¿Cuál es el beneficio de la luteína de la flor de caléndula?

La luteína es un caroteno natural que filtra la luz azul y previene el daño retinAl.Los estudios han demostrado que la luteína no sólo se encuentra en el pigmento macular, sino que también se distribuye ampliamente en varias partes del cerebro, lo que representa el 59% de los carotenoides totales en el cerebro, y su concentración se correlaciona positivamente con el desarrollo cerebral en los bebés y la función cognitiva en los ancianos [1]. Los recién nacidos prematuros, debido a su nacimiento prematuro, pierden la oportunidad de continuar obteniendo luteína materna durante las últimas semanas del embarazo y después del parto, resultando en concentraciones significativamente más bajas de luteína en el cerebro de los recién nacidos prematuros [2].

Los estudios han encontrado que elConcentración de luteínaEn los bebés prematuros es significativamente menor que en los bebés a término, lo que puede ser la causa de defectos del desarrollo neurológico en los bebés prematuros. El aumento de la concentración de luteína al final del embarazo se asocia con la promoción del desarrollo del sistema nervioso central [3]. Por el contrario, los bajos niveles de luteína en la primera infancia se asocicon un deterioro del neurodesarrollo, la maduración del epitelidel pigmento de la retina y un mayor riesgo de estrés oxidativo en el tejido neural [4]. La luteína representa de 66% a 77% del total de carotenoides en el cerebro humano, lo que indica que la luteína se acumula selectivamente en el cerebro [5], lo que sugiere por otro lado el papel potencial de la luteína en la función cerebral y el desarrollo. El metabolismo y la función de la luteína en las células del nervio óptico y las células nervidel cerebro no se entienden bien [6]. Este estudio revisa el progreso de la investigación de luteína's actividad y función biológica en el extranjero para proporcionar una base científica para su aplicación más amplia.

1 actividad biológica de la luteína

La luteína pertenece a la familia de los carotenoides y sólo puede ser sintetizpor las plantas. Es abundante en verduras de hoja verde oscuro como caléndulas, espiny zanahorias. Se estima que el 93% de la luteína dietética (luteína y zeaxantina) está libre de luteína, mientras que sólo el 7% está esterificada [7 − 8]. El análisis comparativo de la biodisponibilidad de la luteína esterificada y libre muestra que el sistema digestivo humano absorbe mejor la luteína libre y que la suplementación con luteína libre aumenta más los niveles de luteína sérica [9]. Por lo tanto, en comparación con la luteína libre, más luteína esterificada necesita ser consumida para lograr lo mismoNivel sérico de luteína.

Sin embargo, no hay diferencias significativas en los niveles plasmáticos de luteína en polpoltras el consumo de luteína libre y esterificada [10 − 11], lo que puede estar relacionado con las diferencias en las enzimas metabolizadas en diferentes especies. Otros nutrientes también pueden promover el cuerpo's absorción de luteína. Por ejemplo, cuando se utiliza en combinación con fosfolípidos, los niveles de absorción de luteína pueden aumentar. En un estudio que comparó la eficiencia de absorción de fosfolípidos de luteína y éster de luteína, se encontró que después de tomar cápsulas de luteína que contienen fosfolípidos durante 10 días, los niveles de luteína en el plasma de adultos se incrementsignificativamente (cerca de 6 veces más) [12]. Este resultado también explica la alta disponibilidad de luteína en la yema de huevo, donde la luteína puede esterificarse con fosfolípidos. Sin embargo, actualmente no hay comparación de la actividad biológica de la luteína fosfolipidizada y la luteína libre.

Las diferencias en la ingesta de luteína pueden ser la razón de los diferentes niveles de luteína en el cuerpo. La luteína es el carotenomás abundante en la leche materna, y la biodisponibilidad deLuteína en la leche maternaEs mayor que en la fórmula infantil [13]. Esta diferencia puede deberse a factores como la calidad de la mother's alimentación, ingesta de grasas, y la interacción entre los nutrientes, que afectan indirectamente a la composición de nutrientes de la leche materna [14 − 16].

La biodisponibilidad de la luteína también está relacionada con el método de administración de suplementos. Un estudio sobre la disponibilidad de luteína en la leche materna y la alimentación con leche artificial en monos rhesus (mamíferos primates) mostró que A los 6 meses de edad, en comparación con el grupo de preparados sin luteína, la concentración de luteína en la sangre y en todos los tejidos de los monos alimentados con leche artificial suplementados con luteína aumentó, con la concentración más alta en la corteza occipital; Sin embargo, la concentración de luteína en la sangre, todos los tejidos del cerebro, la mácula y la retina, el tejido adiposo, el hígado y otros tejidos de los monos alimentados con leche materna fue mayor que en elGrupo de fórmula complementada con luteínaLo que indica que la biodisponibilidad de luteína en la leche materna es la más alta [17]. La biodisponibilidad de la luteína también puede verse afectada por el nivel de proteína de transporte de luteína en el plasma sanguíneo - lipoproteína de alta densidad (HDL). Connor Et al.[18] encontraron que la alimentación de pollos deficientes en apolipoproteína HDL con una dieta alta en luteína casi no produjo cambios en las concentraciones de luteína en el plasma sanguíneo y la retina, mientras que las concentraciones de luteína en el grupo de control de pollos aumentaron significativamente. Estudios posteriores sobre el transporte de luteína en la sangre de pacientes con degeneración macular relacionada con la edad y personas normales encontraron que el 52% de la luteína en el plasma sanguíneo es transportado por HDL y 22% por LDL, y que el transporte de carotenoides por HDL y LDL es independiente de la presencia o ausencia de degeneración macular.

2 metabolismo de la luteína en el cuerpo

Después de ser transportado a la zona de destino por portadores como HDL, la luteína se une a la proteína de dominio regulagudo StARD3 producida por retinoides y luego entra en la célula para ejercer su función [19 − 21]. Además, como miembro de la familia de los carotenoides, la luteína también puede ser metabolizy descompuesta por la − -caroteno oxigenasa (BCO). El BCO puede escindilos carotenoides por descomposición simétrica y asimétrica para producir retinal, lo que puede catalizar aún más la producción del conocido inductor de diferenciación RA. Entre ellos, BCO1 realiza la escisión simétrica en la posición media del carotenoide, mientras que BCO2 realiza la escisión asimétrica. BCO1 puede metabolizar − -caroteno para producir retinal a una tasa de 197 nmol/mg BCO1/h, pero la tasa de BCO1 escleluteína es cero [22]. El BCO2 es el principal responsable del metabolismo de la luteína. El análisis de afinidad superficial ha encontrado que la afinidad de BCO2 por luteína en humanos y ratones es muy alta, mientras que la afinidad de BCO2 por luteína en el ojo humano es 10 veces menor [23]. Esta es la razón por la cualLa luteína puede acumularse en el ojo humanoPara formar la mácula sin ser descompuesta por BCO2. De hecho, la eliminación del gen BCO2 en ratones puede aumentar significativamente la concentración de luteína en el epitelidel pigmento de la retina, confirmando además que BCO2 es una enzima metabólica para la luteína [24].

La luteína es un tipo de vitamina A. las bajas concentraciones de vitamina a y sus metabolipueden llevar a una falla en la extensión del nervio, apoptosis de las células nerviy defectos en el desarrollo del sistema nervioso central [25]. Olson Et al.[26] mostraron que el ácido retinoico (ar), el principal metabolito de la vitamina A, puede reaccionar con muchos receptores de la superficie celular (ácido retinoico y receptores de ácido retinoico) que regulan la transcride genes y la señalización celular y desempeñan diversas funciones en la diferenciación y el mantenimiento de fenotipos neuron. El ácido retinoico induce la diferenciación celular y el desarrollo tisular y se considera crucial para la neurogénesis temprana [27]. A nivel celular, el ar puede inducir la diferenciación celular regulando el ciclo celular de las células precursoras indiferenci[28]. La diferenciación neuronal indupor la ra de las células del neuroblastoma SY5Y se relaciona con su regulación de las funciones metabólicas celulares [29]. Esta "remodelmetabólica" puede ser incluso un factor crucial en el diálogo fisiológico que soporta el proceso de diferenciación, reflejlos diferentes requerimientos bioenergéticos de las células maduras y la biodisponibilidad de intermediarios metabólicos intracelulares, esenciales para la regulación de la expresión génica [30].

3 Lutein's efecto antioxidante

Las especies reactivas de oxígeno (ROS) en el cuerpo incluyen una serie de compuestos oxidados que no se han reducido por completo [31], y por lo general son subproductos de las reacciones metabólicas en el cuerpo.Lutein's buen efecto antioxidanteSe logra principalmente mediante la reducción de la expresión de factores inflamatorios y el aumento de la superóxido dismutasa. Mariko etal. [32]usaron un modelo de ratón de uveítis inducida por endotoxinas en los ojos para estudiar el efecto de la luteína. Luteína puede aliviar la concentración de sustancias activas oxiden el mouse's ojos, reducen la expresión de factores inflamatorios, y protegen contra los cambios patológicos en las células gliales de Muller, lo que sugiere que la luteína puede proteger las células nerviópticas de la inflamación en la úvea a través de su efecto antioxidante.

En otro experimento usando 3 h de 2.000 lux de luz azul para dañar la degeneración retinide ratones, Mamoru Et al.[33] encontraron que los ratones tratados con luteína redujeron las concentraciones de ROS al aumentar la expresión de ARNm de la superóxido dismutasa SOD1 y SOD2 y aumentar su actividad enzim. La luteína también redujo la expresión de marcadores macrófagos, lo que sugiere que redujo la respuesta inflamatoria después del daño de la luz azul y ayudó a reparar el daño visual causado por la luz azul. La luteína no solo reduce las concentraciones de ROS en las células del nervio óptico, sino que también tiene un buen efecto antioxidante en otros tejidos.

Shi Yu Du Et al.[34] encontraron en un modelo de ratón de lesión hepática alcohque después del pretratamiento con luteína, la ROS en el hígado de ratón se redujo significativamente y la actividad de las enzimas antioxidantes se incrementó significativamente, lo que indica que la luteína puede reducir el daño de las células hepáticas alcohólicas al aumentar la capacidad antioxidante. En un modelo de ratón de lesión por isquemia y reperfusión,Tratamiento con luteínaTambién redujo significativamente el estrés oxidativo en los tejidos esquelé, la carbonilación de proteínas y los grupos sulfhidrilo, yla peroxidlipí[35]. La luteína también juega un papel importante en la protección del tejido cerebral. Se ha encontrado que en ratones con lesión cerebral traumática grave, la expresión de los factores inflamatorios IL-1β y IL-6, y la concentración de ROS en el suero, se redujeron significativamente después del pretratamiento con luteína, lo que indica que la luteína puede proteger eficazmente contra la lesión cerebral traumática grave al reducir las reacciones inflamatorias y oxid[36].

4 Lutein's efecto protector sobre la función cerebral

Ha habido poca investigación sobre el papel de la luteína en el desarrollo del sistema nervioso. Además de su efecto antioxidante,La luteína es absorbida preferentemente por el tejido cerebralRecientemente ha habido un creciente interés en el efecto de la luteína en el desarrollo del tejido cerebral [37]. Vishwanathan Et al.[38]encontraron que aunque la luteína solo representa el 12% de los carotenoides totales en la dieta, representa el 59% de los carotenoides totales en el cerebro y es el carotenoide más abundante en el cerebro infantil. El análisis de la luteína y sus metabolien el tejido craneal infantil reveló que las concentraciones de luteína en el tejido cerebral relacionadas con el aprendizaje y la memoria (corteza, hipocampo y lóboccipital) están estrechamente relacionadas con el metabolismo lipídico, los neurotransmide aminoácidos y el metabolismo de la carnosina. En comparación con los bebés a término, la concentración de luteína en el cerebro de los bebés prematuros es significativamente menor, lo que indica que la etapa tardía del embarazo es un período crítico para que los bebés obtengan luteína de la madre, lo que corresponde a un período crítico para el desarrollo del cerebro infantil [2,39].

Basado en el concepto de que el desarrollo cerebral óptimo requiere una combinación óptima de nutrientes a través de una variedad de alimentos, un estudio electrofisiológico (mediante la medición de la respuesta de las ondas eléctricas) se llevó a cabo en niños de 6 meses de edad para probar la relación entre los nutrientes en la leche materna y la memoria de reconocimiento (un indicador neurocognitivo) en niños que recibieron leche materna. El estudio mostró que los lactantes alimentados con leche maternaUn lutein más altoY el contenido de colina tuvo mejores capacidades neurocognitivas, por lo que una combinación específica de estos nutrientes puede ser importante para el desarrollo de la memoria de reconocimiento [40].

Además de ayudar a los bebés y niños pequeños a desarrollar sus sistemas nerviosos, la luteína puede tener un efecto directo en la diferenciación de células madre humanas [41]. También se ha informado que lutein's efectos en el desarrollo neurológico están relacionados con su efecto antioxidante sobre el ácido docosahexaenoico (DHA), que mantiene DHA's actividad biológica al protegerla de la reducción [42], mejora la función cerebral mediante el fortalecimiento de las uniones gap entre las neuron[43], o luteína afecta a los ácidos grasos y neurotransmisores en el cerebro infantil, promoviendo la maduración de la membrana celular y el plegcortical [3]. Además, lutein's los efectos antiinflamatorios y antioxidantes también pueden prevenir la aparición de trastornos del desarrollo neurológico asociados con ROS, protegiendo así el crecimiento saludable de los recién nacidos, especialmente los prematuros [3].

En los ancianos, aunqueluteinLas concentraciones son más bajas que en los lactantes, la luteína también tiene un efecto positivo en la función cognitiva [44]. La luteína puede retrasar o prevenir el deterioro cognitivo al prevenir el envejecimiento cerebral. Los adultos mayores con niveles más altos de luteína sérica tienen materia gris más gruesa en la región parietal del hipocampo y tienen un mejor desempeño en las pruebas de inteligencia cristalizadas [45]. La suplementación adicional con luteína no solo mejora el rendimiento cognitivo de los ancianos, sino que también previene la aparición de enfermedades relacionadas: complementar a las mujeres de edad avanzada con deterioro cognitivo leve y bajas concentraciones de luteína en el cuerpo puede mejorar significativamente su fluidez verbal [37]; En otro estudio de 5 años, la suplementación con luteína en los ancianos se encontró que reduce el riesgo de degeneración macular relacionada con la edad en un 25% [46].

5 mecanismos potenciales por los cuales la luteína afecta la función cerebral

Durante el desarrollo del sistema nervioso en bebés y niños pequeños, un gran número de células madre neuronnecesitan diferenciarse y madurarse en neuron. Este proceso de diferenciación se acompaña de cambios significativos en la expresión génica y proteica, así como en el sistema nervio's gran demanda de neurotransmisores y metabolismo energético, que genera estrés oxidativo. La luteína puede desempeñar un papel importante en este proceso.

5.1 la reprogramación metabólica es la base para la diferenciación de las células nervidel cerebro

En las células nervinerviindifer, la mayor parte de la energía es producida por la glucólisis, que es consistente con la rápida energía biológica y la síntesis de material relativamente baja requerida durante el ciclo de proliferación celular [47]. El metabolismo glicolítico de las células madre neures beneficioso para el uso de nutrientes extracelulares y glucosa para producir ATP y los intermediarios requeridos para las vías biosintéticas, incluyendo ribosa, glicery ácido cítrico [48]. Otro beneficio de la glucólisis anaerobia es que produce menos peróxido bajo condiciones hipóxicas, proteasí mejor el ADN celular de mutaciones y daño [49].

Por lo tanto, el cultivo de células madre mesenquimales y células madre neurales (NSCs) en condiciones hipóxicas es una condición importante para el mantenimiento de las células madre#39; «Pluripotencia» [50]. En contraste, las células nervimaduras diferenciadas requieren más energía de ATP para mantener y restaurar la conservación del gradiente iónico, producir neurotransmisores, y satisfacer las necesidades de la función normal de la célula [51 − 52]. Por lo tanto, el "cambio" metabólico de glucólisis ineficia eficiente fosforilación oxidmitocones un paso clave en el cumplimiento de los requisitos de aumento de energía del cerebro maduro [30,53]. En contraste, cuando las células somáticas son inducidas a convertirse en células madre pluripotentes, la desdiferenciación de células somáticas en células madre requiere una disminución en el metabolismo aeróby un aumento en el flujo glucolítico [54].

5. 2 El estado metabólico celular regula la diferenciación celular a través de la epigenética

La epigenética se refiere a la regulación de la expresión génica sin alterar la secuencia de ADN, por lo general a través de cambios en la desacetilde la histona (HDAC), metildel ADN o modificaciones similares, que median la Unión de los complejos represores a silenciregiones reguladoras del ADN. La mayoría de las enzimas que regulan la conformación de la cromatina requieren intermediarios metabólicos celulares como sustro cofactores, lo que sugiere que el metabolismo celular juega un papel clave en la regulación de las modificaciones epigenéticas [55].

Cuando la célula tiene suficiente energía, la cromatina es acetily la hées desenroll, permitiendo que el gen sea transcrito en ARNm [56]. Las mitocondritambién pueden afectar la expresión génica al influir en la concentración de cofactores epigenéticos clave A nivel metabólico, incluyendo ATP, acetilcoenzima A, NADH/NAD+ y s-adenosilmetionina (SAM) [57]. Cuando la función mitocondrial se interrumpe, puede interrumpir la actividad de DNMT y el proceso de metilación. La pérdida de ADN mitocondrial puede cambiar significativamente el patrón de metilación de muchos genes, y estos cambios se revierten rápidamente después de ADN mitocondrial vuelve a entrar en la célula [58].

El proceso glucolítico descompone la glucosa para producir piruvato, un proceso acompañado por la conversión de NAD+ a NADH, inhila la actividad deacetilasa de SIRT1 histona; El piruvato puede ser deshidrogenado A acetilcoenzima A, que promueve la acetilación de las histonas; La acetilcoenzima A también promueve el ciclo del ATC yla respiración mitocondrial, y el ATP producido puede ser utilizado para formar el sustrde metilsam. Estas reglas epigenéticas regulan la expresión de genes neurondurante la diferenciación.

5. 3 Lutein's papel en la regulación de la diferenciación neuronal durante el metabolismo celular

La regulación del metabolismo celular puede ser la forma en que la luteína ejerce sus efectos biológicos. Xie Et al.[59] encontraron que el tratamiento con luteína puede aumentar significativamente el metabolismo mitocondrial, cambiar el estado epigenético de la célula y promover la diferenciación de células neuronindiferen en células neuronmaduras. Los compuestos polifenópueden aumentar la tasa de glucólisis y fosforilación oxiddurante la diferenciación de varios tipos de células, incluyendo adipocitos [60], células musculares [61], y las neuronderivadas de las células SY5Y indupor ra [29].

El ácido graso poliinsaturdha y los carotenoides dietéticos también se han encontrado para inducir la reprogramación metabólica durante la diferenciación de las células neuronsy5y [59], el aumento del consumo de glucosa, la tasa glucolítica y la mejora de la respiración del complejo mitoconi /III. La regulación metabólica dependiente de PI3K se asocia con la transición de células precurde rápida proliferación a células neuronpost-mitóticas diferenciadas y puede ser una vía clave por la que los retinoides regulan el neurodesarrollo. Los inhibidores de PI3K/AKT pueden inhibir ar [28,62] yDiferenciación neuronal inducida por luteína. La inducción de ar conduce a niveles elevados de los inhibidores de quinasa dependientes del ciclo celular p21 y P27 (Kip), que inhila la proliferación celular al bloquear la progresión del ciclo celular de fase G1/S [28]. De manera similar, la luteína también inhila la proliferación de SY5Y, mejorando así la diferenciación neuronal [59].

La vía metabólica del carbono está acoplada a la actividad de la cadena respirmitocondrial, que afecta a la diferencia de potencial electroquímico entre NADH mitocony NADPH citosólico, que a su vez regula el ciclo catabolismo/anabolismo serino [63]. Por lo tanto, los cambios en la función mitocondrial pueden regular el metabolismo del carbono y así alterar la expresión génica [64]. Micronutrientes como la luteína, folato, vitamina B12 y agpi son importantes influencers del metabolismo del carbono, controlando así los niveles de moléculas de señalización clave, tales como ATP, acetilcoenzima A, NAD+/NADH, SAM y otros intermediarios de TCA, que proporcionan grupos metilo para muchas reacciones de metiltransferasa [65].

Estudios en animales han encontrado que el estado nutricional de la madre durante el embarazo tiene un impacto significativo en la expresión génica de la regulación epigenética en los lactantes [66 − 67]. La producción de s-adenosilmetionina (SAM), el principal donante celular de metilo (que afecta la metilación del ADN), depende del ciclo de folato mitocondrial yla síntesis de ATP [63,68]. La SAH es un potente inhibidor de la ADN desmetilasa y puede ser hidrolizada a homocisteína para la regeneración de la metionina, un proceso que también depende del metabolismo del carbono [69]. Otros metabolimitocontales como succinato, fumarato y 2-hidroxiglutarato y -cetoglutarato (− KG) pueden regular la metilación del ADN a través de TETs [55,70], promover la desmetilmediada por tet oxidando 5-metilcitosina (5mC) a 5-hidroximetilcitosina (5hmC) [71]. Las modificaciones de las histonas genómicas también se ven afectadas por las sustancias retinoides. En ratas deficientes en vitamina A, la acetilde las histonas mediada por proteínas de Unión A la RAR y creb es significativamente menor, inhibide la expresión de estos genes y por lo tanto perjudica la rata#39;s habilidades de aprendizaje y memoria [72].

Por el contrario, el tratamiento de ar reduce los niveles de deacetilasas y aumenta los niveles de H3K27ac en los genes Hoxa1, Cyp26a1 y RAR − 2 en células madre embrion, afectando positivamente la expresión de estos genes [73]. En células madre embrion, HDACs se unen diferencialmente a los promotores y potenciadores de genes regulados por RA. La ar induce la eliminación de HDACs de manera regulada y promueve la deposición de la marca H3K27ac en estos genes [73]. Además, el sustracetil acetil-coenzima A también puede ser producido por la degradación oxidde ciertos aminoácidos (en lugar de por la oxiddel piruvato durante la glucólisis). Su proceso de producción es altamente dependiente de la oxidde ácidos grasos de cadena larga, y el carbono derivado de ácidos grasos puede incluso representar hasta el 90% de la acetilación de ciertos residuos de histona lisina [74].

6 conclusión y perspectivas

La luteína no solo pasa a través de la barrera hematoencefálica, sino que también puede tener un efecto especial en el mantenimiento de la función cerebral. No sólo es beneficioso para el mantenimiento de las capacidades cognitivas y del lenguaje en los ancianos, sino que también puede estar involucrado en el desarrollo del cerebro#39;s sistema nervioso en bebés y niños pequeños. El posible mecanismo de su función de salud cerebral es que la luteína puede regular el metabolismo celular, promover el cambio de la glucólisis a la fosforilación oxid, cambiando así el estado epigenético de las células/tejidos yla regulación de la expresión génica relacionada con la diferenciación/desarrollo de células neuron. China ha estado durante mucho tiempo entre los líderes mundiales en términos de número de recién nacidos, y con el advenimiento de una sociedad que envejece, hay una enorme demanda de protección de la función cerebral en los bebés y los ancianos.La luteína tiene un gran potencial de aplicación en el campo de la protección de la función cerebral.

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