Lutein

Lutein  je pigment patřící mezi xantofyly, skupinu karotenoidů obsahujících kyslík . Xantofyly (ze starořeckého ξανθός  - žlutý a φύλλον  - list) jsou hlavní složkou žlutých pigmentů v listech, květech, plodech a poupatech vyšších rostlin, stejně jako v mnoha řasách a mikroorganismech. V roce 1837 švédský chemik Berzelius použil tento termín k označení žlutého pigmentu izolovaného ze žlutých listů, které opadaly na podzim. Později se jako xantofyly začaly chápat pouze hydroxylované karotenoidy . Termín „lutein“ se používá od 20. století. V živočišné říši jsou xantofyly včetně luteinu méně časté (například ve slepičím žloutku).

Molekula luteinu je lipofilní . Přítomnost konjugovaných dvojných vazeb vysvětluje vlastnosti luteinu pohlcující světlo a antioxidační účinek.

Registrováno jako potravinářská přídatná látka s číslem E161b .

Biosyntéza luteinu

Lutein je přírodní barvivo patřící do skupiny hydroxylovaných karotenoidů  – xantofylů. Na rozdíl od uhlovodíkových karotenoidů obsahují xantofyly hydroxylové skupiny a jsou polární. V tomto ohledu zaujímají vhodné pozice v lipoproteinových membránách. Přítomnost systému konjugovaných dvojných vazeb určuje dvě hlavní vlastnosti luteinu:

1. Absorpce modrofialové části spektra s přechodem do singletového stavu (absorpční maximum - 460 nm).
2. Neutralizace oxidantů a volných radikálů.

V rostlinách jsou všechny xantofyly nekovalentně vázány na proteiny a lipidy fotosyntetických membrán. Nacházejí se převážně v plastidech . Absorbují část slunečního spektra , které je pro chlorofyl nepřístupné . Xantofyly také rozptýlí přebytečnou energii a plní fotoprotektivní funkci. Navíc neutralizují volné radikály, které intenzivně vznikají při fotosyntéze [3] . Biosyntéza luteinu hydroxylací z α-karotenu probíhá pouze v rostlinách, takže lidé a zvířata musí lutein přijímat z potravy. Schéma biosyntézy luteinu ve vyšších rostlinách:

1. První fází je tvorba isoprenového řetězce: geranylgeranylpyrofosfát se tvoří z isoprenylfosfátu v přítomnosti geranylgeranylsyntázy :
2. Čtyři geranylgeranylpyrofosfáty tvoří fytoen v přítomnosti fytoensyntázy:
3. Při dehydrogenaci působením fytoendesaturázy vzniká zeta-karoten:
4. Další dehydrogenace zetakaroten desaturázou vede k tvorbě lykopenu :
5. Lykopencykláza přeměňuje lykopen na alfa-karoten:
6. Alfa-karoten se působením karotenhydroxylázy přeměňuje na lutein [3] :

Obsah v lidském těle

Lidské tělo není schopno syntetizovat lutein, takže příjem luteinu v těle přímo souvisí s výživou. Lutein má ze všech karotenoidů nejvyšší biologickou dostupnost  – téměř 80 %. Jeho stravitelnost je nejvíce ovlivněna přítomností lipidů v potravě [4] . Pro vstřebání luteinu je potřeba konzumovat určité množství lipidů (tuků). Část dietního luteinu je obvykle esterifikována , takže k jeho deesterifikaci jsou zapotřebí střevní lipázy. Lutein ve složení lipidové micely by se měl blížit stěně tenkého střeva. Jako polární molekula se lutein nachází na rozhraní. Taková micela vstupuje do enterocytu pasivní difúzí. Lutein vstupuje do krevního řečiště jako součást chylomikronu [5] . V různých tkáních se lutein hromadí odlišně: jeho maximální koncentrace je pozorována v oku , zejména v sítnici  (10 000krát více než v krevní plazmě ). To je způsobeno selektivním vychytáváním luteinu transportérem vázajícím xantofyl. Protein  tubulin také hraje roli při vstřebávání luteinu okem [6] [7] .

Uvnitř oka je také lutein (a jeho izomer - zeaxanthin ) distribuován nerovnoměrně: žlutá skvrna sítnice obsahuje až 70 % luteinu a zeaxantinu z jejich celkového obsahu v oku. Kromě sítnice a spodního pigmentového epitelu se nacházejí v cévnatce , duhovce , čočce a řasnatém tělese . Jejich koncentrace klesá exponenciálně od středu sítnice k její periferii. Ukázalo se, že asi 50 % těchto pigmentů sítnice je koncentrováno v její centrální zóně s úhlovými rozměry od 0,25 do 2,00°. Podle biochemických údajů je koncentrace makulárních pigmentů v centrální zóně (1,5 ^ 1 mm) téměř 3krát vyšší než v periferních zónách lidské sítnice [8] .

Makulární pigment se svým absorpčním maximem při 460 nm (modrá oblast) má v současnosti několik funkcí. Mezi ně patří snížení vlivu chromatické aberace oka snížením intenzity modré aberace „areola“ při akomodaci oka v oblasti maximální průměrné citlivosti (550 nm) a tím zvýšení zrakové ostrosti, jakož i antioxidant  - kombinace vysokého parciálního tlaku kyslíku v sítnici (až 70 mm Hg) a přítomnosti membrán citlivých na fotooxidaci polynenasycených mastných kyselin vytváří předpoklady pro rozvoj oxidačního stresu a vysoká koncentrace lipofilních xantofylů s antioxidantem vlastnosti brání oxidačnímu poškození buněk [9] .

Zdroje luteinu

Lutein člověk přijímá z potravy, převážně rostlinného původu. Kromě toho mohou být zdrojem tohoto karotenoidu doplňky stravy a léky obsahující lutein.

Obsah luteinu v potravinách

Na základě databáze USDA [10] :

Doporučená úroveň spotřeby

Doporučená úroveň spotřeby luteinu v Rusku je 5 mg denně. Tolerovatelná horní hladina příjmu je 10 mg denně [11] . Pro prevenci očních onemocnění (například retinální dystrofie) je nutné užívat alespoň 2 mg luteinu a denní dávka pro prevenci VPMD u rizikové skupiny  je alespoň 6,0 mg (doporučení ruského experta Rada pro AMD, 2009) [12] .

Je zajímavé, že západní dieta obvykle poskytuje příjem 1 až 2 mg/den. Ale pro černé Američany strava obvykle obsahuje asi 3 mg luteinu denně. Zároveň jsou ve Spojených státech představy o normách spotřeby luteinu mnohem menší než v Rusku: pouze 0,8-1 mg / den [13] .

Podle experimentálních údajů vede příjem luteinu ve formě suplementu v množství 8 mg/den k pětinásobnému zvýšení jeho plazmatické koncentrace. A 30 mg / den - 10krát. Současně se lutein začíná hromadit ve tkáních (v očích) 20–30 dní po zahájení podávání [14] .

Hodnota luteinu pro vidění

Lutein (a jeho izomer, zeaxanthin ) hraje důležitou roli ve fyziologii vidění. Jako složka zrakových pigmentů byl lutein poprvé popsán v roce 1985 [15] .

Má dvě hlavní funkce:

1. Zvýšení zrakové ostrosti snížením chromatických aberací , tj. filtrováním vizuálně neúčinné části spektra před tím, než zasáhne fotoreceptory (eliminuje „aberační halo“). To poskytuje větší jasnost vidění, schopnost rozlišovat malé věci.
2. Fotoprotekce . Snižuje se tok nejagresivnější části viditelného spektra, modrofialové, která odpovídá absorpčnímu rozsahu luteinu [16] . Lutein také poskytuje ochranu před volnými radikály vznikajícími na přímém světle [17] . Snížení takové ochrany vede k degeneraci sítnice a postupné ztrátě zraku [18] .

Pokud je první vlastnost teoreticky předpovězena a potvrzena pouze na modelech, pak druhá (ochranná) vlastnost byla opakovaně prokázána u lidí. Bylo tedy zjištěno, že lidé s nízkým obsahem luteinu mnohem častěji trpí makulární degenerací. Konzumace stravy bohaté na lutein může snížit riziko degenerace sítnice [15] . Lutein, který hraje roli světelného filtru , zabraňuje zakalení čočky a destrukci sítnice [19] . Strava bohatá na lutein umožňuje výrazně delší uchování čočky před zakalením [20] .

Lutein také snižuje tvorbu a akumulaci lipofuscinového pigmentu , který způsobuje vývoj věkem podmíněné retinální dystrofie . Akumulace lipofuscinového pigmentu je důležitým faktorem stárnutí sítnice [21] . Kromě „ucpávání“ optických povrchů uvolňuje lipofuscin při vystavení modrému světlu volné radikály. Lutein snižuje rychlost tvorby lipofuscinu. Mechanismus tohoto jevu není zcela jasný, možná je založen na antioxidačním účinku. Lutein navíc snižuje toxicitu lipofuscinu odfiltrováním agresivního modrého světla [22] .

Obsah luteinu v makulární oblasti sítnice s věkem klesá, což je považováno za jeden z hlavních faktorů způsobujících rozvoj degenerativních procesů v sítnici. [1] Čím vyšší je hustota luteinu v sítnici, tím nižší je riziko poškození sítnice. Snížení ochranné funkce sítnice v důsledku nedostatku luteinu v potravě vede k degeneraci pigmentové vrstvy sítnice ( makulární degenerace ) a v důsledku toho k úplné ztrátě zraku. Je to zdaleka nejčastější příčina slepoty u lidí nad 60 let. Zvýšení dietního nebo doplňkového příjmu luteinu je účinný způsob, jak zvýšit jeho sérovou koncentraci, což v mnoha případech vede ke zvýšení hustoty makulárního pigmentu [23] .

Kromě toho existují studie prokazující pozitivní vliv luteinu na průběh glaukomové neuropatie zrakového nervu (GON) se zvýšeným nitroočním tlakem (IOP) [24] .

Význam luteinu pro zrak dětí

Navzdory tomu, že se lutein v těle zvířat a lidí nevytváří, je přítomen v běžné stravě kojence od narození. To je způsobeno skutečností, že lutein se v mateřském mléce nachází v dostatečně vysokých koncentracích . Podle jedné velké mezinárodní studie [25] kombinovaná koncentrace luteinu a zeaxantinu v mateřském mléce kolísala (v závislosti na zemi) v rozmezí 26–77 µmol/l a v některých zemích (Chile, Čína, Japonsko a Filipíny) jejich obsah dokonce převyšoval obsah dalšího známého antioxidantu - beta-karotenu (a na Filipínách a v Číně - více než jedenapůlkrát).

Dítě ihned po narození čelí novému stresu pro něj - silnému proudu denního světla, který se při průchodu přirozeným optickým systémem (rohovka a čočka) soustředí a zaostří na sítnici v oblasti žluté bod. Při absenci přírodních prostředků začne koncentrovaný paprsek světla nevyhnutelně poškozovat sítnici. Dosud byly provedeny studie u mladých primátů, které prokázaly ochranné vlastnosti luteinu zaváděného do stravy již od velmi raného věku. V jedné studii bylo několika primátům krmeným od narození dietou bez luteinu a zeaxantinu ozářena sítnice nízkovýkonným modrým laserem s vlnovou délkou (476 nm) a poté doplněna luteinem po dobu 22–28 týdnů a experiment byl opakován. Bylo zjištěno, že stupeň poškození fovea macula lutea po luteinu byl významně menší než dříve [26] .

Jiná studie [27] provedená na opicích makaků ukázala, že zvířata chovaná od narození na dietě bez luteinu a zeaxantinu měla strukturální změny v hustotě buněk pigmentového epitelu sítnice, které do určité míry prošly modifikací nejistého biologického významu s výskytem asymetrie. v profilu buňky pigmentového epitelu sítnice, pokud byl začátek užívání luteinu posunut zpět do pozdějšího věku (7–17 let). Autoři publikace uzavírají: "Xantofyly a omega-3 mastné kyseliny jsou nezbytné pro vývoj a/nebo udržení normální distribuce buněk pigmentového epitelu sítnice."

Nadměrný škodlivý účinek modrého světla na sítnici u kojenců je spojen s relativně větší průhledností jejich čočky. Postupem času, když jsou proteiny čočky oxidovány, čočka „zežloutne“ a začne propouštět méně krátkovlnného světla [28] .

Studie ukazují, že podávání luteinu novorozencům je doprovázeno pozitivními účinky z hlediska ochrany před oxidativním stresem. Například při použití luteinu v období 12-36 hodin po porodu se výrazně zvyšuje antioxidační kapacita krve novorozence [29] .

Donedávna nebyl lutein dodatečně zahrnut do kojenecké výživy. A jeho obsah v nich byl velmi nízký. Ale v poslední době jsou v prodeji směsi obohacené o lutein, které jsou v této složce blízké mateřskému mléku.

Přestože jsou k dispozici údaje pro podávání luteinu ve výživě v dávkách 200 µg/l nebo více, EFSA (Evropský úřad pro bezpečnost potravin) uvádí údaje, že 100 µg/l (tj. 10 µg ve 100 ml) může být dostačující k dosažení koncentrací luteinu. v krvi, blízké těm u kojených dětí. [třicet]

Studie prokázaly [31] [32] , že u kojených dětí se koncentrace luteinu v krvi po porodu zvyšuje a při umělém krmení směsí bez přídavku luteinu výrazně klesá již do 1. měsíce života. Naopak při použití umělé výživy obsahující adekvátní množství luteinu se jeho koncentrace v krvi kojence zvyšuje v podobném poměru jako u kojených dětí [33] .

Použití

Lutein je registrován jako potravinářská přídatná látka s číslem E161b (označuje potravinářské barvivo ). Lutein se používá ve farmaceutickém a kosmetickém průmyslu, k obohacení potravinářských výrobků a je součástí krmiva pro zvířata a ryby [1] .

V roce 2004 společný expertní výbor FAO/WHO pro potravinářská aditiva (JECFA) stanovil Tolerable Daily Intake (ADI) pro lutein jako doplněk stravy na 2 mg/kg tělesné hmotnosti [34] . V roce 2010, během přezkumu bezpečnosti luteinu, Evropský úřad pro bezpečnost potravin (EFSA) stanovil ADI na 1 mg/kg tělesné hmotnosti [35] .

Lutein se vyskytuje také v doplňcích stravy a některých volně prodejných lécích [1] .

Poznámky

1. ↑ 1 2 3 4 Kretovič V.L. Základy biochemie rostlin. - M. , 1971.
2. ↑ Lutein . Získáno 21. května 2010. Archivováno z originálu 7. dubna 2012. (neurčitý)
3. ↑ 1 2 Armstrong GA, Hearst JE Genetika a molekulární biologie biosyntézy karotenoidního pigmentu FASEB J. 1996 Feb;10(2):228-37
4. ↑ Zaripheh S, Erdman JW Jr. Faktory ovlivňující biologickou dostupnost xantofylů. J Nutr. 2002;132:531S-534S
5. ↑ Goñi I, Serrano J, Saura-Calixto F. J Agric Food Chem. 26. července 2006;54(15):5382-7. Biologická dostupnost beta-karotenu, luteinu a lykopenu z ovoce a zeleniny
6. ↑ Bernstein PS, Balashov NA, Tsong ED, Rando RR. Retinální tubulin váže makulární karotenoidy. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1997;38:167-175
7. ↑ Yemelyanov AY, Katz NB, Bernstein PS. Ligand-vazebná charakterizace xantofylových karotenoidů na solubilizované membránové proteiny odvozené z lidské sítnice. Exp Eye Res. 2001;72:381-392
8. ↑ Trofimová N. N., Žák P. P., Ostrovskij M. A SENSOR SYSTEMS, 2003, ročník 17, č. 3, str. 198—208 FUNKČNÍ ÚLOHA KAROTENOIDŮ SITINOVÉ JALKOVÉ
9. ↑ A. Jeffrey Whitehead, Julie A. Mares, Ronald P. Danis. Makulární pigment. Přehled současných znalostí. Archiv oftalmologie, 2006, roč. 124, str. 1038-1045 . Získáno 19. září 2009. Archivováno z originálu 29. června 2009. (neurčitý)
10. ↑ Národní databáze živin pro standardní referenční vydání 27 . Získáno 12. listopadu 2014. Archivováno z originálu 4. listopadu 2014. (neurčitý)
11. ↑ Pokyny MP 2.3.1.1915-04 „Doporučené úrovně spotřeby potravin a biologicky aktivních látek“ (schváleno Federální službou pro dohled nad ochranou práv spotřebitelů a lidským blahobytem dne 2. července 2004) . Získáno 11. září 2016. Archivováno z originálu 5. července 2016. (neurčitý)
12. ↑ Age-related macular degeneration / American Academy of Ophthalmology, Expert Council on Age-related macular degeneration, Interregional Association of Ophthalmologists - SPb. "")
13. ↑ Marse-Perlman, Julie A.; Alicia I. Fisher, Ronald Klein, Mari Palta, Gladys Block, Amy E. Millen, Jacqueline D. Wright. Lutein a zeaxanthin ve stravě a séru a jejich vztah k makulopatii související s věkem ve třetím národním průzkumu zdravotních a nutričních vyšetření  // Am . J. epidemiol.   : deník. - 2001. - Sv. 153 , č.p. 5 . - str. 424-432 . doi : 10.1093 / aje/153.5.424 .
14. ↑ Landrum JT, Bone RA, Joa H, Kilburn MD, Moore LL, Sprague KE. Jednoroční studie makulárního pigmentu: účinek 140denního doplňku luteinu. Exp Eye Res. 1997;65:57-62
15. ↑ 1 2 Bone RA, Landrum JT, Dixon Z, Chen Y, Llerena CM. Exp Eye Res. 2000 září;71(3):239-45. Lutein a zeaxanthin v očích, séru a stravě lidských subjektů
16. ↑ Nolan JM, Stack J, O'connell E, Beatty S. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2007 Feb;48(2):571-82. Vztah mezi optickou hustotou makulárního pigmentu a jeho složkami karotenoidů ve stravě a séru
17. ↑ A. Jeffrey Whitehead, MD; Julie A. Mareš, PhD; Ronald P. Danis, MD Arch Ophthalmol. 2006;124:1038-1045 Makulární pigment Přehled současných znalostí
18. ↑ Wooten BR, Hammond BR. Makulární pigment: ovlivňuje zrakovou ostrost a viditelnost. Prog Retin Eye Res. 2002;21:225-240
19. ↑ Renzi LM, Johnson EJ J Nutr Elder. 2007;26(3-4):139-57. Lutein a oční poruchy související s věkem u starších dospělých: přehled
20. ↑ Moeller SM, Voland R, Tinker L, Blodi BA, Klein ML, Gehrs KM, Johnson EJ, Snodderly DM, Wallace RB, Chappell RJ, Parekh N, Ritenbaugh C, Mares JA Arch Ophthalmol. březen 2008;126(3):354-64. Asociace mezi nukleární kataraktou související s věkem a luteinem a zeaxantinem ve stravě a séru v karotenoidech ve studii očních onemocnění souvisejících s věkem, doplňková studie iniciativy Women's Health Initiative
21. ↑ Sundelin SP, Nilsson SE, Brunk UT. Tvorba lipofuscinu v retinálních pigmentových epiteliálních buňkách je redukována antioxidanty. Free Radic Biol Med. 2001;31:217-225
22. ↑ Boulton M, Dontsov A, Jarvis-Evans J, Ostrovsky M, Svistunenko D. Lipofuscin je fotoindukovatelný generátor volných radikálů. J Photochem Photobiol B. 1993;19:201-204
23. ↑ Hammond BR, Johnson MA The age-related eye disease study (AREDS) // Nutrition Reviews. - 2002. - č. 60 (9). - R. 283-288
24. ↑ Moshetova L.K., Alekseev I.B., Ivashina A.V. LYUTEIN V LÉČBĚ OPTICKÉ NEUROPATIE GLAUCOMO "Clinical Oftalmology", roč. 6, 2005, č. 2, s. 67-69. . Získáno 3. června 2011. Archivováno z originálu dne 24. ledna 2013. (neurčitý)
25. ↑ Canfield LM, Clandinin MT, Davies DP, Fernandez MC, Jackson J, Hawkes J, Goldman WJ, Pramuk K, Reyes H, Sablan B, Sonobe T, Bo X. Mezinárodní studie hlavních karotenoidů mateřského mléka zdravých matek. Eur J Nutr. červen 2003;42(3):133-41. PubMed PMID 12811470
26. ↑ Barker FM 2nd, Snodderly DM, Johnson EJ, Schalch W, Koepcke W, Gerss J, Neuringer M. Nutriční manipulace sítnice primátů, V: účinky luteinu, zeaxantinu a n-3 mastných kyselin na citlivost sítnice na modré světlo -způsobené poškození. Invest Ophthalmol Vis Sci. 6. června 2011;52(7):3934-42. Tisk červen 2011 PubMed PMID 21245404 ; PubMed Central PMCID: PMC3175953
27. ↑ Leung IY, Sandstrom MM, Zucker CL, Neuringer M, Snodderly DM. Nutriční manipulace sítnice primátů, II: účinky věku, n-3 mastných kyselin, luteinu a zeaxantinu na pigmentový epitel sítnice. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2004 září;45(9):3244-56. PubMed PMID 15326147
28. ↑ Hammond BR Jr. Možná role dietního luteinu a zeaxantinu ve vývoji zraku. Nutr Rev. Prosinec 2008;66(12):695-702. Posouzení. PubMed PMID 19019038
29. ↑ Perrone S, Longini M, Marzocchi B, Picardi A, Bellieni CV, Proietti F, Rodriguez A, Turrisi G, Buonocore G. Účinky luteinu na oxidační stres v termínu novorozenec: pilotní studie. neonatologie. 2010;97(1):36-40. Epub 2009 7. července. PubMed PMID 19590244
30. ↑ Vědecké stanovisko Panelu pro dietetické produkty Výživa a alergie na žádost Evropské komise o „vhodnosti luteinu pro zvláštní nutriční použití kojenci a malými dětmi“. The EFSA Journal (2008) 823, 1-24
31. ↑ Johnson L, Norkus E, Abbasi S, et al. 1995. Příspěvek betakarotenu (BC) z přípravků obohacených BC k individuálním a celkovým sérovým karotenoidům u donošených dětí [abstrakt]. FASEB J, 9(4 Pt 3):1869
32. ↑ Zimmer JP, Hammond BR Jr. Možné vlivy luteinu a zeaxantinu na vyvíjející se sítnici. Clin Ophthalmol. březen 2007;1(1):25-35. PubMed PMID 19668463 ; PubMed Central PMCID: PMC2699988
33. ↑ Bettler J, Zimmer JP, Neuringer M, DeRusso PA. Koncentrace luteinu v séru u zdravých donošených kojenců krmených lidským mlékem nebo kojeneckou výživou s luteinem. Eur J Nutr. únor 2010;49(1):45-51. Epub 2009 12. srpna. PubMed PMID 19672550 ; PubMed Central PMCID: PMC2801838
34. ↑ Světová zdravotnická organizace. LUTEIN z TAGETES ERECTA  // Společný výbor odborníků FAO/WHO pro potravinářská aditiva.
35. ↑ Vědecké stanovisko k přehodnocení luteinu (E 161b) jako potravinářské  přídatné látky . Evropský úřad pro bezpečnost potravin (28. července 2010). Staženo: 13. října 2022.

Odkazy

• Lutein  (německy)  (nedostupný odkaz) . Získáno 16. září 2009. Archivováno z originálu 7. dubna 2012.