マリーゴールドの花からルテインの利点は何ですか?

ルテインは、青色光を透過し、網膜の損傷を防ぐ天然のカロテノイドです。研究ルテインは色素細胞黄斑だけで、が広く流通脳の各地でも全体の59%を占めカロチノイド色素、脳濃度は脳と强い正の相関がある開発乳幼児認知機能年寄りに至る[1]。早産児は、早産のために、妊娠の最後の数週間および出生後に母体ルテインを入手し続ける機会を失い、その結果、早産児の脳内のルテイン濃度が有意に低下する[2]。

研究はそれを発見しましたルテイン濃度早産児の方が完全期児よりも有意に低く、これが早産児の神経発達障害の原因である可能性があります。妊娠後期におけるルテイン濃度の増加は、中枢神経系の発達の促進と関連している[3]。これとは対照的に、早期のルテイン濃度の低さは、神経発達障害、網膜色素上皮の成熟、神経組織における酸化ストレスのリスク増加と関連している[4]。これは、ルテインが選択的に脳内に蓄積することを示しており[5]、一方で、ルテインが脳の機能や発達に果たす潜在的な役割を示唆している。視神経細胞および脳神経細胞におけるルテインの代謝と機能はよく分かっていない[6]。本研究では、ルテイン&の研究進捗状況を概観する#その広いアプリケーションのための科学的根拠を提供するために、海外39の生物学的活性と機能。

1 。ルテインの生物活性

ルテインはカロテノイドに属し、植物でしか合成できない。マリーゴールド、ほうれん草、ニンジンなどの濃い緑色の葉物野菜が豊富です。食事中のルテイン(ルテインおよびゼキサンチン)の93%が遊離ルテインであると推定されているが、エステル化されているのは7%のみである[7 7]。エステル化ルテインと遊離ルテインの生物学的利用能の比較分析によると、ヒトの消化器系は遊離ルテインをよりよく吸収し、遊離ルテインを補充すると血清ルテイン値がより高くなることが示されている[9]。したがって、遊離ルテインと比較して、エステル化ルテインをより多く消費する必要がある血清ルテインレベル。

しかし、遊離ルテインおよびエステル化ルテインの摂取後のニワトリの血漿ルテイン濃度には有意な差は認められず[10 - 11]、これは異なる種で代謝される酵素の違いに関係している可能性がある。他の栄養素はまた、体を促進することができます&#ルテインの39の吸収。例えば、リン脂質と組み合わせて使用すると、ルテインの吸収レベルを高めることができます。ルテインリン脂質とルテインエステルの吸収効率を比較した研究では、リン脂質を含むルテインカプセルを10日間服用した後、成人の血漿ルテイン量が有意に増加した(約6倍)ことが判明した[12]。この結果は、卵黄中のルテインがリン脂質でエステル化されている可能性が高いことも説明している。しかし、現在のところ、リン酸化ルテインと遊離ルテインの生物学的活性の比較は行われていない。

ルテインの摂取量の違いが体内のルテイン濃度の違いの原因かもしれない。ルテインは、母乳中で最も豊富なカロテノイドであり、の生物学的利用能母乳中のルテイン乳児用粉ミルクよりも高い[13]。この違いは、母の品質などの要因に起因する可能性があります&#間接的に母乳の栄養素組成に影響を与える39;の食品、脂肪摂取量、栄養素間の相互作用[14 - 16]。

ルテインの生物学的利用能は、補充の方法にも関連している。見出そうルテインの研究した母乳と式食べ猿のアカゲザル(霊長類哺乳類)では6ヶ月のときには式のいないルテイングループに比べてルテイン濃度formula-fed匹の血液やすべての組織がの補完ルテイン増加した最も濃度にある皮質でしかし、血中、すべての脳組織、黄斑、網膜、脂肪組織、肝臓などの組織中のルテイン濃度が高かったlutein-supplemented式グループ母乳中のルテインの生物学的利用能が最も高いことを示している[17]。ルテインの生物学的利用能は、血漿中のルテイン輸送タンパク質である高密度リポタンパク質(hdl)の濃度にも影響される。connorら[18]は、hdlアポリポタンパク質が不足しているニワトリに高ルテイン食を与えたところ、血漿および網膜のルテイン値にほとんど変化が見られなかったが、対照群のニワトリのルテイン値は有意に増加したことを明らかにした。さらにルテインの研究運送血液加齢患者齢黄斑変性や正常発见が52%ルテイン血液中のプラズマは明るさの微妙な変化としてHDLによって22%、LDL、カロチノイド色素輸送れるLDL HDLは独立して加齢黄斑変性症の有無しています。

2体内のルテイン代謝

hdlなどの担体によって標的領域に輸送された後、ルテインはレチノイドによって産生される急性調節ドメインタンパク質star3に結合し、細胞内に取り込まれてその機能を発揮する[19]。また、カロテノイド家の一員としてルテインも代謝されことができ、βによって分解されることで-carotene添加酵素(BCO)。bcoは、カロテノイドを対称的および非対称的に分解してレチナールを生成することができ、これはさらに、よく知られている分化誘導因子raの生成を触媒することができる。このうち、bco1はカロテノイドの中間位置で対称に開裂し、bco2は非対称に開裂します。BCO1は代謝するβレートで網膜を作ることを-carotene 197 nmol / mg BCO1 / h、しかし、BCO1率そりゃルテイン度はゼロ。[22]。bco2は主にルテインの代謝に関与している。その結果、ヒトとマウスのルテインに対するbco2の親和性は非常に高いが、ヒトの目のルテインに対するbco2の親和性は10倍低いことが明らかになった[23]。これが理由ですルテインは人間の眼に蓄積することができるbco2によって分解されることなく黄斑を形成する。実際、マウスでbco2遺伝子をノックアウトすると、網膜色素上皮のルテイン濃度が有意に上昇し、bco2がルテインの代謝酵素であることが確認された[24]。

ルテインはビタミンaの一種である[25]。ビタミンaとその代謝物の低濃度は、神経の拡張障害、神経細胞のアポトーシス、中枢神経系の発達障害を引き起こす可能性がある[25]。olsonら[26]は、ビタミンaの主な代謝物であるレチノイン酸(ra)が、遺伝子転写や細胞シグナリングを調節する多くの細胞表面受容体(レチノイン酸およびレチノイン酸受容体)と反応し、神経表現型の分化と維持に様々な役割を果たしていることを示した。レチノイン酸は、細胞の分化と組織の発生を誘導し、初期の神経新生に重要であると考えられている[27]。細胞レベルでは、raは未分化の前駆細胞の細胞周期を調節することによって細胞分化を誘導する可能性がある[28]。sy5y神経芽腫細胞のra-induced neuronal differentiationは、細胞代謝機能の制御と関連している[29]。この「代謝的リモデリング」は、分化過程を支える生理学的対話においても重要な因子である可能性があり、成熟細胞のさまざまな生物学的エネルギー要件と、遺伝子発現の制御に不可欠な細胞内代謝中間体の生物学的利用能を反映している[30]。

3 Lutein' s抗酸化作用

体内の活性酸素(ros)は、完全に還元されていない一連の酸化化合物を含み[31]、通常、体内の代謝反応の副産物です。Lutein'の良い抗酸化効果主に炎症因子の発現を減少させ、スーパーオキシドジスムターゼを増加させることによって達成されます。marikoら[32]は、エンドトキシン誘発性眼膜炎のマウスモデルを用いて、ルテインの効果を研究した。ルテインは、マウス内の酸化活性物質の濃度を緩和することができます'の目は、炎症因子の発現を減少させ、ミューラーグリア細胞の病理学的変化から保護し、ルテインは、その抗酸化作用を通じて、ブドウ膜の炎症から視神経細胞を保護することができることを示唆している。

また、マウスの網膜変性を損傷させるために3時間の2,000 luxの青色光を用いた別の実験では、mamoruら[33]は、ルテインを投与したマウスがスーパーオキシドディスムターゼsod1とsod2のmrna発現を増加させ、酵素活性を増加させることによってros濃度を低下させることを見いだした。また、ルテインはマクロファジマーカーの発現も低下させ、青色光による損傷後の炎症応答を減少させ、青色光による視覚障害を修復するのに役立ったことが示唆された。ルテインは、視神経細胞のros濃度を低下させるだけでなく、他の組織にも優れた抗酸化作用を持っています。

shi yu duらは、アルコール性肝障害のマウスモデルで、ルテインの前処理後、マウスの肝臓のrosが有意に減少し、抗酸化酵素の活性が有意に増加することを発見した。これは、ルテインが抗酸化能力を増加させることによってアルコール性肝細胞の損傷を減少させることを示している。虚血再灌流損傷のマウスモデルではルテイン治療また、骨格組織の酸化ストレス、タンパク質のカルボニル化およびスルフヒリル基、および脂質過酸化も有意に減少した[35]。ルテインは脳組織の保護にも重要な役割を果たしています。ことが判明マウス外傷深刻な脳損傷の場合炎症の要素の表情を示しIL-1β、IL-6、血清ロスで集中が著しく減少したルテイン前処置後、重症ルテイン効果的に守る必要を示す外傷性脳損傷胆道炎症酸化反応することがしばしばあり[36]。

4 Lutein&#脳機能への39の保護効果

神経系の発生におけるルテインの役割については、これまでほとんど研究されていませんでした。抗酸化効果に加えてルテインは脳組織に優先的に吸収される最近、脳組織の発達に対するルテインの効果に対する関心が高まっている[37]。vishwanathanら[38]は、ルテインは食事中の全カロテノイドの12%しか占めていないが、脳内の全カロテノイドの59%を占め、幼児の脳内で最も豊富なカロテノイドであることを発見した。ルテインとその代謝物を乳児の頭部組織で解析したところ、学習や記憶に関わる脳組織(皮質、海馬、後頭葉)におけるルテイン濃度が、脂質代謝、アミノ酸神経伝達物質、カルノシン代謝と密接に関連していることが明らかになった。未熟児の脳ルテイン濃度は、満期児と比較して有意に低く、乳児の脳発達の臨界期に相当する、母親からルテインを得るための臨界期であることを示している[2、39]。

概念に基づきにとって最適な脳の発育には最適な栄养コンビネーションさまざまな食物をえることを通じて、研究する電気生理学的(計測することで電気的波応答)の関係に亀裂が入りは6ヵ月の乳幼児に実験母乳および識別の養分メモリ(neurocognitive指標)に乳幼児母乳攻めを受けた。この研究では、乳児が母乳を与えていることが示された高いルテインまた、コリンの含有量は神経認知能力が優れているため、これらの栄養素の特定の組み合わせが認識記憶の発達に重要である可能性がある[40]。

ルテインは、乳児や幼児の神経系の発達を助けることに加えて、ヒト幹細胞の分化に直接的な影響を及ぼす可能性がある[41]。また、lutein&とも呼ばれている#39;の神経発達効果は、dhaaを維持ドコサヘキサエン酸(dha)、その抗酸化作用に関連しています'の生物学的活性は、減少からそれを保護することによって[42]、ニューロン間のギャップ接合を強化することによって脳機能を増強する[43]、またはルテインは、細胞膜の成熟と皮質の折りたたみを促進し、乳児の脳の脂肪酸と神経伝達物質に影響を与える[3]。また、lutein'の抗炎症および抗酸化作用はまた、rosに関連する神経発達障害の発生を防ぐことができ、それによって新生児、特に未熟児の健康な成長を保護する[3]。

高齢者ではねlutein濃度は乳児よりも低く、ルテインは認知機能にもプラスの効果を持つ[44]。ルテインは脳の老化を防ぐことで認知機能の低下を遅らせたり、予防したりする可能性がある。血清ルテイン値が高い高齢者は、海馬の頭頂部の灰白質が厚く、結晶化知能検査の成績が良好である[45]。さらにルテインを補充することで、高齢者の認知能力を向上させるだけでなく、関連疾患の発生を防ぐことができる。軽度の認知機能障害を持ち、体内のルテイン濃度が低い高齢女性を補充することで、彼らの言語の流暢さを有意に改善することができる[37];別の5年間の研究では、高齢者にルテインを補充すると、加齢黄斑変性のリスクが25%低下することが明らかになった[46]。

5 .ルテインが脳機能に影響を与える可能性のある機構

乳幼児の神経系の発達過程では、多数の神経幹細胞が分化して神経細胞に成長する必要があります。この分化プロセスは、遺伝子およびタンパク質発現の有意な変化を伴う,だけでなく、神経系&#酸化ストレスを生成する神経伝達物質とエネルギー代謝のための39の巨大な需要。ルテインはこの過程で重要な役割を果たすかもしれない。

5.1代謝リプログラミングは脳神経細胞の分化の基礎である

未分化の神経細胞では、エネルギーの大部分は解糖系によって生成され、これは細胞増殖サイクル中に必要とされる急速な生物学的エネルギーおよび比較的低い物質合成と一致する[47]。神経幹細胞の解糖系代謝は、リボース、グリセロール、クエン酸などの生合成経路に必要なatpおよび中間体を産生するために、細胞外栄養素およびグルコースの使用に有益である[48]。嫌気性解糖系のもう一つの利点は、低酸素条件下での過酸化水素生成量が少なく、それによって変異や損傷から細胞dnaをよりよく保護することである[49]。

したがって、間葉系幹細胞や神経幹細胞(nscs)を低酸素条件下で培養することは、幹細胞を維持するための重要な条件である#39;「pluripotency」[50]。これとは対照的に、分化した成熟した神経細胞は、イオン勾配の保存を維持・回復し、神経伝達物質を産生し、正常な細胞機能の必要性を満たすために、より多くのatpエネルギーを必要とする[51 52]。したがって、非効率な解糖系から効率的なミトコンドリア酸化的リン酸化への代謝の「シフト」は、成熟した脳の増加したエネルギー要件を満たすための重要なステップです[30,53]。一方、体細胞を多能性幹細胞に誘導する場合、体細胞から幹細胞への脱分化には有酸素代謝の低下と解糖系の流動性の増加が必要である[54]。

5. 2 細胞の代謝状態は、エピジェネティクスを通じて細胞分化を制御している

エピジェネティクス(英:epigenetics)とは、通常はヒストン脱アセチル化(hdac)やdnaメチル化などの修飾によって、dna配列を変化させずに遺伝子発現を調節することで、リプレッサー複合体がdnaのサイレント制御領域に結合することを媒介する。クロマチンのコンフォメーションを調節するほとんどの酵素は、基質または補因子として細胞代謝中間体を必要としており、細胞代謝がエピジェネティックな修飾の調節に重要な役割を果たしていることを示唆している[55]。

細胞が十分なエネルギーを持つと、クロマチンがアセチル化され、ヘリックスがほどけ、遺伝子がmrnaに転写される[56]。ミトコンドリアは、atp、アセチル補酵素a、nadh / nad +、s-アデノシルメチオニン(sam)などの重要なエピジェネティック補因子の代謝レベルでの濃度に影響を与えることによって、遺伝子発現にも影響を与える[57]。ミトコンドリアの機能が破壊されると、dnmtの活性とメチル化プロセスが破壊される。ミトコンドリアdnaの喪失は、多くの遺伝子のメチル化パターンを有意に変化させる可能性があり、ミトコンドリアdnaが細胞に再侵入すると、これらの変化は急速に逆転する[58]。

解糖過程はグルコースを分解してピルビン酸を生成する。nad +からnadhへの変換を伴う過程で、sirt1ヒストンの脱アセチル化酵素活性が阻害される。ピルビン酸はさらに脱水素されてアセチル補酵素aになり、ヒストンのアセチル化を促進する。アセチル補酵素aもまたtcaサイクルとミトコンドリア呼吸を促進し、生成されたatpはメチル化基質samの形成に利用できる。これらのエピジェネティックな規則は、分化の際の神経遺伝子の発現を調節する。

5. 3 Lutein&#細胞代謝中の神経分化の調節における39の役割

細胞代謝の調節は、ルテインが生物学的効果を発揮する方法である可能性がある。xieら[59]は、ルテイン治療がミトコンドリア代謝を有意に増加させ、細胞のエピジェネティック状態を変化させ、未分化の神経細胞から成熟した神経細胞への分化を促進することを発見した。ポリフェノール化合物は、脂肪細胞[60]、筋肉細胞[61]、およびra-induced sy5y細胞由来のニューロンを含むさまざまな細胞タイプの分化中に解糖系および酸化的リン酸化の速度を増加させることができる[29]。

多価不飽和脂肪酸dhaおよび食餌カロテノイドは、sy5y神経細胞の分化中に代謝の再プログラミングを誘発し、グルコース消費量、解糖速度を増加させ、ミトコンドリア複合体i / iii呼吸を増強することも明らかにされている[59]。pi3k依存的な代謝調節は、急速に増殖する前駆細胞から分化後の神経細胞への移行に関連しており、レチノイドが神経発達を調節する重要な経路である可能性がある。pi3k / akt阻害剤は関節リウマチを阻害することができる[28,62]lutein-inducedニューロンの分化。raの誘導は、細胞周期依存的キナーゼ阻害剤p21およびp27 (kip)タンパク質のレベルを上昇させ、これらはg1 / s期の細胞周期の進行を妨げることによって細胞増殖を阻害する[28]。同様に、ルテインもsy5yの増殖を阻害し、神経の分化を促進する[59]。

炭素代謝経路はミトコンドリアの呼吸鎖活性に結合しており、ミトコンドリアnadhと細胞質nadphの電気化学的電位差に影響を与え、セリンの異化/同化サイクルを調節している[63]。したがって、ミトコンドリアの機能の変化は炭素代謝を調節し、それによって遺伝子発現を変化させることができる[64]。ルテイン、葉酸、ビタミンb12、pufaなどの微量栄養素は炭素代謝の主要な影響因子であり、それによって、atp、アセチル補酵素a、nad +/ nadh、sam、その他のtca中間体などの重要なシグナル伝達分子のレベルを制御し、多くのメチルトランスフェラーゼ反応にメチル基を提供する[65]。

動物実験では、妊娠中の母親の栄養状態が乳児のエピジェネティックな調節の遺伝子発現に重要な影響を及ぼすことがわかっている[66 - 67]。dnaメチル化に影響する細胞のメチル化ドナーであるs-アデノシルメチオニン(sam)の産生は、ミトコンドリアの葉酸回路とatp合成に依存している[63,68]。sahはdnaデメチラーゼの強力な阻害剤であり、メチオニン再生のためにホモシステインに加水分解することができる[69]。他のミトコンドリア役立ちますフマル酸還元などfumarateや2-hydroxyglutarateα-ketoglutarate(αKG)介してDNAメチル化調節することができるTETs(55 70)推進TET-mediated demethylationによる5-methylcytosine (5mC) 5-hydroxymethylcytosine (5hmC)[71]。ゲノムのヒストン修飾もレチノイド物質の影響を受けます。ネズミビタミンAを欠いている、RARαとCREB-binding protein-mediated acetylation histonesは著しく低くの表情を抑えることでこれらの遺伝子とも悪かったため、、商店前rat'の学習と記憶能力[72]。

一方、RAのレベルが小さくなるように治療deacetylasesそして大気汚染の程度が増加H3K27ac Hoxa1、Cyp26a1、RARβ2胚性幹細胞の遺伝子を積極的に影響を及ぼす表情特定の遺伝子[73]。胚性幹細胞では、raによって制御される遺伝子のプロモーターとエンハンサーとの結合が異なる。raは、制御された方法でhdacsの除去を誘導し、これらの遺伝子上のh3k27acマークの沈着を促進する[73]。さらに、アセチル基であるアセチル-コエンザイムaは(解糖系でのピルビン酸の酸化ではなく)特定のアミノ酸の酸化的分解によっても生成される。その製造プロセスは長鎖脂肪酸の酸化に大きく依存しており、脂肪酸由来の炭素はヒストンの特定のリジン残基のアセチル化の最大90%を占める[74]。

6まとめと展望

ルテインは血液脳関門を通過するだけでなく、脳機能の維持にも特別な効果があると考えられている。それは高齢者の認知能力と言語能力を維持するために有益であるだけでなく、脳の開発に関与している可能性があります&#幼児や幼児の39の神経系。脳の健康機能のメカニズムとして考えられるのは、ルテインが細胞代謝を調節し、解糖系から酸化的リン酸化への移行を促進し、それによって細胞・組織のエピジェネティックな状態を変化させ、神経細胞の分化・発生に関連する遺伝子発現を調節することである。中国は長い間、新生児数の世界的なリーダーであり、高齢化社会の到来に伴い、乳幼児と高齢者の脳機能保護に対する大きな需要があります。ルテインは、脳機能保護の分野への応用が期待されています.

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