마리골드 플라워의 루테인의 이점은 무엇인가요?

루테인 is a naturally occurring carotenoid that filters blue light and prevents retinal damage. Studies have shown that lutein is not only found in macular pigment, but is also widely distributed in various parts of the brain, accounting for 59% of the total carotenoids in the brain, and its concentration is positively correlated with brain development in infants and cognitive function in the elderly [1]. Preterm infants, due to their early birth, lose the opportunity to continue to obtain maternal lutein during the last few weeks of pregnancy and after birth, resulting in significantly lower lutein concentrations in the brain of preterm infants [2].

연구 결과, 미숙아의 루테인 농도는 만삭아의 루테인 농도에 비해 현저히 낮으며, 이는 미숙아의 신경발달적 결함의 원인이 될 수 있는 것으로 밝혀졌다.임신 후기 루테인의 농도 증가는 중추신경계 발달 촉진과 관련이 있다 [3].반대로 유아기 초기의 낮은 루테인 수치는 신경 발달 장애, 망막 색소 상피 성숙 및 신경 조직의 산화 스트레스 위험 증가와 관련이 있다 [4].루테인은 인간 뇌의 전체 카로티노이드 중 66%~77%를 차지하는데, 이는 루테인이 선택적으로 뇌에 축적된다는 것을 의미하며 [5], 다른 한편으로는 루테인이 뇌 기능과 발달에 잠재적인 역할을 할 수 있음을 시사한다.시신경세포와 뇌신경세포에서의 루테인의 대사와 기능은 잘 알려져 있지 않다 [6].본 연구는 루테인&의 연구 진행과정을 고찰한다#39;의 생물 활성과 기능을 해외에서 더 넓은 응용을위한 과학적 근거를 제공.

루테인의 생물학적 활성 1

루테인은 카로티노이드과에 속하며 식물로만 합성할수 있다.마리골드, 시금치, 당근 등 짙은 녹색 잎채소에 풍부하다.는 것으로 추정 된 식이 루테인 (루테과)의 93%는 무료 루테인, 7%만 esterified하는 동안 [7 ⁃ 8].에스테르화 루테인과 자유 루테인의 생체 이용성을 비교 분석한 결과, 인간의 소화기관은 자유 루테인을 더 잘 흡수하며 자유 루테인을 보충하면 혈청 루테인 수치가 더 증가한다 [9].따라서 자유 루테인과 비교하여 동일한 혈청 루테인 수치를 얻기 위해서는 에스테르화 루테인을 더 많이 섭취해야 합니다.

하지만, 플라 즈 마 루테인 수준에서 유의 한 차이는 없 닭 소비의 자유 롭고 후 esterified 루테인 [10 ⁃ 11], 될 수 있는 다른 종에서 효소에 대한 차이를 대사 작용과 관련이 있다.다른 영양소도 보디 &를 촉진 할 수 있습니다#39;s absorption of lutein. For example, when used in combination with phospholipids, lutein absorption levels can be increased. In a study comparing the absorption efficiency of lutein phospholipid and lutein ester, it was found that after taking lutein capsules containing phospholipids for 10 days, adult plasma lutein levels were significantly increased (about 6 times higher) [12]. This result also explains the high availability of lutein in egg yolk, where lutein may be esterified with phospholipids. However, there is currently no comparison of the biological activity of phospholipidized lutein and free lutein.

체내 루테인 수치가 다른 이유는 루테인 섭취량의 차이 때문일 수 있습니다.루테인은 모유에 가장 풍부한 카로티노이드이며, 모유에 함유된 루테인의 생체 이용성은 유아용 조제보다 높다 [13].이러한 차이는 mother&의 품질 등의 요인에 기인하는 것으로 보인다#39; s 음식, 지방 섭취량 및 간의 교호작용을 영양분, 모유의 영양 구성에 영향을 주는 간접적으로 [14 ⁃ 16]이다.

The bioavailability of lutein is also related to the method of supplementation. A study of the availability of lutein in breast milk and formula feeding in rhesus monkeys (primate mammals) showed that at 6 months of age, compared to the formula group without lutein, the lutein concentration in the blood and all tissues of the formula-fed monkeys supplemented with lutein increased, with the highest concentration in the occipital cortex; however, the lutein concentration in the blood, all brain tissues, the macula and retina, adipose tissue, liver, and other tissues of the breast-fed monkeys was higher than that in the lutein-supplemented formula group, indicating that the bioavailability of lutein in breast milk is the highest [17]. The bioavailability of lutein may also be affected by the level of lutein transport protein in the blood plasma – high-density lipoprotein (HDL). Connor etal.[18] found that feeding chickens deficient in HDL apolipoprotein with a high lutein diet resulted in almost no change in lutein levels in the blood plasma and retina, while lutein levels in the control group of chickens increased significantly. Further studies on the transport of lutein in the blood of patients with age-related macular degeneration and normal people found that 52% of the lutein in the blood plasma is transported by HDL and 22% by LDL, and that the transport of carotenoids by HDL and LDL is independent of the presence or absence of macular degeneration.

체내 루테인 대사 2

After being transported to the target area by carriers such as HDL, lutein binds to the acute regulatory domain protein StARD3 produced by retinoids and then enters the cell to exert its function [19⁃21]. In addition, as a member of the carotenoid family, lutein can also be metabolized and broken down by β-carotene oxygenase (BCO). BCO can cleave carotenoids by symmetric and asymmetric decomposition to produce retinal, which can further catalyze the production of the well-known differentiation inducer RA. Among them, BCO1 performs symmetric cleavage at the middle position of the carotenoid, while BCO2 performs the asymmetric cleavage. BCO1 can metabolize β-carotene to produce retinal at a rate of 197 nmol/mg BCO1/h, but the rate of BCO1 cleaving lutein is zero [22]. BCO2 is mainly responsible for the metabolism of lutein. Surface affinity analysis has found that the affinity of BCO2 for lutein in humans and mice is very high, while the affinity of BCO2 for lutein in the human eye is 10 times lower [23]. This is the reason why lutein can accumulate in the human eye to form the macula without being broken down by BCO2. In fact, knocking out the BCO2 gene in mice can significantly increase the concentration of lutein in the retinal pigment epithelium, further confirming that BCO2 is a metabolic enzyme for lutein [24].

루테인은 비타민 a의 일종으로 비타민 a와 그 대사 산물의 농도가 낮으면 신경 연장에 실패하거나 신경세포의 사멸, 중추신경계의 발달 결함을 초래할 수 있다 [25].Olson 등 [26]은 비타민 A의 주요 대사산물인 retinoic acid (RA) 가 유전자 전사와 세포 신호를 조절하는 많은 세포 표면 수용체 (retinoic acid와 레티노산 수용체)와 반응하여 신경세포 표현형의 분화와 유지에 다양한 역할을 할 수 있음을 보여주었다.레티노산은 세포의 분화와 조직 발달을 유도하며 [27] 초기 신경 발생에 결정적인 것으로 여겨진다.세포 수준에서, RA는 미분화된 전구세포의 세포 주기를 조절하여 세포 분화를 유도할 수도 있다 [28].RA-induced SY5Y 신경모세포종 세포의 신경세포 분화는 세포 대사 기능의 조절과 관련이 있다 [29].이"대사 리모델링"은 심지어 분화 과정을 지원하는 생리적 대화에 결정적인 요소가 될 수 있으며, [30]유전자 발현 조절에 필수적인 성숙한 세포의 다양한 생체 에너지 요구량과 세포 내 대사 중간체의 생체 이용성을 반영한다.

3 Lutein's 항산화 효과

체내의 활성산소종 (Reactive oxygen species, ROS)은 완전히 환원되지 않은 일련의 산화된 화합물을 포함하며 [31], 이들은 대개 체내의 대사 반응의 부산물이다.Lutein's 좋은 항산화 효과는 주로 염증 인자의 발현을 감소시키고 superoxide dismutase를 증가시킴으로써 달성된다.마리코 등 [32]은 루테인의 효과를 연구하기 위해 눈에 내독소가 유발된 포도막염을 쥐 모델로 삼았다.루테인은 마우스 &의 산화 활성 물질의 농도를 완화 할 수 있습니다#39;s 눈, 염증 인자의 발현을 줄이고, Muller glial 세포의 병적 변화로부터 보호하여 루테인이 항산화 효과를 통해 포도상에서의 염증으로부터 시신경 세포를 보호 할 수 있음을 제안합니다.

마우스의 망막 퇴화를 손상시키기 위해 2,000 lux 청색광 3 h를 사용한 다른 실험에서 마모루 등 [33]은 루테인 처리를 한 마우스가 superoxide dismutase SOD1과 SOD2의 mRNA 발현을 증가시키고 효소활성을 증가시킴으로써 ROS 농도를 감소시킨 것을 발견하였다.또한 루테인은 대식세포 표지자의 발현을 감소시켜 청색광 손상 후 염증 반응을 감소시키고 청색광으로 인한 시각적 손상을 회복하는데 도움을 주었다는 것을 시사한다.루테인은 시신경세포의 ROS 농도를 감소시킬 뿐만 아니라 다른 조직에도 좋은 항산화 효과가 있습니다.

시유두 등 34)은 알코올성 간손상 생쥐 모델에서 루테인 전처리 후 생쥐 간의 ROS 가 유의하게 감소되고 항산화 효소의 활성이 유의하게 증가되어 루테인이 항산화 용량을 증가시킴으로써 알코올성 간세포 손상을 감소시킬 수 있음을 발견하였다.허혈-재관류 손상의 생쥐 모델에서도 루테인 치료는 골격 조직의 산화적 스트레스, 단백질 카보닐화 및 설프히드릴 그룹, 지질과산화 [35]를 유의하게 감소시켰다.루테인은 뇌 조직을 보호하는 데도 중요한 역할을 한다.그것이 발견 되었쥐와 심각 한 외상 성 뇌손상에, 염증 성 요인의 표현 IL-1 β 그리고 IL-6, 그리고 ROS 혈청에의 농도, 루테인 전처리, 후에 상당히 줄어들었음을 나타내는 루테인 심각 한 외상 성 뇌손상 효과적으로 보호 할 수 있을 줄 임 으로써 염증 성고, 산화 반응 [36]다.

4 Lutein', s는 뇌 기능에 보호 효과

신경계 발달에서 루테인의 역할에 대한 연구는 거의 없었다.루테인은 뇌 조직에 우선적으로 흡수되는 항산화 효과 외에도, 최근 루테인이 뇌 조직 발달에 미치는 영향에 대한 관심이 높아지고 있다 [37].Vishwanathan 등 [38]은 루테인이 식단 내 전체 카로티노이드 중 12%만 차지하지만, 뇌 내 전체 카로티노이드의 59%를 차지하며 유아 뇌에 가장 풍부한 카로티노이드라는 것을 발견했다.영아 머리조직의 루테인과 그 대사산물을 분석한 결과 학습 및 기억과 관련된 뇌조직 (피질, 해마, 후두엽)의 루테인 농도는 지질대사, 아미노산 신경전달물질 및 카르노신 대사와 밀접한 관련이 있음을 밝혔다.만삭아와 비교하여 미숙아의 뇌 루테인 농도는 현저히 낮은데, 이는 임신 말기가 신생아가 모체로부터 루테인을 얻는 중요한 시기이며, 이는 영아 뇌 발달의 결정적 시기에 해당함을 보여준다 [2, 39].

최적의 뇌 발달에는 다양한 식품을 통한 최적의 영양소 조합이 필요하다는 개념을 바탕으로, 모유를 수유한 영유아를 대상으로 모유 내 영양소와 인식기억 (신경인지지표) 과의 관계를 검정하기 위해 생후 6개월 영아를 대상으로 전기생리학적 연구 (전기파 반응을 측정하여)를 실시하였다.이 연구에 따르면 루테인과 콜린 함량이 높은 모유를 먹인 영아는 신경인지 능력이 더 좋았기 때문에 이들 영양소의 특정한 조합이 인식 기억 발달에 중요할 수 있다 [40].

In addition to helping infants and young children develop their nervous systems, lutein may have a direct effect on the differentiation of human stem cells [41]. It has also been reported that lutein's 신경발달 효과는 DHA&를 유지하는 docosahexaenoic acid (DHA)에 대한 항산화 효과와 관련이 있다#39;의 생물학적 활성이 감소되지 않도록 보호함으로써 [42], 뉴런 사이의 간극 접합 (gap junctions)을 강화함으로써 뇌 기능을 강화하거나 [43], 루테인이 유아 뇌의 지방산과 신경전달물질에 영향을 미쳐 세포막 성숙과 피질 접힘 [3]을 촉진한다.게다가 루테인's 항염증 및 항산화 효과도 ROS와 관련된 신경 발달 장애의 발생을 방지하여 신생아, 특히 미숙아의 건강한 성장을 보호할 수 있다 [3].

노인들에게는요lutein concentrations are lower than in infants, lutein also has a positive effect on cognitive function [44]. Lutein may slow or prevent cognitive decline by preventing brain aging. Older adults with higher serum lutein levels have thicker gray matter in the parietal region of the hippocampus and perform better on crystallized intelligence tests [45]. Additional lutein supplementation not only improves the cognitive performance of the elderly, but also prevents the occurrence of related diseases: supplementing elderly women with mild cognitive impairment and low lutein concentrations in the body can significantly improve their verbal fluency [37]; in another 5-year study, supplementation with lutein in the elderly was found to reduce the risk of age-related macular degeneration by 25% [46].

루테인이 뇌 기능에 영향을 미치는 5가지 잠재적 메커니즘

영유아기의 신경계 발달 과정에서 많은 수의 신경줄기세포가 분화돼 뉴런으로 성숙해야 한다.이 분화 과정은 유전자 및 단백질 발현의 현저한 변화를 동반하며, 신경계 's는 산화 스트레스를 생성하는 신경 전달 물질 및 에너지 대사에 대한 거대한 요구.이 과정에서 루테인이 중요한 역할을 할 수도 있습니다.

5.1대사재프로그래밍은 뇌신경세포의 분화를 위한 기초이다

미분화 신경세포에서는 대부분의 에너지가 해당과정을 통해 생성되며, 이는 빠른 생물학적 에너지와 상대적으로 낮은 물질 합성이 세포 증식 주기 동안 요구되는 것과 일치한다 [47].신경줄기세포의 당질 대사는 리보스, 글리세롤, 구연산 [48]을 포함한 생합성 경로에 필요한 ATP와 중간체를 생산하기 위한 세포 외 영양소와 포도당의 사용에 유익하다.혐기성 당질의 또 다른 이점은 저산소 상태에서 과산화물이 덜 생성되므로 돌연변이와 손상으로부터 세포 DNA를 더 잘 보호한다는 것이다 [49].

따라서 중간엽 줄기세포와 신경줄기세포 (NSCs)를 저산소 조건에서 배양하는 것은 줄기세포 &를 유지하는데 중요한 조건이다#39;"pluripotency"[50].대조적으로, 차별화 된 성숙을 더 필요로 신경세포 ATP 에너지 그라 데이션 보존을 유지하고 복원하는 이온, 신경전달물질을 생산하고 정상적인 세포의 요구를 충족는 [51 ⁃ 52] 기능을 합니다.그러므로, 비효율적인 해당과정으로부터 효율적인 미토콘드리아 산화적 인산화로의 대사"이동"은 성숙한 뇌의 증가된 에너지 요구량을 충족시키는 중요한 단계이다.반대로 체세포가 만능줄기세포가 되도록 유도하면 체세포가 줄기세포로 탈분화하려면 유산소 대사가 감소하고 [54] 당질 유속이 증가해야 한다.

5. 2 세포 대사 상태는 후성유전학을 통해 세포 분화를 조절한다

후성유전학 (Epigenetics)은 보통 히스톤 탈아세틸화 (HDAC), DNA 메틸화 (methylation) 또는 유사한 개조의 변화를 통해 DNA 서열을 변경하지 않고 유전자 발현 조절을 말하며, 이는 억압 복합체의 결합을 DNA의 조용한 조절 영역에 매개한다.크로마틴 형성을 조절하는 대부분의 효소들은 기질 또는 보조인자로서 세포 대사 중간체를 필요로 하며, 세포 대사가 후생학적 개조를 조절하는데 핵심적인 역할을 한다는 것을 시사한다 [55].

세포가 충분한 에너지를 갖게 되면 크로마틴이 아세틸화 되고 나선이 풀리면서 유전자가 mRNA로 전사될 수 있게 된다 [56].미토콘드리아는 또한 ATP, 아세틸 코엔자임 A, NADH/NAD+ 및 S-adenosylmethionine (SAM) [57]을 포함한 대사 수준에서 주요 후성 유전학적 보조인자의 농도에 영향을 주어 유전자 발현에 영향을 줄 수 있다.미토콘드리아 기능이 파괴되면 DNMT의 활동과 메틸화 과정을 방해할 수 있다.미토콘드리아 DNA의 손실은 많은 유전자의 메틸화 패턴을 크게 변화시킬 수 있으며, [58] 미토콘드리아 DNA 가 세포 내로 재진입한 후 이러한 변화는 빠르게 반전된다.

해당 과정은 포도당을 분해하여 피루브산을 생성하는데, 이는 NAD+ 가 NADH로 전환될 때 동반되는 과정으로 SIRT1 히스톤의 탈아세틸라제 활성을 억제한다;피루브산은 히스톤 아세틸화를 촉진하는 아세틸 코엔자임 A로 더 탈수소화될 수 있으며;아세틸 코엔자임 A는 또한 TCA 회기와 미토콘드리아 호흡을 촉진하고, 생성된 ATP는 메틸화 기질 SAM을 형성하는데 사용될 수 있다.이러한 후성유전학적 규칙은 분화 과정에서 신경세포 유전자의 발현을 조절한다.

5. 3 Lutein' 세포 대사 중 신경 분화를 조절하는 s 역할

세포 대사 조절은 루테인이 생물학적 효과를 발휘하는 방식일 수 있습니다.시 등 59명은 루테인 치료가 미토콘드리아 대사를 크게 증가시키고, 세포의 후성 상태를 변화시키며, 미분화된 신경세포가 성숙한 신경세포로 분화하는 것을 촉진한다는 사실을 발견했다.폴리페놀성 화합물은 지방세포 [60], 근육세포 [61], RA-induced SY5Y 세포 [29]에서 유래된 뉴런 등 다양한 세포 형태의 분화 과정에서 당화 및 산화적 인산화 속도를 증가시킬 수 있다.

Polyunsaturated fatty acid DHA and dietary carotenoids have also been found to induce metabolic reprogramming during the differentiation of SY5Y neuronal cells [59], increasing glucose consumption, glycolytic rate and enhancing mitochondrial complex I/III respiration. PI3K-dependent metabolic regulation is associated with the transition of rapidly proliferating precursor cells to post-mitotic differentiated neuronal cells and may be a key pathway by which retinoids regulate neurodevelopment. PI3K/AKT inhibitors can inhibit RA[28 ,62] and lutein-induced neuronal differentiation. RA induction leads to elevated levels of the cell cycle-dependent kinase inhibitors p21 and p27 (Kip) proteins, which inhibit cell proliferation by blocking G1/S phase cell cycle progression[28]. Similarly, lutein also inhibits SY5Y proliferation, thereby enhancing neuronal differentiation [59].

탄소 대사 경로는 미토콘드리아 호흡 사슬 활동과 결부되어 있으며, 이는 미토콘드리아 NADH와 시토솔릭 NADPH 사이의 전기화학적 전위 차이에 영향을 미치고, 결국 세린 이화작용/동화작용 주기를 조절한다 [63].따라서 미토콘드리아 기능의 변화는 탄소 대사를 조절하여 유전자 발현을 변화시킬 수 있다 [64].루테인, 엽산, 비타민 B12 및 PUFAs와 같은 미량 영양소는 탄소 대사의 주요 영향인자이며, 이에 따라 많은 메틸 전달 효소 반응에 메틸 그룹을 제공하는 ATP, 아세틸 코엔자임 A, NAD+/NADH, SAM 및 기타 TCA 중간체와 같은 주요 신호 분자 수준을 제어한다 [65].

동물 연구들은 발견의 영양 상태를 어머니는 임신 중에 상당 한 영향을 미 칠 배의 유전자 발현 유아의 규제 [66 ⁃ 67]다.주요 세포 메틸 공여체 (DNA 메틸화에 영향을 미치는)인 s-adenosylmethionine (SAM)의 생산은 미토콘드리아 엽산 주기와 ATP 합성에 의존한다 [63, 68].SAH는 DNA demethylase의 강력한 억제제이며 메티오닌 재생을 위해 호모시스테인으로 가수분해될 수 있는데,이 과정은 탄소 대사에 의존하기도 한다 [69].같은 다른 미 토 콘 드리아 대사 물질 succinate, fumarate과 2-hydroxyglutarate α-ketoglutarate (α KG)을 조절 할 수 있는 DNA를 통해 메 틸 화 TETs [55, 70]., 홍보 TET-mediated demethylation 아웃에 의해 5-methylcytosine (5mC)를 5-hydroxymethylcytosine (5hmC) [71].유전체 히스톤 개조는 레티노이드 물질에 의해서도 영향을 받는다.비타민 A, 쥐 부족에서 RAR α와 CREB-binding protein-mediated acetylation의 히 스톤은 현저하게 낮,들의 표현을 억제 유전자와 따라서 손상 rat's의 학습 및 기억 능력 [72].

대조적으로, RA 치료 deacetylases의 수준을 줄이고의 수준을 증가시 킨 H3K27ac Hoxa1에, Cyp26a1, 그리고 RAR β 2 유전자, 배아 줄기 세포에서 긍정적으로 그렇게 함 으로써이 러한 유전자 [73]의 표현에 영향을 미치고 있다.배아줄기세포에서 HDACs는 RA에 의해 조절되는 유전자의 촉진제와 강화제에 차별적으로 결합한다.RA는 조절된 방식으로 HDACs의 제거를 유도하고 [73] 이들 유전자에 H3K27ac 표식의 침착을 촉진한다.또한, 아세틸 기질 아세틸-코엔자임 A는 특정 아미노산의 산화적 분해에 의해서도 생성될 수 있습니다 (해당과정 중 피루브산의 산화에 의해라기보다는).그것의 생산 과정은 긴 사슬 지방산의 산화에 매우 의존적이며, 지방 산 유래 탄소는 심지어 특정 히스톤리 신 잔류의 아세틸 화의 90%까지 설명 할 수있다 [74].

결론 및 전망 6

루테인은 혈액 뇌 장벽을 통과할 뿐만 아니라 뇌 기능을 유지하는 데 특별한 영향을 미칠 수도 있습니다.노인의 인지 및 언어 능력을 유지하는데 이로울 뿐만 아니라 뇌&의 발달에도 관여할 수 있다#39; 영유아기의 신경계.그 뇌 건강 기능의 가능한 메커니즘은 루테인이 세포 대사를 조절하고, 당화에서 산화적 인산화로의 변화를 촉진함으로써 세포/조직의 후성 상태를 변화시키고 신경세포 분화/발달과 관련된 유전자 발현을 조절할 수 있다는 것입니다.중국은 신생아수 면에서 이미 오래 전부터 세계 선두권에 들었으며 고령화 사회의 도래와 더불어 영유아와 노인의 뇌 기능 보호에 대한 수요가 매우 크다.루테인은 뇌 기능 보호 분야에 응용 가능성이 큽니다.

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