Pharmacokinetics of carotenoids and carotene containing compounds

Background. Some natural carotenoids have anti-carcinogenic, anti-mutagenic, and immunomodifying activity and may be considered as potential agents for chemoprevention of cancer. Objective: to study pharmacokinetics of beta-carotene, cantaxantene, lycopene, and carotene-containing compounds created on the base of the mentioned substances. Materials and methods. The study used carotene-containing drugs, which we previously created, such as Betask, Kaskatol, Tomatol, natural carotene-tocopherol complex derived from cankerberry. The research was conducted on mice, rats, rabbits, dogs, piglets, monkeys (Javanese macaque); the observations also involved healthy donors and patients with colorectal cancer before surgery. Carotenoid and retinoid detection was made by high performance liquid chromatography in blood plasma and liver tissue. Results. Comparative analysis of pharmacokinetics of the studied carotenoids demonstrates their relatively low absorption in animals. Bioavailability varies significantly among species; and it increases in the following order: dogs, rabbits, mice, rat, piglets, humans. Pharmacokinetics of carotenoids and carotene-containing compounds was studied with single and multiple administration per os. Cantaxantene and lycopene have a better bioavailability as compared to synthetic beta-carotene. Pharmacokinetics of synthetic carotenes and carotenoids of carotene-containing compounds has no significant differences. Beta-carotene in natural carotene-tocopherol complex has higher bioavailability (2-4 fold higher) as compared to synthetic beta-carotene. Regular complex administration into monkeys results in enhanced beta-carotene levels in blood serum of the animals and inhibits chemically induced carcinogenesis. The patients’ intake of beta-carotene in the pre-operational period was associated with the enhanced pro-vitamin levels in blood serum and stimulation of a number of cellular immune parameters. Conclusions. The studied carotenoids and carotene-containing compounds may be used in combined antitumor therapy and as treatment and prophylactics agents in cancer risk groups.

каротиноиды, ретиноиды, бета-каротин, ликопин, кантаксантин, carotenoids, retinoids, beta-carotene, lycopene, cantaxantene

1. Сергеев А.В., Вакулова Л.А., Шашкина М.Я., Жидкова Т.А. Медико-биологические аспекты каротиноидов. Вопросы медицинской химии 1992;38(6):8-12. PMID: 1298137.

2. Коростелев С.А. Фармакология и механизм антиканцерогенного действия каротиноидов. Дис.. д-ра мед. наук. М., 2002. 311 с.

3. Сергеев А.В., Коростелев С.А., Шашкина М.Я., Болиева Л.З. Проблемы и перспективы создания средств химиопрофилактики рака. В кн.: Экспериментальная онкология на рубеже веков. Под ред. М.И. Давыдова, А.Ю. Барышникова. М., 2003. С. 377-98.

4. Шашкина М.Я., Шашкин П.Н., Сергеев А.В. Роль каротиноидов в профилактике наиболее распространенных заболеваний. Российский биотерапевтический журнал 2010;9(2):77-86.

5. Шлянкевич М.А., Дризе О.Б., Хабибулина В.М. и др. Антимутагенные свойства препаратов,содержащих бета-каротин. Вопросы медицинской химии 1992;38(6):23-5. PMID: 1298121.

6. Сергеев А.В. Иммунофармакология и механизм действия неспецифических противоопухолевых иммуномодуляторов. Дис.. д-ра мед. наук. М., 1986. 360 с.

7. Шашкина М.Я., Шашкин П.К., Сергеев А.В. Каротиноиды как основа для создания лечебно-профилактических средств. Российский биотерапевтический журнал 2009;8(4):91-8.

8. Krisky N.I. Effects of carotenoids in cellular and animal system. Am J Clin Nutr 1991;53(1 Suppl): 238-46. PMID: 1985393.

9. Kim M.J., Kim H. Anticancer effect of lycopen in gastric carcinogenesis. J Cancer Prev 2015;20(2):92-6. DOI: 10.15430/JCP.2015.20.2.92. PMID: 26151041.

10. Болиева Л.З. Экспериментально-клиническое обоснование применения микронутриентов и нестероидных противовоспалительных препаратов в профилактике новообразований. Дис. д-ра мед. наук. Владикавказ, 2004. 275 с.

11. Azuine M.A., Goswami U.C., Kayal J.S., Bhide S.V. Antimutagenic and anticarcinogenic effects of carotenoids and dietary palm oil. Nutr Сancer 1992;17(3):287-95. DOI: 10.1080/01635589209514198. PMID: 1437647.

12. Басиева И.И., Болиева Л.З., Сергеев А.В. Изучение химиопрофилактической активности ликопина на модели рака пищевода, индуцированного у крыс ^метил-^бензилнитрозамином. Российский биотерапевтический журнал 2016;15(2):32-5.

13. Барышников А.Ю., Сергеев А.В., Шашкина М.Я., Горяйнова А.К. Каскатол и каскорутол в лечебно-профилактической практике. М., 2007. 84 с.

14. Шашкина М.Я., Болиева Л.З., Кабацкая С.В., Сергеев А.В. Роль каротинсодержащих препаратов в химиопрофилактике рака. Российский биотерапевтический журнал 2009;8(2):57.

15. Болиева Л.З., Букреев Ю.М., Власенкова Н.К. и др. Антиканцеро генная и иммуномодулирующая активность новых лечебно-профилактических препаратов. Российский биотерапевтический журнал 2014;13(1):66.

16. Хубулова А.Е. Возможности химиопрофилактики рака органов желудочно-кишечного тракта в эксперименте. Дис.. кан,д. мед. наук. М., 2008. 221 с.

17. Буюклинская О.В. Влияние каротинсодержащих препаратов на иммунный статус практически здоровых лиц и при патологии. Дис. д-ра мед. наук. Архангельск, 2001. 310 с.

18. Хубулова А.Е., Джиоев Ф.К., Шашкина М.Я., Сергеев А.В. Антимутагенные и антиоксидантные свойства каскорутола и чаговита. Российский биотерапевтический журнал 2009;8(2):57.

19. Шелепова В.М., Шашкин П.Н., Шашкина М.Я. и др. К вопросу о биологической доступности бета-каротина. Вопросы медицинской химии 1992;38(6):25-7. PMID: 1298122.