1 - Лютеин и зеаксантин – основные компоненты

-1Лютеин и зеаксантин – основные компоненты антиоксидантной системы
защиты глаза
К.м.н. Е.О. Саксонова*, к.м.н. И.В.Матиенко **
*ГКБ №15 им. О.М. Филатова, Лаборатория микрохирургии глаза РГМУ
** ММА им. И.М. Сеченова
«Из всех органов чувств человека глаз всегда признавался наилучшим даром и чудеснейшим
произведением творческой силы природы».
Г.Гельмгольц
А.И. Богословский был одним из первых, кто осознал важность изучения проблемы
повреждающего действия света на сетчатку для экспериментальной и клинической
офтальмологии.
Изучение механизмов эволюции и адаптации зрения к световой среде обитания
представляет не только фундаментальный и естественный интерес, но и является очень
важным для понимания процессов световосприятия в норме и патологии. По существу, это
традиционный для отечественной физиологии подход, связанный с именами Л.А. Орбели,
Х.С. Коштоянца, А.Г. Гинецинского и ряда других выдающихся ученых [17].
Сетчатка - это единственная часть нервной системы, доступная свету, и избыток света
способен привести к ее повреждению. Согласно эпидемиологическим данным, существует
корреляция между интенсивностью и спектральным составом света и развитием ряда
глазных заболеваний, в частности, такого распространенного, как старческая макулярная
дегенерация сетчатки [17].
По выражению Островского М.А., естественный фотобиологический парадокс зрения
состоит в том, что свет, являясь носителем зрительной информации, одновременно
выступает как фактор риска для фоторецепторных клеток и пигментного эпителия. Одним из
важных методов борьбы с фотоповреждением служит система антиоксидантной защиты
сетчатки. В ходе эволюции в глазу сформировалась достаточно надежная система защиты от
опасности фотоповреждения, основными компонентами которой являются каротиноиды.
Среди всех каротиноидов только лютеин и зеаксантин обладают способностью проникать в
сетчатку и эффективно защищать наши глаза. Такая защита необходима для обеспечения
-2дневного зрения, а тем более зрения в условиях слишком яркой или опасной по
спектральному составу световой среды.
Это
послужило
поводом
экспериментально-клинических
для
более
исследований,
глубокого
изучения
направленных
на
и
проведения
определение
роли
каротиноидов в норме и патологии и изучение их влияния на функциональное состояние
глаза и его структур.
Впервые выделенные Heinrich Wilhelm Ferdinand Wackenroder (1789-1854) еще в
начале XIX века из желтой репы и моркови, каротиноиды как, оказалось, присутствуют в
клетках и тканях у всех представителей живой природы. Они являются самыми
распространенными пигментами в природе. При этом на сегодняшний день обнаружено
свыше 1000 различных каротиноидов и это количество не является предельным.
Каротиноиды
–
это
фитохимические
соединения,
находимые
в
растениях.
Содержаться в определенных фруктах и овощах, и придают им красную, оранжевую и
желтую окраски.
Человек не может синтезировать каротиноиды de novo, их поступление зависит
только от источников питания [1]. Хотя при недостаточном поступлении зеаксантин может
образовываться в сетчатке из лютеина, в этом случае он называется мезозеаксантин.
Усвоение каротиноидов, как и других липидов, происходит в дуоденальной области
тонкого кишечника. Под влиянием желудочно-кишечной среды (например кислотности
желудочного сока), наличия специфических рецепторов и протеинов, каротиноиды могут
разрушаться окислителями, энзимами или метаболизировать, как например b-каротин в
витамин А [2].
Таблица 1
Соотношение и содержание лютеина и зеаксантина в продуктах
На основании базы данных: USDA Carotenoid Databast, 1998 [3]
Продукты
Лютеин
Зеаксантин
Соотношение лютеина и
(мкг /100 г)
(мкг /100 г)
зеаксантина
Бобы
616
44
14:1
Морковка
335
23
15:1
Сельдерей
229
3
77:1
Кукуруза
356
528
0,68:1
Яйцо
32
23
1,3:1
-3Кале
15625
173
90:1
Апельсин
113
74
1,5:1
Горошек
1292
58
22:1
Персик
51
6
9:1
Красный перец
0
2,20
-
Хурма
346
488
0,71:1
Шпинат
11 607
331
36:1
Мандарины
131
112
1,1:1
Тыква
8173
267
31:1
При рождении человек получает необходимую дозу лютеина и зеаксантина. Но под
воздействием неблагоприятных факторов окружающей среды и разрушительного влияния
синего света, количество лютеина и зеаксантина в течение всей жизни снижается. Для
сохранения определенного баланса этих веществ мы нуждаемся в постоянном их
поступлении в организм.
Таблица 2
Рекомендованный ежедневный прием лютеина и зеаксантина по возрастным группам
На основании базы данных: USDA Carotenoid Databast, 1998 [9].
Возрастная группа
Лютеин
Зеаксантин
Соотношение лютеина
(мкг/день)
(мкг/день)
и зеаксантина
20-29
745
178
4,2:1
30-39
896
174
5,1:1
40-49
920
187
4,9:1
50-59
1053
182
5,8:1
60-69
1056
170
6,2:1
70+
990
170
5,8:1
Очень важно с диетой обеспечить определенное соотношение лютеина к зеаксантину,
которое составляет от 4 до 6 частей лютеина к 1 части зеаксантина [13,14]. Кроме того, на
основании многих проведенных исследований и анализа риска развития возрастных
заболеваний глаз можно утверждать, что наиболее адекватно соотношение лютеина и
зеаксантина 5:1 [9].
До недавнего времени считалось, что все натуральные антиоксиданты, такие как
витамины Е, С, бета-каротен, фосфолипиды, селен действуют на организм одинаково.
-4Теперь появилось множество доказательств того, что каждый антиоксидант по-разному
воспринимается различными органами человеческого тела. В частности, результаты
исследований показали, что именно лютеин и зеаксантин лучше всего аккумулируется в тех
частях тела, которые наиболее подвержены угрозе вредного воздействия свободных
радикалов. В связи с этим лютеину и зеаксантину сегодня придается большое значение в
профилактике заболеваний глаз, сердца, молочной железы, в укреплении иммунной системы
и снижении риска возникновения рака.
Наверное, поэтому из всех известных каротиноидов только лютеин и зеаксантин были
обнаружены в сетчатке, где их сконцентрировано до 70% от общего содержания в глазу [7].
В центре сетчатки, в радиусе 0.25 мм, содержание зеаксантина примерно в 2.5 раза больше,
чем лютеина, а в периферической сетчатке (кольцевая зона - 8.7-12.2 мм) наоборот содержание лютеина оказывается в 2 раза выше, чем зеаксантина [8].. Лютеин и зеаксантин
содержаться также в радужной оболочке глаза, хрусталике и цилиарном теле [4,5,6].
Установлено, что лютеин и зеаксантин воздействуют на зрение намного эффективнее,
чем такие каротиноиды, как витамин А, ликопен и бета-каротен это подтверждают данные в
таблицы 3, где показано содержание каротиноидов в плазме крови и различных слоях
сетчатки.
Таблица 3
Содержание макулярных каротиноиды в сравнении с β-каротеном
Каротиноиды
Концентрация в плазме
Концентрация в слоях
(µmol/L)
Лютеин
Мезозеаксантин
сетчатки (promoles/mm2)
0,291
Внутренние: 2,4
0,192
Средние: 0,22
0,283
Наружные: 0,065
Отсутствует
Внутренние: 1,4
Средние: 0,037
Наружные: 0,0061
-5Зеаксантин
β - каротен
0,041
Внутренние: 1,7
0,062
Средние: 0,094
0,073
Наружные: 0,020
0,222
Отсутствует
0,463
1
2.
. Khachik et. Al., 1997
3.
Olmedilla et all., 1997
Ascherio et all., 1992
Исследования показали, что механизм защитных реакций лютеина и зеаксантина,
основан на антиоксидантной, поглощающей и экранирующей функциях, рисунок 1.
Рисунок 1.
Функции лютеина и зеаксантина
Лютеин
Поглощающая
Зексантин
Экранирующая
Антиоксидантная
препятствует накоплению
свободных радикалов в
клетках сетчатки
Находящиеся в хрусталике и сетчатке лютеин и зеаксантин, обеспечивают защиту
фоторецепторных
клеток
от
кислородных
радикалов,
индуцированных
светом.
Фотоокисление приводит к запуску перекисного окисления липидов, продукты которого
являются высокотоксичными для сетчатки. Наиболее разрушающим и агрессивным
эффектом обладает голубая часть спектра дневного света (рисунок 2), вызывающая
фотохимические повреждения сетчатки и пигментного эпителия. Такой свет особенно
опасен при заболеваниях сетчатки. Естественной защитой сетчатки от фотохимического
-6повреждения являются хрусталик и желтое пятно сетчатки, поглощающие до 80% синего
света короче 460 нм. Лютеин и зеаксантин, входящие в состав и сетчатки и хрусталика,
экранируют синий свет от центральной зоны сетчатки, где световой поток максимально
сфокусирован. Кроме того они способны сорбировать голубой свет и подавлять образование
свободных
кислородных
полиненасыщенных
жирных
радикалов,
кислот
в
предотвращать
сетчатке.
Лютеин
световое
и
разрушение
зеаксантин
являются
антиоксидантами первого порядка, защищающими сетчатку и хрусталик от действия
свободных радикалов [10,11, 17].
Рисунок 2.
Световой спектр с наиболее энергетически – агрессивным световым потоком
Видимый световой спектр
Ультрафиолет и видимые световые лучи с длиной волны менее
450нм, голубая часть спектра светового потока, способны разрушать
клетки желтого пятна, которые не обладают способностью
восстанавливаться.
Голубая часть света наиболее энергетически насыщена
Оксикаротиноиды, которыми являются лютеин и зеаксанти, обладают более
высокими относительными скоростями антиоксидантных реакций по сравнению с другими
каротиноидами (Woodall et al., 1997b). Реакция зеаксантина с пероксинитритом (наиболее
весомый окислитель в фоторецепторных клетках) является реакцией первого порядка и
проходит с высокими скоростями (Scheidegger et al., 1998). В фосфолипидных мембранах
зеаксантин обладает более пролонгированным антиоксидантным действием, чем лютеин,
что, вероятно, связано с их разной ориентацией в мембране (Sujak et al., 1999; Sujak,
Gruszecki, 2000) [12].
-7Все функции зрительного восприятия имеют не только яркостную, но и спектральную
зависимость. Базовыми рабочими параметрами глаза человека являются острота зрения и
цветоразличительная способность.
Цветовосприятие сетчатки, как известно, формируется тремя спектральными видами
колбочек – синими коротковолновыми S-колбочками, зелеными средневолновыми Мколбочками, и красными длинноволновыми L-колбочками. Совместная работа трех видов
колбочек позволяет человеку классифицировать семь цветов радуги и различать близкие
цветовые оттенки. Разные зоны сетчатки человека отличаются по спектральной
чувствительности.
сформирована
Спектральная
зрительными
чувствительность
пигментами
только
центральной
зеленых
и
макулярной
красных
зоны
колбочек.
Парафовеальная область сформирована всеми тремя видами колбочек и является
трихроматической.
В соответствии с этим, одним из возможных путей усиления цветоразличения может
быть увеличение количества потребляемого лютеина и зеаксантина. Кроме того, острота
зрения определяется качеством изображения на глазном дне и плотностью упаковки
центральных колбочек [18].
Недостаточное содержание макулярных пигментов в глазу (низкая плотность
макулярного пигмента и низкое содержание лютеина и зеаксантина) определяет
предрасположенность
сопротивляться
к
различным
неблагоприятным
глазным
факторам,
заболеваниям,
длительным
и
возможности
зрительным
глаза
нагрузкам,
компьютерному излучению. При высоких величинах плотности желтое пятно способно
снизить количество опасного синего света, падающего на центр сетчатки почти в 8-10 раз.
Прием лютеина по 2,4мг в день увеличивает его содержание в плазме крови на 120%, по
30мг в день — соответственно на 900%, одновременно отмечается статистически значимое
увеличение оптической плотности макулярного пигмента.
Hammond сообщает, что у пациентов с неизменной плотностью макулярного
пигмента в течение пяти лет наблюдается увеличение плотности желтого пятна после 14-ти
недельной диеты лютеином и зеаксантином. И самое главное – сохранения этого уровня на
протяжении 9 месяцев после отмены оксикаротиноидов [16].
Во многих исследования определена и доказана роль лютеина и зеаксантина в
профилактике и развитии ряда офтальмологических заболеваний таких как катаракта,
макулярная дистрофия и диабетическая ангиопатия. Результаты исследований показали, что
-8употребление лютеина и зеаксантина с пищей снижает риск развития катаракты и
возрастной макулярной дегенерации от 30 до 50%.
Связь между приемом лютеина и зеаксантина и риском возникновения катаракты
была изучены в Японии и Америке. Результатом исследования The Nurses’ Health Study было
снижение количества операции по удалению катаракты на фоне усиленного приема лютеина
и зеаксантина (6 мг/день). Другое исследование также подтвердило, что 6 мг лютеина и
зеаксанина в день могут уменьшить риск развития катаракты у женщин [19]. Данные
исследования Health Professionals Follow-Up Study подтвердили уменьшение количества
операций по поводу катаракты при усиленном приеме лютеина и зеаксантина (на этот раз –
6,9 мг/день). И, наконец, пятилетние наблюдения Beaver Dam Eye Study подтвердили вывод,
что риск возникновения новых случаев катаракты ниже при приеме лютеина и зеаксантина в
повышенных дозах, чем в пониженных.
Ассоциированная с возрастом макулодистрофия - AMD (синонимы: возрастная
макулярная дистрофия, инволюционная центральная хориоретинальная дистрофия и др.)
Относится к числу заболеваний глаза, являющихся основной причиной легализованной
слепоты и слабовидения, особенно у лиц пожилого и старческого возраста. Принято считать,
что макулярная дегенерация сетчатки развивается в возрасте старше 45-50 лет, однако в
настоящее время отмечается омоложение этого заболевания.
При развитии макулярной дегенерации появляется повышенная чувствительность к
свету, ухудшается зрение, снижается острота зрения, постепенно возникает выпадение полей
зрения, и в конечном итоге в центре поля зрения появляется мутное пятно (относительная
или абсолютная скотома).
Причины, приводящие к развитию макулярной дегенерации разнообразны. Однако
несомненна роль генетических факторов и повреждающего действия света. В последнее
время в мировой научной среде все чаще обсуждается вопрос о роли негативного
воздействия свободных кислородных радикалов. Фотохимическая реакция, возникающая
под действием света и кислорода, приводит к образованию высоко активных свободных
радикалов, которые способны повреждать светочувствительные клетки сетчатки глаза. Чем
старше человек, тем более опасным является воздействие свободных радикалов - по мере
естественного старения снижается активность собственной защитной антиоксидантной
системы организма, что усугубляет дистрофические процессы.
-9Связь между приемом лютеина и зеаксантина и риском возникновения AMD была
изучена во многих исследованиях. Клинические исследования доказали, что потребление
лютеина 6 мг в день снижает на 43% риск развития дегенерации желтого пятна. У больных с
данной патологией уровень лютеина и зеаксантина в области желтого пятна на 40% ниже,
чем у здоровых людей (15). Сравнительный анализ частоты AMD и специальной диеты
показал, что диета, содержащая около 6 миллиграммов лютеина в день, способствует
снижению частоты AMD примерно на 50%.
Механизм
многообразны.
защитного
Развитие
действия
этого
оксикаротиноидов
заболевания
в
при
значительной
AMD
степени
достаточно
связано
с
фототоксическим действием коротковолнового света, а также накоплением в пигментном
эпителии липофусцина и фототоксических соединений, поэтому прием лютеина и
зеаксантина при AMD патогенетически оправдан. Так как они выступают в роли основных
элементов антиоксидантной защиты глаза [20], а также в роли светофильтра, экранирующего
нижележащий пигментный эпителий от повреждающего спектрального диапазона. Важно,
что лютеин и зеаксантин сконцентрированы в центре сетчатки, куда приходится
максимальная световая нагрузка [11]. В то же время оксикаротиноиды прозрачны для
центральных колбочек сетчатки и не препятствуют процессам восприятия света.
При диабетической ретинопатии, которая сопровождается разрушением кровеносных
капилляров и нарушением кровоснабжения сетчатки, наблюдается резкое падение плотности
макулярных пигментов примерно в 2.5 раза по сравнению с нормой (Davies, Morland, 2002),
что, вероятнее всего, связано с нарушением транспорта каротиноидов с током крови [11].
В последние годы компьютер стал неотъемлемой частью жизни современного
человека. Но, к сожалению, длительная работа за компьютером приводит к ухудшению
зрения. Монитор компьютера является источником повышенной опасности для глаз, так как
излучает ультрафиолетовый свет, действие которого усиливается при использовании
люминесцентных ламп. В сочетании с напряженной работой глаз это может вызвать быстрое
утомление, головные боли, снижение работоспособности, резь в глазах и слезоточивость.
Данные статистики показали, что от 50% до 90% людей, работающих на компьютером,
обращаются к врачам именно с этими жалобами, которые объединили термином компьютерный зрительный синдром (КЗС). Для усиления антиоксидантной защиты органов
зрения людям, постоянно работающим за компьютером, показан дополнительный прием
лютеина и зеаксантина.
- 10 Другие витамины-антиоксиданты, такие как витамин С и Е, биофлавоноиды, бетакаротен, также защищают глаза от повреждения, и способствуют восстановительным
процессам, поддерживая синтез коллагена. Например, известно, что с возрастом уровень
витамина С в глазной ткани снижается, что может нарушить целостность капилляров и
увеличить риск возникновения катаракты. А совместное применение n-ацетил цистеина,
альфа липоевой кислоты и витаминов С и Е стимулирует синтез одного из основных
антиоксидантных ферментов глазной ткани, глутатиона.
В условиях современной жизни сбалансированность питания зачастую нарушается,
пища не отличается разнообразием, ощущается нехватка витаминов и микроэлементов.
Поэтому целесообразно всем людям, находящимся в группе риска по развитию
вышеперечисленных заболеваний, рекомендовать дополнительный прием лютеина и
зеаксантина.
До настоящего времени в России были лишь пищевые добавки (БАД), содержащие
лютеин и зеаксантин (Окувайт лютеин, Лютеин комплекс).
И лишь в настоящее время
появился препарат, зарегистрированый как лекарственное средство - Витрум® Вижн.
Основными действующими веществами Витрум® Вижн являются лютеин - 2,5 мг и
зеаксантин - 500 мкг. Кроме того, в состав препарата входит растительный каротиноид
бетакаротен – 1,5 мг, играющий важную роль в построении зрительного пигмента
родопсина, обеспечивающего адаптацию глаза к пониженной освещенности; мощные
антиоксиданты - витамины Е и С, микроэлементы цинк и медь, которые также важны для
обеспечения здоровья глаз.
В настоящее время в ведущих офтальмологических учреждения Москвы проводятся
клинические испытания препарата Витрум® Вижн. Предварительные результаты указывают
на целесообразность включения его в комплекс средств, применяемых для лечения и
профилактики ряда заболеваний глаз. Первые сообщения об клинических испытаниях будут
опубликованы в первом полугодии 2005 года.
- 11 1. Карнаухов В.Н. Биологические функции каротиноидов. Москва. 1988; 197 стр.
2. Goodman D.S. J.Nat. Cancer Inst., 1984. 73 (6), 1375-1379
3. Dераrtmепt U.S. of Agricultuгe. Agricultuгal Research SelVice. USDA-NCC Сагоtепоid
Database for U.S. Foods 1998. Nutгiепt Data Laboratory Homepage www.паl.usdа.
4. Вопе RA. Landrum JТ. Feгnandez L. Tarsis L. Analysis 01 the macular pigment Ьу HPLC:
retinal distribution and age study. Vis Sci 1988;29:843-849.
5. Вопе RA, Landrum JТ. Friedes LM, Gomez см. Кilburn мо. Menendez Е. et al.
Distribution 01 lutein and zeaxanthin steroisomers in the human retina. Еуе 1997;64(2):211218.
6. Handelman GJ. Dratz ЕА. Reay се. van Kujik. JG. Carotenoids in the human macula and
whole retina. Iпvest Opthaml Vis Sci 1988;29(6):850-853.
7. Bernstein P.S., Khachik F.. Carvalho L.S.. Muir G.J., Zhao D.Y., Katz N.B. Identification
and quantitation of carotenoids and their metabolites in the tissues of the human eye//Exp.
Eye. Res. 2001. № 3. P. 215-223.
8. Bone R A..Landrum J.Т., Fernandez L. et ai. Analysis of the macular pigment by HPLC:
retinal distribution and age study//Invest Ophthalmol Vis. Sci. 1988. № 29. P. 843-849.
9. Mohammedshah F, Douglas JS, Ammann AMM Heimbach JM. Dietaty intakes of lutein
and zeaxanthin and total carotenoids among Americans age 50 and above 1999; 13(4):
А554
10. Нап WТ, Mueller WA. 1989. The photopathology and natuгe 01 the bIue-light and near-UV
retinallesion pгoduced Ьу lasers and other optical souгces. In: Laser Application in
Medicine and Biology. Wolbarsht мс. ed. Plenum Press; New York. pg 191-246.
11. Snodderly ом, Аuгап JD, Delori FC. The macular pigment: 11. Spatial distribution in
primate retinas. Iпvest Opthamol Vis Sci 1984;25:674-85.
12. Трофимова Н.Н., Зак П.П., Островский М.А. «Функциональная роль каротиноидов
желтого пятна сетчатки». Обзор данных за последние 10 лет. 2003 г.
13. Brown L, Rimm ЕВ. Seddon JM, Giovannueei EL. Chasen-Taber L, Spiegelman О, et al. А
prospeetive study earotenoid intake and risk of eataraet extraetion in US теп. Ат J Сliп Nutr
1999; 70(4):517-24.
14. Lyle BJ, Mares-Perlman JA, Кlein ВЕК. Кlein R. Greger JL. 1999а. Antioxidant intake and
the risk of ineident age-related nuelear eataraets in the Beaver Оат Еуе Study. Ат J
Epidemiol 149(9):801-978.
- 12 15. Кlein R, Rоwlапd М, Harris ММ. 1995. Rасiаl/еthпiс diffегепсеs in age-related
maculopathy. Third Nаtiопаl Health апd Nutгitiоп Ехаmiпаtiоп SulVey. Ophthalmology
102(3):371-81
16. Hammond BR, Johnson EJ, Russell RM, Krinsky NI, Yuem KJ, Edwards RB. et al. Dietary
modilication of human macular pigment density. Iпvest Opthaтol Vis Sci 1997:38(9):17951801.
17. Островский М.А. Клиническая физиология зрения. Москва 2002 г., стр. 38-39.
18. Ham T.M. Ruffolo J.J. et al. Histologie analisis of photochemical lesions produced in rhesus
retina by short-wavelenght light. Ophtalmol, 1978, Vol. 17, №10, P. 1029-1035
19. Фратини Т.А. Фратини И.В. Оптический защитный фильтр. Патент РФ на
изобретение № 2118838 от 02.04.93.
20. Chasen-Taber L, Willet WC, Seddon JM, Stampfer MJ. Rosner В, Colditz GA, et al. А
prospeetive study of earotenoid and vitamin А intake and risk of eataraet extraetion in US
women. Ат J Сliп Nutr 1999;70(4):509-16.
21. Hammond BR. Wooten BR, Snodderly ОМ. 1997. Densityof the human erystalline lens is
related to the maeular pigment earotenoids, lutein and zeaxanthin. Optom Vis Sci 77: 499504.