Research Article

Why lutein is important for the eye and the brain

Importance de la lutéine pour l’œil et le cerveau

Strategic R&D Abbott Nutrition, Granada, Spain

^* Correspondence: maria.ramirez@abbott.com

Received: 22 May 2015
Accepted: 2 June 2015

Abstract

Lutein and zeaxanthin are carotenoids that accumulate in the macula. The macula is a yellow spot near the center of the retina that is responsible of high resolution vision. Macular pigment acts as a natural blue light filter and protects the eye from damage. Macular pigment optical density (MPOD) increases with lutein administration and is related to visual function and to the prevention of age-related macular degeneration. MOPD can be measured non-invasively and has been related to better cognitive performance. Moreover, compositional analyses of centenarian brains have shown that lutein is the main carotenoid in the brain although not in plasma, indicating a preferential accumulation in neural tissues, and that carotenoids status is correlated with some functional outcomes. Carotenoids are present in human milk with higher concentration in colostrum than in transitional and mature milk. Formula fed-infants have less plasma lutein concentration than breast fed infants. Analyses of brain from infants who died during the first year of life showed that lutein is also the predominant carotenoid of brain. Studies in non-human primates revealed that carotenoids are determinant in the formation of the retinal epithelia. In vitro studies showed that lutein stimulates the differentiation of human stem cells to neural progenitor cells. All this findings together, mostly the presence of lutein in breast milk, plasma concentration in breast-fed infants vs. formula fed infants, preferential accumulation in the brain and evidences of influence on the retina and the functionality of the brain signal the importance of the role of lutein and zeaxanthin on visual maturation and brain development.

Résumé

La lutéine et la zéaxanthine sont des caroténoïdes qui s’accumulent dans la macula. La macula est une tache jaune, située près du centre de la rétine, qui est responsable de la vision fine. Le pigment maculaire agit comme un filtre naturel de la lumière bleue nocive et protège l’œil contre d’éventuels dommages. La densité optique du pigment maculaire (ou MPOD, acronyme de Macular pigment optical density) augmente avec l’administration de lutéine et est liée à la qualité de la fonction visuelle et à la prévention de la dégénérescence maculaire liée à l’âge. La MOPD peut être mesurée de manière non invasive et a été associée à de meilleures performances cognitives. En outre, les analyses de composition de cerveaux de centenaires ont montré que la lutéine est le caroténoïde principal du cerveau mais pas du plasma, ce qui indique une accumulation préférentielle dans les tissus neuronaux et que le statut en caroténoïdes est corrélé avec quelques données fonctionnelles. Les caroténoïdes sont présents dans le lait maternel avec une concentration plus élevée dans le colostrum que dans lait de transition ou mature. Les enfants nourris avec des formules infantiles (végétales) présentent des diminutions de concentrations plasmatiques en lutéine comparativement aux valeurs observées à la naissance ainsi qu’à celles d’enfants nourris au lait maternel qui à l’inverse, sont augmentées. Les analyses de cerveau de nourrissons décédés au cours de leur première année de vie ont montré que la lutéine est également le caroténoïde prédominant du cerveau. Des études menées chez des primates non-humains ont démontré que les caroténoïdes sont déterminants dans la formation de l’épithélium de la rétine. Des études in vitro ont également montré que la lutéine stimule la différenciation de cellules souches humaines en cellules précurseurs neurales. L’ensemble de ces résultats – et surtout la présence de lutéine dans le lait maternel, les concentrations plasmatiques élevées chez les nourrissons allaités vs. enfants nourris au biberon, l’accumulation préférentielle dans le cerveau et les preuves de l’influence sur la rétine et la fonction cérébrale convergent pour souligner l’importance du rôle de la lutéine et de la zéaxanthine dans la maturation visuelle et le développement cérébral.