Augu organismos luteīns kā būtiska fotosistēmu sastāvdaļa, cita starpā, pilda gaismas savākšanas un fotoaizsardzības funkcijas. Fotosistēma sastāv no antenas kompleksa vai gaismas savākšanas kompleksa (gaismas savākšanas slazds) un reakcijas centra, un tā ir proteīni un pigments molekulas - hlorofiliem un karotinoīdi. Tas ir lokalizēts uz hloroplastu iekšējās membrānas - tilakoīda membrānas - fotosintēzes vietām. Katras fotosistēmas gaismas savākšanas komplekss sastāv no apmēram 250 vai 300 olbaltumvielām molekulas saistīts ar hlorofila un karotinoīdu pigmentiem. Krītošā gaisma paaugstina antenas kompleksu ar lielu enerģiju ierosinātu stāvokli. Luteīns un citi karotinoīdi šeit ir uzdevums absorbēt gaismas kvantus un nodot tā enerģiju no vienas molekulas uz nākamo fotosistēmas reakcijas centram. Pēc reakcijas centra enerģiju absorbē hlorofils-a molekulas. Tie izmanto enerģiju ķīmiskās enerģijas ekvivalentu ražošanai. Fotosistēmu reakcijas centrs galu galā nodrošina neatgriezenisku gaismas kvantu slazdu. Turklāt luteīnam ir antioksidants efektu un tādējādi iegūst vitāli svarīgu augu, kā arī dzīvnieku šūnu aizsargfunkciju. Tas spēj pārtvert šūnu iznīcinošo singletu skābeklis. Vienkrāsains skābeklis pieder brīvajiem radikāļiem, ar kuriem var reaģēt lipīdi, īpaši polinepiesātināti taukskābes un holesterīns, proteīni, nukleīnskābes, ogļhidrāti kā arī DNS un tos modificēt vai iznīcināt - oksidatīvus uzsvars. Laikā detoksikācija no singleta skābeklis, luteīns darbojas kā starpposma enerģijas nesējs - tas siltuma veidā mijiedarbībā ar apkārtējo vidi atbrīvo enerģiju - “dzēšanas” procesu. Tādā veidā reaktīvais viengabala skābeklis tiek padarīts nekaitīgs. Pētījumi par mutantiem organismiem, kuros karotinoīdi, galvenokārt luteīna pilnīgi nebija, parādīja, ka šūnas tika iznīcinātas skābekļa klātbūtnē. Šūnas komponenti - lipīdi, proteīni un nukleīnskābes - bija neaizsargāti pret reaktīvajiem skābekļa savienojumiem. Rezultāts bija šūnu nāve.
Luteīns un slimības
Luteīns un acu slimības Luteīns un zeaksantīns ir nozīmīga loma slimības profilaksē katarakta (katarakta) un ar vecumu saistītu makulas deģenerācija (AMD). Abas acu slimības ir divi galvenie cēloņi redzes pasliktināšanās un aklums, priekšā diabētiskā retinopātija - slimība acs tīklene ko izraisa diabēts cukura diabēts. Ar vecumu saistītu makulas deģenerācija (AMD) Makula lutea (dzeltena vieta) atrodas tīklenes centra tuvumā - plāni, caurspīdīgi, gaismai jutīgi nervu audi, kas sastāv no fotoreceptoru šūnām, stieņiem un konusiem. The dzeltena vieta ir aptuveni 5 milimetru diametrā, un tam ir vislielākais Blīvums stieņi un konusi. No makulas ārējā (perifovea) līdz iekšējam laukumam (parafovea) stieņu īpatsvars samazinās, tāpēc fovea centralis ir paredzami tikai konusi - vizuālās šūnas, kas atbildīgas par krāsu uztveri. Fovea centralis dzeltena vieta ir asākā redzamības zona un specializēta visaugstākajai telpiskajai izšķirtspējai. Tādējādi ir acīmredzams, ka pret fovea centralis saturs luteīns un zeaksantīns ievērojami palielinās, lai nodrošinātu jutīgu konusu pietiekamu aizsardzību. Papildus luteīns un zeaksantīns, tīklveida tīklenē meso-zeaksantīns tika atrasts arī ievērojamā daudzumā. Jādomā, ka mezo-zeaksantīns ir luteīna konversijas produkts. Fovea centralis, šķiet, ka luteīnam notiek ķīmiska reakcija. Ar reaktīviem savienojumiem tas var oksidēties par oksoluteīnu un reducēšanās rezultātā pārvērsties par zeaksantīnu un mezo-zeaksantīnu. The fermenti nepieciešami šim procesam, vēl nav identificēti. Tā kā bērnu tīklene satur vairāk luteīna un mazāk mezo-zeaksantīna, salīdzinot ar pieaugušajiem, šķiet, ka šis mehānisms bērna organismā vēl nav tik spēcīgi attīstīts. Tīklenes stieņiem un konusiem ir liels nepiesātināto saturs taukskābes un tāpēc ir ārkārtīgi jutīgi pret lipīdu peroksidāciju. Viņus ietekmē arī augsts gaismas starojuma līmenis - augsts fotooksidatīvo bojājumu risks. Luteīns tīklenē darbojas, no vienas puses, kā gaismas filtrs, un, no otras puses, kā antioksidantsKsantofilam ir iespēja filtrēt īsviļņu zilos gaismas starus no parastā spektra gaismas diapazona. Īpaši tiek uzskatīts, ka zilā gaisma ar lielu enerģiju ir atbildīga par viengabala skābekļa un citu reaktīvo skābekļa savienojumu veidošanos, pārveidojot ekso-, kā arī endogēnos fotosensibilizatorus ierosinātā stāvoklī. Tādējādi luteīns aizsargā aci no radikāla uzbrukuma un fotooksidatīviem bojājumiem. Turklāt luteīns var inaktivēt reaktīvās skābekļa sugas - dzēšanu -, pārtraukt brīvo radikāļu ķēdes reakcijas un tādējādi samazināt lipīdu peroksidāciju. Tas novērš lipofuscīna, piemēram, fotoreaktīvas vielas, veidošanos. Lipofuscīns pieder ķīmiski nav skaidri definēta dažādu sarežģītu agregētu struktūru grupa lipīdi un olbaltumvielas. Prooksidanta viela palielina risku ar vecumu saistītu makulas deģenerācija. Ksantofila pigmenti dzeltenās plankuma fovea centralis ir prioritāri orientēti, un tāpēc tie var absorbēt polarizēto gaismu tikai noteiktos virzienos. Labāk absorbējot polarizēto gaismu no noteiktiem leņķiem, luteīns var samazināt spīdumu un atspulgu. Turklāt tiek uzskatīts, ka luteīns var mazināt hromatiskās aberācijas (optisko lēcu aberācijas) sekas un tādējādi uzlabot redzes asumu, īpaši īsviļņu diapazonā. Pacientiem ar iedzimtu tīklenes deģenerāciju palielināts luteīna daudzums, piemēram, palielinot spinātu vai kāpostu patēriņu, nodrošina labāku kontrasta asumu, mazāku atspulgu un uzlabotu krāsu uztveri. Pētījumi par mirušiem AMD pacientiem atklāja, ka viņu tīklenēs bija ievērojami samazināts luteīna un zeaksantīna līmenis. Visbeidzot, augsta luteīna un zeaksantīna koncentrācija tīklenē ir saistīta ar līdz pat 82% zemāku AMD risku. Tāpēc būtiska loma ir pietiekamam luteīnu un zeaksantīnu saturošu pārtikas produktu daudzumam. Palielināta luteīna un zeaksantīna uzņemšana var ievērojami palielināt koncentrāciju tīklenes makulas lutea. Ksantofilu līmenis tīklenē korelē ar to līmeni serumā. Uzkrāšanās procesiem nepieciešami līdz pat vairākiem mēnešiem, tāpēc palielinātajam luteīna un zeaksantīna patēriņam jābūt ilgstošam. Atbilstošajos pētījumos abu ksantofilu koncentrācija tikai pēc mēneša nebija būtiski palielinājusies. Palielināta luteīna uzņemšana nav saistīta ar tādām blakusparādībām kā hiperkarotenēmija, karotenderma un hematoloģisko vai bioķīmisko procesu izmaiņas. Katarakta (katarakta) Līdzīgi AMD, arī zinātniskie pētījumi apstiprina luteīna profilaktisko iedarbību kataraktā. Runājot par antioksidants īpašība, luteīns novērš reaktīvo skābekļa sugu (ROS) fotoķīmisko veidošanos dažādos acs audos, kas varētu būt slimības izraisītājs. Skābekļa radikāļi vadīt lai cita starpā mainītu lēcu olbaltumvielas, uzkrātos glikoproteīnus, aminoskābes oksidācijas produktus triptofānsun daudzas fluorescējošas molekulas no eksogēniem un endogēniem avotiem. Šie sensibilizatori galu galā tiek uzskatīti par atbildīgiem par lēcu necaurredzamību. Ievērojami samazinot gaismas un skābekļa kaitīgo iedarbību, ilgstoši, regulāri un daudz uzņemot ar luteīnu bagātu pārtiku, katarakta tiek samazināts līdz 50%. Luteīns darbojas sinerģiski ar citiem antioksidantiem, piemēram, fermenti superoksīda dismutāze, katalāze un glutāta peroksidāze. Liela luteīna, kā arī zeaksantīna koncentrācija tīklenē korelē ar caurspīdīgām lēcām. Turpmākajos epidemioloģiskajos pētījumos tika secināts, ka indivīdi ar paaugstinātu luteīna un zeaksantīna devu, bet ne citi karotinoīdi vai A vitamīns, bija ievērojami samazināts risks kataraktas operācija. Olmedilla et al 2001 parādīja, ka kataraktas pacientiem luteīns uzlabo redzi, samazina atspulgu jutību un palielina redzes asumu.
Funkcijas pārtikā
Tā kā pārtikas apstrādes laikā luteīns ir samērā stabils uzglabāšanā, rodas tikai nelieli zudumi, luteīns kā atsevišķa viela vai augu sastāvdaļa ekstrakti atrod lietojumu kā pārtikas krāsvielu. Luteīns nodrošina dzeltenīgi oranžu krāsu un ir atrodams, piemēram, zupās, mērcēs, aromatizētos dzērienos, desertos, garšvielās, konditorejas izstrādājumos un maizes izstrādājumos. Luteīnu izmanto arī netiešai krāsošanai ar dzīvnieku barību. Jo īpaši to pievieno vistas barībai, uzlabojot olas dzeltenuma raksturīgo dzelteno krāsu. Turklāt luteīns ir svarīgs aromatizējošo vielu priekšgājējs. Ksantofilu noārda kooksidācija ar lipoksigenāžu palīdzību, reaģējot ar reaktīviem skābekļa savienojumiem un termiskā uzsvars. No luteīna veidojas karbonil savienojumi ar zemu smakas slieksni.
