Изучение содержания лютеина и зеаксантина в рационе с оценкой взаимосвязи уровня алиментарного поступления невитаминных каротиноидов и плотности макулярной области сетчатки в молодом возрасте

Резюме

Лютеин и зеаксантин - невитаминные каротиноидные пигменты, оказы­вающие влияние на работу зрительного анализатора. Они избирательно накапливаются в желтом пятне сетчатки, формируют макулярный пигмент и определяют плотность макулы сетчатки, замедляя развитие возрастной макулодистрофии - одной из основных причин слепоты в старшем возрасте. Основными пищевыми источниками невитаминных каротиноидов являются зеленые листовые овощи, кабачки, тыква, зеленый горошек, брокколи. Цель дан­ного исследования - ретроспективная гигиеническая оценка уровня и источ­ников алиментарного поступления лютеина и зеаксантина у людей молодого возраста с изучением влияния количества лютеина и зеаксантина в рационе на плотность макулярной области сетчатки. Для количественной оценки содер­жания лютеина и зеаксантина в рационе была использована специально разработанная анкета-опросник с отражением количества потребления основных источников этих каротиноидов в день, предшествующий опросу. Для определения плотности макулы применялся неинвазивный бесконтактный метод оптичес­кой когерентной томографии сетчатки глаза. В исследовании приняли участие 96 студентов ФГАОУ ВО "Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова" Минздрава России в возрасте 21 года - 27 лет. В ходе исследования установлено, что лишь у 6,25% опрошенных уровень пос­тупления лютеина и зеаксантина соответствует рекомендуемому количеству и составляет 6 мг и более, у 8,33% - 4,6-5,9 мг, у 8,33% - 3,0-4,5 мг, у 18,75% -1,5-2,9 мг, у 45,83% - <1,4 мг. Не включают в рацион источники лютеина и зеаксантина 12,5% респондентов. В качестве основных источников лютеина и зеаксантина в рационе чаще других встречаются яйца и свежие томаты. Показатели плотности макулы соответствуют возрастным нормативам у большинства обследованных. У 8,3% отмечено снижение толщины сетчатки, у 4,2% - более высокие показатели толщины сетчатки по сравнению с нормативами. Выявлены достоверные различия показателей центральной толщины сетчатки у мужчин и женщин. Не выявлена зависимость показателей толщины сетчатки от уровней лютеина и зеаксантина, поступающих с пищевыми источниками.

Ключевые слова:каротиноиды, лютеин, зеаксантин, оптическая когерентная томография, макулярная область сетчатки

Вопр. питания. 2018. Т. 87, № 5. С. 20-26. doi: 10.24411/0042-8833-2018-10049.

Лютеин и зеаксантин являются каротиноидными пиг­ментами и принадлежат к группе ксантофиллов. По химической структуре лютеин и зеаксантин представ­ляют собой тетратерпены и относятся к дигидроксипроизводным α-каротина (лютеин) и β-каротина (зеаксантин) [1]. С гигиенических позиций они являются важнейшими невитаминными каротиноидами, обладающими опреде­ленным биологическим потенциалом, связанным с функ­ционированием зрительного анализатора [2].

Лютеин и зеаксантин избирательно накапливаются в желтом пятне сетчатки, формируя макулярный пигмент. При этом концентрация зеаксантина в центральной части макулы значительно превышает количество лютеина, ко­торый преимущественно содержится в периферической части макулы. Наибольшие концентрации каротиноидов отмечены в слое волокон Генле и в аксонах фоторецепторов [3]. Кроме того, лютеин и зеаксантин являются единс­твенными пигментами, обнаруженными в хрусталике, но в более низкой концентрации по сравнению с макулой [4]. На клеточном уровне пигменты распределены между липидным и протеиновым компонентами мембран [5]. Лютеин и зеаксантин оказывают защитное действие в отно­шении фоторецепторов сетчатки, эффективно поглощая световые волны длиной 446 нм (синюю часть спектра), которые оказывают прямое повреждающее воздейс­твие на чувствительные рецепторы макулы. Кроме того, благодаря наличию двух гидроксильных групп лютеин способен захватывать свободные радикалы, в первую очередь кислородные, тормозя механизм апоптоза фо­торецепторов [6].

Содержание лютеина и зеаксантина в тканях сет­чатки определяет оптическую плотность макулярногопигмента и зависит в свою очередь от алиментарного поступления данных каротиноидов. Их основными пи­щевыми источниками являются овощи и фрукты [7], а также биологически активные добавки к пище [8].

Всасывание каротиноидов происходит в двенадцати­перстной кишке, их биодоступность определяется степенью кулинарной обработки пищевого источника и наличием совместно поступающих жиров и пищевых волокон [9].

Среди пищевых источников лютеина и зеаксантина важное значение имеют зеленые листовые овощи (ка­пуста кале, шпинат, петрушка, листовой салат), кабачки, тыква, зеленый горошек, брокколи. В качестве рас­пространенных источников исследуемых каротиноидов также рассматриваются томаты красного цвета; данные о наличии лютеина и зеаксантина в желтых, оранжевых и зеленых томатах отсутствуют (табл. 1) [10]. В таких европейских странах, как Франция и Испания, основную роль играют такие источники, как шпинат и листовой салат, в Великобритании и Ирландии - зеленый горошек и брокколи, в Нидерландах - шпинат и брокколи [11]. Ис­следования подтверждают, что концентрация лютеина и зеаксантина в крови прямо пропорциональна количес­тву потребляемых овощей и фруктов [12].

Следует отметить, что большинство овощных источ­ников невитаминных каротиноидов содержит только лютеин, в то время как кукуруза, желтки яиц и сладкий перец оранжевого цвета являются основными источниками зеаксантина. Биодоступность лютеина и зеаксантина из желтков яиц значительно выше по сравнению с источ­никами растительного происхождения, что объясняется наличием в желтке компонентов липидной природы [13].

Связь между концентрацией в сыворотке лютеина и зеаксантина, оптической плотностью макулярного пигмента и риском развития возрастной дегенерации сетчатки у людей старшего возраста была неоднократно подтверждена различными исследованиями [14]. Кроме того, подтверждены генетический риск и влияние об­раза жизни на скорость развития ранних стадий возрас­тной макулодистрофии [15].

Многоцентровое рандомизированное клиничес­кое исследование AREDS II (Age-Related Eye Disease Study) показало, что ежедневное применение 10 мг лю­теина и 2 мг зеаксантина в сочетании с витаминами С, Е и цинком существенно снизило риск развития неоваскулярной стадии возрастной макулодистрофии [16].

Рандомизированное плацебо-контролируемое двой­ное слепое исследование CARMA (The Carotenoids in Age-Related Maculopathy) подтвердило замедление прогрессирования возрастной дегенерации сетчатки при приеме лютеина (6 мг/сут), зеаксантина (0,3 мг/сут) в комплексе с витаминами С и Е, цинком и медью [17].

В Российской Федерации рекомендуемый суточный уровень поступления лютеина составляет 5 мг, зеаксантина - 1 мг [18].

Цель настоящего исследования - гигиеническая оценка уровня и источников алиментарного поступле­ния лютеина и зеаксантина с изучением взаимосвязи количества каротиноидов в рационе и плотности макулярной области сетчатки в молодом возрасте.

Материал и методы

Для количественной оценки содержания лютеина и зеаксантина в рационе была использована специ­ально разработанная анкета-опросник. Из списка пи­щевой продукции с высоким содержанием лютеина и зеаксантина [10] были отобраны и внесены в анкету-опросник продукты, наиболее распространенные на про­довольственном рынке Москвы: зеленый горошек, ка­бачки, брокколи, кукуруза, тыква, брюссельская капуста, шпинат, петрушка, зеленый лук, листовой салат, яйца, томаты (томатпродукты), морковь, апельсиновый сок, киви. Анкета предусматривала регистрацию количества их потребления в день, предшествующий опросу.

Для определения плотности макулы применялся неинвазивный бесконтактный метод оптической когерент­ной томографии сетчатки глаза, выполненный на базе ФГБУ "Национальный медицинский исследовательский центр эндокринологии" Минздрава России с помощью бесконтактного оптического когерентного томографа с высоким разрешением и высокой четкостью "CirrusHD-OCT" модель 5000 (производитель Carl Zeiss Meditec AG, Германия). Данный прибор позволяет визуализи­ровать передний и задний сегменты глазного яблока и содержит нормативные базы данных для слоя нервных волокон и макулярной области. С помощью исследо­вания был проведен высокоточный анализ толщины сетчатки и построены послойные топографические карты на основе анализа более 100 топографических срезов. В проведенном исследовании использовалсяпротокол Macula Cube 512x128 (512 сканов в 128 линиях в квадрате 6x6 мм). Для последовательного анализа были использованы следующие параметры: централь­ная толщина сетчатки (мкм), объем сетчатки (мм3) и средняя толщина сетчатки (мкм).

В ретроспективном исследовании приняли участие 96 студентов ФГАОУ ВО "Первый Московский государс­твенный медицинский университет им. И.М. Сеченова" Минздрава России (Сеченовский университет) в воз­расте 21-27 лет (средний возраст 22±1,1 года), из них 78 женщин в возрасте 21-25 лет (22±0,9 года) и 18 муж­чин в возрасте 21-27 лет (средний возраст 22±1,6 года). Анкетирование проведено в сентябре 2016 г.

Исследование проведено в соответствии с требовани­ями Хельсинкской декларации для врачей, проводящих медико-биологические исследования с участием людей (пересмотр 59-й Генеральной ассамблеи Всемирной ме­дицинской ассоциации, Сеул, 2008 г.).

Статистическая обработка полученных данных вы­полнена с использованием пакета Microsoft Excel 2007. Достоверность различий между гендерными группами определяли с помощью критерия Фишера и двухвыборного f-критерия Стьюдента.

Результаты и обсуждение

В ходе исследования установлено, что у 6 (6,3%) опрошенных уровни поступления лютеина и зеаксантина соответствовали рекомендуемому количеству и составляли 6 мг/сут и более. Потребление лютеина и зеаксантина в количестве, составляющем 75,0-99,9% от рекомендуемого уровня, наблюдалось у 8 (8,3%) студентов. Поступление исследуемых каротиноидов на уровне 50,0-74,9% от рекомендуемого отмечено у 8 (8,33%) респондентов, а на уровне 25,0-49,9% от ре­комендуемого - у 18 (18,75%) участников исследования. У большинства студентов (56 человек, 58,33%) поступле­ние невитаминных каротиноидов было на крайне низком уровне: у 44 (45,83%) - менее 24,9% от рекомендуемого количества, а 12 (у 12,5%) - полностью отсутствовали значимые источники в рационе.

Источники лютеина и зеаксантина в каждой группе потребления оказались различны (табл. 2).

При анализе полученных результатов установлено, что у студентов с низким уровнем поступления каротиноидов (5-я группа) основными источниками лютеина и зеаксантина в рационе являются яйца и свежие то­маты, т.е. продукты с невысоким содержанием лютеина и зеаксантина. В то же время продукты, богатые лютеином и зеаксантином, либо присутствуют в ра­ционе в недостаточном количестве (шпинат, листовой салат, зеленый горошек, кабачки, брокколи, хурма), либо отсутствуют в рационе большинства студентов (базилик, брюссельская капуста, фисташки, тыква, зеленый лук).

Сравнительный анализ уровней поступления лютеина и зеаксантина в зависимости от пола не выявил статистически значимых различий между процентными долями участников исследования во всех группах пот­ребления (см. рисунок).

В результате исследований выявлены различия в ис­точниках лютеина и зеаксантина, включаемых в рацион мужчин и женщин во всех группах по уровням потребле­ния (табл. 3). У женщин отмечено большее разнообразие включаемых в рацион пищевых источников лютеина и зеаксантина, что, однако, может быть связано с боль­шим объемом выборки. Высокие уровни поступления лютеина и зеаксантина (1-я и 2-я группы) обусловлены главным образом включением в рацион продуктов с вы­соким содержанием данных каротиноидов: хурмы, шпи­ната, брокколи, петрушки, тыквы в значимых количест­вах. В то же время потребление яиц и свежих томатов в качестве основных источников каротиноидов в раци­оне 5-й группы не приводит к достижению рекомендуе­мого суточного уровня вследствие невысокого содержа­ния в них лютеина и зеаксантина.

С целью оценки взаимосвязи уровня поступления лютеина и зеаксантина и плотности макулярной области сетчатки всем участникам исследования была прове­дена оптическая когерентная томография (табл. 4).

Оцениваемые параметры сетчатки соответствовали возрастным референсным значениям у большинства обследованных. Лишь у 12 (12,5%) студентов были отме­чены симметричные изменения данных показателей по сравнению со средними значениями, причем у 8 (8,3%) -снижение толщины сетчатки, а у 4 (4,2%) - более высо­кие показатели толщины сетчатки.

Анализ зависимости толщины сетчатки от пола рес­пондентов выявил статистически значимые (р<0,05) различия в центральной толщине сетчатки. Гендерные различия по показателям объема и средней толщины сетчатки статистически незначимы (табл. 5).

Среди студентов с измененными показателями пре­обладали женщины (у 3 отмечено увеличение толщины сетчатки, у 5 - снижение данных показателей).

Зависимость показателей толщины сетчатки от уров­ней лютеина и зеаксантина, поступающих с пищевыми источниками, не выявлена (табл. 6).

При этом у участников исследования, потребляющих данные каротиноиды в количестве 100% и более от реко­мендуемого уровня, не обнаружены отклонения от нор­мативных параметров по всем изученным показателям.

Выводы

1. Более чем у половины (58,3%) студентов поступ­ление невитаминных каротиноидов (лютеина и зеаксантина) с рационом было на крайне низком уровне -менее 24,9% от рекомендуемого количества, что главным образом связано связано с ограниченным ассорти­ментом источников лютеина и зеаксантина (в основном яйца и свежие томаты) и малым размером порций ис­пользуемых продуктов в их рационах.

2. Среди пищевых источников, вносящих наиболь­ший вклад в общее количество лютеина и зеаксантина в рационе студентов, получающих более 75% от адек­ватного суточного потребления каротиноидов, нами ус­тановлены брокколи, листовой салат, зеленый горошек, хурма, петрушка, тыква, шпинат.

3. Во всех группах, ранжированных по уровню пот­ребления лютеина и зеаксантина, не зафиксировано патологических изменений в макулярной области. Тен­денция к снижению толщины сетчатки отмечена у 8,3% респондентов, представляющих различные группы по уровню поступления каротиноидов. Таким образом, у людей данной возрастной категории не выявлена до­стоверная зависимость показателей толщины и объема сетчатки от уровней лютеина и зеаксантина, поступаю­щих с пищевыми источниками.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутс­твии конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Литература

1. Бриттон Г. Биохимия природных пигментов. М. : Мир, 1986. 422 с.

2. Королев А.А. Гигиена питания : руководство для врачей. М. : ГЭОТАР-Медиа, 2016. 624 с.

3. Егоров Е.А., Романенко И.А. Возрастная макулярная дегенерация. Вопросы патогенеза, диагностики и лечения // РМЖ. Клиническая офтальмология. 2009. № 1. С. 42.

4. Дадали, В. А., Дадали Ю.В., Тутельян В.А., Кравченко Л.В. Каротиноиды. Биологическая активность // Вопр. питания. 2011. № 4. С. 4-18.

5. Grudzinski W., Nierzwicki L., Welc R., Reszczynska E., Luchowski R., Czub J., Gruszecki W. Localization and orientation of xanthophylls in a lipid bilayer // Sci. Rep. 2017. Vol. 7, N 1. P. 1-10.

6. Koushan K., Rusovici R., Li W., Ferguson L., Chalam K. The role of lutein in eye-related disease // Nutrients. 2013. Vol. 5, N 5. P. 1823-1839.

7. Khoo H.-E., Prasad K.N., Kong K.-W., Jiang Y., Ismail A. Carotenoids and their isomers: color pigments in fruits and vegetables // Mol­ecules. 2011. Vol. 16, N 2. P. 1710-1738.

8. Ma L., Liu R., Du J.H., Liu T., Wu S.S., Liu X.H. Lutein, zeaxanthin and meso-zeaxanthin supplementation associated with macular pigment optical density // Nutrients. 2016. Vol. 8, N 7. P. 426.

9. Abdel-Aal el S.M., Akhtar H., Zaheer K., Ali R. Dietary sources of lutein and zeaxanthin carotenoids and their role in eye health //Nutrients. 2013. Vol. 5, N 4. P. 1169-1185.

10. US Department of Agriculture, Agricultural Research Service, Nutri­ent Data Laboratory. USDA National Nutrient Database for Stan­dard Reference. URL: http://www.ars.usda.gov/ba/bhnrc/ndl. (date of access March 15, 2016).

11. O'Neill M., Carroll Y., Corridan B., Olmedilla B., Granado F., Blanco I. et al. A European carotenoid database to assess carotenoid intakes and its use in a five-country comparative study // Br. J. Nutr. 2001. Vol. 85, N 4. P. 499-507.

12. Couillard C., Lemieux S., Vohl M., Couture P., Lamarche B. Carotenoids as biomarkers of fruit and vegetable intake in men and women // Br. J. Nutr. 2016. Vol. 116, N 7. P. 1206-1215.

13. Eisenhauer B, Natoli S, Liew G, Flood V.M. Lutein and zeaxanthin -food sources, bioavailability and dietary variety in age-related macular degeneration protection // Nutrients. 2017. Vol. 9, N 2. P. 120.

14. Moeller S., Jacques P., Blumberg J. The potential role of dietary xanthophylls in cataract and age-related macular degeneration // J. Am. Coll. Nutr. 2000. Vol. 19, suppl. 5. P. 522-527.

15. Meyers K., Liu Z., Millen A., Iyengar S., Blodi B., Johnson E. et al. Joint associations of diet, lifestyle, and genes with age-related macular degeneration // Ophthalmology. 2015. Vol. 122, N 11. P. 2286-2294.

16. Chew E., Clemons T., Sangiovanni J., Danis R., Ferris F., Elman M. et al. Secondary analyses of the effects of lutein/zeaxanthin on age-related macular degeneration progression: AREDS2 report No. 3 // JAMA Ophthalmol. 2014. Vol. 132, N 2. P. 142-149.

17. Neelam K., Hogg R., Stevenson M., Johnston E., Anderson R., Beatty S. et al. Carotenoids and co-antioxidants in age-related maculopathy: design and methods // Ophthalmic Epidemiol. 2008. Vol. 15, N 6. P. 389-401.

18. Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ: Методические рекомендации МР 2.3.1.1915-04 М. : Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2004. 46 с.

References

1. Britton G. The biochemistry of natural pigments. Moscow: Mir, 1986: 422 p. (in Russian)

2. Korolev A.A. Food hygiene. Guide for doctors. Moscow: GEOTAR-Media, 2016: 624 p. (in Russian)

3. Egorov E.A., Romanenko I.A. Age-related macular degeneration. Questions of its pathogenesis, diagnostics and treatment. RMZH. Klinicheskaya oftal'mologiya [RMJ. Clinical Ophthalmology]. 2009; (1): 42. (in Russian)

4. Dadali V.A., Tutel'yan V.A., Dadali U.V., et al. Carotenoids. Biological activity. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2011: (4): 4-18. (in Russian)

5. Grudzinski W., Nierzwicki L., Welc R., Reszczynska E., Luchowski R., Czub J., Gruszecki W. Localization and orientation of xanthophylls in a lipid bilayer. Sci Rep. 2017; 7 (1): 1-10.

6. Koushan K., Rusovici R., Li W., Ferguson L., Chalam K. The role of lutein in eye-related disease. Nutrients. 2013; 5 (5): 1823-39.

7. Khoo H.-E., Prasad K.N., Kong K.-W., Jiang Y., Ismail A. Carotenoids and their isomers: color pigments in fruits and vegetables. Mole­cules. 2011; 16 (2): 1710-38.

8. Ma L., Liu R., Du J.H., Liu T., Wu S.S., Liu X.H. Lutein, zeaxanthin and meso-zeaxanthin supplementation associated with macular pigment optical density. Nutrients. 2016; 8 (7): 426.

9. Abdel-Aal el S.M., Akhtar H., Zaheer K., Ali R. Dietary sources of lutein and zeaxanthin carotenoids and their role in eye health. Nutri­ents. 2013; 5 (4): 1169-85.

10. US Department of Agriculture, Agricultural Research Service, Nutri­ent Data Laboratory. USDA National Nutrient Database for Standard Reference. URL: http://www.ars.usda.gov/ba/bhnrc/ndl. (date of access March 15, 2016).

11. O'Neill M., Carroll Y., Corridan B., Olmedilla B., Granado F., Blanco I., et al. A European carotenoid database to assess carotenoid intakes and its use in a five-country comparative study. Br J Nutr. 2001; 85 (4): 499-507.

12. Couillard C., Lemieux S., Vohl M., Couture P., Lamarche B. Carotenoids as biomarkers of fruit and vegetable intake in men and women. Br J Nutr. 2016; 116 (7): 1206-15.

13. Eisenhauer B, Natoli S, Liew G, Flood V.M. Lutein and zeaxanthin -food sources, bioavailability and dietary variety in age-related macu­lar degeneration protection. Nutrients. 2017; 9 (2): 120.

14. Moeller S., Jacques P., Blumberg J. The potential role of dietary xanthophylls in cataract and age-related macular degeneration. J Am Coll Nutr. 2000; 19 (5): 522-7.

15. Meyers K., Liu Z., Millen A., Iyengar S., Blodi B., Johnson E., et al. Joint associations of diet, lifestyle, and genes with age-related macular degeneration. Ophthalmology. 2015; 122 (11): 2286-94.

16. Chew E., Clemons T., Sangiovanni J., Danis R., Ferris F., Elman M., et al. Secondary analyses of the effects of lutein/zeaxanthin on age-related macular degeneration progression: AREDS2 report No. 3. JAMA Ophthalmol. 2014; 132 (2): 142-9.

17. Neelam K., Hogg R., Stevenson M., Johnston E., Anderson R., Beatty S., et al. Carotenoids and co-antioxidants in age-related maculopathy: design and methods. Ophthalmic Epidemiol. 2008; 15 (6): 389-401.

18. Recommended levels of consumption of food and biologically active substances: Guidelines. 2.3.1.1915-04. Moscow: Federal'niy tsentr gossanepidnadzora Minzdrava Rossii, 2004: 46 p. (in Russian)