Tocotrienole

Tocotrienole, auch bekannt als T3 oder TCT, sind Vitamere und gehören zur Familie der Vitamin-E-Verbindungen. Im Gegensatz zu den Tocopherolen weisen Tocotrienole eine dreifach ungesättigte Seitenkette auf, behalten jedoch die gleiche Funktionsgruppe (α, β, γ, δ) bei. Ähnlich wie Tocopherole wirken Tocotrienole als Antioxidantien, haben aber auch einige weitere Funktionen, die bei Tocopherolen nicht vorhanden sind.

Aufbau

Tocotrienole enthalten einen an Position 6 hydroxylierten Chromanring, der an Position 2 mit einer ungesättigten Seitenkette verknüpft ist. Die Derivate werden in Abhängigkeit von der Methylierung des Chromanrings in eine α-, β-, γ- oder δ-Form unterteilt. Tocotrienole liegen natürlicherseits in einer (R)-Konfiguration vor.


Name	Struktur des (R)-Isomers	R¹	R²	CAS-Nummer
α-Tocotrienol	Datei:(R)-Tocotrienol (R3=CH3) V.1.svg	CH₃	CH₃	Vorlage:CASRN
β-Tocotrienol		CH₃	H	Vorlage:CASRN
γ-Tocotrienol		H	CH₃	Vorlage:CASRN
δ-Tocotrienol		H	H	Vorlage:CASRN

Vorkommen

Tocotrienole sind in Pflanzen weit verbreitet. Während in grünen Pflanzenteilen hauptsächlich Tocopherole vorkommen, enthält das Endosperm der Samen vieler Monokotyledonen Tocotrienole als primäre Vitamin E-Form.<ref name=":3" /> Daher sind Getreidekörner (z. B. Weizen, Reis oder Gerste) reich an Tocotrienolen. Auch in Samen mancher zweikeimblättrigen Pflanzen inklusive Doldenblütler oder Nachtschattengewächsen. Allgemein finden sich Tocotrienole insbesondere in nicht-photosynthetisch aktivem Gewebe und Organen wie Samen oder Früchte.

Als besonders reichhaltig gelten Palmöl mit bis zu 80 mg / 100 g (vorwiegend als α- und δ-Tocotrienol)<ref name=":3" />, Reisöl mit 120 mg / 100 g (vorwiegend γ-Tocotrienol)<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>, Schwarzkümmelöl mit 120 mg / 100 g (vorwiegend als β-Tocotrienol)<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref> sowie insbesondere Nelkenöl mit fast 1000 mg / 100 g (insbesondere δ-Tocotrienol).<ref name="oedema">{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref><ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>

Durch das reichliche Vorkommen in Gerste und Reis (auch Weintrauben und Palmöl) sind Tocotrienole seit Jahrtausenden normaler Bestandteil der Ernährung.

Unterschiede von Tocotrienolen zu Tocopherolen

Chemisch gesehen unterscheiden sich Tocotrienole nur durch die Seitenkette von den analogen Tocopherolen. Während sie bei den letzteren vollständig gesättigt ist, weisen Tocotrienole eine dreifach ungesättigte Seitenkette auf. Sie unterscheiden sich von den Tocopherolen in der antioxidativen Wirkung, Vitamin E-Wirkung, Verteilung und Verweilzeit im Körper und vielfältige Einflüsse auf Transkriptionsfaktoren und Enzyme, die bei α-Tocopherol gar nicht feststellbar sind.

Vitamin E-Wirkung

Die Vitamin-E Wirkung wird definiert durch ihre Fähigkeit, nach einer Mangeldiät die Fruchtbarkeit von Ratten wieder herzustellen (Fertilitätstest).<ref name=":2">{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref> Zur Standardisierung der Vitamin E-Aktivität eines Derivates wird der Begriff α-Tocopherol-Äquivalent (α-TE oder TÄ) angegeben. So entspricht die Aktivität von 1 mg (RRR)-α-Tocopherol 3,3 mg α-Tocotrienol oder 20 mg β-Tocotrienol.<ref name=":0">{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref> Damit beträgt die Wirksamkeit von α-Tocotrienol ein Drittel von der des α-Tocopherol. Die biologische Vitamin E-Aktivität von γ- und δ-Tocotrienol liegt unterhalb der Nachweisgrenze.<ref name=":0" /> Die biologische Vitamin E-Aktivität hat keinen direkten Bezug zum antioxidativen Potential.<ref name=":2" />

Antioxidative Wirkung

Vitamin E ist Bestandteil biologischer Membranen und kann als einziges Antioxidans die peroxidative Kettenreaktion unterbrechen. Außerdem schützt es ungesättigte Fettsäuren vor Autoxidation und unterbindet die Oxidation sauerstoffempfindlicher Substanzen wie Vitamin A.

Die antioxidative Wirkung von Tocotrienolen in den Zellmembranen ist deutlich höher als die von α-Tocopherol.<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>

Verteilung im Körper, Langlebigkeit

Der Transport von Vitamin E im Blut wird vorwiegend durch das α-Tocopherol-Transferprotein (α-TTP) bewerkstelligt. Dieses bindet bevorzugt an α-Tocopherol und hat eine geringere Affinität zu anderen Tocopherolen und Tocotrienolen.<ref name=":0" /> Dadurch wird im Körper bevorzugt α-Tocopherol verteilt, welches die anderen Isomere von den Transportwegen verdrängen kann.

Tocotrienole bewegen sich im Körper aber auch durch Diffusion zwischen den Zellen und werden auch ohne das Transportprotein aufgenommen.

Tocotrienole haben im Blutstrom nur eine kurze Halbwertzeit von ca. 3 bis 6 Stunden, gegenüber 5 bis 7 Tagen bei α-Tocopherol, welches in Geweben sogar bis zu 100 Tagen gespeichert werden kann.

Bioverfügbarkeit

Bei oraler Einnahme werden Tocotrienole nur etwa 30 % so gut wie Tocopherol im Körper aufgenommen. Außerdem werden sie schneller wieder ausgeschieden. Tocotrienole werden aber wesentlich besser als Tocopherole durch die Haut aufgenommen.<ref name="pmid11160563">{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref> Die Einnahme von α-Tocopherol, insbesondere von synthetischem dl-α-Tocopherylacetat, vermindert die Aufnahme der Tocotrienole aus der Nahrung und beschleunigt die Abbau-Rate im Gewebe.

Technische Gewinnung

Tocotrienole werden derzeit in großem Maßstab aus rotem Palmöl, aus Annattosamen und aus Reiskeimöl gewonnen. Eine chemische Synthese findet nicht statt. Das aufkonzentrierte Vitamin-Öl wird TRF (Tocotrienol Rich Fraction) genannt. Die Zusammensetzung unterscheidet sich je nach Ursprung beträchtlich. So besteht das Vitamin E aus Annattosamen ausschließlich aus δ-Tocotrienol und γ-Tocotrienol. Das TRF aus rotem Palmöl besteht zu je ca. 25 % aus α-Tocopherol und α-Tocotrienol, der Rest aus überwiegend γ-Tocotrienol. Die Extraktionen aus Reisöl bestehen zu ca. 50 % aus α-Tocopherol, der Rest aus gemischten Tocotrienolen.

Tocotrienole in Kosmetik

Die Verwendung von Tocotrienolen in Kosmetik wurde Mitte der 90er Jahre in der EU und den USA patentiert.<ref name="DE000069534536T2">{{#if:{{#ifexpr:{{#if:DE|0|1}} or {{#if:69534536|0|1}}|1}}|Fehlender Parameter {{#if:DE||„Land“{{#if:69534536|| und }}}}{{#if:69534536||„V-Nr“}}|}}{{#if: {{#invoke:Expr|TemplateBooland}}|{{#ifeq:|Patentanmeldung|Patentanmeldung|{{#ifeq:|Gebrauchsmuster|Gebrauchsmuster|Patent}}}} {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}|DE69534536T2|{{#switch: {{{DB}}} | DEPATIS =DE69534536T2 | WIPO = DE69534536 | Google = DE69534536T2 | #default =DE69534536T2 }}}}{{#if:Verwendung zur topischen Anwendung von Tocotrienol auf die Haut und die Haare1995-03-272006-06-22Nicholas V. Perricone|:|.}}{{#if:Verwendung zur topischen Anwendung von Tocotrienol auf die Haut und die Haare| Verwendung zur topischen Anwendung von Tocotrienol auf die Haut und die Haare.}}{{#if:1995-03-27| Angemeldet am {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}{{#if:2006-06-22Nicholas V. Perricone|,}}}}{{#if:2006-06-22|{{#if:1995-03-27| veröffentlicht am | Veröffentlicht am }}{{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}{{#if:Nicholas V. Perricone|,}}}}{{#if:| Anmelder: {{{Anmelder}}}{{#if:Nicholas V. Perricone|,}}}}{{#if:Nicholas V. Perricone| Erfinder: Nicholas V. Perricone}}{{#if:| ({{{Kommentar}}})}}{{#if:1995-03-272006-06-22Nicholas V. Perricone|.}}‌}}{{#invoke:TemplatePar|match |template= Vorlage:Patent |cat= {{#ifeq: 0 | 0 | Wikipedia:Vorlagenfehler/Vorlage:Patent}} |format=@@@ |preview=@@@ |1=Land= ABC+ |2=V-Nr= /^[0-9A-Z]+$/ |3=Titel= * |4=Erfinder= * |5=Anmelder= * |6=A-Datum= * |7=V-Datum= * |8=Typ= ASCII |9=Code= ASCII |10=Kommentar= * |11=KeinLink= ASCII |12=DB=ASCII }}</ref> Die Wirkung zur Verbesserung des Erscheinungsbildes von Haut und Haar wird den antioxidativen Eigenschaften von Tocotrienolen zugeschrieben. In Kosmetikartikeln werden sie in der Liste der Inhaltsstoffe als Vorlage:INCI aufgeführt.

Forschung

Tocotrienole hemmen die Aktivierung des Transkriptionsfaktors NF-κB, unter anderem durch die Hemmung der Farnesyl-Prenyl-Transferase.<ref name="PMID34587713">N. A. Nasir, M. Z. Sadikan, R. Agarwal: Modulation of NFκB signalling pathway by tocotrienol: A systematic review. In: Asia Pacific journal of clinical nutrition. Band 30, Nummer 3, September 2021, S. 537–555, {{#invoke:Vorlage:Handle|f|scheme=doi|class=plainlinks|parProblem=Problem|errCat=Wikipedia:Vorlagenfehler/Parameter:DOI|errClasses=error editoronly|errHide=1|errNS=0 4 10 100}}, PMID 34587713.</ref> NF-κB reguliert Gene, die eine zentrale Rolle bei Entzündung,<ref name="Khor">Ban-Hock Khor, Hui-Ci Tiong, Shing Cheng Tan, Sok Kuan Wong, Kok-Yong Chin, Tilakavati Karupaiah, Soelaiman Ima-Nirwana, Abdul Halim Abdul Gafor: Effects of tocotrienols supplementation on markers of inflammation and oxidative stress: A systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. In: PLOS ONE. 2021, Band 16, Nummer 7, S. e0255205 {{#invoke:Vorlage:Handle|f|scheme=doi|class=plainlinks|parProblem=Problem|errCat=Wikipedia:Vorlagenfehler/Parameter:DOI|errClasses=error editoronly|errHide=1|errNS=0 4 10 100}}. }} PMC 8301652 (freier Volltext{{#if:|, PDF}}).</ref> Apoptose<ref name="PMID36136247">S. Mohseni, O. Tabatabaei-Malazy, H. S. Ejtahed, M. Qorbani, L. Azadbakht, P. Khashayar, B. Larijani: Effect of vitamins C and E on cancer survival; a systematic review. In: Daru : journal of Faculty of Pharmacy, Tehran University of Medical Sciences. Band 30, Nummer 2, Dezember 2022, S. 427–441, {{#invoke:Vorlage:Handle|f|scheme=doi|class=plainlinks|parProblem=Problem|errCat=Wikipedia:Vorlagenfehler/Parameter:DOI|errClasses=error editoronly|errHide=1|errNS=0 4 10 100}}, PMID 36136247, }} PMC 9715902 (freier Volltext{{#if:|, PDF}}) (Review).</ref> und Alterung<ref name="PMID27889054">E. N. Georgousopoulou, D. B. Panagiotakos, D. D. Mellor, N. Naumovski: Tocotrienols, health and ageing: A systematic review. In: Maturitas. Band 95, Januar 2017, S. 55–60, {{#invoke:Vorlage:Handle|f|scheme=doi|class=plainlinks|parProblem=Problem|errCat=Wikipedia:Vorlagenfehler/Parameter:DOI|errClasses=error editoronly|errHide=1|errNS=0 4 10 100}}, PMID 27889054 (Review).</ref><ref name="PMID36299879">N. I. Ghazali, R. Z. Mohd Rais, S. Makpol, K. Y. Chin, W. N. Yap, J. A. Goon: Effects of tocotrienol on aging skin: A systematic review. In: Frontiers in pharmacology. Band 13, 2022, S. 1006198, {{#invoke:Vorlage:Handle|f|scheme=doi|class=plainlinks|parProblem=Problem|errCat=Wikipedia:Vorlagenfehler/Parameter:DOI|errClasses=error editoronly|errHide=1|errNS=0 4 10 100}}, PMID 36299879, }} PMC 9588953 (freier Volltext{{#if:|, PDF}}) (Review).</ref><ref name="pmid18256548">A. S. Adler, T. L. Kawahara, E. Segal, H. Y. Chang: Reversal of aging by NFkappaB blockade. In: Cell Cycle. 7(5), 1. Mar 2008, S. 556–559. Epub 2007 Dec 26. PMID 18256548.</ref> spielen. Nach dem gegenwärtigen Stand der Forschung wird diese Eigenschaft, die vorwiegend bei den Isomeren γ-Tocotrienol und δ-Tocotrienol<ref name="Khor" /> zu finden ist, für die Wirkung im Bereich Entzündungshemmung<ref name="pmid20823493">M. Kaileh, R. Sen: Role of NF-kappaB in the anti-inflammatory effects of tocotrienols. In: Journal of the American College of Nutrition. Band 29, Nummer 3 Suppl, Juni 2010, S. 334S–339S, {{#invoke:Vorlage:Handle|f|scheme=doi|class=plainlinks|parProblem=Problem|errCat=Wikipedia:Vorlagenfehler/Parameter:DOI|errClasses=error editoronly|errHide=1|errNS=0 4 10 100}}, PMID 20823493 (Review).</ref> und Krebs<ref name="PMID36136247" /><ref name="pmid21971120">K. Husain, R. A. Francois, T. Yamauchi, M. Perez, S. M. Sebti, M. P. Malafa: Vitamin E δ-tocotrienol augments the antitumor activity of gemcitabine and suppresses constitutive NF-κB activation in pancreatic cancer. In: Mol Cancer Ther. 10(12), Dez 2011, S. 2363–2372. Epub 2011 Oct 4. PMID 21971120.</ref> in Verbindung gebracht. Tocotrienole hemmen Osteoklasten, wodurch der Knochenabbau gemindert wird.<ref name="PMID29412105">N. F. Radzi, N. A. Ismail, E. Alias: Tocotrienols Regulate Bone Loss through Suppression on Osteoclast Differentiation and Activity: A Systematic Review. In: Current drug targets. Band 19, Nummer 9, 2018, S. 1095–1107, {{#invoke:Vorlage:Handle|f|scheme=doi|class=plainlinks|parProblem=Problem|errCat=Wikipedia:Vorlagenfehler/Parameter:DOI|errClasses=error editoronly|errHide=1|errNS=0 4 10 100}}, PMID 29412105, }} PMC 6094554 (freier Volltext{{#if:|, PDF}}).</ref>

Seit 1991 wird über weitere biologische Funktionen von Tocotrienolen berichtet, die überwiegend nicht bei Tocopherolen zu finden sind: Dies sind antiproliferative,<ref>J. Y. Fu, D. R. Blatchford, L. Tetley, C. Dufès: Tumor regression after systemic administration of tocotrienol entrapped in tumor-targeted vesicles. In: J Control Release. 140(2), 3. Dez 2009, S. 95–. PMID 19709637.</ref><ref>Vitamin E and Breast Cancer. In: J Nutr. 134(12 Suppl), Dez 2004, S. 3458S-3462S. PMID 15570054.</ref> neuroprotektive<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref> und entzündungshemmende Eigenschaften. Diese Wirkungen wurden jedoch größtenteils nicht am Menschen nachgewiesen, sondern nur in Zellkulturen oder im Tierversuch gesehen.

Klinische Studien am Menschen

In klinischen Prüfungen werden Tocotrienole bei verschiedenen Erkrankungen erprobt,<ref name=":1">{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref> z. B. bei der nicht-alkoholischen Fettleberkrankheit, bei kardiovaskulären Erkrankungen, bei Krebs<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref> oder bei Osteoporose<ref name="ShenYang2018">{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}{{#if:

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Geschichte

Die Erforschung der Tocotrienole begann Ende der 1950er Jahre, als ein Derivat des α-Tocopherols (5,7,8-Trimethyltocotrienol) 1959 in Reis beschrieben wurde.<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref> 1961 wurde durch die Arbeiten von J. Bunyan und Mitarbeitern<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref> schließlich die Bezeichnung „Tocotrienol“ als ungesättigte Form des Tocols (α-Tocopherol) geprägt, außerdem hatte die Arbeitsgruppe dessen biologische Bedeutung erkannt. Die Aufklärung der Struktur von α-Tocotrienol wurde 1963 durch Peter Schudel und Mitarbeitern veröffentlicht.<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>

Im Vergleich zu den Tocopherolen als präsenter Vertreter des Vitamin E wurde vergleichsweise wenig Forschung an den Tocotrienolen betrieben, hierbei größtenteils an α-Tocotrienol.<ref name=":3">{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>

Literatur

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Einzelnachweise