Quel est l’avantage de la lutéine de Marigold Flower?

La lutéine 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].

Des études ont révélé que la concentration de lutéine chez les nourrissons prématurés est significativement inférieure à celle des nourrissons à terme, ce qui peut être la cause de défauts de développement neurologique chez les nourrissons prématurés. La concentration accrue de lutéine en fin de grossesse est associée à la promotion du développement du système nerveux central [3]. En revanche, de faibles taux de lutéine chez les jeunes enfants sont associés à un développement neuronal altéré, à la maturation de l’épithélium pigmentaire rétinien Et età un risque accru de stress oxydatif dans les tissus neuronaux [4]. La lutéine représente 66 à 77% du total des caroténoïdes dans le cerveau humain, ce qui indique que la lutéine s’accumule sélectivement dans le cerveau [5], ce qui suggère par ailleurs le rôle potentiel de la lutéine dans le fonctionnement et le développement du cerveau. Le métabolisme et la fonction de la lutéine dans les cellules nerveuses optiques et les cellules nerveuses du cerveau ne sont pas bien compris [6]. Cette étude passe en revue les progrès de la recherche de lutein' S activité et fonction biologiques à l’étranger pour fournir une base scientifique à son application plus large.

1 activité biologique de la lutéine

La lutéine appartient à la famille des caroténoïdes et ne peut être synthétisée que par les plantes. Il est abondant dans les légumes à feuilles vert foncé tels que les souci, les épinards et les carottes. On estime que 93% de la lutéine alimentaire (lutéine et zéaxanthine) est libre de lutéine, tandis que seulement 7% est estérifiée [7⁃8]. L’analyse Comparative de la biodisponibilité de la lutéine estérifiée et libre montre que le système digestif humain absorbe mieux la lutéine libre et que la supplémentation en lutéine libre augmente davantage les niveaux sériques de lutéine [9]. Par conséquent, par rapport à la lutéine libre, plus de lutéine estérifiée doit être consommée pour atteindre le même niveau sérique de lutéine.

Cependant, il n’y a pas de différence significative dans les concentrations plasmatiques de lutéine chez les poulets après la consommation de lutéine libre et estérifiée [10⁃11], ce qui peut être lié à des différences dans les enzymes métabolisées chez différentes espèces. D’autres nutriments peuvent également favoriser le body'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.

Les différences dans l’apport en lutéine peuvent être la raison des différents niveaux de lutéine dans le corps. La lutéine est le caroténoïde le plus abondant dans le lait maternel, et la biodisponibilité de la lutéine dans le lait maternel est plus élevée que celle des préparations pour nourrissons [13]. Cette différence peut être due à des facteurs tels que la qualité de la mère et#39; S l’alimentation, la consommation de matières grasses, et l’interaction entre les nutriments, qui affectent indirectement la composition nutritive du lait maternel [14⁃16].

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 Et al.[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.

2 métabolisme de la lutéine dans le corps

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-carotène 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].

La lutéine est un type de vitamine A. de faibles concentrations de vitamine a et de ses métabolites peuvent entraîner une extension nerveuse défaillante, une apoptose des cellules nerveuses et des défauts de développement dans le système nerveux central [25]. Olson Et al.[26] ont montré que l’acide rétinoïque (RA), le principal métabolite de la vitamine A, peut réagir avec de nombreux récepteurs de surface cellulaire (récepteurs de l’acide rétinoïque et de l’acide rétinoïque) qui régissent la transcription des gènes et la signalisation cellulaire et jouent divers rôles dans la différenciation et le maintien des phénotypes neuronaux. L’acide rétinoïque induit la différenciation cellulaire et le développement des tissus et est considéré comme crucial pour la neurogenèse précoce [27]. Au niveau cellulaire, la Pr Peut induire une différenciation cellulaire en régulant le cycle cellulaire des cellules précurseurs indifférenciées [28]. La différenciation neuronale induite par ra des cellules du neuroblastome SY5Y est associée à sa régulation des fonctions métaboliques cellulaires [29]. Ce «remodelage métabolique» peut même être un facteur crucial dans le dialogue physiologique qui soutient le processus de différenciation, reflétant les différents besoins bioénergétiques des cellules matures et la biodisponibilité des intermédiaires métaboliques intracellulaires, essentiels pour la régulation de l’expression des gènes [30].

3 Lutein' S effet antioxydant

Les espèces réactives d’oxygène (ROS) dans le corps comprennent une série de composés oxydés qui n’ont pas été complètement réduits [31], et ils sont habituellement des sous-produits de réactions métaboliques dans le corps. Lutéine &#Le bon effet antioxydant est principalement obtenu en réduisant l’expression des facteurs inflammatoires et en augmentant la superoxyde dismutase. Mariko et Al., et al.[32] [traduction]ont utilisé un modèle de souris d’uvéite oculaire induite par l’endotoxine pour étudier l’effet de la lutéine. La lutéine peut atténuer la concentration de substances actives oxydatives dans la souris et#La lutéine peut protéger les cellules nerveuses optiques de l’inflammation de l’uvéa par son effet antioxydant.

Dans une autre expérience utilisant 3 h de lumière bleue de 2 000 lux pour endommager la dégénérescence rétinienne de souris, Mamoru Et al.[33] ont constaté que les souris traitées à la lutéine réduisaient les concentrations de ROS en augmentant l’expression d’arnm des superoxyde dismutase SOD1 et SOD2 et en augmentant leur activité enzymatique. La lutéine a également réduit l’expression des marqueurs de macrophages, ce qui suggère qu’elle a réduit la réponse inflammatoire après des dommages causés par la lumière bleue et a aidé à réparer les dommages visuels causés par la lumière bleue. La lutéine réduit non seulement les concentrations de ROS dans les cellules nerveuses optiques, mais a également un bon effet antioxydant sur les autres tissus.

Shi Yu Du Et al.[34] ont constaté dans un modèle de lésions hépatiques alcooliques chez la souris qu’après le prétraitement de la lutéine, le ROS dans le foie de la souris était considérablement réduit et l’activité des enzymes antioxydantes était considérablement augmentée, ce qui indique que la lutéine peut réduire les lésions hépatiques alcooliques en augmentant la capacité antioxydante. Dans un modèle souris de lésion d’ischémie-reperfusion, le traitement à la lutéine a également réduit de façon significative le stress oxydatif dans les tissus squelettiques, la carbonylation des protéines et les groupes sulfhydryle, et la peroxydation des lipides [35]. La lutéine joue également un rôle important dans la protection des tissus cérébraux. Il a été constaté que chez les souris atteintes de lésions cérébrales traumatiques graves, l’expression des facteurs inflammatoires IL-1β et IL-6, et la concentration de ROS dans le sérum, étaient significativement réduites après le prétraitement de la lutéine, ce qui indique que la lutéine peut protéger efficacement contre les lésions cérébrales traumatiques graves en réduisant les réactions inflammatoires et oxydatives [36].

4 Lutein&#Effet protecteur sur les fonctions cérébrales

Il y a eu peu de recherche sur le rôle de la lutéine dans le développement du système nerveux. En plus de son effet antioxydant, la lutéine est de préférence absorbée par les tissus du cerveau, il y a récemment eu un intérêt croissant pour l’effet de la lutéine sur le développement des tissus du cerveau [37]. Vishwanathan Et al.[38] [traduction]ont constaté que, bien que la lutéine ne représente que 12% du total des caroténoïdes dans l’alimentation, elle représente 59% du total des caroténoïdes dans le cerveau et est le caroténoïde le plus abondant dans le cerveau du nourrisson. L’analyse de la lutéine et de ses métabolites dans les tissus crâniens du nourrisson a révélé que les concentrations de lutéine dans les tissus cérébraux liées à l’apprentissage et à la mémoire (cortex, hippocampe et lobe occipital) sont étroitement liées au métabolisme des lipides, aux neurotransmetteurs d’acides aminés et au métabolisme de la carnosine. Comparativement aux nourrissons à terme, la concentration de lutéine dans le cerveau des nourrissons prématurés est significativement plus faible, ce qui indique que le stade avancé de la grossesse est une période critique pour les nourrissons pour obtenir de la lutéine de la mère, ce qui correspond à une période critique pour le développement du cerveau du nourrisson [2,39].

Une étude électrophysiologique (en mesurant la réponse des ondes électriques) a été menée sur des nourrissons de 6 mois afin de tester la relation entre les nutriments dans le lait maternel et la mémoire de reconnaissance (un indicateur neurocognitif) chez les nourrissons qui ont reçu du lait maternel. L’étude a montré que les nourrissons nourri au lait maternel avec une teneur plus élevée en lutéine et en choline avaient de meilleures capacités neurocognitives, de sorte qu’une combinaison spécifique de ces nutriments peut être importante pour le développement de la mémoire de reconnaissance [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&#Les effets neurodéveloppementaux sont liés à son effet antioxydant sur l’acide docosahexaénoïque (DHA), qui maintient le DHA et#39; l’activité biologique en la protégeant de la réduction [42], améliore la fonction cérébrale en renforçant les jonctions entre les neurones [43], ou la lutéine affecte les acides gras et les neurotransmetteurs dans le cerveau du nourrisson, favorisant la maturation de la membrane cellulaire et le pliage cortical [3]. En outre, lutein&#Les effets anti-inflammatoires et antioxydants peuvent également prévenir l’apparition de troubles neurodéveloppementaux associés à la ROS, protégeant ainsi la croissance saine des nouveau-nés, en particulier des prématurés [3].

Chez les personnes âgées, bien quelutein 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].

5 mécanismes potentiels par lesquels la lutéine affecte la fonction cérébrale

Au cours du développement du système nerveux chez les nourrissons et les jeunes enfants, un grand nombre de cellules souches neuronales doivent se différencier et mûrir en neurones. Ce processus de différenciation s’accompagne de changements significatifs dans l’expression des gènes et des protéines, ainsi que dans le système nerveux.#39; S forte demande de neurotransmetteurs et de métabolisme énergétique, ce qui génère un stress oxydatif. La lutéine peut jouer un rôle important dans ce processus.

5.1 la reprogrammation métabolique est la base de la différenciation des cellules nerveuses du cerveau

Dans les cellules nerveuses indifférenciées, la majeure partie de l’énergie est produite par la glycolyse, ce qui est conforme à l’énergie biologique rapide et à la synthèse de matière relativement faible requise pendant le cycle de prolifération cellulaire [47]. Le métabolisme glycolytique des cellules souches neuronales est bénéfique pour l’utilisation de nutriments extracellulaires et de glucose pour produire de l’atp et des intermédiaires nécessaires pour les voies de biosynthèse, y compris le ribose, le glycéol et l’acide citrique [48]. Un autre avantage de la glycolyse anaérobie est qu’elle produit moins de peroxyde dans des conditions hypoxiques, protégeant ainsi mieux l’adn cellulaire des mutations et des dommages [49].

Par conséquent, la culture de cellules souches mésenchymateuses et de cellules souches neurales (SNCS) dans des conditions hypoxiques est une condition importante pour le maintien des cellules souches et#39; «Pluripuissance» [50]. En revanche, les cellules nerveuses matures différenciées ont besoin de plus d’énergie ATP pour maintenir et restaurer la conservation du gradient ionique, produire des neurotransmetteurs et répondre aux besoins d’une fonction cellulaire normale [51⁃52]. Par conséquent, le «changement» métabolique de la glycolyse inefficace à la phosphorylation oxydative mitochondriale efficace est une étape clé pour répondre aux besoins énergétiques accrus du cerveau mature [30,53]. En revanche, lorsque des cellules somatiques deviennent des cellules souches pluripotentes, la dédifférenciation des cellules somatiques en cellules souches nécessite une diminution du métabolisme aérobie et une augmentation du flux glycolytique [54].

5. 2 L’état métabolique cellulaire régule la différenciation cellulaire par l’épigénétique

L’épigénétique se réfère à la régulation de l’expression des gènes sans altérer la séquence d’adn, généralement par des changements dans la déacétylation de l’histone (HDAC), la méthylation de l’adn ou des modifications similaires, qui interviennent dans la liaison des complexes répresseurs aux régions régulatrices silencieuses de l’adn. La plupart des enzymes qui régulent la conformation de la chromatine nécessitent des intermédiaires métaboliques cellulaires comme substrats ou cofacteurs, ce qui suggère que le métabolisme cellulaire joue un rôle clé dans la régulation des modifications épigénétiques [55].

Lorsque la cellule a suffisamment d’énergie, la chromatine est acétylée et l’hélice se déroule, ce qui permet de transcrire le gène en arnm [56]. Les mitochondries peuvent également influer sur l’expression génétique en influençant la concentration des cofacteurs épigénétiques clés au niveau métabolique, y compris l’atp, la coenzyme acétyle A, le NADH/NAD+ et la s-adénosylméthionine (SAM) [57]. Lorsque la fonction mitochondriale est perturbée, elle peut perturber l’activité de la DNMT et le processus de méthylation. La perte d’adn mitochondrial peut modifier de manière significative le profil de méthylation de nombreux gènes, et ces changements sont rapidement inversés après que l’adn mitochondrial réentre dans la cellule [58].

Le processus glycolytique décompose le glucose pour produire du pyruvate, processus accompagné de la conversion de NAD+ en NADH, inhibe l’activité désacétylase de l’histone SIRT1; Le pyruvate peut être déshydrogéné en coenzyme acétyle A, qui favorise l’acétylation de l’histone; L’acétyle coenzyme A favorise également le cycle TCA et la respiration mitochondriale, et l’atp produit peut être utilisé pour former le substrat de méthylation SAM. Ces règles épigénétiques régulent l’expression des gènes neuronaux lors de la différenciation.

5. 3 Lutein&#Rôle dans la régulation de la différenciation neuronale au cours du métabolisme cellulaire

La régulation du métabolisme cellulaire peut être la manière dont la lutéine exerce ses effets biologiques. Xie Et al.[59] ont constaté que le traitement à la lutéine peut augmenter considérablement le métabolisme mitochondrial, changer l’état épigénétique de la cellule et favoriser la différenciation des cellules neuronales indifférenciées en cellules neuronales matures. Les composés polyphénoliques peuvent augmenter le taux de glycolyse et de phosphorylation oxydative lors de la différenciation de différents types de cellules, y compris les adipocytes [60], les cellules musculaires [61], et les neurones dérivés des cellules SY5Y induites par ra [29].

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].

La voie métabolique du carbone est couplée à l’activité de la chaîne respiratoire mitochondriale, qui affecte la différence de potentiel électrochimique entre le NADH mitochondrial et le NADPH cytosolique, qui à son tour régule le cycle catabolisme/anabolisme de la serine [63]. Par conséquent, des changements dans la fonction mitochondriale peuvent réguler le métabolisme du carbone et donc modifier l’expression des gènes [64]. Les micronutriments tels que la lutéine, le folate, la vitamine B12 et les agpi sont des influenceurs importants du métabolisme du carbone, contrôlant ainsi les niveaux de molécules de signalisation clés telles que l’atp, l’acétylcoenzyme A, le NAD+/NADH, le SAM et d’autres intermédiaires du TCA, qui fournissent des groupes méthyle pour de nombreuses réactions à la méthyltransférase [65].

Des études animales ont révélé que l’état nutritionnel de la mère pendant la grossesse a un impact significatif sur l’expression génétique de la régulation épigénétique chez les nourrissons [66⁃67]. La production de s-adénosylméthionine (SAM), le principal donneur cellulaire de méthyle (affectant la méthylation de l’adn), dépend du cycle du folate mitochondrial et de la synthèse de l’atp [63,68]. Le SAH est un puissant inhibiteur de l’adn déméthylase et peut être hydrolysé en homocystéine pour la régénération de la méthionine, un processus qui dépend également du métabolisme du carbone [69]. D’autres métabolites mitochondriaux tels que le succinate, le fumarate et le 2-hydroxyglutarate et le α-kétoglutarate (αKG) peuvent réguler la méthylation de l’adn par l’intermédiaire de TETs [55, 70], favoriser la déméthylation par tet en oxydant la 5-méthylcytosine (5mC) à la 5-hydroxyméthylcytosine (5hmC) [71]. Les modifications génomiques de l’histone sont également affectées par les substances rétinoïdes. Chez les rats déficients en vitamine A, l’acétylation des histones par l’intermédiaire de RARα et de la protéine de liaison au creb est significativement plus faible, ce qui inhibe l’expression de ces gènes et nuit ainsi à la rat' S capacités d’apprentissage et de mémoire [72].

En revanche, le traitement de la Pr Réduit les niveaux de désacétylases et augmente les niveaux de H3K27ac sur les gènes Hoxa1, Cyp26a1 et RARβ2 dans les cellules souches embryonnaires, affectant ainsi positivement l’expression de ces gènes [73]. Dans les cellules souches embryonnaires, les HDACs se lient différemment aux promoteurs et aux activateurs de gènes régulés par la Pr. La Pr Induit l’élimination des HDACs de manière régulée et favorise le dépôt de la marque H3K27ac sur ces gènes [73]. En outre, le substrat acétyle acétyl-coenzyme A peut également être produit par la dégradation oxydative de certains acides aminés (plutôt que par l’oxydation du pyruvate lors de la glycolyse). Son processus de production dépend fortement de l’oxydation des acides gras à longue chaîne, et le carbone dérivant d’acides gras peut même représenter jusqu’à 90% de l’acétylation de certains résidus d’histone lysine [74].

6 Conclusion et perspectives

La lutéine traverse non seulement la barrière hémato-encéphalique, mais peut également avoir un effet particulier sur le maintien des fonctions cérébrales. Il est non seulement bénéfique pour maintenir les capacités cognitives et langagières chez les personnes âgées, mais peut également être impliqué dans le développement du cerveau et#39; S système nerveux chez les nourrissons et les jeunes enfants. Le mécanisme possible de sa fonction de santé du cerveau est que la lutéine peut réguler le métabolisme cellulaire, favoriser le passage de la glycolyse à la phosphorylation oxydative, changeant ainsi l’état épigénétique des cellules/tissus et régulant l’expression génique liée à la différenciation/développement des cellules neuronales. La Chine a longtemps été parmi les leaders mondiaux en termes de nombre de nouveau-nés, et avec l’avènement d’une société vieillissante, il y a une demande énorme pour la protection des fonctions cérébrales chez les nourrissons et les personnes âgées. La lutéine a un grand potentiel d’application dans le domaine de la protection des fonctions cérébrales.

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