Luteina i Zeaksantyna: Unikalna pozycja do ochrony zdrowia oczu i mózgu 

Karotenoidy to klasa ponad 600 naturalnie występujących, rozpuszczalnych w tłuszczach, żółtych, pomarańczowych i czerwonych cząsteczek barwników produkowanych przez rośliny algi i  bakterie fotosyntetyzujące, które wykazują właściwości antyoksydacyjne. β-karoten, α-karoten, likopen, β-kryptoksantyna, luteina i zeaksantyna to najbardziej popularne karotenoidy w dietach północnoamerykańskich. Wzmożone spożywanie warzyw i owoców bogatych w karotenoidy jest kojarzone z lepszym zdrowiem.

Karotenoidy nie są produkowane przez organizm człowieka, więc ich przyjmowanie z pożywieniem jest niezbędne, a dodatkowe źródła w postaci suplementów  są efektywniej wchłaniane, ponieważ nie muszą być uwalniane z macierzy rośliny. Pośród karotenoidów, wyraźne chemiczne właściwości luteiny i zeaksantyny, które wyróżniają je spośród innych karotenoidów, sprawiają, że są one niezwykle dobrze dostosowane do funkcjonowania jako rozpuszczalne w tłuszczach antyoksydanty, które chronią tkankę nerwową (czyli mózg i oczy) od szkód oksydacyjnych [1].

Fosfolipidy błon komórkowych mózgu i siatkówki oka, które są niezbędne dla funkcjonowania tych tkanek są szczególnie narażone na uszkodzenia oksydacyjne, ponieważ są wzbogacone o bardzo długołańcuchowe wielonienasycone kwasy tłuszczowe (PUFAs), w szczególności kwas dokozaheksaenowy omega-3 (DHA), oraz narażone są na wysokie stężenia tlenu. Zatem, te błony nerwowe potrzebują stosunkowo stabilnych antyoksydantów rozpuszczalnych w tłuszczach dla ochrony. Mimo że luteina i zeaksantyna stanowią mniej niż 20% karotenoidów w diecie, preferencyjnie gromadzą się w mózgu i siatkówce oka, co stanowi odpowiednio ~70% i zasadniczo całość zawartości karotenoidów w tych tkankach.

Główną cechą wyróżniającą luteinę i zeaksantynę spośród innych karotenoidów jest obecność polarnej grupy hydroksylowej (-OH) w każdym końcu cząsteczki, co pozwala na bardzo wysoką rozpuszczalność oraz transbłonową orientację (umocowanie cząsteczki po przeciwnej stronie powierzchni błony), jak również preferencyjne umiejscowienie w okolicy bogatej w kwasy PUFA wewnątrz błonowej dwuwarstwy lipidowej. Co więcej dwubiegunowa natura  luteiny i zeaksantyny wspiera większą stabilność chemiczną w stosunku do autooksydacji (samodegradacji) i transbłonową stabilność w obrębie błonowej dwuwarstwy lipidowej, ponieważ jedna z polarnych grup hydroksylowych –OH potrzebowałaby przekroczyć nie-biegunową (nierozpuszczalną w wodzie) barierę, co jest energetycznie niekorzystne, w porównaniu do niepolarnych karotenoidów (np. α-/β-karoten, likopen) i mono-polarnych karotenoidów (β-kryptoksantyna).

Spośród popularnych karotenoidów w diecie, jedynie bipolarne ksantofilowe karotenoidy, luteina i zeaksantyna, z ich wysoką rozpuszczalnością i selektywnym wzbogaceniem w fosfolipidowe błonowe domeny bogate w kwasy PUFA, transbłonową orientacją w obrębie błonowej dwuwarstwy lipidowej, wysoką odpornością na autooksydację i preferencyjnym gromadzeniem neuronowych tkanek (czyli mózg i oczy), są unikalnie przystosowane do ochrony integralności błonowej tych tkanek w celu uniemożliwienia funkcjonalnego zaniku. Niestety, średnie spożycie tych konkretnych karotenoidów, zawartych głównie w ciemnych zielonych liściach (np. kapusty, szpinaku, botwiny) wśród Amerykanów jest niewystarczające, na poziomie ~1.5 mg/dzień. Coraz większe spożycie luteiny i zeaksantyny z diety jak i suplementów jest zalecane w celu wzmocnienia ochrony i zachowania funkcji tkanek nerwowych, które są bardzo podatne na szkody oksydacyjne.