Лютеин и зеаксантин – основные компоненты антиоксидантной системы защиты глаза

Читайте в новом номере

Импакт фактор - 0,584*

*пятилетний ИФ по данным РИНЦ

Регулярные выпуски «РМЖ» №2 от 21.01.2005 стр. 124
Рубрика: Общие статьи

Для цитирования: Саксонова Е.О. Лютеин и зеаксантин – основные компоненты антиоксидантной системы защиты глаза // РМЖ. 2005. №2. С. 124

А.И. Богословский был одним из первых, кто осознал важность изучения проблемы повреждающего действия света на сетчатку глаза 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 природы нормальных и патологических процессов в зрении человека. 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 М.А. Островского, 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 ткани глаза и эффективно защищать наши глаза. Такая защита необходима для обеспечения дневного зрения, а тем более зрения в условиях слишком яркой или опасной по спектральному составу световой среды.
Это послужило поводом для более глубокого изучения и проведения экспериментально–клинических исследований, направленных на 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 растительного происхождения. Содержатся в определенных фруктах и овощах, придавая им красную, оранжевую и желтую окраски.
Человек не может синтезировать каротиноиды de novo, их поступление зависит только от источников питания [1]. 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].
Оба каротиноида поступают с пищей в кровяное русло и в конечном итоге накапливаются в тканях глаза. Особенность лютеина еще и в том, что он сохраняет свои свойства после термической обработки продукта. С другой стороны, хлорированная вода (в частности, хлор) разрушает связи внутри молекулы лютеина и зеаксантина [7].
С молоком матери 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 (табл. 1).
Очень важно с диетой обеспечить определенное соотношение лютеина к зеаксантину, которое составляет от 4 до 6 частей лютеина к 1 части зеаксантина [9]. Кроме того, на основании многих проведенных исследований и анализа риска развития заболеваний глаз можно утверждать, что наиболее адекватно соотношение лютеина и зеаксантина 5:1 (табл. 2) [13,14].
До недавнего времени считалось, что все натуральные антиоксиданты, такие как витамины Е, С, b–каротин, фосфолипиды, селен действуют на организм одинаково. Теперь 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 аккумулируются 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.
Так, из всех известных каротиноидов только два были обнаружены в человеческом глазу – лютеин и зеаксантин. Наибольшая их концентрация определяется в сетчатке, особенно макуле, сосудистой и радужной оболочке глаза, хрусталике, цилиарном теле [4,5,6]. Причем лютеин и зеаксантин поступают с пищей, а зеаксантин (мезозеаксантин) может образовываться еще и в глазном аппарате непосредственно в сетчатке из лютеина.
Установлено, что лютеин и зеаксантин воздействуют на зрение намного эффективнее, чем такие каротиноиды, как витамин А, ликопен и b–каротин. Это подтверждают данные таблицы 3, где показано содержание каротиноидов в плазме крови и различных слоях сетчатки.
В желтом пятне сетчатки сконцентрировано до 70% лютеина и зеаксантина от их 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].
Исследования показали, что механизм защитных реакций лютеина и зеаксантина включает поглощающую, экранирующую и антиоксидантную функции, что отражено на рисунке 1.
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 (рис. 2), вызывающая фотохимические повреждения сетчатки и пигментного эпителия. Такой свет особенно опасен при заболеваниях сетчатки. Естественной защитой сетчатки от фотохимического повреждения 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 радикалов, предотвращать световое разрушение полиненасыщенных жирных кислот в сетчатке. Лютеин и зеаксантин являются антиоксидантами первого порядка, защищающими сетчатку и хрусталик от действия свободных радикалов [10,11,17].
Оксикаротиноиды, которыми являются лютеин и зеаксантин, 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].
Все 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 М–колбочками, 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. Спектральная чувствительность центральной макулярной зоны сформирована зрительными пигментами только зеленых и красных 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].
Плотность желтого пятна сетчатки глаза – это количество лютеина и зеаксантина в желтом пятне. Именно на макулу приходится максимальная световая нагрузка. Недостаточное содержание макулярных пигментов в глазу определяет предрасположенность к различным глазным заболеваниям и возможности глаза сопротивляться неблагоприятным факторам, длительным зрительным 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 2,4 мг в день увеличивает его содержание в плазме крови на 120%, по 30 мг 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 – сохранение этого уровня на протяжении 9 месяцев после отмены оксикаротиноидов [16].
Во многих исследованиях 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 употребление 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 в США. Результатом исследования The Nurses’ Health Study было снижение количества операций 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.
Результаты исследований, проведенных в США течение 8 лет на 50000 женщин, также свидетельствуют о том, что у людей, потребляющих достаточное количество каротиноидов лютеина и зеаксантина, на 50% снижается вероятность развития катаракты.
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.
Причины дистрофических заболеваний сетчатки до настоящего времени окончательно не выяснены. Однако несомненна роль генетических факторов и повреждающего действия света.
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. 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 высокоактивных 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.
Связь 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 уровни 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 защитного действия оксикаротиноидов при AMD достаточно многообразны. Развитие этого заболевания в значительной степени 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. В то же время оксикаротиноиды прозрачны для центральных колбочек сетчатки и не препятствуют процессам восприятия света. Важно, что лютеин и зеаксантин сконцентрированы в центре сетчатки, куда приходится максимальная световая нагрузка [11].
Богатая каротиноидами пища также поможет организму запастись необходимым ему лютеином. К сожалению, исследование, проведенное недавно в двух наиболее подверженных AMD группах (а именно в группах женщин и пожилых людей) показало, что потребление такого вида пищи снизилось в этих группах на 20%.
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 за 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.
Другие антиоксидантные витамины, такие как витамин С и Е, биофлавоноиды, b–каротин, 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, a–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 b–каротин – 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 этих клинических испытаниях будут опубликованы в первом полугодии 2005 года.

Литература
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):211–218.
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.
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):1795–1801.
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: 499–504.

Оцените статью


Поделитесь статьей в социальных сетях

Порекомендуйте статью вашим коллегам

Предыдущая статья
Следующая статья

Авторизируйтесь или зарегистрируйтесь на сайте для того чтобы оставить комментарий.

зарегистрироваться авторизоваться
Наши партнеры
Boehringer
Jonson&Jonson
Verteks
Valeant
Teva
Takeda
Soteks
Shtada
Servier
Sanofi
Sandoz
Pharmstandart
Pfizer
 OTC Pharm
Lilly
KRKA
Ipsen
Gerofarm
Gedeon Rihter
Farmak