V rostlinných organismech plní lutein jako základní součást fotosystému mimo jiné funkce sběru světla a ochrany fotografií. Fotosystém se skládá z anténního komplexu nebo komplexu shromažďujícího světlo (lapač světla) a reakčního centra a je souborem Proteinů a pigment molekuly - chlorofyly a karotenoidy. Je lokalizován na vnitřní membráně - tylakoidní membráně - chloroplastů, míst fotosyntézy. Světelný komplex každého fotosystému se skládá z asi 250 nebo 300 bílkovin molekuly spojené s chlorofylem a karotenoidovými pigmenty. Dopadající světlo zvyšuje anténní komplex do vysokoenergetického vzrušeného stavu. Lutein a další karotenoidy zde mají za úkol absorbovat světelnou kvantu a předat její energii z jedné molekuly do další vedle reakčního centra fotosystému. Jakmile je v reakčním centru, je energie absorbována chlorofylem-a molekuly. Ty využívají energii k výrobě ekvivalentů chemické energie. Reakční centrum fotosystémů nakonec poskytuje nevratnou past pro světelné kvantum. Lutein má navíc antioxidant účinek a tím získává zásadní ochrannou funkci pro rostlinné i živočišné buňky. Je schopen zachytit singlet ničící buňky kyslík. Tílko kyslík patří k volným radikálům, s nimiž mohou reagovat lipidy, zejména polynenasycené mastné kyseliny a cholesterolu, Proteinů, nukleové kyseliny, sacharidy stejně jako DNA a upravit nebo zničit je - oxidační stres. Během detoxikace tílka kyslík, lutein působí jako meziprodukt energie - uvolňuje energii v interakci se svým prostředím ve formě tepla - proces „zhášení“. Tímto způsobem je reaktivní singletový kyslík zneškodněn. Studie na mutantních organismech, ve kterých karotenoidy, hlavně lutein zcela chyběl, ukázalo, že buňky byly zničeny v přítomnosti kyslíku. Složky buňky - lipidy, Proteinů a nukleové kyseliny - byly bezbranné proti reaktivním sloučeninám kyslíku. Výsledkem byla buněčná smrt.
Lutein a nemoci
Lutein a oční onemocnění Lutein a zeaxanthin hrají významnou roli v profylaxi šedý zákal (katarakta) a věkem podmíněné makulární degenerace (AMD). Obě oční onemocnění jsou dvě hlavní příčiny zrakové postižení a slepota, před diabetická retinopatie - nemoc sítnice oka způsobené cukrovka mellitus. Věkem podmíněná makulární degenerace (AMD) The macula lutea (žlutá skvrna) se nachází v blízkosti středu sítnice, tenké, průhledné, na světlo citlivé nervové tkáně složené z fotoreceptorových buněk, tyčinek a čípků. The žlutá skvrna má průměr asi 5 milimetrů a má největší hustota tyčinek a šišek. Z vnější (perifovea) do vnitřní oblasti (parafovea) makuly se podíl tyčinek snižuje, takže ve fovea centralis se očekávají pouze kužely - vizuální buňky odpovědné za vnímání barev. Fovea centralis z žlutá skvrna je oblast nejostřejšího vidění a specializuje se na nejvyšší prostorové rozlišení. Je tedy zřejmé, že směrem k fovea centralis je obsah lutein a zeaxanthin silně roste, aby poskytla dostatečnou ochranu citlivým kuželům. Navíc lutein a zeaxanthin, meso-zeaxanthin byl také nalezen ve znatelných množstvích v sítnici. Pravděpodobně meso-zeaxanthin představuje produkt přeměny luteinu. Ve fovea centralis se zdá, že lutein prochází chemickou reakcí. Reaktivními sloučeninami by mohl oxidovat na oxolutein a v důsledku redukce se převést na zeaxanthin a meso-zeaxanthin. The enzymy pro tento proces dosud nebyly identifikovány. Jelikož dětská sítnice obsahuje více luteinu a méně mezo-zeaxantinu ve srovnání s dospělými, nezdá se, že by tento mechanismus byl v dětském organismu dosud tak silně vyvinut. Tyčinky a čípky sítnice mají vysoký obsah nenasycených mastné kyseliny a jsou proto extrémně citliví na peroxidaci lipidů. Jsou také vystaveni vysoké úrovni světelného záření - vysoké riziko fotooxidačního poškození. Lutein působí v sítnici na jedné straně jako světelný filtr a na druhé straně jako antioxidant.Xantofyl má schopnost odfiltrovat paprsky krátkovlnného modrého světla z normálního spektrálního rozsahu světla. Především vysokoenergetické modré světlo je považováno za odpovědné za tvorbu singletového kyslíku a dalších reaktivních sloučenin kyslíku přeměnou exo- i endogenních fotosenzibilizátorů na excitovaný stav. Lutein tedy chrání oko před radikálním napadením a fotooxidačním poškozením. Lutein dále může inaktivovat reaktivní formy kyslíku - zhášení -, přerušit řetězové reakce volných radikálů a tím snížit peroxidaci lipidů. Tím se zabrání tvorbě lipofuscinu, například fotoreaktivní látky. Lipofuscin patří do chemicky nejasně definované skupiny různých komplexních agregovaných struktur lipidy a bílkoviny. Prooxidační látka zvyšuje riziko věkem podmíněné makulární degenerace. Xantofylové pigmenty ve fovea centralis žluté skvrny jsou přednostně orientovány, a proto mohou absorbovat polarizované světlo pouze v určitých směrech. Tím, že lutein přednostně absorbuje polarizované světlo z určitých úhlů, může snížit účinky lesku a oslnění. Kromě toho se předpokládá, že lutein může zmírnit účinky chromatické aberace (aberace optických čoček) a tím zlepšit zrakovou ostrost, zejména v oblasti krátkých vlnových délek. U pacientů s vrozenou degenerací sítnice vede například zvýšený příjem luteinu prostřednictvím zvýšené konzumace špenátu nebo kelu k lepší ostrosti kontrastu, menšímu oslnění a lepšímu vnímání barev. Studie zemřelých pacientů s AMD zjistily, že jejich sítnice významně snížily hladiny luteinu a zeaxanthinu. Nakonec jsou vysoké koncentrace luteinu a zeaxantinu v sítnici spojeny až s 82% nižším rizikem AMD. Adekvátní příjem potravin bohatých na lutein a zeaxanthin proto hraje zásadní roli. Zvýšený příjem luteinu a zeaxantinu může významně zvýšit koncentrace v makule lutea sítnice. Hladiny xantofylů v sítnici korelují s jejich hladinami v séru. Akumulační procesy vyžadují až několik měsíců, takže zvýšený příjem luteinu a zeaxantinu musí být dlouhodobý. V odpovídajících studiích se koncentrace obou xantofylů významně nezvýšily již po jednom měsíci. Zvýšený příjem luteinu není spojen s vedlejšími účinky, jako je hyperkarotenémie, karotenderma a změny v hematologických nebo biochemických procesech. Šedý zákal (katarakta) Podobně jako u AMD vědecké studie potvrzují profylaktický účinek luteinu na kataraktu. Ve smyslu antioxidant vlastnost, lutein zabraňuje fotochemické tvorbě reaktivních forem kyslíku (ROS) v různých očních tkáních, což by mohlo být spouštěčem nemoci. Kyslíkové radikály vést k, mimo jiné, modifikaci proteinů čočky, akumulaci glykoproteinů, produkty oxidace aminokyseliny tryptofana četné fluorescenční molekuly z exogenních a endogenních zdrojů. Tyto senzibilizátory jsou nakonec považovány za odpovědné za zakalení čoček. Výrazným snížením škodlivých účinků světla a kyslíku prostřednictvím dlouhodobého, pravidelného a vysokého příjmu potravin bohatých na lutein se zvyšuje riziko šedý zákal je snížena až o 50%. Lutein působí synergicky s jinými antioxidanty, jako je např enzymy superoxiddismutáza, kataláza a gluthátperoxidáza. Vysoké koncentrace luteinu i zeaxantinu v sítnici korelují s průhlednými čočkami. Další epidemiologické studie dospěly k závěru, že jedinci se zvýšeným příjmem luteinu a zeaxantinu, ale nikoli jiných karotenoidů nebo vitaminměl významně snížené riziko operace katarakty. Olmedilla et al 2001 prokázali, že lutein vede ke zlepšení vidění, snížení citlivosti na oslnění a zvýšení zrakové ostrosti u pacientů s kataraktou.
Funkce v jídle
Protože lutein je při skladování potravin relativně stabilní při skladování, dochází pouze k malým ztrátám, lutein jako jediná látka nebo složka rostlin extrakty nachází uplatnění jako potravinářské barvivo. Lutein poskytuje žlutooranžovou barvu a nachází se například v polévkách, omáčkach, ochucených nápojích, dezertech, koření, cukrovinkách a pečivu. Lutein se také používá k nepřímému zbarvení prostřednictvím krmiva pro zvířata. Zejména se přidává do kuřecího krmiva, což zvyšuje charakteristickou žlutou barvu vaječného žloutku. Lutein je dále důležitým předchůdcem aromatických látek. Xantofyl se odbourává kooxidací pomocí lipoxygenáz, reakcí s reaktivními sloučeninami kyslíku a za teplot stres. Karbonylové sloučeniny s nízkou prahovou hodnotou zápachu se tvoří z luteinu.
