U biljnim organizmima lutein, kao bitna komponenta fotosustava, između ostalog, ispunjava i funkcije prikupljanja svjetlosti i fotozaštite. Fotosustav se sastoji od antenskog kompleksa ili kompleksa za sakupljanje svjetlosti (zamka za sakupljanje svjetlosti) i reakcijskog centra, a zbirka je proteini i pigmenta molekule - klorofili i karotenoidi. Lokaliziran je na unutarnjoj membrani - tilakoidnoj membrani - kloroplasta, mjestima fotosinteze. Kompleks za prikupljanje svjetlosti svakog fotosustava sastoji se od oko 250 ili 300 proteina molekule povezane s klorofilom i karotenoidnim pigmentima. Slučajno svjetlo podiže antenski kompleks u visokoenergetsko, pobuđeno stanje. Lutein i drugi karotenoidi imaju ovdje zadatak apsorbirati svjetlosne kvante i prenijeti njegovu energiju s jedne molekule na drugu u reakcijsko središte fotosustava. Jednom u reakcijskom centru, klorofil-a apsorbira energiju molekule. Oni koriste energiju za proizvodnju ekvivalenata kemijske energije. Reakcijski centar fotosustava na kraju pruža nepovratnu zamku za svjetlosne kvante. Uz to, lutein ima i antioksidans učinak i tako stječe vitalnu zaštitnu funkciju kako za biljne, tako i za životinjske stanice. U stanju je presresti singlet koji uništava stanice kisik. Samac kisik pripada slobodnim radikalima s kojima može reagirati lipidi, posebno polinezasićeni masnih kiselina i holesterol, proteini, nukleinske kiseline, ugljikohidrati kao i DNA te ih modificirati ili uništiti - oksidativni stres, za vrijeme detoksikacija singleta kisik, lutein djeluje kao posredni nosač energije - on oslobađa energiju u interakciji sa svojim okolišem u obliku topline - procesa "gašenja". Na taj se način reaktivni singletni kisik postaje bezopasan. Studije na mutiranim organizmima, u kojima karotenoidi, uglavnom luteina bili su potpuno odsutni, pokazali su da su stanice uništene u prisutnosti kisika. Komponente stanica - lipidi, proteini i nukleinske kiseline - bili su bez obrane protiv reaktivnih spojeva kisika. Rezultat je bila smrt stanice.
Lutein i bolesti
Lutein i očna bolest Lutein i zeaksantin igraju značajnu ulogu u profilakti katarakt (mrena) i makularna degeneracija (AMD). Obje očne bolesti dva su vodeća uzroka slabljenje vida i slijepilo, ispred nečega dijabetičku retinopatiju - bolest mrežnica oka uzrokovano s dijabetes bolest. Makularna degeneracija (AMD) Žuta makula (žuta mrlja) nalazi se u blizini središta mrežnice, tankog, prozirnog, svjetlosno osjetljivog živčanog tkiva sastavljenog od fotoreceptorskih stanica, štapića i čunjeva. The žuta mrlja je promjera oko 5 milimetara i ima najveći gustoća šipki i čunjeva. Od vanjskog (perifovea) do unutarnjeg područja (parafovea) makule, udio šipki se smanjuje, tako da se u fovei centralis očekuju samo čunjevi - vizualne stanice odgovorne za percepciju boje. Fovea centralis iz žuta mrlja je područje najoštrijeg vida i specijalizirano za najveću prostornu razlučivost. Stoga je očito da je prema fovea centralis sadržaj lutein i zeaksantin snažno se povećava kako bi se osigurala dovoljna zaštita osjetljivih čunjeva. Pored toga lutein i zeaksantin, mezo-zeaksantin je također pronađen u značajnim količinama u mrežnici. Pretpostavlja se da mezo-zeaksantin predstavlja proizvod konverzije luteina. U središnjoj fovei čini se da lutein prolazi kroz kemijsku reakciju. Reaktivnim spojevima mogao bi oksidirati u oksolutein i kao rezultat redukcije pretvoriti se u zeaksantin i mezo-zeaksantin. The enzimi potrebne za ovaj postupak još nisu identificirane. Budući da mrežnica djece sadrži više luteina i manje mezo-zeaksantina u usporedbi s odraslima, čini se da ovaj mehanizam još nije toliko razvijen u djetetovom organizmu. Štapići i čunjevi mrežnice imaju visok sadržaj nezasićenih masnih kiselina te su stoga izuzetno osjetljivi na peroksidaciju lipida. Također su izloženi visokoj razini svjetlosnog zračenja - visok rizik od fotooksidacijskih oštećenja. Lutein djeluje u mrežnici s jedne strane kao svjetlosni filtar, a s druge strane kao antena antioksidans.Xanthophyll ima sposobnost filtriranja kratkovalnih zraka plave svjetlosti iz normalnog spektralnog raspona svjetlosti. Smatra se da je posebno visokoenergijsko plavo svjetlo odgovorno za stvaranje singletnog kisika i drugih reaktivnih spojeva kisika pretvaranjem egzo- i endogenih fotosenzibilizatora u pobuđeno stanje. Dakle, lutein štiti oko od radikalnih napada i fotooksidativnih oštećenja. Nadalje, lutein može inaktivirati reaktivne vrste kisika - gašenje -, prekinuti lančane reakcije slobodnih radikala i tako smanjiti peroksidaciju lipida. To sprječava stvaranje lipofuscina, na primjer, fotoreaktivne tvari. Lipofuscin pripada kemijski nejasno definiranoj skupini različitih složenih agregiranih struktura lipidi i bjelančevine. Prooksidantna tvar povećava rizik od makularna degeneracija. Ksantofilni pigmenti u fovei centralis žute pjege su prvenstveno orijentirani i stoga mogu apsorbirati polariziranu svjetlost samo u određenim smjerovima. Poželjno apsorbirajući polariziranu svjetlost iz određenih kutova, lutein može smanjiti efekte sjaja i odsjaja. Uz to, vjeruje se da lutein može ublažiti učinke kromatske aberacije (aberacije optičkih leća) i na taj način poboljšati oštrinu vida, posebno u području kratkih valnih duljina. U bolesnika s urođenom degeneracijom mrežnice, povećani unos luteina kroz povećanu konzumaciju špinata ili kelja, na primjer, rezultira boljom oštrinom kontrasta, manjim odsjajem i poboljšanom percepcijom boja. Studije preminulih pacijenata s AMD-om otkrile su da su njihove mrežnice značajno smanjile razinu luteina i zeaksantina. Konačno, visoke koncentracije luteina i zeaksantina u mrežnici povezane su s do 82% nižim rizikom od AMD-a. Odgovarajući unos hrane bogate luteinom i zeaksantinom stoga igra bitnu ulogu. Povećani unos luteina i zeaksantina može značajno povećati koncentracije u žutoj makuli mrežnice. Razine ksantofila u mrežnici koreliraju s razinama u serumu. Procesi akumulacije zahtijevaju do nekoliko mjeseci, tako da povećani unos luteina i zeaksantina mora biti dugoročan. U odgovarajućim studijama, koncentracije oba ksantofila nisu se značajno povećale nakon samo mjesec dana. Povećani unos luteina nije povezan sa nuspojavama poput hiperkarotenemije, karotendermije i promjena u hematološkim ili biokemijskim procesima. katarakt (katarakta) Slično kao kod AMD-a, znanstvene studije potvrđuju profilaktički učinak luteina u katarakti. U smislu antioksidans svojstvo, lutein sprječava fotokemijsko stvaranje reaktivnih vrsta kisika (ROS) u raznim tkivima oka, što bi moglo biti okidač bolesti. Kisikovi radikali dovesti između ostalog, modificiranje proteina leće, nakupljanje glikoproteina, produkti oksidacije aminokiselina triptofani brojne fluorescentne molekule iz egzogenih i endogenih izvora. Ovi senzibilizatori su u konačnici odgovorni za zamućivanje leća. Značajnim smanjenjem štetnih učinaka svjetlosti i kisika dugotrajnim, redovitim i velikim unosom hrane bogate luteinom, rizik od katarakt smanjuje se do 50%. Lutein djeluje sinergijski s drugim antioksidansima, poput enzimi superoksid dismutaza, katalaze i glutata peroksidaza. Visoke koncentracije luteina, kao i zeaksantina u mrežnici koreliraju s prozirnim lećama. Daljnja epidemiološka ispitivanja zaključila su da osobe s povećanim unosom luteina i zeaksantina, ali ne i drugi karotenoidi ili vitamina, imao je značajno smanjen rizik od operacija katarakte. Olmedilla i suradnici 2001. pokazali su da lutein dovodi do poboljšanja vida, smanjenja osjetljivosti na odsjaj i povećanja vidne oštrine kod pacijenata s kataraktom.
Funkcije u hrani
Budući da je lutein relativno stabilan u skladištenju tijekom prerade hrane, javljaju se samo manji gubici, lutein kao pojedinačna tvar ili komponenta biljke ekstrakti pronalazi primjenu kao bojilo za hranu.Lutein pruža žuto-narančastu boju i nalazi se, primjerice, u juhama, umacima, aromatiziranim pićima, desertima, začinima, slastičarnicama i pekarskim proizvodima. Lutein se koristi i za neizravno bojanje hranom za životinje. Posebno se dodaje hrani za piletinu, pojačavajući karakterističnu žutu žumanjak. Nadalje, lutein je važan prethodnik aromatičnih tvari. Ksantofil se razgrađuje kooksidacijom uz pomoć lipoksigenaza, reakcijom s reaktivnim spojevima kisika i pod termičkom stres. Karbonilni spojevi s niskim pragom mirisa nastaju iz luteina.
