保护我方叶黄素！叶黄素：不是我在保护你吗？

互推小编 2023-06-12

叶黄素的故事

1831年，德国化学家Wackenroder从胡萝卜中分离出一种黄色色素，根据来源将其命名为胡萝卜素，这是胡萝卜素（carotene）概念的首次提出[1]。

1868年，德国化学家Thudichum通过光谱分析，从42种植物中分离出黄色结晶物质，并将其命名为“luteine”[1]。

1912年，Willstatter及其同事在鸡蛋蛋黄中分离出一种黄色色素，为了纪念Thudichum在类胡萝卜素研究方面的贡献，他们将这种黄色色素命名为“lutein”[2]。

1931年，叶黄素才首次被从鸡蛋蛋黄的黄色色素混合物中分离出来。此时距离胡萝卜素的首次发现整整过去了一百年[2]。

这个时候你可能会问，那人们是怎么发现叶黄素与视力有关系的的呢？这就要提及黄斑色素的研究了。

1945年，George Wald对10个人类视网膜的中央凹区域进行了解剖分析，报告称视网膜中央凹区域的黄色色素的光谱与叶黄素的光谱十分相似，再结合该色素的性质和溶解度，Wald下了一个结论：黄斑色素就是叶黄素[3]。

1985年，Bone和Landrum通过高效液相色谱法证实了视网膜黄斑色素是由叶黄素和玉米黄质构成的，并且首次提出通过膳食补充类胡萝卜素能增加视网膜黄斑色素的密度[3]。

胡萝卜素的首次发现至今已200余年，长达两个世纪的大量研究才逐渐让活跃于我们眼底的叶黄素，闪耀幕前。

再来认识一下叶黄素

叶黄素是目前已被鉴定的600多种类胡萝卜素的一种，广泛存在于各种植物中，特别是绿叶蔬菜如菠菜、羽衣甘蓝，和其他有色蔬菜如南瓜、甜椒、胡萝卜等[4]。

叶黄素是脂溶性化合物，同时它具有高度不饱和的化学结构，因此对光、热、氧都极其敏感[5]。高温烹调会使食物中叶黄素的含量、结构、活性都发生变化，或升高或降低，不同品种的食物，不同的烹饪方式都会得到不一样的结果[6][7]。

人类自身不能合成叶黄素，所以必须从外界获取。有趣的是，我们日常饮食所摄入的所有叶黄素的最终来源其实都是植物。虽然鸡蛋、牛奶和家禽中也含有叶黄素，但这是因为鸡或者牛等动物饲料中含有植物源的叶黄素，所以人类可以通过摄入植物食品和部分动物源性食品获取叶黄素。

万寿菊提取物中分离纯化的叶黄素晶体[4]

天然的叶黄素常以叶黄素单体（游离叶黄素）和叶黄素酯的形式存在，深绿色蔬菜中叶黄素单体含量较高，有色果实（如南瓜）和橙色花瓣（如万寿菊）中则主要含叶黄素酯[8]。以酯化形式存在的叶黄素对光、热、氧气都比游离的叶黄素要稳定。有较高含量叶黄素酯的万寿菊（Tagetes species flower）是目前公认的优质原料，从中提取的叶黄素酯被广泛应用于食品、动物饲料、制药和化工等行业[9]。

膳食叶黄素的吸收

食物基质中的叶黄素会在咀嚼和胃液的作用下释放出来，酯化形式的叶黄素在被肠黏膜细胞摄取之前，会先被胃肠道酶如胆固醇酯酶水解；游离形式的叶黄素则由肠黏膜细胞表面的特异性受体摄取。随后的吸收有两种可能的途径，一是以乳糜微粒的形式经门静脉被输送到肝脏，与血浆脂蛋白结合，通过血液循环进一步输送到全身；二是经肠淋巴管进入淋巴系统，再进入血液循环[10]。

叶黄素在体内吸收和循环的可能途径[10]

具体的吸收机制比较复杂，尚未能确定，但有一点可以确定的是，相比于体内的其他组织，叶黄素在黄斑区域的沉积浓度是最高的，黄斑叶黄素的浓度是血清叶黄素浓度的1000倍[4]。除了叶黄素和玉米黄质，科学家还发现了一种由叶黄素转化而来的内消旋玉米黄质，也是黄斑色素的组成部分。也就是说目前已被鉴定出的600多种类胡萝卜素中，只有这三种可以在黄斑区域被检测到[11]。

黄斑处于我们眼睛的光学中心区，其中心的凹陷部分称为黄斑中央凹，这是我们视觉最敏锐的区域。屈光系统在视网膜黄斑区形成的物象，会在这里被转变为神经冲动，通过视神经将冲动转入中枢神经系统，在大脑皮层的视觉中枢产生视觉[12]。所以，如果黄斑区域有什么“三长两短”，那我们看到的世界也将会变得不一样。

这种高浓度的特异性和选择性沉积意味着视网膜组织对叶黄素的选择性摄取的能力，也奠定了叶黄素在视力健康方面的不凡地位。

叶黄素平时都在眼睛里做些什么呢？

1. 过滤蓝光

蓝光是指可见光中波长为430~450nm波段的电磁波，自然光（如太阳光）和人造光（如白炽灯、日光灯、电子设备显示屏等）中都含有短波长蓝光[13]。研究证实，凡具有共轭多烯链的类胡萝卜素都可以吸收可见光，其吸收光谱的最大波长取决于多烯链的共轭长度。叶黄素的多烯链由9个共轭双键构成，最大吸收波长为445nm，玉米黄质的最大吸收波长为450nm，覆盖了蓝光的波谱范围，因此可以有效吸收蓝光[4]。

叶黄素的吸收光谱[4]

太阳光在眼睛中的吸收和传输路径[13]

光在到达视网膜的感光细胞（视锥细胞和视杆细胞）之前，必须先经过叶黄素高度聚集的区域，此时叶黄素就像感光细胞所持的滤光片一样，将有害的短波长蓝光过滤吸收掉，但不影响其他波长的可见光通过。这个神奇的滤过特性可以减少眩光障碍，提高我们的对比敏感度，也就是视觉分辨能力[13]。

2. 清除氧自由基

视网膜组织含有大量的线粒体，氧分压高，且感光细胞的外节是体内多不饱和脂肪酸含量最高的组织，这里的氧化还原反应非常活跃，暴露于可见光下极易诱发视网膜组织的氧化损伤[14]。光氧化反应产生的单线态氧、超氧化物和羟基自由基等会进一步引起脂质过氧化，导致组织损伤和黄斑变性[13]。

叶黄素属于非酶类抗氧化剂，对羟基自由基（·OH）的灭活效率最高。 ·OH在脂质过氧化过程中产生，叶黄素对·OH的清除作用可以阻断引起脂质膜损害的反应，从而保护我们的眼部组织[15]。

叶黄素与年龄相关性黄斑变性

年龄相关性黄斑变性（Age-related macular degeneration, AMD）是指包括黄斑在内的视网膜中央区域的组织退化，会造成中心视力丧失，甚至失明。据统计，AMD是造成老年人失明的首要原因[13]。

早在1994年，科学家就报告了第一项叶黄素摄入量与AMD风险之间的关系的流行病学研究，报告显示每天摄入6mg的叶黄素与AMD的风险降低密切相关[16]。

2002年的另一项观察性研究，科学家利用了拉曼光谱技术，将叶黄素补充剂的摄入与AMD患者的黄斑色素密度（MPOD）相关联，结果显示每天补充≥4mg叶黄素的AMD患者的MPOD显著高于每天补充＜4mg叶黄素的患者。这是第一项关于叶黄素的摄入与MPOD升高有关的观察性研究[17]。

MPOD与AMD的发病率呈负相关，这两个“第一项”研究都指向补充叶黄素与预防AMD发展的关系，那么现在被论证的如何了呢？

许多研究都指向叶黄素的抗氧化作用是预防AMD发展的可能机制。关于补充叶黄素与MPOD的关系，2021年的一篇荟萃分析纳入了46项研究共计3189名受试者，结果显示叶黄素的摄入量＜5mg/d，对MPOD没有显著的影响；摄入5~20mg/d，MPOD有显著性的增加；当摄入＞20mg/d时，MPOD的增长更多。这为补充叶黄素会增加MPOD提供了强有力的依据。但是“补充叶黄素增加MPOD，从而预防AMD的发展”这个因果假设仍需要更多的临床研究验证[18]。

叶黄素的安全性

早在2001年，纯化的叶黄素晶体就在美国获得GRAS（Generally regarded as safe）的认证[19]。2013年发表的AREDS2（The Age-Related Eye Disease Study 2, 一项研究膳食营养补充剂对AMD影响的大型长期临床试验）研究结果表明，4000多例AMD患者持续5年每天摄入10mg的叶黄素，除了皮肤有轻微的发黄以外没有其他不良反应[20]。虽然目前仍然缺乏补充叶黄素的最佳剂量的证据，但是叶黄素的安全性得到了广泛的认证。美国营养负责理事会（CRN）表示，每天摄入20mg叶黄素对人类来说是安全的[21]。

参考文献
1. Hist. Chem 34.1 (2009): 33.
2. Justus Liebigs Annalen der Chemie 355.1 (1907): 1-28.
3. CRC Press, 2013. 1-22.
4. Toxicol Lett. 2004;150(1):57-83.
5. Journal of Functional Foods 66 (2020): 103771.
6. Journal of Agricultural and Food Chemistry 41.8 (1993): 1315-1320.
7. 中华预防医学杂志 45.1 (2011): 64-67.
8. Bei jing da xue yi xue chu ban she, 2015.
9. Food Res Int. 2019;119:653-664.
10. Nutr Res. 2021;91:36-43.
11. Int J Retina Vitreous. 2016;2:19.
12. 眼科临床解剖学[M],济南:山东科学技术出版社,2009
13. Nutrients. 2022;14(4):827.
14. Antioxidants (Basel). 2020;9(11):1046
15. Crit Rev Food Sci Nutr. 2005;45(7-8):671-696.
16. JAMA. 1994;272(18):1413-1420.
17. Ophthalmology. 2002;109(10):1780-1787.
18. Adv Nutr. 2021;12(6):2244-2254.
19. Mississauga, Ont., Canada.
20. JAMA. 2013;309(19):2005-2015.
21. Regul Toxicol Pharmacol. 2006;45(3):289-298.