为什么视网膜会被损坏?而摄入多少剂量的叶黄素可预防视网膜光损伤及年龄相关性眼部退行性病变发生?

为什么视网膜会被损坏?而摄入多少剂量的叶黄素可预防视网膜光损伤及年龄相关性眼部退行性病变发生?

视网膜是人体产生视觉的重要结构,光线只有到达正常的视网膜,才能形成一定的视觉图像。光线过弱或过强均会影响正常视觉图像的形成。如果光线强度、光照时间超过视网膜的正常承受范围,将会导致视网膜损伤的发生。

VDT综合征等健康隐患随处可见

随着城市现代化发展,人们暴露于光损伤环境的几率大大增加。在建筑和室内装修中大面积使用玻璃幕墙及釉面砖墙、磨光大理石和各类涂料,大量的霓虹灯、广告灯等人工光源均极容易对人视网膜造成伤害。同时,由于电脑、智能手机等视频显示终端(Video display terminal,VDT)功能不断扩展和延伸,已渗透到生活的各个领域。视频显示终端设备已不再局限于台式电脑,应运而生的手提电脑、平板电脑、智能手机、电子书阅读器等各类便携式电子设备迅速普及。然而,VDT设备不当使用将给人体带来VDT综合征等健康隐患。VDT综合征不仅不同程度地影响人们的视觉功能和生活质量,而且也影响患者的身心健康。约64%~90%的VDT操作者伴有不同程度的VDT综合征症状,严重降低VDT作业者的工作效率[1]。由于各种VDT设备发出的可见光主要为蓝光,而蓝光是能达到视网膜能量最高的可见光。它能引起视网膜结构受损。VDT综合征检出率持续升高,已成为严重影响人民体质健康不容忽视的重要公共卫生问题。关注VDT综合征,减少VDT蓝光所致视网膜光损伤的发生,对提升全人群的身心健康水平有着十分重要的意义。

叶黄素对视网膜光损伤的保护作用

视网膜后极存在一色素性区域,因该部位含高浓度叶黄素而呈黄色,故称为“黄斑”。视网膜锥细胞在该部位分布最密集,可产生敏锐视觉。一旦黄斑受损,将导致中心视觉和细微视觉受损。由于人体不能合成叶黄素,因此叶黄素主要通过膳食摄取。作为一种含氧的类胡萝卜素,叶黄素分子链上含多个不饱和双键,使其具有很强的抗氧化性;同时,叶黄素还可通过降低蓝光强度而有效地减少视网膜的氧化损伤,对视网膜起到保护作用。

叶黄素的抗氧化作用:叶黄素分子结构含多个双键,并在末端含有羟基。该结构很容易失去一个电子,从而阻断自由基的链式反应。同时,感光细胞外节含有高浓度的长链不饱和脂肪酸,极易受到脂类氧化反应的影响,不断促进脂质过氧化产物的形成,造成视网膜细胞慢性累积性损伤。叶黄素可有效抑制脂类氧化反应,减轻氧化代谢产物对视网膜的毒害作用,从而保护视网膜。已有试验证实叶黄素具有淬灭单线态氧,减少光化学对视网膜的损伤,延缓由光化学损伤造成疾病发生的作用。

叶黄素的蓝光滤过作用:蓝光是能达到视网膜能量最高的可见光。它能引起视网膜色素上皮和感光细胞发生连锁的有害化学反应,导致视网膜细胞结构受损。同时,在蓝光诱导下,过氧化物代谢产物——脂褐素和A2E会诱导活性氧形成,增强脂质过氧化反应,引起视网膜上皮和光感受器细胞凋亡。由于视网膜比其它组织耗氧量更多,且富含线粒体就需要更高浓度的氧。因此,蓝光极易激发视网膜形成内源性氧自由基,产生活性氧类,造成视网膜缺氧,进而加重视网膜损伤。叶黄素最大吸收波长恰处于蓝光的波长范围之内,它可在视网膜内形成蓝光过滤器,减少蓝光到达光感受器及神经细胞的几率,对视网膜起到保护作用。另外,叶黄素可通过削弱蓝光,减少光学系统色差,起到改善视网膜所形成图像清晰度的作用。

每日摄入至少6mg叶黄素,有效预防视网膜光损伤

许多学者进行了流行病学调查,结果显示叶黄素可减少由于光暴露造成的视网膜损伤,对维持人体正常视功能起到重要作用。叶黄素的摄入与视网膜叶黄素水平正相关,而与年龄相关性黄斑变性的发生呈负相关,提示叶黄素在预防光损伤造成的疾病过程中起到重要作用。Seddon等(1994)研究显示每日摄入6mg叶黄素可使年龄相关性黄斑变性患病率下降57%;摄入高剂量菠菜的研究对象,年龄相关性黄斑变性患病率将降低86%[2]。Trumbo等(2006)研究显示年龄相关性黄斑变性患者眼视网膜叶黄素含量显著下降,同时发现年龄相关性黄斑变性的患病风险与视网膜叶黄素浓度显著负相关[3]。

膳食干预研究发现叶黄素可增加视网膜黄斑密度,起到保护视网膜免受光损伤,改善视功能的作用[4]。Schalch等(2007)的膳食干预研究发现,补充叶黄素10-20 mg/天的研究对象视网膜黄斑色素浓度和血清叶黄素浓度均会明显增加,减少蓝光进入光感受器、Bruch's 膜、视网膜上皮和其他易受损的组织[5]。Bernstein等(2002)对年龄相关性黄斑变性患者试验组每天给予约 4mg 叶黄素后,年龄相关性黄斑变性患者干预组视网膜黄斑密度显著高于年龄相关性黄斑变性患者对照组,几乎可达到非年龄相关性黄斑变性对照组水平[6]。Richer等(2004)对年龄相关性黄斑变性患者进行为期一年的、补充FloraGLO®叶黄素的膳食干预研究,年龄相关性黄斑变性患者干预者对比敏感度和视力等视功能指标显著改善,而对照组的视力没有明显改变[7]。马乐等(2009)研究发现12 周叶黄素干预可有效提升长期荧屏光暴露者对比敏感度、泪膜破裂时间等视功能指标,提示其对长期荧屏光暴露者视功能具有保护作用[8]。

尽管已有研究表明成人每天从深绿色蔬菜中摄入叶黄素至少 6mg可预防视网膜光损伤及年龄相关性眼部退行性病变发生。中国营养学会建立的中国居民膳食叶黄素特定建议值为10mg/天[9]。但研究显示平均每日叶黄素摄入量仅为 1.7mg,且摄入量还呈下降趋势[10]。此外,人群干预及动物研究显示长时间摄入较高剂量的叶黄素未发现对生物产生致突变作用。因此,增加叶黄素摄入和补充叶黄素显得十分必要和安全的。

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参考文献:
1. Hayes JR, Sheedy JE, Stelmack JA, et al. Computer use, symptoms, and quality of life. Optometry vision sci, 2007, 84(8): 738-744.
2. Seddon JM, Ajani UA, Sperduto RD, et al. Dietary carotenoids, vitamins A, C, and E, and advanced age-related macular degeneration. JAMA, 1994, 272: 1413-20.
3. Trumbo PR. Lutein and zeaxanthin intakes and risk of age-related macular degeneration and cataracts: an evaluation using the Food and Drug Administration's evidence-based review system for health claims. Am J Clin Nutr, 2006, 84: 971-4.
4. Schalch W, Cohn W, Barker FM, et al. Xanthophyll accumulation in the human retina during supplementation with lutein or zeaxanthin-the LUXEA (LUtein Xanthophyll Eye Accumulation) study. Arch Biochem Biophys, 2007, 458: 128-35.
5. Liu R, Wang T, Zhang B, et al. Lutein and zeaxanthin supplementation and association with visual function in age-related macular degeneration. Invest Ophthalmol Vis Sci.56:252-8.
6. Bernstein PS, Zhao DY, Wintch SW, et al. Resonance Raman measurement of macular carotenoids in normal subjects and in age-related macular degeneration patients. Ophthalmology, 2002, 109: 1780-7.
7. Richer S, StilesW, Statkute L, et al. Double-masked, placebo-controlled, randomized trial of lutein and antioxidant supplementation in the intervention of atrophic age-related macular degeneration: the Veterans LAST study (Lutein Antioxidant Supplementation Trial). Optometry, 2004, 75: 216-30.
8. Ma L, Lin XM , Zou ZY, et al. A 12-week lutein supplementation improves visual function in Chinese people with long-term computer display light exposure. Br J Nutr, 2009, 102: 186-90.
9. Alves-Rodrigues A, Shao A. The science behind lutein. Toxicol Lett, 2004, 150: 57-83.
10. 中国营养学会. 中国居民膳食营养素参考摄入量. 北京, 中国标准出版社, 2014.

来源:文/西安交通大学 马乐副教授 马乐,西安交通大学公共卫生学院副教授,博士研究生导师,陕西省青年科技新星,文章为原文作者独立观点,不代表新营养立场。

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