Capacidade antioxidante/pró-oxidante de  caroteno e de seus produtos de

Burton & Ingold (1984) verificaram que em condições de pressão de oxigênio menor que 0,19 bar, pressão de oxigênio normal do ar encontrada na maioria dos tecidos em condições fisiológicas, o -caroteno é um bom agente antioxidante. Entretanto, em alta pressão de oxigênio, como ocorre no pulmão de fumantes, o -caroteno perde a capacidade antioxidante, e pode desempenhar ação pró-oxidante e auto-catalítica.

Em relação aos estudos in vitro com enfoque na capacidade antioxidante de diferentes padrões de carotenóides, Miller et al. (1996) compararam a capacidade antioxidante de diferentes carotenos e xantofilas em sistemas homogêneos através da sua capacidade em desativar o radical ABTS+. Os resultados mostraram que a capacidade dos carotenos aumenta com a extensão do cromóforo e diminui na presença de anéis terminais. Outro fator que modula a capacidade em reduzir o ABTS+ é a presença de grupos funcionais polares, ocasionando um efeito supressor pelas carbonilas e, aparentemente, nenhum efeito pela inserção de um grupo hidroxila. Em resumo, a sequência para a capacidade de desativação do radical foi licopeno > β-caroteno ~ β- criptoxantina > luteína ~ zeaxantina > α-caroteno > cantaxantina = astaxantina. O licopeno, portanto, apresentou valor de TEAC superior (2,9) ao β-caroteno (1,3), sendo

kr kq kET hv kics _{(Equação 1)} (Equação 2) (Equação 3) (Equação 4) (Equação 5)

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este resultado atribuído, como já citado anteriormente, à diferença estrutural existente entre ambos. Apesar de possuírem onze ligações duplas conjugadas, o licopeno mostrou- se mais efetivo devido ao fato de duas ligações duplas da molécula do β-caroteno estarem localizadas nos anéis ciclohexano, os quais não estão no mesmo plano do restante da molécula, fazendo com que sua contribuição no sistema de ligações duplas conjugadas seja menor (Jiménez-Escrig et al., 2000). Barreto (2008) estudou a capacidade de desativação do radical ABTS•+ apresentada pelos padrões de carotenóides (-caroteno, zeaxantina, -criptoxantina, -apo-8’-carotenal, astaxantina, -apo-10’- carotenal e -apo-12’-carotenal). O maior valor de TEAC foi obtido para o -caroteno. Além disso, os resultados mostraram que a concentração, o número de ligações duplas conjugadas e a presença do grupo carbonila influenciaram na capacidade antioxidante.

Alguns carotenóides na forma cis também foram avaliados pelo método ABTS•+: Bohm et al. (2002) evidenciaram que três isômeros cis (não identificados) de licopeno mostraram maiores valores de capacidade antioxidante quando comparados à forma trans e, quando comparados ao all-trans-β-caroteno, esses isômeros apresentaram um valor de TEAC duas vezes maior. Por outro lado, os isômeros de -caroteno (all-trans, 9-cis, 13-cis e 15-cis) não apresentaram diferença significativa para os valores de TEAC.

Mueller & Boehm (2011) analisando os isômeros all-trans, 9-cis e 13-cis-- caroteno não detectaram diferenças significativas entre os valores da capacidade de desativação do radical ABTS●+, expressando a capacidade antioxidante em equivalente de -tocoferol (TEAC). Entretanto, 15-cis--caroteno apresentou-se menos ativo, provavelmente pela menor estabilidade (TEAC = 2,5). Neste mesmo trabalho, o composto etil éster do ácido -apo-8'-carotenóico apresentou valor de TEAC de 2,5 enquanto -apo-8'-carotenal foi de 1,4. Ou seja, produtos de degradação, que ainda apresentam longa cadeia poliênica, não perderam totalmente a capacidade antioxidante.

A capacidade de desativação do radical ABTS+ por produtos de oxidação oriundos da reação de epoxidação de β-caroteno com MCPBA foi estudada por Ribeiro (2011). O all-trans-β-caroteno apresentou um valor de TEAC de 2,65 e a mistura de produtos de oxidação do β-caroteno, tais como 5,6:5’,6’-diepóxido, 5,6:5’,8’-diepóxido, 9-cis-5,6:5’,6’- diepóxido, 5,6-epóxido e 5,8-epóxido-β-caroteno apresentaram capacidade de desativação deste radical cerca de 5 vezes menor que o all-trans. Uma alteração significativa na capacidade de reduzir o radical ABTS+ foi verificada quando a diferença entre as proporções de mono e diepóxidos de β-caroteno foi maior que 50 %, ou seja, a

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presença de grupos substituintes na estrutura do carotenóide ocasionou maior impacto na capacidade de desativação do ABTS+ do que a extensão do cromóforo (Ribeiro, 2011).

Entre as pesquisas com oxigênio singlete, Montenegro et al. (2002) estudaram o processo de desativação física (kq) e química (kr) de 1O2 por vários carotenóides, entre

eles o -caroteno, em micelas inversas com sensibilizador de rosa de bengala. A degradação dos compostos seguiu uma cinética de primeira ordem, e o valor de kq

aumentou com a extensão do número de ligações duplas conjugadas. Já a presença de grupos substituintes na estrutura diminuiu o valor de kq, devido à maior diferença de

energia entre os estados fundamentais e excitados dos carotenóides. A kr foi

independente do tipo de carotenóide e apresentou 4 ordens de magnitude menor que a kq.

Di Mascio, Kaiser & Sies (1989) observaram que os carotenóides apresentaram kq

variando de 5 a 31 x 109 M1s-1. O licopeno foi o desativador mais eficiente (31 x 109 M-1s-1), enquanto o -caroteno apresentou valor de 14 x 109 M-1s-1. Corroborando com este resultado, Conn, Schalch & Truscott (1991) reportaram uma maior eficiência do licopeno (1,75 x 1010 M-1s-1) quando comparado ao -caroteno (1,2 x 1010 M-1s-1). A diferença de valores para o licopeno pode ser devido ao uso de diferentes solventes em cada trabalho.

Valores de kq de 11 x 109 e 11 x 109 M-1s-1 utilizando benzeno como solvente e

valores de 9 x 109 e 12 x 109 M-1s-1 utilizando tolueno como solvente foram obtidos com os padrões de 9-cis-β-caroteno e 15-cis-β-caroteno, respectivamente (Conn, Schalch & Truscott, 1991). Já o all-trans--caroteno apresentou valor de 13 x 109 M-1s-1 em benzeno, e 14 x 109 M-1s-1 em tolueno. Ou seja, os isômeros cis de -caroteno apresentaram valores ligeiramente inferiores em relação à forma all-trans (Conn, Schalch & Truscott, 1991). Além disto, a desativação de -caroteno em CHCl3 apresentou a kq de 5 x 109 M-

1_s-1 _{(Devasagayam et al., 1992).}

Hirayama et al. (1994) relacionaram a estrutura química e a capacidade de desativação de oxigênio singlete por -caroteno, licopeno e -criptoxantina. A abertura do anel  aumentou o potencial desativadora, como no caso do licopeno. Similarmente, substituições por grupos hidroxilas mostraram-se menos efetivas e grupos epóxidos e metílicos contribuíram para uma menor capacidade em desativar oxigênio singlete. Desta forma, as propriedades dos carotenóides dependem não apenas do comprimento do sistema de ligações duplas conjugadas, mas também dos grupos terminais e funcionais.

Pesquisas in vivo vêm mostrando que all-trans--caroteno e seus produtos de degradação voláteis e não voláteis, os quais podem ser formados durante o aquecimento

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e degradação química, podem exercer efeitos benéficos ou prejudiciais para a saúde humana. Por este motivo, estudos em sistemas abióticos são cada vez mais necessários para melhorar o entendimento da reatividade destes compostos.

Ao avaliar compostos não-voláteis, Barua (1999) observou que 5,6 e 5,8-epóxi-- caroteno, foram mais ativos que -caroteno na indução e diferenciação de células NB4

(linhagem de célula leucemina promielocítica), Além disso, foram melhor absorvidos pelo organismo humano, com mais de 60 % de absorção após 6 horas da ingestão da dose consumida. Tibaduiza et al. (2002) verificaram que ácidos apocarotenóicos com diferentes números de ligações duplas conjugadas inibiram o crescimento de células do câncer de mama. Gradelet et al. (1996) mostraram que -apo-8’-carotenal é um forte indutor da isoenzima citocromo P450 1A1 (CYP1A1) que possui uma importante função na ativação de xenobióticos a metabólitos tóxicos em ratos, enquanto que -caroteno não foi ativo. Por outro lado, outros estudos mostraram que a mistura de produtos de oxidação voláteis e não voláteis do -caroteno aumentaram a ligação de benzo[a]pireno ao DNA (Salgo et al., 1999), induziram o stress oxidativo in vitro (Augustin et al., 2002), inibiram junções de comunicação intracelulares (Yeh & Hu, 2003), apresentaram efeito citotóxico (Hurst et al., 2005; Kalariya et al., 2008) e genotóxico (Alija et al., 2006; Kalariya et al., 2009). Vale ressaltar que, esses efeitos prejudiciais podem ocorrer após a ingestão de altas doses de carotenóides (Caris-Veyrat, 2008), e que os compostos de degradação do all-trans-- caroteno, após serem gerados via degradação térmica, química ou bioquímica normalmente são detectados em quantidades muito menores quando comparados à forma all-trans.

Dessa forma, observa-se muita diversidade nas informações apresentadas pela literatura e, por conseqüência, algumas contradições em relação aos dados de capacidade antioxidante dos produtos de degradação de carotenóides, sendo assim verificada a necessidade de maiores estudos sobre o tema.

24 4 MATERIAL E MÉTODOS