Taimeorganismides täidab luteiin fotosüsteemide olulise komponendina muu hulgas valguse kogumise ja fotokaitse funktsioone. Fotosüsteem koosneb antennikompleksist või valgust koguvast kompleksist (valguse kogumise lõks) ja reaktsioonikeskusest ning on valgud ja pigment molekulid - klorofüllid ja karotenoidid. See on lokaliseeritud kloroplastide sisemembraanil - tülakoidmembraanil - fotosünteesi kohtadel. Iga fotosüsteemi valgust koguv kompleks koosneb umbes 250 või 300 valgust molekulid seotud klorofülli ja karotenoidi pigmentidega. Langev valgus tõstab antennikompleksi suure energiaga ergastatud olekusse. Luteiin ja muud karotenoidid on siin ülesanne neelata valguskvandid ja viia selle energia ühest molekulist fotosüsteemi reaktsioonikeskuse juurde. Reaktsioonikeskuses olles neeldub energia klorofüll-a molekulid. Need kasutavad energiat keemilise energia ekvivalentide tootmiseks. Fotosüsteemide reaktsioonikeskus annab lõpuks kvantide jaoks pöördumatu lõksu. Lisaks on luteiinil antioksüdant ja omandab seeläbi elutähtsa kaitsefunktsiooni nii taime- kui ka loomarakkudele. See on võimeline kinni võtma rakke hävitava singletti hapnik. Üksik hapnik kuulub vabade radikaalide hulka, millega saab reageerida lipiidid, eriti polüküllastumata rasvhapped ja kolesterooli, valgud, nukleiinhapped, süsivesikuid samuti DNA-d ja neid modifitseerida või hävitada - oksüdatiivne stress. Ajal võõrutus singletist hapnik, toimib luteiin energia vahekandjana - see vabastab energia koostoimes keskkonnaga soojuse kujul - "kustutusprotsess". Sel viisil muudetakse reaktiivne singlett-hapnik kahjutuks. Mutantsete organismide uuringud, milles karotenoidid, peamiselt puudus luteiin, näitas, et rakud hävitati hapniku juuresolekul. Rakukomponendid - lipiidid, valgud ja nukleiinhapped - olid reaktiivsete hapnikuühendite eest kaitsetud. Tulemuseks oli rakusurm.
Luteiin ja haigused
Luteiin ja silmahaigus Luteiin ja zeaksantiin etendamisel on oluline roll kae (katarakt) ja ealine taandareng (AMD). Mõlemad silmahaigused on kaks peamist põhjust nägemispuue ja pimedus, ees diabeetiline retinopaatia - haigus silma võrkkesta põhjustatud diabeet mellitus. Vanusega seotud kollatähni degeneratsiooni (AMD) Makula lutea (kollane laik) asub võrkkesta keskpunkti lähedal - õhuke, läbipaistev, valgustundlik närvikoe, mis koosneb fotoretseptorirakkudest, vardadest ja koonustest. The kollane laik on umbes 5 millimeetri läbimõõduga ja kõige suurem Tihedus vardadest ja koonustest. Makula välisküljest (perifovea) kuni sisepinnani (parafovea) väheneb varraste osakaal, nii et fovea centralis on oodata ainult koonuseid - värvitaju eest vastutavaid visuaalseid rakke. Fovea centralis kollane laik on kõige teravama nägemispiirkonnaga ala, mis on spetsialiseerunud suurima ruumilise eraldusvõime saavutamiseks. Seega on ilmne, et fovea centralis suunas on luteiin ja zeaksantiin suureneb tugevalt, et tagada tundlikele koonustele piisav kaitse. Lisaks luteiin ja zeaksantiin, võrkkestast leidus märgatavates kogustes ka meso-zeaksantiini. Eeldatavasti tähistab meso-zeaksantiin luteiini muundamistoodet. Fovea centralis näib luteiin läbivat keemilise reaktsiooni. Reaktiivsete ühendite abil võib see oksüdeeruda oksoluteiiniks ja redutseerimise tulemusena muunduda zeaksantiiniks ja meso-zeaksantiiniks. The ensüümide selle protsessi jaoks vajalikke andmeid pole veel kindlaks tehtud. Kuna laste võrkkest sisaldab täiskasvanute omaga võrreldes rohkem luteiini ja vähem meso-zeaksantiini, ei tundu see mehhanism lapse organismis veel nii tugevalt arenenud. Võrkkesta vardadel ja koonustel on kõrge küllastumata sisaldus rasvhapped ja seetõttu on nad lipiidide peroksüdatsiooni suhtes ülitundlikud. Nad puutuvad kokku ka suure valguskiirgusega - suur oht fotooksüdatiivsete kahjustuste tekkeks. Luteiin toimib võrkkestas ühelt poolt valgusfiltrina ja teiselt poolt kui antioksüdant. Ksantofüllil on võime filtreerida lühilainelised sinised valguskiired valguse spektraalsest tavalisest vahemikust. Arvatakse, et eriti suure energiaga sinine valgus vastutab singlite hapniku ja muude reaktiivsete hapnikuühendite moodustumise eest, muutes nii ekso- kui ka endogeensed fotosensibilisaatorid ergastatud olekuks. Seega kaitseb luteiin silma radikaalse rünnaku ja fotooksüdatiivsete kahjustuste eest. Lisaks võib luteiin inaktiveerida reaktiivsed hapnikuliigid - kustutamine -, katkestada vabade radikaalide ahelreaktsioonid ja vähendada seeläbi lipiidide peroksüdatsiooni. See hoiab ära näiteks fotoreaktiivse aine lipofustsiini moodustumise. Lipofustsiin kuulub keemiliselt selgelt määratlemata rühma mitmesuguste komplekssete agregeeritud struktuuride hulka lipiidid ja valgud. Prooksüdantne aine suurendab riski ealine taandareng. Kollase laigu fovea centralis asetsevad ksantofüllipigmendid on eelistatult orienteeritud ja seetõttu suudavad nad polariseeritud valgust neelata ainult teatud suundades. Neelates polariseeritud valguse eelistatavalt teatud nurkade alt, võib luteiin vähendada läike ja pimestamisefekte. Lisaks arvatakse, et luteiin võib leevendada kromaatilise aberratsiooni (optiliste läätsede aberratsioonide) mõju ja seeläbi parandada nägemisteravust, eriti lühikese lainepikkuse vahemikus. Kaasasündinud võrkkesta degeneratsiooniga patsientidel annab luteiini tarbimise suurenemine näiteks spinati või lehtkapsas suurenenud tarbimise tulemusel parema kontrastsuse teravuse, vähem pimestamist ja parema värvitaju. AMD surnud patsientide uuringud näitasid, et nende võrkkestad olid luteiini ja zeaksantiini taset oluliselt vähendanud. Lõpuks on võrkkestas luteiini ja zeaksantiini kõrge kontsentratsioon seotud AMD riskiga kuni 82%. Luteiini- ja zeaksantiinirikka toidu piisav tarbimine mängib seetõttu olulist rolli. Suurenenud luteiini ja zeaksantiini tarbimine võib oluliselt suurendada kontsentratsiooni võrkkesta makula luteas. Võrkkesta ksantofüllite tasemed korreleeruvad nende seerumitasemega. Akumuleerumisprotsessid nõuavad kuni mitu kuud, nii et luteiini ja zeaksantiini suurenenud tarbimine peab olema pikaajaline. Vastavates uuringutes ei olnud mõlema ksantofülli kontsentratsioonid märkimisväärselt tõusnud vaid ühe kuu pärast. Luteiini suurenenud tarbimine ei ole seotud selliste kõrvaltoimetega nagu hüperkaroteneemia, karotenderma ja hematoloogiliste või biokeemiliste protsesside muutused. Katarakt (katarakt) Sarnaselt AMD-ga kinnitavad ka teaduslikud uuringud luteiini profülaktilist toimet kataraktis. Seoses antioksüdant Omaduse tõttu takistab luteiin silma erinevates kudedes reaktiivsete hapnikuliikide (ROS) fotokeemilist teket, mis võib olla haiguse käivitajaks. Hapnikuradikaalid viima muu hulgas läätsevalkude modifitseerimiseks, glükoproteiinide, aminohappe oksüdatsiooniproduktide akumuleerumiseks trüptofaanning arvukalt eksogeensetest ja endogeensetest allikatest pärinevaid fluorestseeruvaid molekule. Need sensibilisaatorid on lõpuks vastutavad läätse hägususe eest. Vähendades märkimisväärselt valguse ja hapniku kahjulikke mõjusid pikaajalise, regulaarse ja rohke luteiinirikka toidu tarbimise kaudu, kae vähendatakse kuni 50%. Luteiin toimib sünergistlikult teiste antioksüdantidega, näiteks ensüümide superoksiiddismutaas, katalaas ja glutaatperoksidaas. Luteiini ja zeaksantiini kõrge kontsentratsioon võrkkestas korreleerub läbipaistvate läätsedega. Edasistes epidemioloogilistes uuringutes jõuti järeldusele, et isikud, kellel on suurenenud luteiini ja zeaksantiini, kuid mitte teiste karotenoidide või A-vitamiini, oli oluliselt väiksem risk katarakti operatsioon. Olmedilla jt 2001 näitasid, et luteiin viib katarakti põdevate patsientide nägemise paranemiseni, pimestustundlikkuse vähenemiseni ja nägemisteravuse suurenemiseni.
Funktsioonid toidus
Kuna toiduainete töötlemise ajal on luteiin suhteliselt stabiilne, tekivad luteiin kui üksik aine või taime komponent ainult vähesel määral väljavõtted leiab kasutamist toiduvärvina. Luteiin on kollakasoranži värvi ja seda leidub näiteks suppides, kastmetes, maitsestatud jookides, magustoitudes, vürtsides, kondiitritoodetes ja küpsetistes. Luteiini kasutatakse ka loomasööda kaudu kaudseks värvimiseks. Eelkõige lisatakse seda kana söödale, suurendades munakollasele iseloomulikku kollast värvi. Lisaks on luteiin maitseainete oluline eelkäija. Ksantofüll lagundatakse kooksüdeerimisel lipoksügenaaside abil, reageerides reaktiivsete hapnikuühenditega ja termiliselt stress. Luteiinist moodustuvad madala lõhnalävega karbonüülühendid.
