Лютеин — пигмент, относящийся к ксантофиллам — группе кислородсодержащих каротиноидов. Ксантофиллы (от др.-греч. ξανθός — жёлтый и φύλλον — лист) — главная составная часть жёлтых пигментов в листьях, цветках, плодах и почках высших растений, а также во многих водорослях и микроорганизмах. Этим термином в 1837 году шведский химик Берцелиус обозначил жёлтый пигмент, выделенный из опавших осенью жёлтых листьев. Позже под ксантофиллами стали понимать только гидроксилированные каротиноиды. Термин «лютеин» используется с XX века. В животном мире ксантофиллы, в том числе лютеин, встречаются реже (например, в курином желтке).
Молекула лютеина липофильна. Наличие сопряженных двойных связей объясняет светопоглощающие свойства и противоокислительное действие лютеина.
Лютеин — природный пигмент, относящийся к группе гидроксилированных каротиноидов — ксантофиллов. В отличие от углеводородных каротиноидов, ксантофиллы содержат гидроксильные группы и обладают полярностью. В связи с этим они занимают соответствующие позиции внутри липопротеиновых мембран. Наличие системы сопряжённых двойных связей обуславливает два основных свойства лютеина:
В растениях все ксантофиллы нековалентно связаны с белками и липидами фотосинтетических мембран. Преимущественно находятся в пластидах. Они поглощают часть солнечного спектра, недоступную хлорофиллу. Также ксантофиллы рассеивают избыточную энергию, выполняя фотозащитную функцию. Кроме того, они нейтрализуют свободные радикалы, интенсивно образующиеся при фотосинтезе[3]. Биосинтез лютеина путём гидроксилирования из α-каротина осуществляется только в растениях, поэтому человек и животные должны получать лютеин с пищей. Схема биосинтеза лютеина у высших растений:
Организм человека не способен синтезировать лютеин, поэтому поступление лютеина в организм напрямую связано с питанием. Среди всех каротиноидов лютеин обладает самой высокой биодоступностью — почти 80 %. На его усваиваемость наибольшее влияние оказывает наличие липидов в пище[4]. Для усвоения лютеина необходимо потреблять некоторое количество липидов (жиров). Часть пищевого лютеина обычно этерифицирована, поэтому требуется наличие кишечных липаз для его деэтерификации. Лютеин в составе липидной мицеллы должен подойти к стенке тонкого кишечника. Как полярная молекула, лютеин располагается на поверхности раздела фаз. В энтероцит такая мицелла попадает путём пассивной диффузии. В кровоток лютеин выходит в составе хиломикрона[5]. В разных тканях лютеин накапливается неодинаково: максимальная его концентрация наблюдается в глазе, особенно в сетчатке (в 10000 раз больше, чем в плазме крови). Это связано с избирательным поглощением лютеина с помощью ксантофилл-связывающего переносчика. Также в поглощении лютеина глазом играет роль белок тубулин[6][7].