ルテイン

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ルテイン（lutein）は、ラテン語で黄色を意味する"luteus"から派生した言葉で[1]、ケール、チリメンキャベツ、ホウレンソウなどの緑色野菜にとりわけ豊富に存在しています（図1）。

図1. 主要な野菜・果物の可食部100 gあたりルテイン含有量（単位：μg） 主要な野菜・果物の可食部100 gあたりルテイン含有量のグラフ
*ゼアキサンチンを含む
[文献2,3より引用改変]

ルテインと同じキサントフィルであるゼアキサンチンの濃緑色葉菜における含有量は概して低いことを考慮すれば（0〜3%程度）[4]、アブラナ科の植物であるケール（学名：Brassica oleracea L. var. acephala、英名：kale）が野菜・果物のなかでルテインの最も豊富な供給源の一つとなりそうです（図2）。

図2. ケールの葉 ケールの葉の写真

また、動物性の食品では鶏卵が生物学的利用率の高いルテイン供給源であることが、最近のヒトを対象に行われた介入試験の結果からも明らかにされています[5,6]。

ルテインは卵黄やマリゴールドの花弁（図3）にみられるように本来黄色から橙色を呈する色素ですが、緑色野菜の場合そうでないのは、表面をおおっているクロロフィル（葉緑素）にルテインをはじめとするカロテノイドが共存しているためです。

図3. マリゴールドの花（左）と
その花弁（右）		 マリゴールドの写真

それ故、クロロフィル濃度とカロテノイド濃度の既知の関係から、野菜・果物の緑色が濃いほどクロロフィルのみならずカロテノイドの含有濃度も高くなると考えられています[7]。

中南米で栽培されたキク科タゲテス属のマリゴールドの乾燥花弁が米国へ輸出され、その抽出物は様々な形で動物飼料に添加されて、ニワトリの卵黄や家禽類の皮膚の黄色を強化するために30年以上も利用されてきました。このマリゴールドの黄色い色素を構成するカロテノイドの大部分がルテインで占められていることから、1995年にThe Catholic University of America（1997年〜現在：メリーランド大学に在籍）のフレデリック・カチック博士は、有機化学の分野でけん化したマリゴールド（Tagetes erecta）の抽出物（オレオレジン）からルテインを単離・精製・再結晶化するのに有効な方法を発明し、世界で初めて植物抽出物から得る精製ルテインの特許を取得しました[8]。

この画期的な発明のおかげで、僅か十余年の間にとりわけ栄養補助食品と機能性食品の応用分野で、マリゴールド由来のルテインの利用が米国市場を発端に飛躍的な伸びを見せました。

日本の健康食品業界でも、ルテインをはじめとするカロテノイドを補給目的とした商品の設計に、このようなルテイン製品やそれを含む混合物（マルチカロテノイド製剤）が選択肢の一つとなり、他の抗酸化栄養素同様、重要な成分として位置付けられるまでに至っています。

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ヒトの血液と主要組織におけるカロテノイドの分布：

ルテインは私たちの体内で合成されないため、日常的にカロテノイドが豊富に含まれる食品から適切な摂取を心掛けることが大切です。食事に由来するルテインを含む複数のカロテノイドの存在が私たちの血液や母乳中に認められます。現在までのところ25種類の食事性のカロテノイドと8種類のカロテノイド代謝物（それらのシス異性体は除く）がKhachikらにより発見されています[9-11]。

さらに、ルテインは野菜・果物を豊富に摂取している健常人の血清中に占める割合が最も高いカロテノイドの一つであることも明らかにされています（表1）。

表1.
野菜・果物を豊富に摂取している健常人の血清中の主要なカロテノイドの分布
No. 食事性カロテノイド 血清中の分布（%）
1 ルテイン* 20
2 リコピン* 20
3 β-カロテン* 10
4 α-カロテン* 6
5 ゼアキサンチン* 3
6 ζ-カロテン 10
7 フィトフルエン 8
8 β-クリプトキサンチン 8
9 α-クリプトキサンチン 4
10 フィトエン 4
11 アンハイドロルテイン 3
12 γ-カロテン 2
13 ニューロスポレン 2
  • *発表時点（1997年）の商業的入手可能性を優先
  • [文献9より引用改変]

それでは、血液あるいは母乳から取り込まれた食事性のルテインは、体内の主にどのような器官や組織にどの程度の濃度で存在が認められるのでしょうか。

Khachikら（HPLC‐MS分析）[10,13]、Hataら（ラマン分光法、HPLC分析）[14]の研究グループは、これまでにヒトの肝臓[13]、肺[13]、乳房[13]、子宮頚部[13]、皮膚[14]、大腸[10]、前立腺[10]といった組織から1 gあたりngからμgのレベルでカロテノイドとそれらの代謝物について過去に類をみない包括的な検出を行い、ヒトの血清中に存在が認められる食事性カロテノイドがこれらの器官や組織にも蓄積してることを明らかにしました（表2）。

表2. ヒトの組織と皮膚における食事性カロテノイドとそれらの代謝物
食事性カロテノイドと
それらの代謝物		 ヒトの組織と皮膚におけるカロテノイドと
それらの代謝物の平均濃度（ng/g）
肝臓 肺 乳房 子宮頸部 前立腺 大腸 皮膚
食事性カロテノイド
α-カロテン 67 47 128 23.6 50 128 8
β-カロテン＋シス異性体 470 226 356 125.3 163 256 26
γ-カロテン -* -* -* -* 48 -* 20
リコピン 352 300 234 95.0 374 534 69
ζ-カロテン 150 25 734 57.2 187 134 13
フィトフルエン 261 195 416 106.3 201 116 15
フィトエン 168 1275 69 -* 45 70 65
α-クリプトキサンチン 127 31 23 4.0 32 21 -*
β-クリプトキサンチン 363 121 37 24.3 146 35 -*
ルテイン＋シス異性体 1701 212 90 23.8 128 452 26
ゼアキサンチン＋シス異性体 591 90 14 -* 35 32 6
代謝物
2,6-cyclolycopene-1,5-diols A＋B 576 20 42 -* 7 19 7
3'-hydroxy-ε,ε-caroten-3-one 527 22 15 -* -* 12 -*
3-hydroxy-β,ε-caorten-3'-one 319 24 32 -* -* 17 -*
ε,ε-caroten-3,3'-dione 314 -* 52 -* -* 15 -*
3'-epilutein 96 11 10 -* -* 27 -*
* 検出せず
[文献10,13,14より引用改変]

長年にわたってKhachikらは、さまざまな食事療法を受けたヒトの血清について広範囲の分析を行い、血清カロテノイドの相対濃度は食品に含まれるカロテノイドの比を（少なくともある程度まで）反映していることを明らかにしています。したがって、組織中に認められる一定のカロテノイドの特異的に高い濃度は、その組織による血清からの選択的なカロテノイドの取り込みに起因している可能性があるかもしれません[11]。

眼の組織におけるルテインの分布：

1945年、ハーバード大学のWald教授によってヒト網膜の黄斑部（図4）に黄色の色素の存在が認められました。

眼組織の断面模式図の画像
図4.
眼組織の断面模式図

「黄斑色素」と呼ばれるその色素は酸素分子を含んだカロテノイドあるいはキサントフィルで、おそらくルテインないしは緑葉自体に含まれるキサントフィルであることが分かり、哺乳類の網膜でこの種のカロテノイドの存在が初めて確認されました[15]。

Waldの発見から40年後、Boneらが行った研究から、ヒトの黄斑色素はクロマトグラフ法によって分離可能な2種類の成分、(3R,3'R,6'R)-β,ε-carotene-3,3'-diolと(3R,3'R)-β,β-carotene-3,3'-diolから構成されていることが明らかになりました。これらの成分は、それぞれルテイン、ゼアキサンチンとして同定されました[16]。

1997年、Khachikらは、ヒトとアカゲザル（Macaca mulatta）の網膜からカロテノイドとそれらの代謝物を合わせた14種類を完全に特徴付けし、ルテインとゼアキサンチンの酸化代謝物の存在を証明しました[17]。

ヒト網膜におけるカロテノイドの代謝変換の過程で鍵となるルテインと3'-epilutein（ルテイン・ゼアキサンチンの代謝物）の直接的な酸化生成物である3-hydroxy-β,ε-caroten-3'-oneの存在から、ルテインやゼアキサンチンが黄斑部を短波長の可視光線（青色光）から保護するために抗酸化剤としての機能を果している可能性のあることが結果から示唆されました。

2000年代に入ると、眼の生理学についてより優れた洞察を得るために、ユタ大学Moran Eye CenterのBernsteinらの研究グループがメリーランド大学のKhachikらの研究グループと共同でヒトのすべての眼組織における食事性のカロテノイドとそれらの酸化代謝物の全種類について同定、定量化を行いました[18]。

ここでは、眼の主要組織におけるルテイン、ゼアキサンチンとそれらの代謝物の定量的データを表3に示します（なお、個々の眼組織におけるルテインとゼアキサンチンの含有レベルに関するデータの詳細につきましてはゼアキサンチンのページをご参照ください）。

表3. ヒト眼組織の抽出物における食事性ルテイン、ゼアキサンチンとそれらの代謝物の含有レベル
眼組織（平均湿重量±S.D.） ルテイン、ゼアキサンチン、それらの代謝物の含有レベル
（組織重量あたりng±S.D.）
ルテイン (L) ［オールトランス型］ ゼアキサンチン(Z) ［オールトランス型］ L＋Z ［シス型］ L/Z比* 3'-Epilutien 3-Hydroxy-β,ε- caroten-3'-one
RPE-脈絡膜
（0.20 g±0.05）		 18.27±5.08 4.85±1.50 N.D.** 3.5 3.71±2.37 1.33±1.22
周辺部網膜
（0.27 g±0.07）		 32.93±7.74 12.70±4.94 4.9±2.7 2.5 2.33±0.50 5.50±2.06
毛様体
（0.20 g±0.05）		 10.93±4.53 2.54±1.13 4.8±1.1 3.1 1.53±0.46 0.79±0.33
虹彩
（0.03 g±0.01）		 3.58±0.93 1.13±0.32 N.D.** 3.0 0.59±0.56 0.41±0.10
水晶体
（0.22 g±0.04）		 1.39±0.28 0.90±0.21 N.D.** 1.6 0.36±0.16 0.19±0.08
* ルテインとゼアキサンチンの幾何異性体（オールトランス型、シス型）を含む。** 検出せず
[文献2,3より引用改変]

これらの研究結果から、眼の組織に存在するルテイン、ゼアキサンチン、及び他のカロテノイドが、光によって誘発される酸化的損傷と老化から眼を保護するために果している重要な役割がさらに裏付けられました。

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これまでに科学雑誌や学術会議で発表された研究から、ルテインは生体内における特徴的な分布を少なくとも部分的に反映しながら、とりわけ以下のような分野でそれぞれ他の異なる種類の栄養成分と共に重要な役割を担っている可能性のあることが報告されています。

抗酸化活性

ルテインは他の主要なカロテノイドと共に、以下に述べる多くの健康問題の原因となる活性酸素種（なかでも一重項酸素）やフリーラジカルを消去あるいは捕捉するのに有効であるとされています。

さらに、有効性は単独よりカロテノイド混合物としてのほうが高く、その相乗効果はルテインあるいはリコピンが共存する場合に最も顕著となるという報告も見受けられます[19]。

また、ルテイン、ゼアキサンチンといった限られた種類のカロテノイドとそれらの代謝物が局在する水晶体や網膜中心部では[16,20]、ルテインとゼアキサンチンの2種類のカロテノイドがそのような組織で生じる酸化的ストレスに対して抑制作用を及ぼしている可能性のあることが多くの研究で示唆されています[17,21-26]。

心血管系疾患

トゥールーズ（南仏）の住民はベルファスト（北アイルランド）の住民に比べて冠状動脈性心疾患の発生率が非常に低いことから、英国の研究グループはこれら二種類の人口集団における抗酸化ビタミンとカロテノイドの血漿中濃度の比較を行いました。

その結果、トゥールーズの男女でキサントフィル濃度が2倍高く、なかでもルテインとβ-クリプトキサンチンが顕著であったため、今後の冠状動脈性心疾患予防に関する調査ではキサントフィルカロテノイドが主要候補となることが過去の報告で予測されました[28]。

疫学調査を含むこれまでの研究で[27-31]、ルテインをはじめとするカロテノイドのような抗酸化性物質の血中濃度、あるいはそれらを豊富に含む食品の消費と心血管系のリスクの間に逆の関係が見出され、カロテノイドは酸化ストレスとの関係が指摘されている心血管系の疾患の発生機序に重要な役割を果たしている可能性が示唆されています。

加齢性眼疾患（加齢黄斑変性、白内障）

ライフスタイルの欧米化と社会の高齢化に伴って生じる健康問題は私たちの視機能にも及び、白内障に加え、これまで西洋社会における失明の主要な原因とされてきた加齢黄斑変性（AMDとも呼ばれ、視覚をつかさどる網膜の中心領域が障害されて起る非可逆性の疾患とされています。関連情報はゼアキサンチンのページでもご覧いただけます）のリスクが日本においても今後高齢者を中心に拡大する恐れがあります[32]。

ヒトの水晶体と網膜中心部に特異的に集積する黄色の色素（黄斑色素）は主にルテインとゼアキサンチンの2種類のキサントフィルカロテノイドから構成されていることが明らかにされ[13,15]、これらの食事性カロテノイドは、提案されている二つの機能（光学的フィルター、抗酸化剤）により、そのような眼組織が障害されて生じる健康問題のリスク低減に極めて重要な役割を担っている可能性のあることが多数の研究結果から示唆されています[33-58]。

皮膚の健康と栄養

私たちの皮膚は人体における最大の器官というだけでなく、外部環境との接点として、また外界から受けるさまざまな刺激に対する第一線の防衛として働いており、皮膚の担っている役割は決して少なくありません。

身体部位ごとに皮膚における濃度が異なるカロテノイドのうちの一つであるルテインは、経口補給あるいは局所塗布によって皮膚脂質過酸化、皮膚水和、皮膚弾性、光防護活性のようなパラメータを改善することがヒトと実験動物の両方で明らかにされ、ルテインあるいはルテインと他の抗酸化栄養素の組み合わせのもたらす防護作用が光老化や光発癌の抑制につながるかさらに検討が続けられています[59-70]。

ある種の癌

今日まで行われてきた多数の疫学調査から、カロテノイドを豊富に含む野菜・果物の充分な消費が種々のタイプの癌のリスク低下に関連していることが明らかにされています[71]。

癌に対するカロテノイドの防護効果について提案されている作用機構はそれらのカロテノイドが有する抗酸化能に基づいているとする1995年の報告では、カロテノイドのなかでもとりわけヒトの血清同様食品中にも豊富に見出されるルテインとリコピンが強い抗酸化力を有している可能性があると考えられ、β-カロテン以外にこのようなカロテノイドについても化学予防因子としての潜在的な可能性をさらに調査する必要性のあることが述べられています[72]。

それ故、カロテノイド豊富な野菜・果物の高摂取を一定の癌の発生リスク低下と関連付けた疫学調査を解釈する場合、この保護作用がβ-カロテンのみに起因していると考えるべきではなく、あらゆる食事性カロテノイド、とりわけ血中に見出されるカロテノイドの複合的な作用をより良く理解することが重要であるとされています。そのためKhachikらは、1997年に発表した論文の中で、将来ヒトを対象にして行われる臨床試験には表1に示したものと同じ比率のカロテノイド混合物を用いることを提案しています[9]。

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