葉黃素與玉米黃素之沿革

壹、類胡蘿蔔素與黃斑部

George Wald曾經研究過視黃醛(Vitamin Aaldehyde(即retinal))在視覺作用中所扮演的角色。他發現視黃醛(retinol)的功用，是當作一種配體(ligand)。它與蛋白質(叫做opsin)結合後產生視覺色素(visual pigment叫做視紫質rodopsin)。他也曾鑑定出黃斑色素是屬於類胡蘿蔔素家族(carotenoid family)，並且進一步研究類胡蘿蔔素和其代謝物質，在視網膜內所扮演的視覺功能，以及在小窩區域的生物特性，並且解釋視網膜內黃斑區域的化學特性。在他研究過後的五十年，類胡蘿蔔素終於被發現存於眼睛水晶體(lens)內；在他研究後的五十六年，類胡蘿蔔素存在眼睛內全部組織中的答案，也被揭曉出。

貳、               葉黃素與玉米黃素

Bone等人(1985，1988)首次利用色層分析法鑑定黃斑色素的成分，它們利用HPLC分析法證明黃斑內，確實存在有兩種胡蘿蔔醇，就是葉黃素和玉米黃素。不久之後Handelman et al引證實他們的研究，而且注意到葉黃素和玉米黃素的比例，從小窩區城到周圍區域的分佈不同。在這之後，Bone et al(1992)也鑑定出黃斑色素中，另一項重要的成分叫中玉米黃素(mesozeaxanthin)。

參、               黃斑色素的微量成份

在視網膜內會合有類胡蘿蔔素順式異構物(cis-isomers)，並不足以為奇，因為黃斑暴露於亮光之下，亮光可將類胡蘿蔔素異構化。在組織內含有氧化型的代謝物質，表示葉黃素在組織內容易受氧化，或表示活性代謝物質發生重要的轉變。Jandack(2000)提到類胡蘿蔔素在眼睛組織內的含量，可反應到眼睛抗氧化壓力的程度。

肆、               黃斑色素對視網膜扮演的一般性保護作用

黃斑色素對視網膜扮演何種一般性保護作用呢？它們又對黃斑區扮演什麼特殊性保護作用呢？首先，最重要的功用是它們都是具有顏色的化合物，能吸收可見光。葉黃素的分子內含十個共軛雙鍵；而玉米黃素內含有十一個共軛雙鍵，所以都是有效用的可吸光。不過，葉黃素比玉米黃素吸光的波長較短。葉黃素和玉米黃素皆有效性的可過濾藍光，而玉米黃素更有效的在稍高波長(5OOnm)吸收藍綠光，葉黃素和玉米黃素之具有過濾藍光，進入視網膜組織的能力，表示它們具有保護眼睛的作用，避免可見光在較低波長區域(藍和藍綠區域)發生色差(chromatic aberration)。

伍、               類胡蘿蔔素的其他成員，無法吸收有害藍光

Bone和Landru(1984)研究葉黃素和玉米黃素的二色(dichroic properties)的性質，以嘗試解釋葉黃素和玉米黃素為何受到偏光(polarized light)的照射後，會在黃斑區觀察到黃色樹叢(yellow brush或turfs)的原因。他們的研究方法是，把葉黃素懸浮於由天然的縮醛磷脂乙醇胺 (Phosphatidylthanolomine.PE)和縮醛磷脂膽鹼(phosphatidycholine.PC)之混和液的生物膜(人工生物膜)內，他們發現葉黃素在生物膜內，與雙層膜的生物膜的平面垂直。而Gabrielska和(1996)利用H-NMR的技術發現，玉米黃素垂直於生物膜的雙層平面，而其他的碳氫化合物及類胡蘿蔔素，卻沒有這樣的特殊的排列位置。他們另外利用線性二色性分析法，分析葉黃素和玉米黃素在蛋黃人造膜內的排列位置，他們發現這兩種類胡蘿蔔醇另有不同的排列位置，一種是與玉米黃素的排列位置一樣，而另一種排列方法是，平行於生物膜的雙層膜。後者排列方法頗不尋常，因此引起他們疑問，是什麼構造的葉黃素會與雙膜平行呢?有一種可能的解釋是，在實驗當中，有些葉黃素發生脫水現象，形成無水葉黃素，只帶一個輕基(-OH group)，如此它對雙層膜就比較少有垂直的排列，這樣就可解釋葉黃素和玉米黃素，在生物膜內的雙層膜的特殊排列。

陸、               葉黃素與玉米黃素對黃斑區的抗氧化作用

一般的類胡蘿蔔素或特殊的葉黃素和玉米黃素，都具有本質上的性質，可直接掃除這些強力損害性的活性氧。

柒、               葉黃素與玉米黃素對黃斑區的抗氧化作用的比較

從這些觀點來看，在黃斑部中心點，玉米黃素和中玉米黃素的優勢，超出於葉黃素。在黃斑部中心點，入射光最強，產生的活性氧也最多。

捌、               從營養觀點看類胡蘿蔔素

從營養觀點來看，有些類胡蘿蔔素如：β-胡蘿蔔素主要是做維生素A的前趨物質(precursor)，因為β胡蘿蔔素在人體內，必須經過酵素轉換後，才會變成維生素A(retinal，vitamin A)。維生素A在視覺行為中，以及維特結合膜的完整性(conjunctival integrity)上，都有益處。因此β胡蘿蔔素能少量彌補維生素A的缺乏，可是葉黃素和玉米黃素不具有前維生素A(provitamin A)的活性。因此無法將維生素A提供給視網膜，換句話說，對於葉黃素和玉米黃素的補充與攝取來源，就顯得格外重要。

玖、               葉黃素和玉米黃素的分佈

黃斑色素在視網膜內的分佈知識，因Bone等人的研究結果，而獲得更加肯定。他們把視網膜切割成直徑3，11和2l㎜的特殊環區，此種切割產生一種中央平圓，加上兩個同心圓環，一個是中間區域(medial area)，另一個是外圍區(outer area)。他們利用HPLC分析這兩個區城內類胡蘿萄素含量，發現兩種玉米黃素的立體異構物(玉米黃素和中玉米黃素)主要是分佈在中央區域；而葉黃素主要分佈在中間和外面區域。存在於週圍視網膜內的葉黃素和總玉米黃素的比值大約 0.8，存在於周圍視網膜的葉黃素和玉米黃素的比值約2.4。而存在於血漿內葉黃素和玉米黃素的比值從7.0到4.0。由此可知，玉米黃素主要分佈在黃斑部的中心，而葉黃素則主要分佈在周圍的視網膜區。

壹拾、       老年性的黃斑部(區)退化症 (AMD)看葉黃素

專家認為眼睛長久暴露於陽光中，尤其暴露於藍光(blue light)二十年之久，有可能是導致AMD的原因。在光敏感劑(photosensitizes)存在下，或是在內生性的代謝過程中，光線能誘導氧化壓力(oxidative stress)。視網膜在代謝作用上是高度活性的，比其他組織含較高的血流，在此環境，即光和氧同時存在下，許多活性氧包括單線態氧 (Singlet oxygen)和超氧陰離子自由基 (super oxide anion radical)就會產生。誘發多元不飽和脂肪酸的氧化，特別是存在脊椎動物體的光受體(photo receptor)外部內的主要脂質和二十二碳六烯酸(docosah-exenoic acid)的過氧化作用。經過這樣的損害，會使光受體和RPF的完整性受到破壞。結果是：疊積細胞屑和疊積布魯赫氏膜 (Bruch's membrane)內的脂褐質(1ipofusion)，產生隱結(drusen)，最後則是新血管的形成(neovascularigation)和視網膜的脫落。此種血管形成的疾病，除雷射治撩法外，別無他其冶療方法，可是只有選擇性病人群才有效，因而預防才是上上之策。

葉黃素與玉米黃素比較表

項目

葉黃素

玉米黃素

一般蔬果含量

多

少

菠菜

9.5

0.4

紅蘿蔔

0.3

不存在

甜玉米

0.5

0.4

甜椒

0.5

1.6

紅椒

不存在

2.2

蕃茄

0.08

不存在

柑

0.1

0.05

桃

0.08

0.04

金盏花

37

0.5

枸杞子

1.5

4.3（所有蔬果中含量最高）

項目

化學構造

β-胡蘿蔔素

葉黃素

玉米黃素

中玉米黃素

項目

葉黃素

玉米黃素

共軛雙鍵數

10個

11個（比較好的單線態氧的掃除劑）

註：掃除活性氧的能力，需依賴所含的共軛雙鍵數目多寡，越多能力越強。

在血漿及視網膜區域內黃斑色素與β-胡蘿蔔素的濃度比較

項目

血漿濃度（μmol / L）

視網膜區域內的濃度（P moles）

β-胡蘿蔔素

0.46

0

葉黃素

0.28

其他區22

玉米黃素

0.07

其他區 7

中玉米黃素

微量

其他區 2

葉黃素

桿狀體在黑暗處作用，無法分辨顏色，只能感受明暗。

玉米黃素

錐狀體在明亮處可發揮功用，能識別顏色。

黃斑色素在視網膜內大約位置

MP

黃斑色素

A

血管

B

內核層

C

外核層

D

光接受體層

I

內間格

O

外間格

藍光危險功能和黃斑色素之吸收光譜

葉黃素與玉米黃素之吸光光譜

資料 ：Ham ＆ Mϋller

玉米黃素：有效吸收波長較長的藍、藍綠光