I planteorganismer oppfyller lutein, som en viktig komponent i fotosystemene, blant annet funksjonene lysinnsamling og fotbeskyttelse. Et fotosystem består av et antennekompleks eller lyssamlende kompleks (lyssamlingsfelle) og et reaksjonssenter, og er en samling av proteiner og pigment molekyler - klorofyll og karotenoider. Den er lokalisert på den indre membranen - tylakoidmembranen - av kloroplaster, stedene for fotosyntese. Det lyssamlende komplekset til hvert fotosystem består av omtrent 250 eller 300 proteiner molekyler assosiert med klorofyll og karotenoidpigmenter. Ulykkeslys hever antennekomplekset til en høyenergi, spent tilstand. Lutein og annet karotenoider har til oppgave her å absorbere lyskvantene og overføre energien fra ett molekyl til det neste til fotosystemets reaksjonssenter. En gang i reaksjonssenteret absorberes energien av klorofyll-a molekyler. Disse bruker energien til å produsere kjemiske energiekvivalenter. Reaksjonssenteret til fotosystemene gir til slutt en irreversibel felle for lette kvanta. I tillegg har lutein en antioksidant effekt og får dermed en viktig beskyttende funksjon for både planter og dyreceller. Den er i stand til å fange opp celledestruerende singlet oksygen. Singlet oksygen tilhører de frie radikalene som kan reagere med lipider, spesielt flerumettet fettsyrer og kolesterol, proteiner, nukleinsyrer, karbohydrater samt DNA og modifisere eller ødelegge dem - oksidative stresset. I løpet av avgiftning av singlet oksygen, lutein fungerer som en mellomliggende bærer av energi - den frigjør energien i samspill med omgivelsene i form av varme - prosessen med "slukking". På denne måten blir reaktivt singlet oksygen gjort ufarlig. Studier på mutante organismer, der karotenoider, hovedsakelig lutein var helt fraværende, viste at cellene ble ødelagt i nærvær av oksygen. Cellekomponentene - lipider, proteiner og nukleinsyrer - var forsvarsløse mot reaktive oksygenforbindelser. Resultatet var celledød.
Lutein og sykdommer
Lutein og øyesykdom Lutein og zeaxanthin spiller en viktig rolle i profylaksen av grå stær (grå stær) og aldersrelatert makuladegenerasjon (AMD). Begge øyesykdommene er de to viktigste årsakene til synshemming og blindhet, foran diabetisk retinopati - en sykdom i øyets netthinne forårsaket av diabetes mellitus. Aldersrelatert makuladegenerasjon (AMD) Macula lutea (gul flekk) ligger nær sentrum av netthinnen, et tynt, gjennomsiktig, lysfølsomt nervevev som består av fotoreseptorceller, stenger og kjegler. De gul flekk er omtrent 5 millimeter i diameter og har størst tetthet av stenger og kjegler. Fra det ytre (perifovea) til det indre området (parafovea) av makulaen, reduseres andelen stenger, slik at det i fovea centralis kun forventes kjegler - visuelle celler som er ansvarlige for fargevirkningen. Fovea centralis av gul flekk er området med skarpeste syn og spesialisert for høyeste romlige oppløsning. Dermed er det åpenbart at inn mot fovea central er innholdet i lutein og zeaxanthin øker sterkt for å gi tilstrekkelig beskyttelse for de følsomme kjeglene. I tillegg til lutein og zeaxanthinmeso-zeaxanthin ble også funnet i betydelige mengder i netthinnen. Antagelig representerer meso-zeaxanthin et omdannelsesprodukt av lutein. I fovea centralis ser det ut til at lutein gjennomgår en kjemisk reaksjon. Ved reaktive forbindelser kan det oksidere til oksolutein og som et resultat av reduksjon omdannes til zeaxanthin og meso-zeaxanthin. De enzymer kreves for denne prosessen er ennå ikke identifisert. Siden netthinnen til barn inneholder mer lutein og mindre meso-zeaxanthin sammenlignet med voksne, synes denne mekanismen ikke å være så sterkt utviklet i barnets organisme ennå. Stengene og kjeglene i netthinnen har høyt innhold av umettet fettsyrer og er derfor ekstremt følsomme for lipidperoksidering. De er også utsatt for høye nivåer av lysstråling - høy risiko for fotooksidativ skade. Lutein fungerer i netthinnen på den ene siden som et lysfilter og på den andre siden som et antioksidantXanthophyll har evnen til å filtrere ut kortbølgede blå lysstråler fra det normale spektrale lysområdet. Spesielt det høyenergiske blått lys antas å være ansvarlig for dannelsen av singlet oksygen og andre reaktive oksygenforbindelser ved å konvertere ekso- og endogene fotosensibilisatorer til en eksitert tilstand. Dermed beskytter lutein øyet mot radikale angrep og fotooksidative skader. Videre kan lutein inaktivere reaktive oksygenarter - slukking -, avbryte kjedereaksjoner av frie radikaler og dermed redusere lipidperoksidering. Dette forhindrer dannelsen av lipofuscin, for eksempel et fotoreaktivt stoff. Lipofuscin tilhører en kjemisk ikke klart definert gruppe av forskjellige komplekse aggregerte strukturer av lipider og proteiner. Prooxidant stoffet øker risikoen for aldersrelatert makuladegenerasjon. Xanthophyll-pigmentene i fovea centralis av den gule flekken er fortrinnsvis orientert og kan derfor bare absorbere polarisert lys i visse retninger. Ved fortrinnsvis å absorbere polarisert lys fra visse vinkler, kan lutein redusere glans- og gjenskinneffekter. I tillegg antas det at lutein kan dempe effekten av kromatisk aberrasjon (aberrasjoner av optiske linser) og dermed forbedre synsstyrken, spesielt i kortbølgelengdeområdet. Hos pasienter med medfødt retinal degenerasjon resulterer økt luteininntak gjennom økt forbruk av spinat eller grønnkål, for eksempel i bedre kontrastskarphet, mindre gjenskinn og forbedret fargeforståelse. Studier av avdøde AMD-pasienter fant at netthinnen hadde betydelig redusert lutein- og zeaxanthinnivå. Til slutt er høye konsentrasjoner av lutein og zeaxanthin i netthinnen assosiert med opptil 82% lavere risiko for AMD. Tilstrekkelig inntak av lutein- og zeaxanthin-rik mat spiller derfor en viktig rolle. Økt inntak av lutein og zeaxanthin kan øke konsentrasjonene i macula lutea i netthinnen betydelig. Nivåene av xanthophylls i netthinnen korrelerer med serumnivået. Akkumuleringsprosessene krever opptil flere måneder, slik at det økte inntaket av lutein og zeaxanthin må være langsiktig. I tilsvarende studier hadde ikke konsentrasjonen av begge xantofyllene økt signifikant etter bare en måned. Økt inntak av lutein er ikke forbundet med bivirkninger som hyperkarotenemi, karotenderma og endringer i hematologiske eller biokjemiske prosesser. Grå stær (grå stær) I likhet med AMD bekrefter vitenskapelige studier den profylaktiske effekten av lutein i grå stær. I form av antioksidant egenskap forhindrer lutein fotokjemisk generering av reaktive oksygenarter (ROS) i øyets forskjellige vev, noe som kan være utløseren av sykdommen. Oksygenradikaler føre til blant annet modifisering av linseproteiner, akkumulering av glykoproteiner, oksidasjonsprodukter av aminosyren tryptofanog mange fluorescerende molekyler fra eksogene og endogene kilder. Disse sensibiliserende stoffene holdes til slutt ansvarlige for linsens opasifisering. Ved å redusere de skadelige effektene av lys og oksygen betydelig gjennom et langsiktig, regelmessig og høyt inntak av luteinrike matvarer, er risikoen for grå stær reduseres med opptil 50%. Lutein virker synergistisk med andre antioksidanter, for eksempel enzymer superoksiddismutase, katalase og gluthatperoksydase. Høye konsentrasjoner av lutein så vel som zeaxanthin i netthinnen korrelerer med gjennomsiktige linser. Ytterligere epidemiologiske studier konkluderte med at individer med økt inntak av lutein og zeaxanthin, men ikke andre karotenoider eller vitamin A, hadde en betydelig redusert risiko for katarakt kirurgi. Olmedilla et al 2001 viste at lutein fører til forbedret syn, en reduksjon i gjenskinnssensitivitet og en økning i synsstyrken hos kataraktpasienter.
Funksjoner i mat
Fordi lutein er relativt stabilt ved lagring under bearbeiding av mat, oppstår bare mindre tap, lutein som en enkelt substans eller komponent av planten ekstrakter finner påføring som et fargestoff for mat. Lutein gir en gul-oransje farge og finnes for eksempel i supper, sauser, smaksatt drikke, desserter, krydder, konfekt og bakevarer. Lutein brukes også til indirekte farging via dyrefôr. Spesielt tilsettes det i kyllingfôr, og forbedrer den eggegulens karakteristiske gule. Videre er lutein en viktig forløper for smaksstoffer. Xantofyll blir nedbrutt ved kooksidering ved hjelp av lipoksygenaser, ved å reagere med reaktive oksygenforbindelser og under termisk stresset. Karbonylforbindelser med lav luktterskel dannes av lutein.
