Luteína: definición, síntesis, absorción, transporte y distribución

La luteína (latín: luteus "amarillo") es un conocido representante de carotenoides (pigmento lipofílico (soluble en grasa) tintes de origen vegetal) - aquellos compuestos vegetales secundarios (sustancias bioactivas con salud-efectos promotores - “ingredientes nutritivos”) que dan a los organismos vegetales su color amarillo a rojizo. La luteína se compone de un total de 40 carbono (C-), 56 hidrógeno (H-) y 2 oxígeno (O-) átomos - fórmula molecular C40H56O2. Así, la luteína, como la zeaxantina y la beta-criptoxantina, se cuenta entre las xantofilas que, en comparación con los carotenos como el alfa-caroteno, beta-caroteno y licopeno, contienen, además de carbono y hidrógeno, funcional oxígeno grupos - en forma de 2 grupos hidroxi (OH) en el caso de la luteína. La característica estructural de la luteína es la estructura de polienos poliinsaturados (compuesto orgánico con múltiples carbono-Dobles enlaces de carbono (CC)) que consta de 8 unidades isoprenoides y 11 dobles enlaces, 10 de los cuales están conjugados (múltiples dobles enlaces consecutivos separados por exactamente un enlace sencillo). Un oxígenoUn anillo de trimetilciclohexeno sustituido (1 anillo de ionona alfa, 1 beta) está unido a cada extremo de la cadena isoprenoide. El sistema de dobles enlaces conjugados es responsable tanto del color amarillo anaranjado como de algunas propiedades fisicoquímicas de la luteína, que están directamente relacionadas con sus efectos biológicos. A pesar del grupo OH polar en el anillo de ionona alfa y beta, la luteína es marcadamente lipofílica (soluble en grasa), lo que influye en el intestino. absorción (captación a través del intestino) y en el organismo. La luteína puede presentarse en diferentes formas geométricas (isómeros cis / trans) que se pueden convertir entre sí:

  • Todo-trans- (3R, 3'R, 6'R) -luteína.
  • 9-cis-luteína
  • 9′-cis-luteína
  • 13-cis-luteína
  • 13′-cis-luteína

En las plantas, la xantofila dicíclica existe predominantemente (~ 98%) como un isómero todo trans estable. En el organismo humano, a veces pueden coexistir diferentes formas isoméricas. Las influencias exógenas, como el calor y la luz, pueden cambiar la configuración de la luteína de los alimentos. Los isómeros cis de la luteína, en contraste con los isómeros todo trans, exhiben mejor solubilidad, mayor absorción velocidades y un transporte intracelular y extracelular más rápido. De los aproximadamente 700 carotenoides identificados, unos 60 son convertibles a vitamina A (retinol) por el metabolismo humano y por lo tanto exhiben actividad provitamina A. Debido a que ambos sistemas de anillos de luteína contienen oxígeno, no es una provitamina A.

Síntesis

Los carotenoides son sintetizados (formados) por todas las plantas, algas y bacterias fotosintéticas capaz de realizar la fotosíntesis. En las plantas superiores, la síntesis de carotenoides se produce en tejidos fotosintéticamente activos, así como en pétalos, frutos y polen. Se estima que la producción de carotenoides en la naturaleza es de alrededor de 108 toneladas por año, la mayor parte de las cuales se explica por los 4 carotenoides principales luteína, fucoxantina - en las algas -, violaxantina y neoxantina - en las plantas. Finalmente, se han detectado carotenoides, principalmente xantofilas, en todas las partes de las hojas estudiadas hasta ahora, especialmente aquellas con estructura dicíclica y sustituyentes hidroxi en la posición C-3 o C-3 '. Dado que la luteína, en particular, se presenta en forma libre y esterificada en numerosas especies y géneros de plantas, es probablemente el carotenoide más importante para la funcionalidad de los organismos vegetales.La biosíntesis de luteína se produce a partir del alfa-caroteno por hidroxilación de ambos anillos de ionona. por hidroxilasas específicas: introducción enzimática de grupos OH. En las células del organismo vegetal, la luteína se almacena en los cromoplastos (plástidos de color naranja, amarillo y rojizo por carotenoides en pétalos, frutas u órganos de almacenamiento (zanahorias) de plantas) y cloroplastos (orgánulos de las células de algas verdes y plantas superiores que realizan la fotosíntesis) - incorporado en una matriz compleja de proteínas, lípidos, y/o hidratos de carbono. Mientras que la xantofila en los cromoplastos de pétalos y frutos sirve para atraer a los animales, para la transferencia de polen y la dispersión de semillas, brinda protección contra el daño fotooxidativo en los cloroplastos de las hojas de las plantas como componente de los complejos de captación de luz.Suero antioxidante la protección se logra mediante el llamado enfriamiento (desintoxicación, inactivación) de compuestos reactivos de oxígeno (1O2, oxígeno singlete), por lo que la luteína absorbe (toma) directamente la energía de radiación a través del estado triplete y la desactiva a través de la liberación de calor. Dado que la capacidad de extinción aumenta con el número de dobles enlaces, la luteína con sus 11 dobles enlaces tiene una alta actividad de extinción. En los meses de otoño, la clorofila (pigmento vegetal verde) es la principal sustancia degradada en los cloroplastos, además de la neoxantina y beta-caroteno. Por el contrario, la cantidad de luteína no disminuye. Esta es la razón por la que las hojas de las plantas pierden su color verde en otoño y el amarillo de la luteína se hace visible. La luteína es de naturaleza generalizada y, junto con alfa y beta-caroteno, beta-criptoxantina, licopeno además de la zeaxantina, es el carotenoide más abundante en los alimentos vegetales. Siempre se acompaña de zeaxantina y se encuentra con ella predominantemente en vegetales de hoja verde oscuro, como col rizada, espinaca, hojas de nabo y Perejil, aunque el contenido puede variar mucho según la variedad, temporada, madurez, crecimiento, cosecha y condiciones de almacenamiento, y en diferentes partes de la planta. Por ejemplo, las hojas exteriores de repollo contienen 150 veces más luteína que las hojas internas. La luteína ingresa al organismo animal a través del alimento vegetal, donde se acumula en el sangre, piel o plumas y tiene un atrayente, advertencia o camuflar función. Por ejemplo, la luteína es responsable del color amarillo de los muslos y garras de pollos, gansos y patos. El color de la yema de huevo también se debe a la presencia de xantofilas, especialmente luteína y zeaxantina - en una proporción de aproximadamente 4: 1. La luteína representa aproximadamente el 70% en la yema de huevo. En particular, el Huevos de pollos, patos y canarios contienen abundante luteína. Según Chung et al (2004), el biodisponibilidad de xantofila de pollo rico en luteína Huevos es significativamente más alto que el de los alimentos vegetales, como la espinaca o la luteína suplementos. Industrialmente, la xantofila dicíclica se obtiene extrayendo partes de plantas ricas en luteína, especialmente de los pétalos de Tagetes (caléndula, planta herbácea con inflorescencias de color amarillo limón a rojo pardo). Utilizando métodos de ingeniería genética, es posible influir en el contenido y el patrón de carotenoides en las plantas y así aumentar selectivamente la concentración de luteína. La luteína extraída de plantas se utiliza como colorante alimentario (E161b), incluso para colorear bebidas no carbonatadas, barras energéticas y alimentos dietéticos, y como aditivo alimentario para proporcionar coloración en productos animales. Por ejemplo, se agrega luteína al alimento para pollos para intensificar el color de las yemas de huevo.

Absorción

Debido a su naturaleza lipofílica (soluble en grasa), la luteína se absorbe (capta) en la parte superior intestino delgado durante la digestión de grasas. Esto requiere la presencia de grasas en la dieta (3-5 g / comida) como transportadores, ácidos biliares solubilizar (aumentar la solubilidad) y formar micelas y esterasas (digestivo enzimas CRISPR-Cas) para escindir la luteína esterificada. Después de la liberación de la matriz dietética, la luteína se combina en la luz del intestino delgado con otras sustancias lipofílicas y ácidos biliares para formar micelas mixtas (estructuras esféricas de 3-10 nm de diámetro en las que el lípido moléculas están dispuestos de tal manera que los agua- las porciones de moléculas solubles se giran hacia afuera y las porciones de moléculas insolubles en agua se giran hacia adentro) - Fase micelar para la solubilización (aumento de solubilidad) de lípidos - que se absorben en los enterocitos (células del intestino delgado epitelio) De la duodeno (duodeno) y yeyuno (yeyuno) mediante un proceso de difusión pasiva. los absorción La tasa de luteína de los alimentos vegetales varía mucho intra e interindividualmente, oscilando entre el 30% y el 60%, dependiendo de la proporción de grasas consumidas al mismo tiempo. En términos de su influencia promotora sobre la absorción de la luteína, los ácidos grasos saturados son mucho más efectivos que los ácidos grasos poliinsaturados (PFS), lo que puede justificarse de la siguiente manera:

  • La SSP aumenta el tamaño de las micelas mixtas, lo que disminuye la velocidad de difusión.
  • La SSP altera la carga de la superficie micelar y, por lo tanto, disminuye la afinidad (fuerza de unión) a los enterocitos (células del epitelio del intestino delgado).
  • Los PFS (ácidos grasos omega-3 y -6) ocupan más espacio que los ácidos grasos saturados en las lipoproteínas (agregados de lípidos y proteínas, partículas similares a las micelas, que sirven para transportar sustancias lipofílicas en la sangre), lo que limita el espacio para otras sustancias lipofílicas. moléculas, incluida la luteína
  • SLP, especialmente omega-3 ácidos grasos, inhiben la síntesis de lipoproteínas.

Además de la ingesta de grasas, la biodisponibilidad de la luteína también depende de los siguientes factores endógenos y exógenos [4, 8, 14, 15, 19, 26, 30, 43, 49-51, 55, 63, 66]:

  • Cantidad de luteína suministrada de forma alimentaria (con los alimentos): a medida que aumenta la dosis, la biodisponibilidad relativa del carotenoide disminuye
  • Forma isomérica: la luteína, a diferencia de otros carotenoides como el betacaroteno, se absorbe mejor en su configuración cis que en su forma todo-trans; El tratamiento térmico, como la cocción, promueve la conversión de luteína todo trans a cis.
  • Fuente de comida
    • De los suplementos (luteína aislada en solución aceitosa - presente libre o esterificada con ácidos grasos), el carotenoide está más disponible que de los alimentos vegetales (luteína unida a complejo natural), como lo demuestra un aumento significativamente mayor en los niveles séricos de luteína después de la ingestión suplementos en comparación con la ingesta de cantidades iguales de frutas y verduras
    • De los alimentos de origen animal, por ejemplo los huevos, la tasa de absorción de xantofila es significativamente más alta que la de los alimentos de origen vegetal, como las espinacas o los suplementos de luteína.
  • Matriz de alimentos en la que se incorpora la luteína: de vegetales procesados ​​(trituración mecánica, tratamiento térmico, homogeneización), la luteína se absorbe significativamente mejor (> 15%) que los alimentos crudos (<3%), porque el carotenoide en vegetales crudos es cristalino en el celular y está encerrado en una matriz sólida de celulosa y / o proteína, que es difícil de absorber; Dado que la luteína es sensible al calor, los alimentos que contienen luteína deben prepararse con cuidado para minimizar las pérdidas.
  • Interacciones con otros ingredientes alimentarios:
    • La fibra dietética, como las pectinas de las frutas, disminuye la biodisponibilidad de la luteína al formar complejos poco solubles con el carotenoide.
    • Olestra (sustituto de grasa sintético que consiste en ésteres de sacarosa y ácidos grasos de cadena larga (? Poliéster de sacarosa), que no puede ser escindido por las lipasas del cuerpo (enzimas que disocian la grasa) debido al impedimento estérico y se excreta inalterado) reduce la absorción de luteína; Según Koonsvitsky et al (1997), una ingesta diaria de 18 g de olestra durante un período de 3 semanas da como resultado una caída del 27% en los niveles de carotenoides séricos.
    • Los fitoesteroles y estanoles (compuestos químicos de la clase de esteroles que se encuentran en las partes grasas de las plantas, como semillas, brotes y semillas, que son muy similares a la estructura del colesterol e inhiben competitivamente su absorción) pueden interferir con el intestino (relacionados con el intestino). ) absorción de luteína; por lo tanto, el uso regular de productos para untar que contienen fitosterol, como la margarina, puede provocar una disminución moderada (entre un 10 y un 20%) del nivel de carotenoides en suero; Al aumentar simultáneamente la ingesta diaria de frutas y verduras ricas en carotenoides, se puede prevenir una reducción en la concentración sérica de carotenoides mediante el consumo de margarina que contiene fitosterol.
    • Ingesta de mezclas de carotenoides, como luteína, betacaroteno, criptoxantina y licopeno, puede inhibir y promover la captación intestinal de luteína, al nivel de incorporación en micelas mixtas en la luz intestinal, enterocitos (células del intestino delgado) durante el transporte intracelular y la incorporación en lipoproteínas, con fuertes diferencias interindividuales; por lo tanto, administración de dosis altas de betacaroteno (12-30 mg / d) da como resultado una mayor absorción de luteína y niveles de luteína sérica en algunos sujetos, mientras que dicha administración en otros sujetos se asocia con una disminución de la absorción de luteína y niveles de luteína sérica, presumiblemente debido al desplazamiento cinético procesos a lo largo del intestino mucosa.
    • Proteínas y vitamina E aumentar la absorción de luteína.
  • El rendimiento digestivo individual, como la trituración mecánica en el tracto digestivo superior, el pH gástrico, la masticación con flujo de bilis a fondo y el pH bajo del jugo gástrico promueven la alteración celular y la liberación de luteína unida y esterificada, respectivamente, lo que aumenta la biodisponibilidad de carotenoides; La disminución del flujo de bilis disminuye la biodisponibilidad debido a la formación alterada de micelas.
  • Estado de suministro del organismo
  • Factores genéticos

Transporte y distribución en el cuerpo

En enterocitos (células del intestino delgado epitelio) de la parte superior intestino delgado, la luteína se incorpora en quilomicrones (CM, lipoproteínas ricas en lípidos) junto con otros carotenoides y sustancias lipofílicas, como los triglicéridos, Fosfolípidosy colesterol, que se secretan (secretan) en los espacios intersticiales de los enterocitos por exocitosis (transporte de sustancias fuera de la célula) y se transportan a través del linfa. A través del truncus intestinalis (tronco colector linfático no apareado de la cavidad abdominal) y el conducto torácico (tronco colector linfático de la cavidad torácica), los quilomicrones entran en la subclavia. vena (vena subclavia) y vena yugular (vena yugular), respectivamente, que convergen para formar la vena braquiocefálica (lado izquierdo) - angulus venosus (ángulo venoso). Las venas brachiocephalicae de ambos lados se unen para formar el superior no apareado vena cava (vena cava superior), que se abre a la aurícula derecha de las corazón. Los quilomicrones se introducen en el periférico circulación por la fuerza de bombeo del corazón. Por un solo administración del alga marina halófila Dunaliella salina, que puede producir cantidades considerables de carotenoides, incluidos (todo-trans, cis-) betacaroteno, alfacaroteno, criptoxantina, licopeno, luteína y zeaxantina, se ha demostrado en la sangre de individuos sanos que los quilomicrones almacenan preferentemente las xantofilas luteína y zeaxantina sobre carotenos como alfa y betacaroteno. Se comenta que la causa es la mayor polaridad de las xantofilas, lo que conduce a una captación más eficaz de luteína tanto en las micelas mixtas como en las lipoproteínas en comparación con el betacaroteno. Los quilomicrones tienen una vida media (tiempo en el que un valor que disminuye exponencialmente con el tiempo se reduce a la mitad) de aproximadamente 30 minutos y se degradan a remanentes de quilomicrones (CM-R, remanentes de quilomicrones bajos en grasa) durante el transporte a la hígado. En este contexto, la lipoproteína lipasa (LPL) juega un papel crucial, que se encuentra en la superficie de las células endoteliales de sangre capilares y conduce a la captación de ácidos grasos (FFS) y pequeñas cantidades de luteína en varios tejidos, por ejemplo, músculo, tejido adiposo y glándula mamaria, por división de lípidos. Sin embargo, la mayor parte de la luteína permanece en CM-R, que se une a receptores específicos en el hígado y se capta en las células parenquimatosas del hígado a través de endocitosis mediada por receptores (invaginación de las membrana celular - constricción de vesículas que contienen CM-R (orgánulos celulares) en el interior de la célula). En el hígado células, la luteína se almacena parcialmente y otra parte se incorpora a VLDL (muy bajo densidad lipoproteínas), a través de las cuales el carotenoide llega a los tejidos extrahepáticos a través del torrente sanguíneo. A medida que las VLDL que circulan en la sangre se unen a las células periféricas, lípidos se escinden por acción de la LPL y las sustancias lipofílicas liberadas, incluida la luteína, se internalizan (captan internamente) por difusión pasiva. Esto da como resultado el catabolismo (degradación) de VLDL a IDL (intermedio densidad lipoproteínas). Las partículas IDL pueden ser absorbidas por el hígado de una manera mediada por receptores y degradadas allí, o metabolizadas (metabolizadas) en el plasma sanguíneo por un triglicérido. lipasa (enzima que descompone la grasa) para colesterol-Rico LDL (bajo densidad lipoproteínas). Luteína ligada a LDL se absorbe en el hígado y los tejidos extrahepáticos a través de endocitosis mediada por receptores, por un lado, y se transfiere a HDL (lipoproteínas de alta densidad) por otro lado, que están involucradas en el transporte de luteína y otras sustancias lipofílicas. moléculas, especialmente colesterol, desde las células periféricas hasta el hígado. Se encuentra una mezcla compleja de carotenoides en los tejidos y órganos humanos, que está sujeta a fuertes variaciones individuales tanto cualitativamente (patrón de carotenoides) como cuantitativamente (concentración carotenoides) .Luteína, zeaxantina, alfa y betacaroteno, licopeno, así como alfa y beta criptoxantina son los principales carotenoides del organismo y contribuyen aproximadamente al 80% del contenido total de carotenoides. La luteína se encuentra en todos los tejidos y órganos humanos, aunque existen diferencias significativas en concentración. Además del hígado, las glándulas suprarrenales, los testículos (Testículos) y ovarios (ovarios) - especialmente el cuerpo lúteo (cuerpo lúteo) - el mancha amarilla del ojo (lat.: mácula lútea, el área de la retina (retina) con la mayor densidad de fotorreceptores ("el punto de visión más nítida") en particular tiene un alto contenido de luteína. mancha amarilla se encuentra en el centro de la retina temporal (lado del sueño) de la nervio óptico papilla y tiene un diámetro de 3-5 mm. Los fotorreceptores de la mácula lútea son principalmente los conos responsables de la percepción del color. La mácula contiene luteína y zeaxantina como los únicos carotenoides, por lo que la luteína, en interacción con la zeaxantina, es esencial (vital) en el proceso visual. Ambas xantofilas pueden absorber la luz azul (longitud de onda corta de alta energía) con alta eficiencia y así proteger a las células de la retina del daño fotooxidativo, que juega un papel en la patogénesis (desarrollo) de las personas seniles (relacionadas con la edad). degeneración macular (AMD). La AMD se caracteriza por una pérdida gradual de la función de las células de la retina y es la principal causa de ceguera en personas mayores de 50 años en países industrializados. Según estudios epidemiológicos, una mayor ingesta de luteína y zeaxantina (al menos 6 mg / día de frutas y verduras) se asocia con un aumento de la densidad del pigmento macular y una reducción del riesgo de desarrollar DMAE [19, 26, 32, 33, 36 , 37, 53, 55 - 58]. Además, existe evidencia de que la suplementación diaria con luteína (10 mg / día), sola o en combinación con antioxidantes, vitaminasy minerales - Puede mejorar la función visual (agudeza visual y sensibilidad al contraste) en pacientes con DMAE atrófica. Además, Dagnelie et al (2000) encontraron una mejora en la agudeza visual media y el campo visual medio en pacientes con retinitis pigmentosa y otras degeneraciones de la retina (pérdida gradual de la función del tejido de la retina inducida por mutaciones genéticas o espontáneas en las que los fotorreceptores en particular perecen) al tomar luteína (40 mg / día) .Además de la mácula lútea, también se encuentran luteína y zeaxantina en los lente como los únicos carotenoides. Protegiendo la lente proteínas del daño fotooxidativo, las xantofilas dicíclicas pueden prevenir o retrasar la progresión (progresión) de catarata (catarata, enturbiamiento del lente del ojo) [17, 19-21, 26, 31, 53, 55]. Esto está respaldado por varios estudios prospectivos en los que el aumento de la ingesta de alimentos ricos en luteína y zeaxantina, como la espinaca, la col rizada y el brócoli, redujo la probabilidad de desarrollar un catarata o que requiera la extracción de cataratas (procedimiento quirúrgico en el que el lente del ojo se quita y se reemplaza con una lente artificial) en un 18-50%. En términos de concentración absoluta y contribución tisular al peso corporal total, la luteína se localiza principalmente en el tejido adiposo (alrededor del 65%) y en el hígado. Además, la luteína se encuentra marginalmente en pulmón, cerebro, corazón, músculo esquelético, y piel. Existe una correlación (relación) directa pero no lineal entre el almacenamiento de tejido y la ingesta oral del carotenoide. Por lo tanto, la luteína se libera de los depósitos de tejido solo muy lentamente durante varias semanas después de suspender la ingesta. En la sangre, la luteína es transportada por lipoproteínas, que se componen de lipofílicos moléculas y apolipoproteínas (resto de proteína, función como andamio estructural y / o molécula de reconocimiento y acoplamiento, por ejemplo para receptores de membrana), como Apo AI, B-48, C-II, D y E. El carotenoide está presente en el 75% de la sangre. El carotenoide se une en un 75-80% a LDL, 10-25% unido a HDLy un 5-10% unido a VLDL. En una mezcla normal dieta, las concentraciones séricas de luteína oscilan entre 129-628 µg / l (0.1-1.23 µmol / l) y varían según el sexo, la edad, salud estado, grasa corporal total masay niveles de alcohol y tabaco consumo. La suplementación de dosis estandarizadas de luteína podría confirmar que ocurren grandes variaciones interindividuales con respecto a la concentración sérica de luteína. la leche materna, Hasta la fecha se han identificado 34 de los aproximadamente 700 carotenoides conocidos, incluidos 13 isómeros geométricos all-trans. Entre estos, se han detectado con mayor frecuencia luteína, criptoxantina, zeaxantina, alfa y betacaroteno y licopeno.

Excreción

La luteína no absorbida abandona el cuerpo en las heces (heces), mientras que sus metabolitos (productos de degradación) se eliminan en la orina. Para convertir los metabolitos en una forma excretable, se someten a biotransformación, al igual que todas las sustancias lipofílicas (solubles en grasa). La biotransformación ocurre en muchos tejidos, especialmente en el hígado, y se puede dividir en dos fases:

  • En la fase I, los metabolitos de la luteína son hidroxilados (inserción de un grupo OH) por el sistema del citocromo P-450 para aumentar la solubilidad.
  • En la fase II, tiene lugar la conjugación con sustancias fuertemente hidrófilas (solubles en agua); para este propósito, el ácido glucurónico se transfiere al grupo OH de los metabolitos previamente insertado con la ayuda de glucuroniltransferasa

Gran parte de los metabolitos de la luteína aún no se han dilucidado. Sin embargo, se puede suponer que los productos de excreción son predominantemente metabolitos glucuronidados. Después de un solo administración, el tiempo de residencia de los carotenoides en el cuerpo es de 5 a 10 días.