Лютеин — пигмент, относящийся к ксантофиллам — группе кислородсодержащих каротиноидов. Ксантофиллы (от др.-греч. — жёлтый и — лист) — главная составная часть жёлтых пигментов в листьях, цветках, плодах и почках высших растений, а также во многих водорослях и микроорганизмах. Этим термином в 1837 году шведский химик Берцелиус обозначил жёлтый пигмент, выделенный из опавших осенью жёлтых листьев. Позже под ксантофиллами стали понимать только гидроксилированные каротиноиды. Термин «лютеин» используется с XX века. В животном мире ксантофиллы, в том числе лютеин, встречаются реже (например, в курином желтке).
Молекула лютеина липофильна. Наличие сопряженных двойных связей объясняет светопоглощающие свойства и противоокислительное действие лютеина.
Лютеин — природный пигмент, относящийся к группе гидроксилированных каротиноидов — ксантофиллов. В отличие от углеводородных каротиноидов, ксантофиллы содержат гидроксильные группы и обладают полярностью. В связи с этим они занимают соответствующие позиции внутри липопротеиновых мембран.
Наличие системы сопряжённых двойных связей обуславливает два основных свойства лютеина:
Поглощение сине-фиолетовой части спектра с переходом в синглетное состояние (максимум поглощения — 460нм).
Нейтрализация окислителей и свободных радикалов.
В растениях все ксантофиллы нековалентно связаны с белками и липидами фотосинтетических мембран. Преимущественно находятся в пластидах. Они поглощают часть солнечного спектра, недоступную хлорофиллу. Также ксантофиллы рассеивают избыточную энергию, выполняя фотозащитную функцию. Кроме того, они нейтрализуют свободные радикалы, интенсивно образующиеся при фотосинтезе[3].
Биосинтез лютеина путём гидроксилирования из -каротина осуществляется только в растениях, поэтому человек и животные должны получать лютеин с пищей.
Схема биосинтеза лютеина у высших растений:
Четыре геранилгеранилпирофосфата в присутствии фитоенсинтазы образуют фитоен:
В ходе дегидрирования под действием фитоендесатуразы образуется зета-каротин:
Дальнейшее дегидрирование под действием зетакаротиндесатуразы приводит к образованию ликопина:
Ликопинциклаза превращает ликопин в альфа-каротин:
Альфа-каротин под действием каротингидроксилазы превращается в лютеин[3]:
Содержание в организме человека
Организм человека не способен синтезировать лютеин, поэтому поступление лютеина в организм напрямую связано с питанием. Среди всех каротиноидов лютеин обладает самой высокой биодоступностью — почти 80 %. На его усваиваемость наибольшее влияние оказывает наличие липидов в пище[4].
Для усвоения лютеина необходимо потреблять некоторое количество липидов (жиров).
Часть пищевого лютеина обычно этерифицирована, поэтому требуется наличие кишечных липаз для его деэтерификации. Лютеин в составе липидной мицеллы должен подойти к стенке тонкого кишечника. Как полярная молекула, лютеин располагается на поверхности раздела фаз. В энтероцит такая мицелла попадает путём пассивной диффузии. В кровоток лютеин выходит в составе хиломикрона[5].
В разных тканях лютеин накапливается неодинаково: максимальная его концентрация наблюдается в глазе, особенно в сетчатке (в 10000 раз больше, чем в плазме крови). Это связано с избирательным поглощением лютеина с помощью ксантофилл-связывающего переносчика. Также в поглощении лютеина глазом играет роль белоктубулин[6][7].
Внутри глаза лютеин (и его изомер — зеаксантин) также распределён неравномерно: в жёлтом пятне сетчатки содержится до 70 % лютеина и зеаксантина от их общего содержания в глазу. Помимо сетчатки и подстилающего пигментного эпителия, они обнаруживаются в сосудистой оболочке глаза, радужке, хрусталике и в цилиарном теле.
Их концентрация экспоненциально убывает от центра сетчатки к её периферии. Показано, что около 50 % этих пигментов сетчатки сосредоточено в её центральной зоне с угловыми размерами от 0,25 до 2,00 °. По биохимическим данным, концентрация макулярных пигментов в центральной зоне (1,5^1 мм) почти в 3 раза выше, чем в периферических зонах сетчатки человека[8].
В настоящее время предполагается, что макулярный пигмент с его максимумом поглощения при 460 нм (синяя область) выполняет несколько функций. Среди них — снижение влияния хроматической аберрации глаза за счёт снижения интенсивности синего аберрационного «ареола» при аккомодации глаза в области максимальной средней чувствительности (550 нм) и повышение тем самым остроты зрения, а также противоокислительная — сочетание высокого парциального давления кислорода в сетчатке (до 70 мм рт. ст.) и наличия чувствительнык к фотоокислению полиненасыщенных жирных кислот мембран создаёт предпосылки к развитию окислительного стресса, и высокая концентрация липофильных ксантофиллов, обладающих антиоксидантными свойствами, предотвращает окислительное повреждение клеток[9].
Источники лютеина
Человек получает лютеин из пищи, в основном растительного происхождения. Кроме того, источниками этого каротиноида могут являться лютеинсодержащие биологически активные добавки и лекарственные препараты.
Рекомендуемый уровень потребления лютеина в России — 5 мг в сутки.
Верхний допустимый уровень потребления — 10 мг в сутки[11].
Для профилактики заболеваний глаз (например, дистрофии сетчатки) необходимо принимать как минимум 2 мг лютеина, а суточная доза для профилактики ВМД в группе риска — не менее 6,0 мг (рекомендация российского Экспертного совета по ВМД, 2009)[12].
Интересно, что западная диета обычно обеспечивает потребление от 1 до 2мг/сут. А вот у чернокожих американцев диета обычно содержит лютеина около 3мг/сут. При этом в США представления о нормах потребления лютеина намного меньше, чем в России: всего 0.8-1 мг/сутки[13].
Согласно экспериментальным данным, приём лютеина в виде добавки в количестве 8 мг/сут приводит к росту его концентрации в плазме в пять раз. А 30 мг/сут — в 10 раз. При этом в тканях (в глазах) лютеин начинает накапливаться через 20-30 суток после начала приёма[14].
Значение лютеина для зрения
Лютеин (и его изомер — зеаксантин) играет большую роль в физиологии зрения. Как компонент зрительных пигментов лютеин впервые описан в 1985 году[15].
У него две основные функции:
Увеличение остроты зрения за счёт уменьшения хроматических аберраций, то есть фильтрование зрительно-неэффективной части спектра до её попадания на фоторецепторы (устранение «аберрационного ореола»). Это обеспечивает большую чёткость зрения, способность различать мелочи.
Фотопротекция. Уменьшается поток наиболее агрессивной части видимого спектра — сине-фиолетовой, которая отвечает диапазону поглощения лютеина[16]. Также лютеин обеспечивает защиту от свободных радикалов, образующихся на прямом свету[17]. Уменьшение такой защиты приводит к дегенерации сетчатки и постепенной потере зрения[18].
Если первое свойство предсказано теоретически и подтверждено только на моделях, то второе (защитное) свойство многократно показано на людях. Так, установлено, что люди с пониженным содержанием лютеина намного чаще страдают от макулярной дегенерации. Употребление диеты, богатой лютеином, позволяет сократить риск дегененерации сетчатки[15].
Играя роль светофильтра, лютеин предотвращает помутнение хрусталика и разрушение сетчатки[19]. Диета, богатая лютеином, позволяет достоверно дольше сохранить хрусталик от помутнения[20].
Также лютеин уменьшает образование и накопление пигмента липофусцина, который обусловливает развитие возрастной дистрофии сетчатки. Накопление пигмента липофусцина является важным фактором старения сетчатки[21].
Помимо «засорения» оптических поверхностей, липофусцин выделяет свободные радикалы под действием синего света. Лютеин снижает скорость образования липофусцина. Механизм этого явления до конца не ясен, возможно, в его основе лежит антиоксидантный эффект. Кроме того, лютеин снижает токсичность липофусцина за счёт фильтрации агрессивного синего света[22].
Содержание лютеина в макулярной области сетчатки с возрастом уменьшается, что считается одним из основных факторов, вызывающих развитие дегенеративных процессов в сетчатке.[1] Чем выше плотность лютеина в сетчатке, тем ниже риск её повреждения. Снижение защитной функции сетчатки из-за недостатка лютеина в пище приводит к дистрофии пигментного слоя сетчатки (макулодистрофии), а в итоге — к полной потере зрения. На сегодняшний день это самая распространённая причина слепоты у людей старше 60 лет. Увеличение приёма лютеина с пищей или в виде добавок — это действенный способ увеличить его концентрацию в сыворотке крови, что во многих случаях приводит к увеличению плотности макулярного пигмента[23].
Кроме того, имеются исследования, показывающие положительное влияние лютеина на течение глаукомной оптической нейропатии (ГОН) при повышенном внутриглазном давлении (ВГД)[24].
