葉黃素 Lutein 和 玉米黃素 zeaxanthin- 防藍光影響視力,白內障,黃班

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葉黃素 Lutein 和 玉米黃素 zeaxanthin – 防藍光影響視力,白內障,黃班變性

 

葉黃素和玉米黃素是聚集在眼裡的晶體狀和視網膜中的抗氧化劑,這些抗氧化劑保護眼組織免受單線態氧 singlet oxygen 和脂質過氧化物損傷 lipid peroxide damage。從中年開始,抗氧化保護已耗盡,導致年齡相關性白內障和黃斑變性的形成,已經發現增加葉黃素和玉米黃素或水果,蔬菜的攝入量,可以延緩與年齡有關的白內障和黃斑變性。 此外,補充葉黃素和玉米黃素可恢復這些重要的眼部抗氧化劑是非常有效,已經發現增加這些類胡蘿蔔素不僅降低了不可逆失明的風險,而且還有可能改善老年人的認知功能。

例如,葉黃素和玉米黃素可以預防單線態氧損傷,而N-乙酰半胱氨酸 N-acetyl cysteine已被證明在猝滅紫外線光毒性損傷和炎症方面特別有效。

環境輻射眼損傷

環境輻射是很會傷害眼睛,主要因素是從陽光或特定光的波長,強度和受光者年齡。並被眼睛組織吸收。

 

不同光源的波長

來自太陽的輻射發射出不同量的UV-C(220-280nm),UV-B(280-320nm), UVA(320-400nm)和可見光(400-700nm)。 UV-C和UV-B的一些短波長,大部分被臭氧層過濾。 根據其光譜分佈,人造光源發射不同波長的光就更容易影響眼睛。紫外線輻射含有比可見光短的波長; 波長越短,能量越大,生物損傷的可能性就越大。 然而,較長的波長的光較少的能量,它們更容易深入地滲透眼睛。

什麼是藍光?

光由電磁粒子組成及以波形進行傳遞, 這些波發射能量,長度和強度範圍。 波長越短; 能量越高。 波長的長度以納米(nm)測量,1納米等於十億分之一米。 每個波長由不同的顏色表示,並分為以下幾類:伽馬射線,X射線,紫外(UV)射線,可見光,紅外光和無線電波。 這些波長一起組成電磁頻譜。

眼睛受光影響的化學反應,光必須在特定的眼組織中吸收。人眼具有獨特的濾光特性,可確定眼睛的每個波長區域將被吸收。 波長小於295nm的所有紫外線輻射被角膜過濾。 這意味著,在達到人體晶狀體之前,最短,最有能量的光(全部UV-C和一些UV-B)被濾除。 大多數紫外光被角膜吸收,但吸收的精確波長取決於年齡。

然而,人眼只對該光譜的一部分敏感:可見光。 可見光是電磁光譜的一部分,被視為顏色:紫色,靛藍色,藍色,綠色,黃色,橙色和紅色。 藍光具有非常短的波長,因此產生更高的能量。 研究表明,隨著時間的推移,暴露於光譜的藍色端,可能會對您的眼睛造成嚴重的長期損害。
藍光的波長在380nm和500nm之間; 使其成為最短,最高能量波長之一。

光如何影響眼睛

年輕人眼睛可以將紫外線輻射經過晶狀體直接傳遞到視網膜,而老年人的晶狀體在到達視網膜之前將大部分短藍色可見光(400-500nm)濾除。在成人中,鏡片吸收UV-B和所有UV-A(295-400nm); 因此只有可見光(> 400nm)到達視網膜。晶狀體將超過295nm的紫外光透射到視網膜。

白內障手術(去除晶狀體)後的無晶狀體和植入晶狀體 ntraocular Lenses(IOL),也將改變到達視網膜的光的波長特性。

眼睛通過發生炎症反應或光氧化反應令眼睛損傷,暴露於強烈輻射(光)下的暴露,例如暴露於從雪中反射的陽光下(雪盲),或者在直接盯著發出紫外線或紫外線-B的人造光源,會導致眼睛類似的曬傷,引起眼睛的炎症反應,最初是對組對角膜,晶狀體和/或視網膜的更大損傷。

長時間暴露於強烈的光源,會通過光氧化反應對眼睛造成傷害,在光氧化反應中,眼睛中的發色團 chromophore會吸收光,並產生活性氧物質,例如損傷眼組織的單線態氧singlet oxygen和超氧化物superoxide

 

晶體狀Lens

人體晶體狀的主要功能是將光線完全地聚焦到視網膜上,雖然眼睛的大部份組織的透射性能是穩定的,但晶體狀的透射性能在整個生命期間都會改變。晶體狀在生命的前3年是最清晰的,然後逐漸發展為黃色髮色團由(3-羥基犬尿苷3-hydroxy kynurenine及其葡萄糖苷glucoside))組成。 這些是內源性保護劑以吸收紫外線輻射並安全消散其外部的能量

只要這些發色團存在,UV-A和UV-B輻射都不會到達視網膜,以這種方式,保護成年人視網膜免受正常水平的紫外線輻射影響。 然而,由於紫外線直接傳播到視網膜,兒童對視網膜有紫外線損傷有特殊風險。 中年後,保護性發色團3-羥基鳥嘌呤3-hydroxykynurenine及其葡萄糖苷酶glucoside促轉化為光毒性發色團黃嘌呤酸xanthurenic acid和黃嘌呤糖苷xanthurenic glucoside。 這些黃嘌呤衍生物吸收UV輻射,形成三線態triplet states,並產生單線態氧singlet oxygen,這些內源性單線態氧singlet oxygen光敏劑,並誘導晶狀體上皮細胞凋亡。晶體狀中N-甲酰基熒光素酶 N-formylkynurenine增加; 它也是內源性單線態氧光感劑,所有這些光毒色氨酸衍生物phototoxic tryptophan derivatives負責UV-A誘導的基因損傷,隨著老化,晶體狀中的抗氧化劑和抗氧化酶的產生也相對減少,這通常會使這些活性氧物質猝滅並防止對晶體狀的損害。 由於光毒性發色團的增加伴隨著抗氧化保護喪失其功效,晶狀體上皮細胞和晶狀體蛋白都受損,這導致晶體狀最終的混濁,通常被稱為白內障。

光毒性反應,無論是由內源性還是外源性單重態光敏劑引起,都可能導致某些氨基酸(組氨酸histidine,色氨酸 tryptophan和半胱氨酸 cysteine)的改變和/或敏化劑與細胞溶質晶體狀蛋白的共價連接。 在任一種情況下,蛋白質的物理性質都會發生變化,從而導致聚集和最終變為不透明(白內障發生)。 共價結合的發色團現在可以作為單線態氧的內源敏化劑。 由於晶體狀蛋白損傷是累積的。晶體狀清晰度的任何修改都會影響視力和晝夜節律功能,並對視網膜功能產生重大影響。

 

視網膜 Retina

視網膜特別容易受到紫外線照射的危害,小孩們晶狀體還沒有合成黃色的發色團,它可防止紫外線穿過視網膜,所以小孩更需要保護眼睛,對眼睛的紫外線損傷是可以累積的,並且可能增加在生命後期,發展為眼睛疾病(黃斑變性)的可能性。除了紫外線損傷之外,短波長藍色可見光(430nm)通過發色團,積累為脂褐素 Lipofuscin,光氧化反應會損害50歲以上的視網膜。

脂褐素 Lipofuscin是由脂質,蛋白質和各種熒光化合物的混合物組成的異質材料。 它主要來自不完全消化的感光細胞外的化學殘基。感光細胞 Photoreceptor cells(棒 rods和錐體cones每天都會脫落,以最終被RPE細胞吞噬(消化)。 這種RPE吞噬作用會釋放脂褐素 lipofuscin。 隨著年齡的增長,脂褐素形成和處理的速度失衡,導致RPE中的脂褐素積累。

 

葉黃素Lutein和玉米黃質 Zeaxanthin預防眼睛受損

葉黃素和玉米黃質是眼部的抗氧化劑,這些類胡蘿蔔素發現於人體晶狀體,視網膜色素上皮/脈絡膜retinal pigment epithelium/choroid(RPE /脈絡膜),黃斑 the macula,虹膜 the iris和睫狀體 the ciliary body。臨床試驗已經確定,葉黃素和玉米黃素的年齡和飲食相關的損失增強了對人眼的光毒性損傷,而補充這些類胡蘿蔔素具有對晶狀體和視網膜的光誘導損傷的保護作用

臨床試驗中使用的不合適的類胡蘿蔔素作為抗氧化劑(β-胡蘿蔔素)(β-carotene)用於猝滅眼睛的光損傷,不僅沒有效果,因為它不通過血液眼屏障。

類胡蘿蔔素的結構與其在眼睛中的功能和位置有關

葉黃素和玉米黃質具有40碳基礎結構,其包括共軛雙鍵(交替雙鍵和單鍵)的系統,具有廣泛綴合鍵的化學結構吸收可見光範圍內的光; 葉黃素和玉米黃質吸收藍色可見光(400-500nm)。

葉黃素和玉米黃素,,β-胡蘿蔔素 B-carotene番茄紅素 lycopene 的結構被羥基(-OH)官能團取代的類胡蘿蔔素被稱為葉黃素。 葉黃素和玉米黃素的羥基官能團允許葉黃素和玉米黃素及其結構異構體同時穿過血腦屏障,其他類胡蘿蔔素(β-胡蘿蔔素和番茄紅素)只含有碳原子和氫原子,不能穿過血腦屏障或眼屏障。

保護眼睛化學機理

眼睛暴露於陽光下,紫外線和藍光可導致白內障和視網膜變性,這個過程在40歲以後特別危險,因為天然保護性抗氧化劑在身體中減少,紫外線和可見光被內源性光毒性發色團 endogenous phototoxic chromophores吸收後,增加產生單線態氧和其他活性氧,主要機理是通過光氧化反應損害。

在光氧化反應中,眼睛中的光毒發色團吸收光,被激發為單峰,然後被激發成三線態,並且從三線態產生自由基和活性氧,這又損害眼組織,可通過適當的抗氧化劑猝滅劑,防止光毒性反應損傷

葉黃素和玉米黃素是天然存在眼部的抗氧化劑,可有效地猝滅單線態氧和脂質過氧自由基。 具有11個共軛雙鍵的玉米黃質比葉黃素(10個共軛雙鍵)具有更高的淬滅單線態氧的能力,

葉黃素和玉米黃素的氧化和損傷的光化學機

葉黃素和玉米黃質都是對單分子氧singlet molecular oxygen和脂質過氧自由基lipid peroxy radicals的非常有效的猝滅劑,然而,在這個過程中,這些類胡蘿蔔素被氧化成相應的自由基陽離子,這些陽離子必須被還原,以再生原始的類胡蘿蔔素,從而可以將其重新用作抗氧化劑。 維生素E(α-生育酚)是可以減少氧化類胡蘿蔔素的抗氧化劑,反過來又會使生育酚氧化。 然而,氧化的維生素E可以被維生素C(抗壞血酸)還原和再生。

然後可以通過銅和鋅進一步還原維生素C,沒有氧化還原劑的適當的組合,抗氧化劑變成前體氧化劑並且可能損傷視網膜和其它器官,。

保護視網膜組織

食用含有豐富的類胡蘿蔔素,葉黃素和玉米黃質的膳食營養素,有利於保護視網膜組織,將其飲食更深綠色的綠葉蔬菜,在室外佩戴防紫外線眼鏡和帽子。

 

趙家聲
自然健康顧問
化學學士
生物醫學工程碩士
生物化學科技碩士
材料科技碩士
美國草本治療師
美國自然療法博士

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