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	R^1	R^2	CAS-Nummer
α-Tocotrienol		CH3	CH3	58864-81-6
β-Tocotrienol		CH3	H	490-23-3
γ-Tocotrienol		H	CH3	14101-61-2
δ-Tocotrienol		H	H	25612-59-3

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.^[1] 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)^[1], Reisöl mit 120 mg / 100 g (vorwiegend γ-Tocotrienol)^[2], Schwarzkümmelöl mit 120 mg / 100 g (vorwiegend als β-Tocotrienol)^[3] sowie insbesondere Nelkenöl mit fast 1000 mg / 100 g (insbesondere δ-Tocotrienol).^[4][5]

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).^[6] 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.^[7] 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.^[7] Die biologische Vitamin E-Aktivität hat keinen direkten Bezug zum antioxidativen Potential.^[6]

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.^[8]

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.^[7] 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.^[9] 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.^[10] 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 TOCOTRIENOLS (INCI)^[11] aufgeführt.

Forschung

Tocotrienole hemmen die Aktivierung des Transkriptionsfaktors NF-κB, unter anderem durch die Hemmung der Farnesyl-Prenyl-Transferase.^[12] NF-κB reguliert Gene, die eine zentrale Rolle bei Entzündung,^[13] Apoptose^[14] und Alterung^[15][16][17] spielen. Nach dem gegenwärtigen Stand der Forschung wird diese Eigenschaft, die vorwiegend bei den Isomeren γ-Tocotrienol und δ-Tocotrienol^[13] zu finden ist, für die Wirkung im Bereich Entzündungshemmung^[18] und Krebs^[14][19] in Verbindung gebracht. Tocotrienole hemmen Osteoklasten, wodurch der Knochenabbau gemindert wird.^[20]

Seit 1991 wird über weitere biologische Funktionen von Tocotrienolen berichtet, die überwiegend nicht bei Tocopherolen zu finden sind: Dies sind antiproliferative,^[21][22] neuroprotektive^[23] 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,^[24] z. B. bei der nicht-alkoholischen Fettleberkrankheit, bei kardiovaskulären Erkrankungen, bei Krebs^[25] oder bei Osteoporose^[26]. Generell wurden die verabreichten Dosen gut vertragen.^[24]

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.^[27] 1961 wurde durch die Arbeiten von J. Bunyan und Mitarbeitern^[28] 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.^[29]

Im Vergleich zu den Tocopherolen als präsenter Vertreter des Vitamin E wurde vergleichsweise wenig Forschung an den Tocotrienolen betrieben, hierbei größtenteils an α-Tocotrienol.^[1]

Literatur

• Barrie Tan, Ronald Ross Watson, Victor R. Preedy (Hrsg.): Tocotrienols - Vitamin E Beyond Tocopherols. 2. Auflage. Crc Press Inc., 2012, ISBN 978-1-4398-8441-6 (englisch). 
• Chandan K. Sen et al.: Tocotrienols: Vitamin E beyond tocopherols. In: Life Sciences. Band 78, Nr. 18, 27. März 2006, S. 2088–2098, doi:10.1016/j.lfs.2005.12.001, PMID 16458936, PMC 1790869 (freier Volltext) – (englisch). 
• Chandan K. Sen et al.: Tocotrienols in health and disease: the other half of the natural vitamin E family. In: Molecular Aspects of Medicine. Band 28, Nr. 5-6, 2007, S. 692–728, doi:10.1016/j.mam.2007.03.001, PMID 17507086, PMC 2435257 (freier Volltext) – (englisch). 

Einzelnachweise

1. Chandan K. Sen et al.: Tocotrienols in health and disease: the other half of the natural vitamin E family. In: Molecular Aspects of Medicine. Band 28, Nr. 5-6, 2007, S. 692–728, doi:10.1016/j.mam.2007.03.001, PMID 17507086, PMC 2435257 (freier Volltext) – (englisch). 
2. Kalyana Sundram et al.: Palm fruit chemistry and nutrition. In: Asia Pacific Journal of Clinical Nutrition. Band 12, Nr. 3, 2003, S. 355–362, PMID 14506001 (englisch). 
3. Mustafa Kiralan et al.: Composition and Functionality of Nigella sativa Fixed Oil. In: Black cumin (Nigella sativa) seeds: Chemistry, Technology, Functionality, and Applications. Springer International Publishing, Cham 2021, ISBN 978-3-03048798-0, S. 319–333, doi:10.1007/978-3-030-48798-0_20 (englisch). 
4. Faten M. Ibrahim et al.: Biochemical characterization, anti-inflammatory properties and ulcerogenic traits of some cold-pressed oils in experimental animals. In: Pharmaceutical Biology. Band 55, Nr. 1, 1. Januar 2017, S. 740–748, doi:10.1080/13880209.2016.1275705, PMID 28056572, PMC 6130677 (freier Volltext) – (englisch). 
5. Mohamed Fawzy Ramadan: Composition and functionality of clove (Syzygium aromaticum) fixed oil. In: Mohamed Fawzy Ramadan (Hrsg.): Clove (Syzygium aromaticum): Chemistry, Functionality and Applications. Academic Press, 2022, ISBN 978-0-323-88551-5, S. 423, doi:10.1016/B978-0-323-85177-0.00035-5 (englisch). 
6. Klaus Pietrzik, Ines Golly, Dieter Loew: Handbuch Vitamine: Für Prophylaxe, Therapie und Beratung. 1. Auflage. Urban&Fischer, Elsevier, München 2008, ISBN 978-3-437-55361-5, S. 291-291. 
7. Carlo Agostoni et al.: Scientific Opinion on Dietary Reference Values for vitamin E as α-tocopherol. In: EFSA (Hrsg.): EFSA Journal. Band 13, Nr. 7, 2015, S. 8–9, doi:10.2903/j.efsa.2015.4149 (englisch). 
8. Afaf Kamal-Eldin, Lars-Åke Appelqvist: The chemistry and antioxidant properties of tocopherols and tocotrienols. In: Lipids. Band 31, Nr. 7, Juli 1996, S. 671–701, doi:10.1007/BF02522884 (englisch). 
9. L. Packer, S. U. Weber, G. Rimbach: Molecular aspects of alpha-tocotrienol antioxidant action and cell signalling. In: J. Nutr. Band 131, Nr. 2, Februar 2001, S. 369S–373S, PMID 11160563. 
10. Patent DE69534536T2: Verwendung zur topischen Anwendung von Tocotrienol auf die Haut und die Haare. Angemeldet am 27. März 1995, veröffentlicht am 22. Juni 2006, Erfinder: Nicholas V. Perricone.‌
11. Eintrag zu TOCOTRIENOLS in der CosIng-Datenbank der EU-Kommission, abgerufen am 23. Oktober 2021.
12. 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, doi:10.6133/apjcn.202109_30(3).0020, PMID 34587713.
13. 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 doi:10.1371/journal.pone.0255205. PMC 8301652 (freier Volltext).
14. 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, doi:10.1007/s40199-022-00451-x, PMID 36136247, PMC 9715902 (freier Volltext) (Review).
15. 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, doi:10.1016/j.maturitas.2016.11.003, PMID 27889054 (Review).
16. 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, doi:10.3389/fphar.2022.1006198, PMID 36299879, PMC 9588953 (freier Volltext) (Review).
17. 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.
18. 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, doi:10.1080/07315724.2010.10719848, PMID 20823493 (Review).
19. 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.
20. 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, doi:10.2174/1389450119666180207092539, PMID 29412105, PMC 6094554 (freier Volltext).
21. 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.
22. Vitamin E and Breast Cancer. In: J Nutr. 134(12 Suppl), Dez 2004, S. 3458S-3462S. PMID 15570054.
23. S. Khanna, S. Roy, A. Slivka, T. Craft, S. Chaki, C. Rink, M. Notestine, A. DeVries, N. Parinandi, C. Sen: Neuroprotective properties of the natural vitamin E alpha-tocotrienol. In: Stroke. Band 36, Nr. 10, 2005, S. 2258–2264, doi:10.1161/01.STR.0000181082.70763.22, PMID 16166580. 
24. Puvaneswari Meganathan, Ju-Yen Fu: Biological Properties of Tocotrienols: Evidence in Human Studies. In: International Journal of Molecular Sciences. Band 17, Nr. 11, 26. Oktober 2016, S. 1682, doi:10.3390/ijms17111682, PMID 27792171, PMC 5133770 (freier Volltext) – (englisch). 
25. Ranmali Ranasinghe et al.: Revisiting the therapeutic potential of tocotrienol. In: BioFactors (Oxford, England). Band 48, Nr. 4, Juli 2022, S. 813–856, doi:10.1002/biof.1873, PMID 35719120, PMC 9544065 (freier Volltext) – (englisch). 
26. C.-L. Shen, S. Yang, M. D. Tomison, A. W. Romero, C. K. Felton, H. Mo: Tocotrienol supplementation suppressed bone resorption and oxidative stress in postmenopausal osteopenic women: a 12-week randomized double-blinded placebo-controlled trial. In: Osteoporosis International. 29. Jahrgang, Nr. 4, 2018, S. 881–891, doi:10.1007/s00198-017-4356-x. 
27. Viren Patel et al.: Tocotrienols: the lesser known form of natural vitamin E. In: Indian Journal of Experimental Biology. Band 49, Nr. 10, Oktober 2011, S. 732–738, PMID 22013739, PMC 4357313 (freier Volltext) – (englisch). 
28. J. Bunyan et al.: Biological potencies of epsilon- and zeta-1-tocopherol and 5-methyltocol. In: The British Journal of Nutrition. Band 15, 1961, S. 253–257, doi:10.1079/bjn19610030, PMID 13688870 (englisch). 
29. Peter Schudel et al.: Über die Chemie des Vitamins E. 5. Mitteilung. Die Synthese von rac. all‐trans‐ζ₁‐ und‐ϵ‐Tocopherol. In: Helvetica Chimica Acta. Band 46, Nr. 7, Januar 1963, S. 2517–2526, doi:10.1002/hlca.19630460706.