2024年叶黄素和玉米黄质与视觉健康白皮书

SCSCNSCINSCI叶黄素和玉米黄质视觉健康视觉健康C指导单位:中国营养学会营养健康研究院撰写单位:中营惠营养健康研究院支持机构:帝斯曼-芬美意人类营养与关爱03/摘要摘要人类对外界绝大多数信息的感知来自于视觉系统,视力受损将极大地降低接受和处理信息的能力。随着生活方式改变和人口老龄化加剧,近视、年龄相关性眼病等引发的视力障碍已成为我国社会面临的重大公共卫生问题之一。叶黄素和玉米黄质及叶黄素的代谢产物内消旋玉米黄质高度富集在视网膜和晶状体中,流行病学研究和临床试验研究证据已表明,叶黄素和玉米黄质在改善眼底形态和视觉功能,预防和治疗某些眼部疾病(如年龄相关性黄斑变性、白内障和色素性视网膜炎等),以及心血管疾病、糖尿病、肿瘤、皮肤疾病、认知障碍等疾病方面具有潜在作用。报告第一章至五章对叶黄素及玉米黄质的结构和理化性质、食物来源及摄入量、吸收代谢及生理功能进行简要概述。叶黄素与玉米黄质互为同分异构体,以共存的形式广泛存在于自然界植物中。由于人体无法自行合成,因此需通过膳食或补充剂的形式摄入。叶黄素及玉米黄质的吸收与生物利用度受到自身形式、食品加工状态及个体因素的影响。经人体消化吸收后,叶黄素和玉米黄质主要分布于视网膜组织中,发挥其抗氧化及过滤蓝光的作用,从而保护视网膜并提高视觉系统信号的传导。第六章与第七章总结了叶黄素和玉米黄质对视觉系统及其他常见健康问题的流行病学及临床研究。在健康及年龄相关性黄斑病变人群中,叶黄素和玉米黄质对视网膜黄斑色素密度和视觉功能的改善起到了积极的作用,并能降低年龄相关性黄斑病变的发生风险,而在与年龄相关性白内障方面仍有待干预研究进一步验证。除眼部健康外,报告第七章总结了叶黄素和玉米黄质在心血管疾病、糖尿病、认知功能、肿瘤及皮肤健康中的流行病学研究证据及目前较为有限的干预性研究结果。报告第八章整理了叶黄素和玉米黄质作为食品添加剂或新型食品原料在各个国家/地区的报告第八章整理了叶黄素和玉米黄质作为食品添加剂或新型食品原料在各个国家/地区的应用情况,并于第九章总结了现有研究发现,并据此提出在未来研究与应用方面的展望建议。叶黄素和玉米黄质对于视觉健康及多种慢性非传染性疾病的重要作用被不断认知和证实,报告期待通过客观翔实地呈现国内外功能研究进展及法规管理现状,为行业交流和市场教育提供科学事实依据,推动叶黄素和玉米黄质的相关研发创新和科学应用,切实助力国民视觉健康水平的提高。 叶黄素和玉米黄质的结构与理化性质/041)叶黄素和玉米黄质的结构与分类叶黄素及其同分异构体玉米黄质均是含氧类胡萝卜素,分子式为c4OH5co2,分子量为568.88，分子结构的碳骨架由中间多聚烯链和位于两侧的六元碳环组成2o在自然界中叶黄素和玉米黄质常一端为β-紫罗酮环,双键位于C-5与C-6间,并在C-3上连接一个羟基,另一端为含3'-羟基烯丙基的S-紫罗酮环,双键位于C-49和C-5'间),该双键形成烯丙基羟基末端,使其化学活性更强;而玉米黄质分子主链两端均连接了双键位于C-5与C-6间的一个β-紫罗酮环,相应双键与相邻的直链双键形成共轭体系,使其较叶黄素更为稳定(立体结构式见图1.1)I1.2]。叶黄素在C-3、C-3'、C-69位置存在三个手性中心,可形成八种异构体,其中人体血清、视网膜中含量较高的叶黄素主要构型为(3R,3'R,6'R)-叶黄素,而含量较低的异构体构型为(3R,3'S,61)叶黄素和玉米黄质的结构与分类叶黄素及其同分异构体玉米黄质均是含氧类胡萝卜素,分子式为c4OH5co2,分子量为568.88，分子结构的碳骨架由中间多聚烯链和位于两侧的六元碳环组成2o在自然界中叶黄素和玉米黄质常一端为β-紫罗酮环,双键位于C-5与C-6间,并在C-3上连接一个羟基,另一端为含3'-羟基烯丙基的S-紫罗酮环,双键位于C-49和C-5'间),该双键形成烯丙基羟基末端,使其化学活性更强;而玉米黄质分子主链两端均连接了双键位于C-5与C-6间的一个β-紫罗酮环,相应双键与相邻的直链双键形成共轭体系,使其较叶黄素更为稳定(立体结构式见图1.1)I1.2]。叶黄素在C-3、C-3'、C-69位置存在三个手性中心,可形成八种异构体,其中人体血清、视网膜中含量较高的叶黄素主要构型为(3R,3'R,6'R)-叶黄素,而含量较低的异构体构型为(3R,3'S,6'R)-叶黄素;水果、蔬菜中的叶黄素是以全反式叶黄素(all-translutein)含量为主,部分水果中叶黄素还会与脂质结合形成叶黄素酯(luteinesters)2o玉米黄质在C位置存在两个手性中心种同可形成C33分异构体:3R玉米黄质玉米黄质和3S内消旋玉'S-3S333RRo,'-玉米黄质形式在膳食和人体中最为常见，因此可以简化理解为膳食来源玉米黄质()。米黄质其中3R3RC膳食型玉米黄质同时在视网膜黄斑区还发现3R内消旋玉米黄质和微量的3S玉SS33人眼视网膜中还检测出3米黄氧化叶黄素羟基胡此外3酮等叶黄素的代谢产物胡萝卜烯酮3I(3R,I(3R,3'R)玉米黄质][内消旋玉米黄质][内消旋玉米黄质]I(3S,I(3S,3'S)玉米黄质]图1.1人眼视网膜黄斑色素结构(A:叶黄素、玉米黄质和内消旋玉米黄质)和微量色素结构(B)基于内消旋玉米黄质与叶黄素的构象相似性,推测其可在视网膜中经一个双键位置发生转变形成内消旋基于内消旋玉米黄质与叶黄素的构象相似性,推测其可在视网膜中经一个双键位置发生转变形成内消旋玉米黄质iio两项动物实验研究结果表明,叶黄素是内消旋玉米黄质在视网膜中的主要前体物质:对于缺乏黄斑色素的饲料喂养长大的恒河猴,进行叶黄素补充后其视网膜中可检测出内消旋玉米黄质i3;采用代叶黄素或玉米黄质饲喂鹌鹑,也在代叶黄素喂养的鹌鹑视网膜中发现标记的内消旋玉米黄质(4o105/叶黄素和玉米黄质的结构与理化性质2)叶黄素和玉米黄质的理化性质叶黄素和玉米黄质纯品为橘黄色粉末或深黄棕色液体,有弱干草气味,是脂溶性化合物,几乎不溶于水,易溶于乙醇、丙酮、氯仿、二氯甲烷等非极性溶剂。它们在碱性溶液中比较稳定,但对热和紫外线不稳定。叶黄素酯稳定性强于叶黄素,叶黄素和玉米黄质在紫外-可见光区有独特的吸收峰,可吸收和过滤高能量的蓝光(400-460nm),其对光的吸收能力主要取决于共轭多烯链特征,吸收光谱的最大吸收波长与多烯链共轭程度密切相关。除多烯链长度外,类胡萝卜素的光谱特征还与多烯链相连的末尾基团的性质有关。因此,叶黄素和玉米黄质可以起到过滤蓝光的作用,降低到达视网膜的蓝光强度,有效预防和改善由强光暴露引起的黄斑病变和白内障。 叶黄素和玉米黄质的食物来源、摄入水平及参考摄入量/061I人体不能自行合成叶黄素和玉米黄质,必须从食物(含母乳)或其它相关来源如膳食补充剂中获得。叶黄素和玉米黄人体不能自行合成叶黄素和玉米黄质,必须从食物(含母乳)或其它相关来源如膳食补充剂中获得。叶黄素和玉米黄质的主要食物来源是植物性食物,其含量受植物种类、不同季节及区域地理环境的影响而差异很大。不同人群的膳食叶黄素和玉米黄质的摄入量则受到不同膳食模式、食品供应和饮食习惯等因素的影响。《中国居民膳食营养素参考摄入量(2023版)》把叶黄素作为重要的"其他膳食成分",提出改善成人叶黄素视觉功能、预防心血管疾病的特定建议值(specificproposedlevels,SPL)。1)叶黄素和玉米黄质的食物来源1)叶黄素和玉米黄质的食物来源不同植物中的存在形式存在差别;其中,在甘蓝、羽衣甘蓝、菠菜、花椰菜、青豆、绿豌豆、菜豆等绿色蔬菜中的叶黄素以游离非酯化形式存在,桃子、木瓜、柑橘等黄橙色水果中也含有丰富的叶黄素,而在桃子、葡萄、柑橘等水果中还含有丰富的叶黄素酯(与肉豆蔻酸、月桂酸、棕榈酸酯化形式)I5i人体的消化道中存在高效的水解酯化物系统,在消化过程中可分解叶黄素酯并释放出游离叶黄素,因此叶黄素酯是叶黄素的安全来源之一5。表2.1为常见食物叶黄素含量,叶黄素最丰富的食物来源为深绿色食叶蔬菜,例如每100g菜和苋菜的叶黄素含量超过10mg2。天然叶黄素在动物性食物中主要以蛋类为主,其中的叶黄素含量虽然不高,但具有很高的生物活性便于被人体吸收和利用t2]。母乳是婴幼儿叶黄素主要食物来源。玉米黄质主要存在于玉米、枸杞籽、菠菜等食物中玉米黄质主要存在于玉米、枸杞籽、菠菜等食物中ii自然界内消旋玉米黄质的来源非常少,仅存在于部分海洋动物,表2.1常见食物中叶黄素的含量(生食,mg/100g可食部)29l万寿菊87418.万寿菊87418.23非菜豌豆苗菜14.45油麦菜2.54甘栗南瓜13.27散叶生菜2.21芹菜叶12.92油菜香菜11.43蒜黄菠菜6.89结球甘蓝(绿小白菜6.70黄瓜空心菜5.32芦笋,茎茴香4.66鹌鹑蛋0.39小葱3.94鸡蛋盖菜3.55人乳0.004西兰花牛乳目前膳食补充剂中叶黄素主要是从万寿菊中分离纯化获得。万寿菊的花瓣中叶黄素含量可达1.6%[10]。我国种植万寿菊的地区主要分布在东北、西北、西南和华北地区;世界范围内,非洲、墨西哥和印度等地也种植优质的万寿菊花。107/叶黄素和玉米黄质的食物来源、摄入水平及参考摄入量叶黄素作为色泽鲜艳、安全的天然食用色素和食品营养强化剂,已被广泛应用于乳制品、糖果、饮料、烘烤类食品等的加工制作。发酵乳因其长时间储存对叶黄素含量及生物活性影响较小,是叶黄素的良好载体。加工制作。发酵乳因其长时间储存对叶黄素含量及生物活性影响较小,是叶黄素的良好载体。玉米黄质在我国被批准为新食品原料,已应用在多种食品和膳食补充剂中。2)叶黄素和玉米黄质的膳食摄入量信息框2.1高效液相色谱高效液相色谱(Highperformanceliquidchromatography,HPLC)是检测类胡萝卜素的"金标准"技术,可以明确鉴定不同类别和定量ii但由于叶黄素和玉米黄质是同分异构体,传统的反相c8及c18色谱柱均无法完全将其有效分离。为达到良好分离,可采用C30色谱柱、硅胶色谱柱或手性色谱柱进行分析,计算叶黄素和玉米黄质含量,从而为明确食物和机体叶黄素和玉米黄质含量浓度,建立膳食推荐体系提供依据和参考tii-13o叶黄素在植物性食物中的含量受植物品种、季节及区域地理环境影响较大;不同人群膳食叶黄素摄入量则受年龄、性西蓝花等蔬菜,摄入量结果异质性较大;欧美成年人叶黄素摄入量为0.88mgd~3.25mgd2i4由于自然界中叶黄素常与玉米黄质同时存在,二者化学结构极为相似,因此分开评估膳食叶黄素和玉米黄质仍存在食物中上述物质含量分析的挑战,当前大多数研究将玉米黄质的摄入量值与叶黄素合并分5]。总体而言,世界范围内叶黄素及玉米黄质合计平均每日摄入范围在0.06mg~4.84mg,平均为2.2mgiio表2.2汇总了不同研究中不同国家叶黄素和玉米黄质的摄入量信息。表2.2不同研究中不同国家叶黄素和玉米黄质的膳食摄入量日均摄入量(mg/d)人数(n)调查对象特征2.62日均摄入量(mg/d)人数(n)调查对象特征2.622.122.3232253229carroll,199917爱尔兰25~45岁女性70757176753.252.5070757176753.252.501.591.562.01O'Neill,2001Il8西班牙法国英国爱尔兰荷兰El-sohemy,2002i920~45岁20~45岁20~45岁20~45岁20~45岁20~45岁59+10岁女性56+10岁男性3441152.892.41Lucarini,200620l意大利意大利>1岁19684.01cena,2008t2o意大利20~25岁女性87cena,200921意大利24~42岁孕妇21wawrzyniak,2013西班牙瑞典西班牙56~75岁女性1592.64108总体20~35岁108总体20~35岁(54名)45~65岁(54名)5454女性(54名)男性(54名)5454 叶黄素和玉米黄质的食物来源、摄入水平及参考摄入量/08表2.2不同研究中不同国家叶黄素和玉米黄质的膳食摄入量1~3岁7294~1~3岁7294~8岁7779~13岁99614~18岁134019~30岁129731~50岁141851~70岁1235≥71岁8940.370.410.430.530.791.02JohnsonEJ,201024美国217George,2012t25美国40~69岁女性40~69岁男性253217George,2012t25美国40~69岁女性40~69岁男性253Thoene,20192‘美国19~43岁孕妇822.48ying·223·ying·223·新加坡45-74岁新加坡华人325783叶黄素的特定建议值和可耐受最高摄入量综合现有的随机对照实验(randomizedcontrolledtrial,RCT)研究和荟萃分析研究(meta-analysis),提示6mg~20mgd叶黄素补充可降低正常人眼部疾病的发生风险,补充10mg~30mgd叶黄素对老年性黄斑变性(age-relatedmaculardegen-eration,AMD)、色素性视网膜炎等患者的视觉功能可能具有一定的改善效果;关于叶黄素摄入量与心血管疾病发病风险的研究显示,补充10mg~20mgid叶黄素3个月,可有效降低健康志愿者的血清c反应蛋白水平,补充10mg~60mgid一年可降低动脉粥样硬化患者的颈动脉内中膜厚度及炎性反应程度。因此,我国明确成人叶黄素改善视觉功能、预防心血管疾病的特定建议值(specificproposedlevels,SPL)为10mgdi2.综合目前人群干预试验最高剂量60mg/d且无显著毒副作用的研究结果,同时参考欧洲食品安全局(EuropeanFoodsafetyAuthority,EFSA)的可接受日摄入量(acceptabledailyintake,ADI)(成年人60mgd)和动物毒理学实验结果(UL值建议为76mgid),我国将叶黄素的可耐受最高摄入量(tolerableupperintakelevel,UL)制定为60mgdi2.4)叶黄素和玉米黄质的安全性评估动物实验中,急性和亚慢性毒性实验未见高剂量的叶黄素对实验动物产生毒性。叶黄素的遗传毒性试验结果显示,骨髓嗜多染红细胞微核实验、小鼠精子畸形实验结果均为阴性,提示未见叶黄素存在遗传毒性作用。已有研究未发现叶黄素具有致突变作用,同时发现叶黄素具有降低一些诱变剂的诱变性和基因毒性作用。人体临床研究结果显示,人体对长期使用叶黄素具有很好的耐受性。实施周期较长时间(最长为3年)的临床研究表明摄入较高剂量叶黄素(最高剂量为60mgd)未导致各器官系统检查及生化检查出现异常I32o唯一报道潜在副作用为胡萝卜素样皮肤黄染,这种现象对人体健康不具有危险性,且干预停止后即可恢复i33io玉米黄质在体外和体内遗传毒性综合试验中均无致突变和致裂变活性,在使用大鼠、小鼠和狗进行的重复剂量毒性研究中合成玉米黄质在高剂量下耐受性良好1e)。EFSA营养、新食品和食物过敏原(nutrition,novelfoodsandfoodallergens,NDA)科学评估小组在评估合成玉米黄质作为新食品原料的安全性时,提出提出玉米黄质1mg/kg-bw'day的可接受日摄入量值34,并于2013年批准玉米黄质为新资源食品,允许其作为食品补充剂成分,推荐食用量为2mgidi35o109/叶黄素和玉米黄质在体内的吸收和代谢叶黄素和玉米黄质在机体以游离型、酯或与蛋白质结合形成蛋白复合物的形式经胃肠道消化吸收,后两者需先水解叶黄素和玉米黄质在机体以游离型、酯或与蛋白质结合形成蛋白复合物的形式经胃肠道消化吸收,后两者需先水解转化为游离态。作为一类亲脂性的营养素,被吸收的叶黄素和玉米黄质通过与血浆脂蛋白结合,在淋巴循环或血液循环系统中,被转运至各组织或靶器官。叶黄素和玉米黄质在人体内分布广泛且浓度因组织器官不同而差异很大。肝脏和脾脏是叶黄素的主要储存器官,但视网膜组织中的浓度最高，为1~3mmolkg,是血清和其他组织的500~1000倍。进入机体的叶黄素以原型或代谢物的形式经胆汁分泌或经粪便/尿液排泄。1)叶黄素和玉米黄质的消化与吸收作为一类亲脂性的营养素,叶黄素和玉米黄质主要以游离形式经胃肠道吸收。在食物中也可见叶黄素和玉米黄质以酯或与蛋白质结合形成蛋白复合物,需在水解后转化为游离态的叶黄素和玉米黄质,才能被人体肠道消化与吸收。图3.1阐释了黄斑色素类胡萝卜素在体内的消化、吸收、转运和分布。在胃内,从食物基质中释放出来的叶黄素和玉米黄质微粒随油脂进入小肠,随后在胆汁的乳化作用下与脂肪酸、胆汁酸盐等形成混合微胶粒,通过肠粘膜与肠腔之间的不流动水层被动扩散至肠上皮细胞,掺入由肠上皮细胞合成的乳糜微粒中,然后进入淋巴循环和血液循环系统。其被动扩散的速度主要取决于它们在混合微胶粒和肠黏膜上皮细胞之间浓度梯度差。随着细胞内局部叶黄素和玉米黄质的浓度不断增加,其跨膜浓度梯度差不断缩小,它们的吸收速度也随之降低,直至饱和为止。叶黄素和玉米黄质在乳糜微粒中的浓度峰值一般出现在摄入后两小时t36o图3.1黄斑色素类胡萝卜素的消化、吸收、转运和分布i371(图中红点表示黄斑色素类胡萝卜素:叶黄素和玉米黄质) 叶黄素和玉米黄质在体内的吸收和代谢/101I2)叶黄素和玉米黄质的转运与分布当叶黄素和玉米黄质被吸收后,通过与血浆脂蛋白结合而在淋巴循环或血液循环系统中转运至各组织或靶器官。不同的类胡萝卜素可通过极低密度脂蛋白(verylow-densitylipoprotein,VLDL)、低密度脂蛋白(Low-densitylipoproteins,LDL)和高密度脂蛋白(Highdensitylipoproteins,HDL)等脂蛋白转运。不同的血浆脂蛋白结构差异也对转运类胡萝卜素的类型和转移速率产生重要影响,极性相对更强的含氧类胡萝卜素主要通过HDL、LDL和VLDL转运(HDL约占53%,LDL占31%,VLDL占16%),而β-胡萝卜素、u-胡萝卜素和番茄红素等烃类类胡萝卜素主要由LDL转运(LDL占58%~73%,HDL占17%~26%,VLDL占10%~16%)[38o此外,β-乳球蛋白和白蛋白也可作为类胡萝卜素的非特异转运蛋白39,如图3.1所示,叶黄素和玉米黄质在人体内广泛分布于血清和视网膜、肝脏、脾脏、肾脏、脑及脂肪组织中,但在不同组织器官中浓度差异很大。肝脏和脾脏为叶黄素的主要储存器官,但视网膜组织中的浓度最高,为1~3mmol/kg,是血清和其他组织浓度的500-1000倍。肾脏中叶黄素含量浓度为0.1~10.4ymolkg,肝脏0.1~2.3mol/kg,脂肪组织约0.23ymollkg2io血液中叶黄素浓度比脂肪组织、肝脏和视网膜中更容易饱和。膳食中减少叶黄素摄入量,则可观察到血浆中叶黄素浓度逐渐减少;而叶黄素长期缺乏后,才会观察到视网膜黄斑区黄斑色素的改变i3],因此,血液浓度一般可反映短期内叶黄素的摄入情况,而其在脂肪组织、肝脏和视网膜中的浓度可反映叶黄素的长期摄入状况。叶黄素和玉米黄质是人类血液中含量较高的类胡萝卜素。Bone等发现研究对象血浆叶黄素和玉米黄质浓度与膳食摄入量密切相关,研究对象间约有55%的血浆浓度差异可归因于膳食中这些类胡萝卜素的摄入量的不同t40,进一步人群干预研究结果显示,随着干预时间延长,血清叶黄素浓度逐渐达到峰值并不再增加,提示血清叶黄素浓度可能存在阈值[41',kostic等142研究结果显示,血清叶黄素浓度在干预后16小时达到最大峰值i43,半衰期为70.6~80.5小时,并于口服给药后440小时恢复至基线水平[431;而近期一项在我国健康人群中的研究观察到单次口服叶黄素后120小时血浆叶黄素浓度即恢复到基线水平[42]。如前所述,视网膜黄斑区黄斑色素浓度是血清、肾脏等组织器官浓度的500倍~1000倍,提示在视网膜黄斑区可能存在某些组织特异性叶黄素/玉米黄质结合蛋白(xanthophyll-bindingprotein,XBP)，促进其在中央凹区域的特异性分布和稳定性[44i45已有研究显示,存在于中心凹轴突层的微管蛋白(Tubulin)和位于视网膜色素上皮Henle纤维层的谷胱甘肽s-转移酶(GSTP1)可能分别与叶黄素和玉米黄质的运输、沉积和固定有关(40),有研究显示GSTP1基因多态性会影响其在晶状体的酶活性,与皮质性白内障的罹患风险改变相关i47o3)叶黄素和玉米黄质的代谢与排泄叶黄素进入机体内后,其分子结构上的C-3'和C69位发生氧化脱氢,生成二种异构体;转运至视网膜后,可在光化学作用下,转变成(3R,3,R,6'R)-顺式叶黄素和(3R,3'S,6'R)-顺式叶黄素,也可通过氧化还原途径转变形成内消旋玉米黄质i2。目前认为人眼视网膜黄斑色素中存在的大量内消旋玉米黄质即是叶黄素在还原过程中形成的代谢产物。进入机体的叶黄素以原型或代谢物的形式经胆汁分泌或经粪便排泄。随着叶黄素摄入量的增加,粪便中叶黄素浓度也随之增加。没有与乳糜微粒结合的叶黄素,将会在肠道内形成脱氢叶黄素,伴随肠黏膜上皮细胞流动而随粪便从肠道排出。叶黄素还可少量通过皮脂腺、汗液、皮肤角化等方式排出[2)。111/食物中叶黄素和玉米黄质生物利用度的影响因素摄入的食物中叶黄素和玉米黄质的吸收和利摄入的食物中叶黄素和玉米黄质的吸收和利用率不仅受叶黄素和玉米黄质的存在形式影响,同时食品载体基质及加工处理方法、膳食中其他营养素成分均会影响其生物利用率。此外,年龄、性别、体质指数(BodyMassIndex,BMI)、吸烟、饮酒及机体疾病状况(如脂质消化不良、肝肾疾病、肠道疾病)等个体因素也会影响叶黄素和玉米黄质的吸收和利用[48o1)叶黄素和玉米黄质的摄入形式自然界植物体中叶黄素和玉米黄质主要以游离态形式存在,也可以与脂肪酸酯化后以酯的形式存在。自然界植物体中叶黄素和玉米黄质主要以游离态形式存在,也可以与脂肪酸酯化后以酯的形式存在。提取得到的叶黄素脂肪酸酯可在碱性条件下皂解后得到游离态晶体。游离态叶黄素对热极不稳定,而叶黄素的羟基与脂肪酸酯化后,可显著提高其对光和热的稳定性,这也是叶黄素和玉米黄质补充剂多采用叶黄素酯形式的重要原因。食品级和保健食品中用的原料是从万寿菊花中制成的游离或结合(与长链脂肪酸酯化)形式的叶黄素/玉米黄质(49],叶黄素脂肪酸酯进入机体后首先在脂肪酶作用下水解为游离叶黄素,才能进入血液被人体吸收i50,伴随食品加工科技的发展,利用包埋技术提高稳定性,控制递送、释放,进而提高其生物利用度已成为一种可行的方式。常用的叶黄素包埋系统有脂质体、纳米颗粒、乳液、微胶囊[5io目前关于游离叶黄素和叶黄素酯补充对人体血清叶黄素浓度和目前关于游离叶黄素和叶黄素酯补充对人体血清叶黄素浓度和MPOD水平研究结果不一。Bowen等I521对健康受试者进行叶黄素酯和未酯化叶黄素制剂(0.5mol/kg-bw或0.67molkg-bw)的补充干预实验,发现叶黄素酯制剂组摄入后血清叶黄素408小时内的平均曲线下面积(Areaunderthecurve,AUC)比未酯化叶黄素制剂有所提高;而Norkus等I53报道,与27mgd(相当于13.5mgd游离叶黄素)叶黄素酯补充相比,血清叶黄素对12.2mgd游离叶黄素补充的反应更高,较之叶黄素酯提高了17%的AUC。之后,yoshizako等I54报道,游离型叶黄素(10mg/d)与叶黄素酯(20mg/d)干预后血清叶黄素浓度及MPOD值均升高,但未发现不同剂型干预效果的组间差异。因此,游离叶黄素或叶黄素酯的作用差异还有待通过更多设计精良的临床试验进行更细致的研究。2)食品的加工处理方式叶黄素的吸收和利用率与食品加工状态、细胞结构的破坏程度密切相关。在食物原料中,叶黄素被包埋在细胞结构中,并与蛋白质结合,因此破坏细胞结构的加工方式、烹饪方式均能改善其生物利用率。磨制、发酵或和轻微加热的食品加工方式可提高叶黄素生物利用率,这可能与它们破坏了植物组织的细胞壁,松散了类胡萝卜素-蛋白质复合体的结构有关 55ocastenmiller等I561研究了切碎、酶解的食品加工方式对菠菜中叶黄素相对生物利用率的影响,并将其与万寿菊提取物叶黄素补充剂相比较。结果显示菠菜中叶黄素的相对生物利用率为45%~55%,其中全叶片形式摄入菠菜的叶黄素生物利用率最低,而用酶解处理的生物利用率最高。此外,食物中叶黄素的生物利用率会受食物颗粒大小的影响。因此,提高咀嚼程度、胃活动能力以及消化酶的消化效率会增加叶黄素的释放效率,从而有利于叶黄素的消化和吸收。通过摄入强化了叶黄素和玉米黄质的食品或膳食补充剂,是在膳食摄入基础之上提高其摄入量的一种有效方式。然而叶黄素的结构不稳定,易发生异构化、降解和氧化,将含有叶黄素的食物暴露于油炸、烘烤等烹饪条件下,将显著降低叶黄素含量和活性I57,58]。目前在食品、药物领域已经开展了使用递送系统(例如脂质体、纳米颗粒、乳液、微胶囊等包埋)运载叶黄素的研究51,例如,Evans等I59I采用水溶性淀粉基微胶囊包裹叶黄素和玉米黄质形成微米级颗粒,可有效提升其生物利用度。然而,现有关于叶黄素在各种运载体系中消化吸收和代谢机制研究较少,未来有待进一步研究不同运载体系对叶黄素吸收代谢的作用5io 食物中叶黄素和玉米黄质生物利用度的影响因素/12I3)与其他营养素间的作用膳食中其他类胡萝卜素、脂肪,以及维生素、膳食纤维、蛋白质等因素可能会影响叶黄素的生不同类胡萝卜素在吸收过程中可能处于相互竞争的关系。人体试验研究发现叶黄素和玉米黄质与β-胡萝卜素混合摄入时,其吸收利用率会互相受到影响。短期人体干预研究发现同时补充β-胡萝卜素会降低叶黄素的吸收率,较之单独补充叶黄素,血清中叶黄素浓度下降40%i43oTyssandier等进一步发现叶黄素、番茄红素和β-胡萝卜素在补充后进入乳糜微粒时相互间存在着竞争抑制现象,但对血浆各种类胡萝卜素浓度并无显著影响too长期摄入高剂量叶黄素和其他类胡萝卜素后,它们间相互作用关系仍需进一步探讨。.Ma等一项为期12周的干预研究发现,每天给予受试对象6mg或12mg叶黄素,血清叶黄素在第1周即显著提升,随后于第9周达到浓度峰值,且并未见对β-胡萝卜素浓度造成显著影响;在干预停止后6周,血清叶黄素下降到干预前水平61,而Albanes等指出长期食用β-胡萝卜素补充剂会明显降低血清中的叶黄素浓度i2,因此,由于可能存在的吸收竞争机制,建议补充类胡萝卜素时分开进行。叶黄素和玉米黄质的生物利用率与膳食脂肪摄入量密切相关。脂肪经胰酶和胆盐作用形成胶粒,叶黄素和玉米黄质溶于其中而被一同吸收。同时,脂肪可刺激胆汁分泌,促进脂肪乳化,还会诱导酯酶或脂肪酶的形成和功能发挥,从而增进叶黄素和玉米黄质的吸收效率。研究显示,叶黄素伴随膳食高脂摄入可显著提升血浆叶黄素浓度达207%,而低脂膳食提升血浆叶黄素浓度88%3o进一步的研究提示,膳食n-3长链多不饱和脂肪酸特别是二十二碳六烯酸(Docosahexenoicacid,DHA)的摄入量,是影响血浆叶黄素水平与MPOD之间相关性的关键因素,DHA可能通过诱导脂蛋白谱变化来加强叶黄素向黄斑的转运和吸收,提高叶黄素的生物利用率(e4o因此,适量的膳食脂肪摄入有助于叶黄素和玉米黄质的吸收利用。有研究发现蛋白质、维生素E及维生素C联合摄入可促进叶黄素的吸收5。同时,膳食中黑胡椒、辣椒、姜等香料可改变肠道的超微结构和通透性,也可起到促进叶黄素吸收的作用i膳食摄入大量膳食纤维、结合胆固醇的树脂会影响人体对叶黄素的吸收利用率,可溶性膳食纤维果胶的抑制作用要大于纤维素、叶黄素的吸收利用率,可溶性膳食纤维果胶的抑制作用要大于纤维素、琼脂及谷物糠麸等不可溶性膳食纤维的作用i7o个体因素也会影响叶黄素和玉米黄质的吸收和利用,包括年龄、性别、BMI、吸烟、饮酒及机体疾病状况(如脂质消化不良、肝肾疾病、肠道疾病)等48,叶黄素生物利用度在个体间存在变异性,与单核苷酸多态性(single-nucleotidepolymor-phisms,SNPs)的组合相关,而这些SNPs受到遗传背景的影响t8o113/叶黄素和玉米黄质的生理功能视网膜中央凹及其周围直径5mm~6mm的有一圆形色素性区域,因富含黄斑色素被称为视网膜黄斑,具有维持中心视觉和细微视觉的功能。作为构成视网膜黄斑区色素的主要成分,叶黄素和玉米黄质可通过抗氧化、滤过蓝光和提高视觉系统信号传导等机制起到保护视功能的作用,并可能降低其他慢性病的风险。1)构成黄斑色素的重要成分视网膜中央凹及其周围直径5mm6mm的圆形区域为一色素性区域,因富含黄斑色素而得名,故被称为视网膜黄斑。黄斑区为视网膜上视锥细胞最密集的区域,能形成敏锐视觉。黄斑区一旦受损将失去中心视觉和细微视觉功能。wald于1945年指出,人类视网膜黄斑色素可能为一种类胡萝卜素[9)。1985年，Bone等证实了人类黄斑色素为叶黄素和玉米黄质t7oo实验室研究已经确定了叶黄素和玉米黄质及其各种代谢物,例如存在于视网膜和晶状体中的内消旋玉米黄质、3,-氧化叶黄素、3'-羟基胡萝卜烯-3-酮、胡萝卜烯二酮等i71。在角膜和巩膜中仅鉴定出微量的类胡萝卜素色素,唯一不含类胡萝卜素的眼组织是玻璃体9。叶黄素和玉米黄质的浓度高峰集中在视网膜黄斑中心凹,且从黄斑中心凹到视网膜周边部呈离心性降低,在离中心凹外1.2mm~1.5mm处光学上已检测不到。随着离心率的增加,玉米黄质的降低幅度比叶黄素更为显著。视网膜黄斑中心凹的黄斑色素以玉米黄质为主,叶黄素与玉米黄质浓度比为1:2.4;周边部视网膜的主要类胡萝卜素则以叶黄素为主,叶黄素与玉米黄质浓度在旁中心凹比为2:1i72o在黄斑区,叶黄素与玉米黄质浓度比的改变恰好与视杆细胞与视锥细胞数量比的变化趋势一致,提示叶黄素和玉米黄质浓度可能分别反映了视杆细胞和视锥细胞数量。在黄斑区不同纵切面上,叶黄素和玉米黄质在视杆细胞外节膜中浓度最高,在中间神经元中也有较高浓度,这刚好与视网膜中多不饱和脂肪酸浓度分布一致,米黄质在视杆细胞外节膜中浓度最高,在中间神经元中也有较高浓度,这刚好与视网膜中多不饱和脂肪酸浓度分布一致,提示叶黄素和玉米黄质可能通过保护多不饱和脂肪酸,发挥抗脂质过氧化的作用。玻璃体341玻璃体34L+Z未检测到黄斑L+z=33mg12虹膜L+z=5mg黄斑L+z=33mg122晶状体L+z=2mg8 2晶状体L+z=2mg8 黄斑脉络膜L+z=1mg米6米角膜L+Z=微量角膜L+Z=微量。。周边脉络膜L+z=21mg周边视网膜其他=22mgL+z=65mg睫状体L+z=18mg睫状体L+z=18mg其他=23mg●巩膜巩膜155055L+Z=微量155055L+Z=微量mm离心率mm图5图5.1a.眼睛不同部位的黄斑色素水平i7i;b.黄斑色素浓度及叶黄素与玉米黄质比例在人眼视网膜不同偏心率的曲线图。黄斑色素浓度曲线图(橙线),叶黄素与玉米黄质比例曲线图(蓝线)73成人个体间黄斑色素含量存在很大的差异，最高为460nm波长下1.5光密度单位(D.U.,透光率3%),最低已接近OD.U.(透光率100%)。血浆中叶黄素和玉米黄质浓度与膳食中叶黄素和玉米黄质的摄入量,以及与黄斑色素密度之间均存在显著正相关,研究对象30%的黄斑密度差异可以归因于血浆中叶黄素和玉米黄质的浓度的不同i40I,婴儿出生后最初几个 叶黄素和玉米黄质的生理功能/14月内的食物仅限于母乳或婴儿配方奶,因此母乳或婴儿配方奶中叶黄素和玉米黄质含量对婴儿黄斑色素积累及视网膜发育将产生重要影响。2)抗氧化作用在视觉形成过程中,视网膜暴露于高强度高能量光线环境中,这些高能光线为自由基形成的重要外部促进条件;视网膜中密集的血管分布使视网膜内代谢旺盛,氧化还原反应活跃,保持较高的氧气浓度;同时,视网膜内含有大量的长链不饱和脂肪酸等易氧化底物。这种环境极易生成单线态氧自由基,自由基又可与不饱和脂类反应,引发脂质过氧化链式反应,大量产生脂质过氧化物。因此,视网膜比其它组织更易受到氧化损伤。而叶黄素和玉米黄质分子中碳链两端分别为含羟基基团的亲水端和含长碳链的疏水端,疏水长碳链在细胞膜上埋于磷脂分子层中,而亲水性的羟基留在膜两侧,这种定位特征可使叶黄素和玉米黄质最大程度与极易氧化的细胞膜脂质结合,有效地抑制脂类的氧化,避免了自由基继发性损害,可减少视网膜色素脂质代谢产物的形成,减轻这些氧化代谢产物对视网膜的毒害作用。断自由基链反应,可有效地清除视网膜代谢过程中产生的自由基,发挥抗氧化作用。同时叶黄素和玉米黄质能有效地猝灭单线态氧·使单线态氧恢复为基态·乡余的能量以热量形式释74·由于能量转移后叶黄素分子仍保持不变·因此这过程可不断重复。灵长类动物实验结果显示,采用蓝光激光诱导恒河猴眼部发生的视网膜光化学损伤,在饲喂缺乏叶黄素和玉米黄质饲料长大的恒河猴中发现损伤程度比对照组更加严重,而在给予补充叶黄素和玉米黄质后,其损伤程度显著轻于未补充组t75l。光有害蓝光有害蓝光2黄斑色素类黄斑色素类胡萝卜素2LOOH过滤光2ROS图5.2叶黄素的抗氧化作用和滤过蓝光作用ii115/叶黄素和玉米黄质的生理功能此外,叶黄素和玉米黄质的羟基亦可在体内被氧化成活性羰基,起到还原作用此外,叶黄素和玉米黄质的羟基亦可在体内被氧化成活性羰基,起到还原作用。如第一章所述,叶黄素分子结构中的s-紫罗酮环上的羟基可与环双键形成烯丙基结构,这种结构比β-紫罗酮环更易于被氧化。人群研究显示,健康成人每天口服20mg叶黄素一个月后,机体总超氧化物歧化酶活性增高,脂质氧化产物丙二醛含量下降,外周血淋巴细胞DNA氧化损伤水平显著低于对照人群17pi。因此,补充叶黄素可能对氧化应激引起的人体炎症相关性疾病,如视网膜病变、心血管疾病、皮肤损伤、结肠疾病以及肝损伤等具有一定的预防和改善作用77。3)滤过蓝光和提高视觉系统信号传导光线对视网膜的损伤取决于光线的波长、强度和照射时间等因光线对视网膜的损伤取决于光线的波长、强度和照射时间等因素。在眼睛接触的所有光线中,近紫外光及波长较短的可见光(400~500nm)照射对视网膜的损伤作用尤其显著。它不引起明显的温度升高,而是引起连锁的有害化学反应,导致细胞结构破坏。其中,440nm的蓝光是可见光中对视网膜损伤力最大的光波i78o流行病学和实验研究的证据表明,蓝光暴露累积可能会对眼睛造成短期和长期影响,包括视力模糊、视觉疲劳、视网膜损伤、视力下降和与年龄相关的眼部疾病i79。除了对眼睛结构,包括视网膜色素上皮细胞和光感受器细胞造成损伤之外,蓝光还会影响户外的视觉辨别力和视野范围,并的波谱范围,故能有效地吸收,过滤高能量的蓝光73o它们主要富集在由许多光感受器神经轴突组成的Henle纤维细胞层中,而这些神经轴突覆盖在光感受器上。因此,叶黄素和玉米黄质可在人眼视网膜内部形成有效的蓝光过滤器,发挥"防晒霜"样的功能,降低蓝光到达光感受器及视网膜色素上皮细胞和下部的脉络膜血管层的几率,从而有效减少了视网膜的氧化压力,及光化学产物介导的链式反应造成的氧化损伤和调亡的发生。已有研究发现这些黄斑色素可过滤在眼组织传输的蓝光约40%I8io玉米黄质波长(nm)c光吸收更低的能量由角膜晶状体过滤SC图5玉米黄质波长(nm)c光吸收更低的能量由角膜晶状体过滤SC图5.3叶黄素(深蓝色)和玉米黄质(浅蓝色)的吸收光谱8ol 叶黄素和玉米黄质的生理功能/161I黄斑色素的另一个非常重要的特性是抑制像差并提高所看到物体的对比敏感度(contrastsensitivity,Cs)。当不同波长的光折射时,常常产生大量带有有色条纹的光学重叠图象,降低图像清晰度,形成了光学系统的色差。叶黄素和玉米黄质可通过减少眩光障碍、光散射和色差的不利影响,从而优化对比敏感度,发挥改善视觉图像清晰度的作用t82io此外,叶黄素和玉米黄质还可通过改善光感受器细胞间隙连接的通信功能,提高视觉系统的信号传导,发挥改善视觉功能的作用。增加叶黄素摄入可以通过上调间隙连接蛋白,诱导缝隙连接通信和信号转导通路的调节,增加连接细胞间信号化合物的转移,可有效逆转神经细胞信号转导减退引起的视功能退化t83i4)降低某些慢性病发病风险叶黄素可通过抗氧化作用抑制LDL-C的脂质过氧化,从而延缓动脉斑块的形成,预防动脉粥样硬化及其他动脉性心血管疾病发生的概率。流行病学研究显示,颈动脉主干道血管中层内膜厚度的变化与血清叶黄素含量成反比,膳食叶黄素的摄入量、血清中或脂肪组织中叶黄素的水平与心血管疾病发生风险呈负相关。Ric-coino等的研究发现膳食补充叶黄素可改善内皮细胞的炎症反应和氧化应激,延缓动脉粥样硬化的形成s5i叶黄素抑制肿瘤的机制主要包括抗氧化活性、免疫活性调节、抑制肿瘤血管增生和细胞的增殖等。体外细胞实验和动物实验证明叶黄素在降低癌症发生方面可能具有某些器官特异性作用,如肝脏、结肠等,但能否在人类癌症预防中取得突出的效果还需进一步检验I5,本报告第七章中汇总了膳食摄入和机体循环叶黄素玉米黄质水平与乳腺癌、胃肠癌和膀胱癌等癌症的发生风险的流行病学研究结果。近年来有报道叶黄素是大脑认知与记忆区域内最主要的类胡萝卜素,大脑中的叶黄素水平与认知功能相关。前瞻性队列研究发现富含叶黄素的深绿色蔬菜摄入量与认知功能减退负相关;在阿尔茨海默病(Alzheimer'sdisease,AD)重度患者中开展的观察性研究发现其血清叶黄素水平显著低于轻度患者和健康志愿者,细微精神状态检查评分较低者其血清叶黄素水平也相对较低。但叶黄素在认知功能中的作用有待进一步探索5。l17/叶黄素和玉米黄质与视觉健康的人群研究许多观察性和人群干预试验已针对叶黄素和玉米黄质对视觉健康的作用进行研究,发现提升叶黄素和玉米黄质水平可能与改善视网膜黄斑色素密度与视觉功能、降低年龄相关性黄斑病变(age-relatedmaculardegeneration,AMD)、年龄相关性白内障(age-relatedcataract,ARC)等多种眼部疾病的发生发展风险相关。1)视觉系统常见健康问题及危害视觉系统是视觉功能的物质基础,主要包括眼球、视神经及连接大脑中不同结构的视路,其组成类似于一台精密且复杂的相机。外界光线经角膜,由瞳孔进入眼球内部,再经过晶状体和玻璃体等屈光介质,在视网膜上形成物像。物像刺激视网膜黄斑中央凹的光感受器细胞,使其产生与视觉有关的信息,并由视神经传导到大脑皮质的视觉中枢,形成视觉。视网膜是产生视觉的重要组织结构。光线只有到达功能正常的视网膜,才能形成视觉图像;光线过弱或过强,都无法形成清晰的视觉图像。如果光线强度、光照时间超过视网膜承受力,将造成视网膜的损伤,引起视力障碍的发生。图6.1视觉形成过程I84目前,全球约有22亿人受到视力损伤的影响,其中失明和明显视力障碍者人数分别高达3600万人和2.16亿人i74·85io视力障碍可发生在任何年龄段,严重影响患者的正常生活。同时,由视力障碍带来的直接和间接经济损失对全球卫生工作也构成了巨大挑战,已成为一个重要的公共卫生问题。世界卫生组织(worldHealthorganization,WHO)预测表图6.1视觉形成过程I84引起视觉损伤的主要病因包括未矫正的屈光不图6.22019年全球失明和视力障碍的伤残调整寿命年(DisabilityAdjustedLifeyears,DALYs)的健康负担图t87正、白内障、年龄相关性黄斑变性(age-relatedmaculardegeneration,AMD)、糖尿病视网膜病变(diabeticretinopathy,DR)等。其中,未矫正的屈光不正及年龄相关性白内障(age-relatedcataract,ARC)是中低收入国家和地区人群视觉损伤的主要病因,图6.22019年全球失明和视力障碍的伤残调整寿命年(DisabilityAdjustedLifeyears,DALYs)的健康负担图t87膜病变等为主的眼病188i根据2019年全球疾病负担(GlobalBurdenofDisease,GBD)数据,我国已成为失明和视力障碍疾病负担最严重的国家之一,仅次于印度i87(图6.2)。国家卫生健康委于2022年印发的《"十四五"全国眼健康规划(2021-2025年)》中提出关注儿童青少年、老年人两个重点人群,聚焦近视等屈光不正、白内障、眼底病、青光眼、角膜盲等重点眼病,提高重点人群眼健康水平,将持续推进儿童青少年近视防控,及提升在老年人群中的白内障复明水平、提高眼底病、青光眼等眼病的早诊早治能力,提高角膜盲救治能力及提升其他眼病的防治水平(88o 叶黄素和玉米黄质与视觉健康的人群研究/18II年龄相关性黄斑病变(AMD)是一种多发于50岁以上人群视网膜黄斑区的退行性病变,是55岁以上人群最常见的致盲原因。盲原因。依照国际诊断标准,AMD主要分为早期和晚期180),早期AMD以眼底病理表现为主,通常没有明显的视力损害;晚期AMD可分为干性AMD和湿性AMD,导致中心视力显著下降甚至丧失。目前,全球约有5万人罹患AMD,其中140万患者出现严重视力损害,预计未来二十年其发病率将上升50%i9O91)。我国2020年AMD患者达3123万,预计到2050年将上升至5519万t85随着我国人口平均寿命的延长及人口年龄老化加速,AMD将成为危害我国中老年人群健康的重要公共卫生问题。迄今为止,临床上所采取的治疗措施(如:激光光凝、手术、药物及光动力学治疗等)多为对症治疗以延缓湿性AMD的发展和视力的进一步丧失,而针对干性AMD和早期AMD尚无行之有效的治疗方法。晶状体处在眼内液体环境中,在环境和自身等因素的作用下破坏晶状体正常的组织结构而使其出现混浊,导致白内障的发生。年龄相关性白内障(age-relatedcataract,ARC)是白内障最主要的一类,已成为导致老年人群视力损害和失明发生的首要病因。根据晶状体开始出现混浊的部位,ARC可分为皮质性、核性及后囊下性等三种类型。国际防盲协会和世界卫生组织报告显示,2020年全球因ARC导致的中度或重度视力障碍患者达8348万人,其中ARC导致的失明约占全球失明总数的39.55%92,与其他地区相比,亚洲地区是ARC导致相关失明占比最大的地区(41.82%)，且预计未来ARC患病人数将以较快速度增长。截至2020年,我国成人ARC患者数量高达1.3亿,其中60岁以上人群ARC患病率达80%93;预计到2050年,ARC患病人数将超过2.4亿94)。目前针对ARC多以手术治疗,我国2019年因白内障手术支出已达到208亿元,ARC给患者家庭和社会造成了巨大的经济负担93o色素性视网膜炎(retinitispigmentosa,RP)是一组以进行性感光细胞及色素上皮功能丧失为共同表现的遗传性视网膜变性疾病,是眼底病致盲的重要原因之一。该病的主要临床特征包括夜盲、进行性视野缺损、中心视力下降,最终可致患者失明。迄今为止,尚无针对RP行之有效的治疗方法。叶黄素和玉米黄质补充可能对RP患者具有改善视功能和减缓疾病进展的潜在作用,包括减少感光细胞发生变性风险和提高其存活率95以及通过缓解内质网应激减缓光感受器退化和凋亡的此外,随着人们生活方式的改变,暴露于视觉损伤环境的概率大大增加。商场、酒店等建筑装修使用了大面积玻璃幕墙、釉面砖墙及磨光大理石,其反射系数远超人眼视网膜所能承受的生理适应范围。商场、酒店采用的大量霓虹灯、广告灯及彩色灯等人工光源,这些光源也极易对人眼造成伤害。此外,计算机、智能手机、平板电脑等视屏类电子产品使用率不断上升,这些电子产品在给人类带来方便快捷的同时,也成为引起视觉损伤的新危险因素。2023年一项网络问卷调查结果显示,我国互联网用户每日使用手机3小时及以上者达73%97o大部分导致视觉损伤的眼病是可预防的。当影响视觉功能健康的危险因子减少时,早期视觉损伤可得到不同程度的恢复。但是造成视觉损伤的不良行为方式和生活习惯常自幼形成,如不加以干预,多数将持续终生。慢性累积的损伤引起的视觉系统相关神经细胞形态异常和功能紊乱,将导致不可逆的视觉障碍。本章将针对以上关键的眼部健康问题,重点分述叶黄素和玉米黄质在改善视觉功能、预防及延缓视觉系统相关疾病中的作用。2)叶黄素和玉米黄质与黄斑色素密度黄斑色素对于最佳视觉性能非常重要,因其具有过滤蓝光特性,从而能够减少色差和眩光,因此测量人体黄斑色素水平具有重要意义iio由于对视网膜黄斑色素水平的检测难以应用于活体,而黄斑色素的光学密度与其对光的吸收性能及其可用于吸收光波的色素物理量有关,因此测量黄斑区光学密度(macularpigmentopticaldensity,MPOD),即测量黄斑色素对蓝光的衰减,可反映其黄斑色素水平。l19/叶黄素和玉米黄质与视觉健康的人群研究信息框6.1黄斑色素密度黄斑色素密度(MPOD)是指黄斑色素对蓝光衰减的测量(以密度单位du表示),并可指示黄斑中叶黄素和玉米黄质异构体的含量。典型的MPOD水平在0-1du之间变化。测量黄斑色素密度的方法分为主观测量法与客观测量法;其中,前者包括异色闪烁光度法(heterochromaticflickerphotom-etry,HFP)、动态光度测量法、颜色匹配法等,后者包括自体荧光成像法(autofluorescenceimaging,AFI)、共振拉曼分光光度法 (resonanceRamanspectrophotometry,RRS)、眼底光谱反射法等。HFP是一种基于闪烁的技术对MPOD进行心理物理学测量的方法。其基本原理是根据黄斑色素对光谱的选择性吸收特点,比较蓝光和绿光(参照光)在不同离心率的吸收差异,获得MPOD水平。眼底自体荧光成像(aultofluorescenceimaging’AFI)是使用共焦扫描激光检眼镜或眼底照相机,采集视网膜中心凹及周围的自体荧光像来计算MPOD.7岁以下的儿童由于难以可靠地执行心理物理任务,故首选客观测量。基于黄斑色素类胡萝卜素的生理功能及流行病学研究观察到的膳食叶黄素和玉米黄质摄入对视觉健康的积极作用,一些学者进行了膳食和营养素补充剂干预研究,以证明叶黄素和玉米黄质补充干预与MPOD提升之间的因果关系。Ma等[98报告了1项包括20项随机对照试验研究的荟萃分析,结果显示叶黄素、玉米黄质和内消旋玉米黄质可显著提升健康成人的MPOD水平。wilson等I992021年汇总了46项健康成人通过膳食和补充剂补充叶黄素和玉米黄质的随机对照试验结果,进一步评估了其对提高MPOD水平的有效剂量,研究发现叶黄素和玉米黄质干预总量达10mg/d持续三个月及以上时可显著提升MPOD;而叶黄素和玉米黄质干预剂量不足5mgid或仅通过膳食进行补充,则未见显著影响,也未见添加和未添加内消旋玉米黄质组间MPOD值的显著差异。表6.1汇总了黄斑色素类胡萝卜素补充对健康受试者(包括荧屏光暴露人群和视疲劳人群)MPOD影响的干预研究,其中大多数研究结果显示出积极的效果。表6.1评估叶黄素和玉米黄质补充对健康受试者MPOD影响的干预研究T1组MPOD显著升高C:安慰剂T组MPOD显著升高T:10/2C:安慰剂T组所有偏心率MPOD均显著升高T1:0/20T1组MPOD显著升高C:安慰剂T组MPOD显著升高T:10/2C:安慰剂T组所有偏心率MPOD均显著升高T1:0/20C:安慰剂17周T:10/2C:安慰剂Tanito,2012(日本)[o0l健康人群T1:11T2:1113周T1:10/0.08T2:0/10yao,2013(中国)iioi健康人群T1:11T2:1152周T:20/0Hammond,2014(美国)健康人群T:53C:5652周Bovier,2015(美国)103健康人群T1:29T2:25C:15T1和T2组MPOD显著升高Renzi-Hammond,2017健康人群T:37C:1452周T组MPOD显著升高Machida,2020(日本)iio5健康人群T:27C:3116周T:12/0C:安慰剂T组MPOD显著升高obanaA,2020(日本)i06l健康人群T:1616周T:20/4T组MPOD较干预前显著升高RicherS,2021(美国)io7i健康人群T:24C:924周T:7/14C:安慰剂T组MPOD显著升高zhangy2022(中国)io8l健康人群T1:912周T1:1/104个组别MPOD均较基线升高;T2:9T2:1/0干预后T3组的MPOD显著高于T3:9T3:2/20T1和T4组;T1和T2组MPODT4:9T4:2/0差异无统计学意义C:18C:安慰剂作者,年份(国家)研究对象样本量干预周期干预措施[剂量(mg/d)Liz干预结果 叶黄素和玉米黄质与视觉健康的人群研究/20Il表6.1评估叶黄素和玉米黄质补充对健康受试者MPOD影响的干预研究健康人群T:15C:健康人群T:15C:1324周T:20/0yoshidaT,2023(日本)tioglT组MPOD无显著增加,仅眼轴长度<28.25mm受试者干预6个月时MPOD较基线显著增加C:安慰剂kan,2020kan,2020(中国)u10视疲劳人群T1:76T2:75T3:76C:76T1:6/0T2:10/0T3:14/0C:安慰剂13周T组MPOD水平显著升高,视网膜厚度和视网膜容积无显著差异L(L(lutein):叶黄素;Z(zeaxanthin):玉米黄质T(trial):干预组;C(control):对照组表6表6.2评估叶黄素和玉米黄质补充对健康受试者MPOD影响的干预研究C:2226周T:5.9/1.2/10.6C:安慰剂T组中央MPOD显著升高T组MPOD显著升高T1:12T2:12C:12··ughman2·2T组MPOD显著升高T1:12T2:12C:12··ughman2·2爱尔兰2健康人群Thurnham,2015(爱尔兰)iii3健康人群T1:128周T1:2i2/0.3T1和T2组MPOD显著升高T2:10T2:10/2/10T3:9T3:3/2/17T组MPOD均显著升高,T2与T3组MPODT组MPOD均显著升高,T2与T3组MPOD的变化显著高于T1组stringham,2016(美国)[14健康人群T1:7T1:6.18/0.73/0.53T2:10.86/1.33/0.94T3:22.33/2.70/2.00C:安慰剂T2:8T3:8C:5T组MPOD均显著升高,组间没有观察到显著差异52周T1:10/1/1T2:20/2/2T组MPOD均显著升高,组间没有观察到显著差异52周T1:10/1/1T2:20/2/2C:安慰剂T:19.92/2.4/1.T:19.92/2.4/1.68C:安慰剂24周stringham,2017(美国)t16荧屏光24周stringham,2017(美国)t16荧屏光暴露人群L(lutein):叶黄素;Z(zeaxanthin):玉米黄质;MZ(meso-zeaxanthin):内消旋玉米黄质T(trial):干预组;C(control):对照组3)叶黄素和玉米黄质与视觉功能视觉功能包括视力、色觉、立体视觉、对比敏感度(contrastsensitivity,Cs)、眩光敏感度(glaresensitivity,GS)等。视力是指分辨二维物体形状大小的最大能力,分为中心视力和周边视力(视野)。中心视力反映视网膜黄斑中心凹处的视觉敏感度,即通常所说的视力;而视野反映眼睛向前平视所能看到的范围,用于发现侧视范围内的障碍物。作为构成视网膜黄斑色素的主要组成成分,叶黄素、玉米黄质及内消旋玉米黄质在保持视觉功能,包括对比敏感度、眩光敏感度、光应激恢复时间,及改善眩光失能和色差等方面起着重要作用。介于闪烁和稳定之间的能引起连续融合感的最小断续频率称这种现象称为光融合烁感会逐渐消失个稳定的光最后形成I21/叶黄素和玉米黄质与视觉健康的人群研究介于闪烁和稳定之间的能引起连续融合感的最小断续频率称这种现象称为光融合烁感会逐渐消失个稳定的光最后形成信息框6.2视力表是检查中心视力的重要工具。视力表是检查中心视力的重要工具。目前常用的是国际标准视力表及ETDRS(earlytreatmentdiabeticretinopathystudy)视力表。除常见的字母"E"外,图形亦可用有缺口的环形符号、黑白相间的条纹和简单易识的图形代替。对于屈光不正人群,佩戴准确的矫正度数眼镜后,可以将视力矫正到最佳视力,即为最佳矫正视力(best-correctedvisualaculity,BCVA)。对比敏感度(contrastsensitivity,Cs)是检测视觉功能的重要指标之一,是在不同明暗背影下分辨视标的能力。在光线较暗的情况下尤其重要,如夜间驾驶。眩光敏感度(glaresensitivity,GS)是眩光情况下(如夜间迎面行驶汽车发出强光时)区分物体与背景的能力,是通过在视觉目标周围添加眩光源来测量的眩光条件下的CS。与传统的视力测试相比,CS和GS可以在更早的阶段识别视觉处理中的选择性视网膜缺陷,例如某些眼病虽然中心视力正常,其CS和GS已出现异常,因此这两个指标有助于诊断和鉴别诊断。光应激恢复时间(photostressrecovery,PR)是指眼睛在经历强光刺激后,视觉功能逐渐恢复到正常状态的时间,临床常使用光应力恢复测试(photostressRecoveryTest)来评估。眩光失能(glaredisability,GD)是当视野内光照过强,或亮度分布不均而引起的不适感或视功能降低现象。造成视功能下降的眩光称之为失能眩光。色度对比度(chromaticcontrast,Cc)是指同时或相继观看的视野两部分颜色差异的主观判断。它涵盖了色调对比、明度对比和彩度对比三个主要方面。临界闪烁融合频率(criticalflickerfulsionfrequency,CFF),闪烁光进入人眼会产生闪烁的感觉,随着闪烁频率加快,闪为临界闪烁融合频率。当融合的知觉发生时,视觉系统已经达到了时间分辨能力的极限。视疲劳(Asthenopia)是指视觉器官长期的过度紧张活动,从而超过其代偿能力,引起一组眼部及全身的症状,其临床表现通常为:近距离作业不能持久、视物模糊、眼干涩感、流泪、眼眶疼痛等。其相近或子概念还包括视频终端综合征(VDTsyndrome),干眼综合征(dry