В растителните организми лутеинът, като съществен компонент на фотосистемите, изпълнява функциите на събиране на светлина и фотозащита, наред с други. Фотосистемата се състои от антенен комплекс или събиращ светлина комплекс (улавяне на светлина) и реакционен център и представлява колекция от протеини и пигмент молекули - хлорофили и каротеноиди. Локализира се върху вътрешната мембрана - тилакоидната мембрана - на хлоропластите, местата на фотосинтезата. Комплексът за събиране на светлина на всяка фотосистема се състои от около 250 или 300 протеини молекули свързани с хлорофил и каротеноидни пигменти. Случайната светлина издига антенния комплекс до високоенергийно, възбудено състояние. Лутеин и други каротеноиди имат задачата тук да абсорбират квантите на светлината и да предадат нейната енергия от една молекула на следващата към реакционния център на фотосистемата. Попадайки в реакционния център, енергията се абсорбира от хлорофил-а молекули. Те използват енергията, за да произвеждат химически енергийни еквиваленти. Реакционният център на фотосистемите в крайна сметка осигурява необратим капан за светлинните кванти. Освен това лутеинът има антиоксидант ефект и по този начин придобива жизненоважна защитна функция както за растителни, така и за животински клетки. Той е в състояние да прихване унищожаващ клетката синглет кислород. Синглет кислород принадлежи към свободните радикали, с които може да реагира липиди, особено полиненаситени мастни киселини намлява холестерол, протеини, нуклеинова киселина, въглехидрати както и ДНК и ги модифицират или унищожават - окислителни стрес, По време на детоксикация на синглет кислород, лутеинът действа като междинен носител на енергия - той освобождава енергията във взаимодействие със заобикалящата го среда под формата на топлина - процес на „гасене“. По този начин реактивният синглетен кислород става безвреден. Изследвания върху мутантни организми, в които каротеноиди, главно лутеинът напълно липсваше, показа, че клетките са унищожени в присъствието на кислород. Клетъчните компоненти - липиди, протеини намлява нуклеинова киселина - бяха беззащитни срещу реактивните кислородни съединения. Резултатът беше клетъчна смърт.
Лутеин и болести
Лутеин и очни заболявания Лутеин и зеаксантин играят важна роля в профилактиката на катаракт (катаракта) и свързана с възрастта макулна дегенерация (AMD). И двете очни заболявания са двете водещи причини за зрително увреждане намлява слепота, изпреварва диабетна ретинопатия - заболяване на ретина на окото причинено от диабет диабет. Свързани с възрастта дегенерация на макулата (AMD) Жълтата макула (жълто петно) се намира близо до центъра на ретината, тънка, прозрачна, чувствителна към светлина нервна тъкан, съставена от фоторецепторни клетки, пръчки и конуси. The жълто петно е с диаметър около 5 милиметра и има най-голям плътност от пръчки и конуси. От външната (perifovea) до вътрешната зона (parafovea) на макулата, делът на пръчките намалява, така че в fovea centralis се очакват само конуси - зрителни клетки, отговорни за цветовото възприятие. Централната ямка на жълто петно е областта с най-остро зрение и е специализирана за най-висока пространствена разделителна способност. По този начин е очевидно, че към fovea centralis съдържанието на лутеин и зеаксантин се увеличава силно, за да осигури достатъчна защита на чувствителните конуси. В допълнение на лутеин и зеаксантин, мезо-зеаксантин също е намерен в значителни количества в ретината. Предполага се, че мезо-зеаксантинът представлява продукт на конверсия на лутеин. В централната ямка лутеинът изглежда претърпява химическа реакция. Чрез реактивни съединения той може да се окисли до оксолутеин и в резултат на редукцията да се превърне в зеаксантин и мезо-зеаксантин. The ензими все още не са идентифицирани. Тъй като ретината на децата съдържа повече лутеин и по-малко мезо-зеаксантин в сравнение с този на възрастните, изглежда този механизъм все още не е толкова силно развит в детския организъм. Пръчките и конусите на ретината имат високо съдържание на ненаситени мастни киселини и следователно са изключително чувствителни към липидна пероксидация. Те също са изложени на високи нива на светлинно лъчение - висок риск от фотооксидативни увреждания. Лутеинът действа в ретината от една страна като светлинен филтър, а от друга страна като антиоксидант.Xanthophyll има способността да филтрира късо вълновите лъчи на синята светлина от нормалния спектрален диапазон на светлината. Смята се, че високоенергийната синя светлина е отговорна за образуването на синглетен кислород и други реактивни кислородни съединения чрез превръщане на екзо-, както и на ендогенни фотосенсибилизатори във възбудено състояние. По този начин лутеинът предпазва окото от радикална атака и фотооксидативно увреждане. Освен това, лутеинът може да инактивира реактивните кислородни видове - охлаждане -, да прекъсне верижните реакции на свободните радикали и по този начин да намали липидната пероксидация. Това предотвратява образуването на липофусцин, например фотореактивно вещество. Липофусцин принадлежи към химически не ясно дефинирана група от различни сложни агрегирани структури на липиди и протеини. Прооксидантното вещество увеличава риска от свързана с възрастта макулна дегенерация. Ксантофилните пигменти в централната фовея на жълтото петно са ориентирани предимно и следователно могат да абсорбират поляризирана светлина само в определени посоки. Чрез преференциално поглъщане на поляризирана светлина от определени ъгли, лутеинът може да намали ефекта на блясък и отблясъци. Освен това се смята, че лутеинът може да смекчи ефектите от хроматичната аберация (аберации на оптичните лещи) и по този начин да подобри зрителната острота, особено в диапазона на късите вълни. При пациенти с вродена дегенерация на ретината, увеличеният прием на лутеин чрез увеличена консумация на спанак или кейл например води до по-добра острота на контраста, по-малко отблясъци и подобрено възприемане на цветовете. Изследвания на починали пациенти с AMD установяват, че ретините им са намалили значително нивата на лутеин и зеаксантин. И накрая, високите концентрации на лутеин и зеаксантин в ретината са свързани с до 82% по-нисък риск от ВМД. Следователно адекватният прием на богати на лутеин и зеаксантин храни играе съществена роля. Повишеният прием на лутеин и зеаксантин може значително да увеличи концентрациите в жълтата макула на ретината. Нивата на ксантофили в ретината корелират с техните серумни нива. Процесите на натрупване изискват до няколко месеца, така че повишеният прием на лутеин и зеаксантин трябва да бъде дългосрочен. В съответните проучвания концентрациите и на двата ксантофила не са се увеличили значително само след един месец. Повишеният прием на лутеин не е свързан със странични ефекти като хиперкаротенемия, каротендерма и промени в хематологичните или биохимичните процеси. катаракт (катаракта) Подобно на AMD, научните изследвания потвърждават профилактичния ефект на лутеин при катаракта. От гледна точка на антиоксидант Свойството, лутеинът предотвратява фотохимичното генериране на реактивни кислородни видове (ROS) в различните тъкани на окото, което може да бъде причината за заболяването. Кислородни радикали олово наред с други неща, модификация на протеини на лещата, натрупване на гликопротеини, продукти на окисляване на аминокиселината триптофани множество флуоресцентни молекули от екзогенни и ендогенни източници. Тези сенсибилизатори в крайна сметка се държат отговорни за помътняването на лещите. Чрез значително намаляване на вредните ефекти на светлината и кислорода чрез дългосрочен, редовен и висок прием на богати на лутеин храни, рискът от катаракт се намалява с до 50%. Лутеинът действа синергично с други антиоксиданти, като например ензими супероксидна дисмутаза, каталаза и глутатна пероксидаза. Високите концентрации на лутеин, както и на зеаксантин в ретината корелират с прозрачните лещи. По-нататъшни епидемиологични проучвания стигат до заключението, че лица с повишен прием на лутеин и зеаксантин, но не и на други каротеноиди или витамин А, са имали значително намален риск от хирургия на катаракта. Olmedilla et al 2001 показват, че лутеинът води до подобряване на зрението, намаляване на чувствителността към отблясъци и увеличаване на зрителната острота при пациенти с катаракта.
Функции в храната
Тъй като лутеинът е относително стабилен при съхранение по време на обработката на храната, настъпват само малки загуби, лутеинът като единично вещество или компонент на растението екстракти намира приложение като оцветител за храна.Лутеинът осигурява жълто-оранжев цвят и се намира например в супи, сосове, ароматизирани напитки, десерти, подправки, сладкарски изделия и печени изделия. Лутеинът се използва и за непряко оцветяване чрез храна за животни. По-специално, той се добавя към фураж за пилета, засилвайки характерния жълт цвят на яйчния жълтък. Освен това, лутеинът е важен предшественик на ароматизиращите вещества. Ксантофилът се разгражда чрез окисление с помощта на липоксигенази, чрез взаимодействие с реактивни кислородни съединения и под термична обработка стрес. Карбонилни съединения с нисък праг на миризма се образуват от лутеин.
