לוטאין: פונקציות

באורגניזמים של צמחים, לוטאין, כמרכיב חיוני במערכות פוטו, ממלא בין היתר את הפונקציות של איסוף האור והגנת הצילום. מערכת תמונות מורכבת ממכלול אנטנה או מתחם לאיסוף אור (מלכודת לאיסוף אור) וממרכז תגובה, והיא אוסף של חלבונים ופיגמנט מולקולות - כלורופילים ו קרוטנואידים. זה ממוקם על הקרום הפנימי - קרום תילקואידי - של כלורופלסטים, אתרי הפוטוסינתזה. מתחם איסוף האור של כל מערכת תמונות מורכב מכ -250 או 300 חלבונים מולקולות הקשורים לפיגמנטים כלורופיל וקרוטנואידים. אור תקרית מעלה את מתחם האנטנה למצב נרגש באנרגיה גבוהה. לוטאין ואחרים קרוטנואידים יש כאן את המשימה לקלוט את קוונטיות האור ולהעביר את האנרגיה שלה ממולקולה אחת לאחרת למרכז התגובה של מערכת הצילום. לאחר שנמצאים במרכז התגובה, האנרגיה נספגת על ידי כלורופיל- a מולקולות. אלה משתמשים באנרגיה כדי לייצר שווי אנרגיה כימית. מרכז התגובה של מערכות הצילום מספק בסופו של דבר מלכודת בלתי הפיכה לקוואנטים קלים. בנוסף, ללוטאין יש נוגד חמצון אפקט ובכך רוכש פונקציית מגן חיונית עבור תאים צמחיים כמו גם בעלי חיים. הוא מסוגל ליירט סינגל משמיד תאים חמצן. גוּפִיָה חמצן שייך לרדיקלים החופשיים שיכולים להגיב איתם שומנים, במיוחד רב בלתי רווי חומצות שומן ו כולסטרול, חלבונים, חומצות גרעין, פחמימות כמו גם DNA ולשנות או להשמיד אותם - חמצון לחץ. במהלך דטוקסיפיקציה של יחיד חמצן, הלוטאין משמש כמוביל ביניים של אנרגיה - הוא משחרר את האנרגיה באינטראקציה עם סביבתו בצורת חום - תהליך של "מרווה". באופן זה, חמצן סינגל תגובתי הופך לא מזיק. מחקרים על אורגניזמים מוטנטים, בהם קרוטנואידים, בעיקר לוטאין נעדרו לחלוטין, הראו שהתאים נהרסו בנוכחות חמצן. מרכיבי התא - שומנים, חלבונים ו חומצות גרעין - היו חסרי הגנה כנגד תרכובות החמצן התגובות. התוצאה הייתה מוות של תאים.

לוטאין ומחלות

לוטאין ומחלות עיניים לוטאין וזאקסנטין ממלאים תפקיד משמעותי במניעה של קטרקט (קטרקט) ו ניוון מקולרי הקשור לגיל (AMD). שתי מחלות העיניים הן שני הגורמים העיקריים ל ליקוי ראייה ו עיוורון, מלפני רטינופתיה סוכרתית - מחלה של רשתית העין נגרם על ידי סוכרת mellitus. ניוון מקולרי (AMD) המקולה לוטאה (נקודה צהובה) ממוקם בסמוך למרכז הרשתית, רקמת עצב דקה ושקופה ורגישה לאור המורכבת מתאי קולטי אור, המוטות והחרוטים. ה נקודה צהובה הוא בקוטר של כ- 5 מילימטרים ובעל הגדול ביותר צפיפות של מוטות וקונוסים. מהאזור החיצוני (perifovea) לאזור הפנימי (parafovea) של המקולה, שיעור המוטות יורד, כך שב- fovea centralis צפויים רק קונוסים - תאים חזותיים האחראים לתפיסת הצבע. מרכז fovea של נקודה צהובה הוא אזור הראייה החדה ביותר ומתמחה ברזולוציה מרחבית גבוהה ביותר. לפיכך, ברור כי כלפי מרכז fovea התוכן של לוטאין וזאקסנטין עולה בחוזקה על מנת לספק הגנה מספקת לקונוסים הרגישים. בנוסף ל לוטאין וזאקסנטין, meso-zeaxanthin נמצא גם בכמויות ניכרות ברשתית. ככל הנראה, meso-zeaxanthin מייצג תוצר המרה של לוטאין. ב- fovea centralis נראה כי לוטאין עובר תגובה כימית. על ידי תרכובות תגובתיות הוא יכול להתחמצן לאוקסולוטאין וכתוצאה מהפחתה להמיר אותו לזאקסנטין ולמזו-זאקסנטין. ה אנזימים הנדרשים לתהליך זה טרם זוהו. מכיוון שרשתית הילדים מכילה יותר לוטאין ופחות מזו-זאקסנטין בהשוואה לזו של מבוגרים, נראה שמנגנון זה עדיין לא היה כל כך מפותח באורגניזם של הילד. המוטות והקונוסים של הרשתית מכילים תוכן גבוה של בלתי רווי חומצות שומן ולכן הם רגישים ביותר לחמצת שומנים בדם. הם חשופים גם לרמות גבוהות של קרינת אור - סיכון גבוה לנזק פוטו-חמצני. לוטאין פועל ברשתית מצד אחד כמסנן אור ומצד שני כ- נוגד חמצוןלקסנתופיל יכולת לסנן את קרני האור הכחולות של הגל הקצר מהטווח הספקטרלי הרגיל של האור. במיוחד האור הכחול בעל האנרגיה הגבוהה נחשב לאחראי להיווצרות חמצן סינגלט ותרכובות חמצן תגובתיות אחרות על ידי המרת רגישות פוטו-אקסוגנטיות כמו גם אנדוגניות למצב נרגש. לפיכך, לוטאין מגן על העין מפני התקף רדיקלי ונזק פוטו-חמצני. יתר על כן, לוטאין יכול להשבית מינים של חמצן תגובתי - מרווה -, להפריע לתגובות שרשרת של רדיקלים חופשיים ובכך להפחית את חמצון השומנים בדם. זה מונע היווצרות של ליפופוסצין, למשל, חומר פוטו-אקטיבי. Lipofuscin שייך לקבוצה כימית שלא מוגדרת בבירור של מבנים מצטברים מורכבים שונים של שומנים וחלבונים. החומר הפרוקסידנטי מגביר את הסיכון ל ניוון מקולרי הקשור לגיל. הפיגמנטים הקסנטופיליים במרכז הפובאה של הנקודה הצהובה מכוונים באופן מועדף ולכן יכולים לספוג אור מקוטב רק בכיוונים מסוימים. על ידי קליטה מועדפת של אור מקוטב מזוויות מסוימות, לוטאין עשוי להפחית את השפעות הברק והסנוור. בנוסף, מאמינים כי לוטאין עשוי להפחית את ההשפעות של סטייה כרומטית (סטיות של עדשות אופטיות) ובכך לשפר את חדות הראייה, במיוחד בתחום הגל הקצר. בחולים עם התנוונות מולדת ברשתית, צריכת לוטאין מוגברת באמצעות צריכה מוגברת של תרד או כרוב, למשל, מביאה לחדות ניגודיות טובה יותר, פחות סינוור ושיפור תפיסת הצבעים. מחקרים על חולי AMD שנפטרו מצאו כי הרשתית שלהם הפחיתה משמעותית את רמות הלוטאין והזאקסנטין. לבסוף, ריכוזים גבוהים של לוטאין וזאקסנטין ברשתית קשורים בסיכון נמוך יותר ל- AMD ל- 82%. צריכה מספקת של מזונות עשירים בלוטאין וזקסנטין ממלאת אפוא תפקיד חיוני. צריכה מוגברת של לוטאין וזאקסנטין יכולה להגדיל משמעותית את הריכוזים במקוטה לוטאה של הרשתית. רמות הקסנטופיליות ברשתית מתואמות לרמות הסרום שלהן. תהליכי ההצטברות דורשים עד מספר חודשים, כך שהצריכה המוגברת של לוטאין וזקסנטין חייבת להיות ארוכת טווח. במחקרים מקבילים, הריכוזים של שני הקסנטופילים לא עלו משמעותית לאחר חודש בלבד. צריכה מוגברת של לוטאין אינה קשורה לתופעות לוואי כמו היפר קרוטנמיה, קרוטנדרמה ושינויים בתהליכים המטולוגיים או ביוכימיים. קָטָרַקט (קטרקט) בדומה ל- AMD, מחקרים מדעיים מאשרים את ההשפעה המונעת של לוטאין בקטרקט. במונחים של נוגד חמצון המאפיין, לוטאין מונע ייצור פוטוכימי של מיני חמצן תגובתי (ROS) ברקמות העין השונות, מה שעלול להוות גורם למחלה. רדיקלים של חמצן עוֹפֶרֶת בין השאר לשינוי חלבוני עדשות, הצטברות גליקופרוטאינים, תוצרי חמצון של חומצת האמינו טריפטופן, ומולקולות פלואורסצנטיות רבות ממקורות אקסוגניים ואנדוגניים. בסופו של דבר, רגישים אלו אחראים לאטימות העדשות. על ידי צמצום משמעותי של ההשפעות המזיקות של אור וחמצן באמצעות צריכה ארוכת טווח, קבועה וגבוהה של מזונות עשירים בלוטאין, הסיכון ל קטרקט מצטמצם בעד 50%. לוטאין פועל באופן סינרגטי עם נוגדי חמצון אחרים, כגון אנזימים דיסמוטאז סופר-חמצני, קטלאז ופרוקסידאז גלוטה. ריכוזים גבוהים של לוטאין כמו גם זאקסנטין ברשתית מתואמים לעדשות שקופות. מחקרים אפידמיולוגיים נוספים הגיעו למסקנה כי אנשים עם צריכת לוטאין וזקסנטין מוגברת, אך לא קרוטנואידים אחרים או ויטמין, היה בעל סיכון מופחת משמעותית ל ניתוח קטרקט. Olmedilla et al 2001 הראו כי לוטאין מוביל לשיפור הראייה, לירידה ברגישות הסנוור, ולעלייה בחדות הראייה בקרב חולי קטרקט.

פונקציות באוכל

מכיוון שלוטאין יציב יחסית באחסון במהלך עיבוד המזון, מתרחשים הפסדים קלים בלבד, לוטאין כחומר יחיד או רכיב בצמח תמציות מוצא יישום כחומר צבע מזון. לוטאין מספק צבע כתום צהוב ונמצא, למשל, במרקים, רטבים, משקאות בטעמים, קינוחים, תבלינים, קונדיטוריה ומאפים. לוטאין משמש גם לצביעה עקיפה באמצעות מזון לבעלי חיים. בפרט, הוא מתווסף להאכלת עוף, ומשפר את הצהוב האופייני לחלמון. יתר על כן, לוטאין הוא מבשר חשוב של חומרי טעם. קסנטופיל מושפל על ידי חמצון בעזרת ליפוקסיגנזים, על ידי תגובה עם תרכובות חמצן תגובתיות ותחת תרמית לחץ. תרכובות קרבוניל עם סף ריח נמוך נוצרות מלוטאין.