800
800

5000
4000
4000
4000

Effetti benefici

La scienza comprende il ruolo della vitamina A soprattutto in relazione ai suoi effetti sull'apparato visivo. La retina umana ha quattro tipi di foto pigmenti contenenti vitamina A: la rodopsina, presente nei bastoncelli (le cellule della retina responsabili della visione notturna), e tre iodopsine, presenti in ciascuno dei differenti coni responsabili della visione diurna (blu, giallo e rosso). La forma di vitamina A che si trova in questi pigmenti è l'11-cis isomero dell'aldeide vitamina A (retinale). Quando un fotone di luce colpisce il bastoncello, l'11-cis retinale si separa dalla molecola rodopsina, dando luogo a opsina e retinolo tutto-trans. Questa reazione provoca una variazione del potenziale di membrana e una conseguente trasmissione dell'impulso visivo(1).

Quando vi è un flash di luce brillante (come le luci dei fanali dell'auto), si verifica uno scolorimento temporaneo della rodopsina. Può essere necessario qualche secondo, prima che si abbia la rigenerazione della retina e il ritorno della vista. Se i livelli di vitamina A sono bassi, occorre un tempo di adattamento maggiore(1,2). Un cattivo adattamento alle variazioni di luminosità e una scarsa visione notturna sono alcuni dei sintomi iniziali della carenza di vitamina A(1).

 

Forme disponibili

La vitamina A naturale è disponibile sotto forma di retinolo oppure come retinil-palmitato. La micellizzazione e l'emulsificazione migliorano l'assorbimento. La micellizzazione è il processo nel quale la vitamina A liposolubile viene ridotta in piccolissime goccioline (micelle), in modo tale che il materiale venga disperso in acqua. L'emulsificazione è il processo nel quale la vitamina A viene emulsificata con un'altra sostanza chimica (come la lecitina) così da poter essere miscelata con acqua. A dispetto delle dichiarazioni dei produttori, la vitamina A regolare è assorbita a un tasso dell'80-90%. Sono particolarmente affascinato dalle affermazioni di una casa produttrice, stando alla quale la sua vitamina A micellizzata sarebbe assorbita fino al 520% in più rispetto alle altre forme di vitamina A. Dato che la vitamina A regolare è assorbita per l'80-90%, una simile affermazione è assurda.

Sul mercato esistono tre fonti primarie di carotene: beta-carotene tutto-trans sintetico, beta- e alfa-carotene dall'alga Dunaliella, e una miscela di carotene ricavata dall'olio di palma. Di questi tre, il carotene da olio di palma è la forma migliore. Analizzerò in primo luogo gli effetti antiossidanti (vedi tabella 3.7).

Il carotene da olio di palma sembra fornire la mìgliore protezione antiossidante. Il complesso contenuto nell'olio di palma riproduce fedelmente la struttura riscontrabile negli alimenti a elevato contenuto di carotene. In particolare, a differenza della versione sintetica, che fornisce solo la configurazione trans del beta-carotene, le fonti di carotene naturali forniscono beta-carotene sia nella configurazione trans, sia in quella cis:

60% beta-carotene (sia isomeri trans, sia cis);

34% alfa-carotene;

3% gamma-carotene;

3% licopene.

Il carotene dell'olio di palma è assorbito da quattro a dieci volte meglio del beta-carotene tutto-trans sintetico(9-11), ma anche il carotene dalla Dunaliella è assorbito bene.

Le diffuse preoccupazioni sanitarie riguardo l'uso di "oli tropicalì" come quelli di palma e cocco non si applicano agli estratti di carotene dall'olio di palma, poiché il contenuto di grasso è minimo. Inoltre, i veri problemi con l'olio di palma si hanno quando questo viene trattato. ovvero parzialmente idrogenato.

 

Tabella 3.7 POTENZIALE ANTIOSSIDANTE DEI PRODOTTI DI CAROTENE

Tasso di estinzione
Percentuale nella fonte mg contenuti in 25 000 UI Potenziale antiossidante
Analisi del beta-carotene sintetico
Beta-carotene 1,4 100 14,97 3,90
Totale 3,90
Analisi del carotene delle alghe
Alfa-carotene 1,9 4 0,61 0,22
Beta-carotene 1,4 96 14,69 3,83
Totale 4,05
Analisi dell'olio di palma
Alfa-carotene 1,9 33,0 7,36 2,60
Beta-carotene 1,4 63,0 14,04 3,66
Gamma-carotene 2,5 2,5 0,56 0,26
Licopene 3,1 0,1 0,02 0,01
Totale 6,54

Interazioni

La vitamina E e lo zinco sono molto importanti per un'adeguata azione della vitamina A. Le carenze di zinco, vitamina C, proteine o ormone tìroideo interferiscono sulla conversione della provitamina A in vitamina A.

 

NOTE

1. Olson R, ed., Nutrition Reviews' Present Knowledge in Nutrition, 6th Edition. Nutrition Foundation, Washington, DC, 1989, pp. 96-107.

2. Underwood B, Vitamin A in animal and human nutrition. The Retinoids. Vol 1, Sporn M, Roberts A. and Goodman S (eds.), Academic press, Orlando. FL, 1984, Chapter 6, pp. 282-392.

3. Brown ED, et al., Plasma carotenoids in normal men after a single ingestion of vegetables or purified beta-carotene. Am J Clin Nutr 49, 1258-1265, 1989.

4. Simpson KL and Chichester CO, Metabolism and significance of carotenoids. Ann Rev Nutr 1, 351·374, 1981.

5. Krause MV and Mahan LK, Food, Nutrition and Diet Therapy, 5th Edition. WB Saunders, Philadelphia, PA, 1984, pp. 103-107, 224.

6. Brubacher GB and Weiser H, The vitamin A activity of beta-carotene. Int J Vir Nutr Res 55, 5-15, 1984.

7. Ganguly J and Sastry PS, Mechanism of conversion of beta-carotene into Vitamin A-Central cleavage versus random-cleavage. Wld Rev Nutr Diet 45, 198-220, 1985.

8. Olson JA, Serum levels of vitamin A and carotenoids as reflectors of nutritional status. JNCI73, 1439-1444. 1984.

9. Ben-Amotz A. et al., Bioavailability of a natural isomer mixture as compared with synthetic all-trans beta-carotene in rats and chicks. J Nutr 119, 1013-1019, 1989.

10. Mokady S, Avron M, and Ben-Amotz A, Accumulation in chick livers of 9-cis versus all-trans beta-carotene. J Nutr 120, 889-892, 1990.

11. Carughi A and Hooper FG, Plasma carotenoid concentrations before and after supplementation with a carotenoid mixtute. Am J Clin Nutr 59, 896-899, 1994.

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