《TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY》：Carotenoids for Eye Health: Absorption, Ocular Delivery and Bioavailability Enhancement Strategies
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摘要背景膳食类胡萝卜素是视觉功能和眼部稳态的重要营养因素。黄斑叶黄素类通过过滤短波长光以及调节氧化和炎症应激来贡献眼部保护，而维生素A原类胡萝卜素则通过提供视觉色素形成的前体以及视黄醛信号传导来支持视黄醛依赖性的视觉过程。然而，其眼部效应不仅取决于水溶性、物理化学稳定性和口服
摘要
背景
膳食类胡萝卜素是视觉功能和眼部稳态的重要营养因素。黄斑叶黄素类通过过滤短波长光以及调节氧化和炎症应激来贡献眼部保护，而维生素A原类胡萝卜素则通过提供视觉色素形成的前体以及视黄醛信号传导来支持视黄醛依赖性的视觉过程。然而，其眼部效应不仅取决于水溶性、物理化学稳定性和口服生物利用度，还取决于生物学调控过程，包括肠道吸收、酶促裂解、系统性转运、细胞内运输和眼部滞留。
范围与方法
本综述总结了主要膳食类胡萝卜素的结构特征、肠道吸收、系统性转运和眼部富集机制。进一步探讨了它们在白内障、青光眼、糖尿病视网膜病变和年龄相关性黄斑变性中的保护作用。还评估了提高生物利用度的策略，包括膳食协同作用、胃肠稳定载体、淋巴转运定向系统、肠道菌群靶向方法和精确眼部递送平台。
主要发现与结论
不同类胡萝卜素可能通过不同且部分重叠的机制贡献眼部保护，包括光学过滤、抗氧化防御、炎症调节、血管调节和凋亡相关通路。现有证据表明，类胡萝卜素的生物利用度和眼部蓄积受物理化学性质和生物学调控的共同支配，包括肠道转运体活性、BCO1/BCO2介导的代谢、视黄醛反馈信号、脂蛋白介导的分布以及眼部结合或滞留机制。未来的类胡萝卜素干预应整合载体设计与转运体特异性、代谢转化、组织稳态和个体间变异，以建立更精确的眼部健康膳食策略。
引言
全球至少有22亿人存在近视力或远视力障碍（世界卫生组织，2026年）。全球视力障碍的主要病因包括未矫正的屈光不正、白内障、年龄相关性黄斑变性（AMD）、青光眼和糖尿病视网膜病变（DR），但它们的可逆性和治疗选择存在显著差异（世界卫生组织，2026年）。这些眼科疾病的发病过程复杂，且通常在较晚期阶段才被诊断，尤其在资源有限的地区，从而限制了治疗效果（Cicinelli等，2023年）。相当大比例的视力障碍可以通过公共卫生策略、早期筛查、手术、血糖控制和生活方式改变来预防或延缓（GBD 2019失明与视力障碍协作组与全球疾病负担研究视力丧失专家组，2021年）。在此背景下，膳食抗氧化剂日益被研究作为辅助营养因素，有助于维持眼部稳态并调节疾病相关的生物学过程，而非作为直接的治疗药物。值得注意的是，类胡萝卜素等植物化学物质在生化、细胞和动物模型中展现了抗氧化和抗炎特性，而流行病学和临床研究为其与眼部健康的相关性提供了不同程度的支持。
类胡萝卜素是一类多样化的天然色素家族，迄今已表征了数百种不同的化合物。传统上，类胡萝卜素可分为两大类：(i) 胡萝卜素，如α-胡萝卜素、β-胡萝卜素和番茄红素，它们是仅由多烯骨架组成的烃类类胡萝卜素，含有不同数量的共轭双键，不含氧原子。(ii) 叶黄素类，如花青素、叶黄素、虾青素、岩藻黄素和β-隐黄质，它们也具有共轭多烯链，但含有含氧官能团，包括羟基、酮基、环氧化物和羰基，具体取决于其分子结构（Guo等，2024年）。此外，类胡萝卜素可根据其产生维生素A的能力分为维生素A原类胡萝卜素和非维生素A原类胡萝卜素，这通常取决于是否存在至少一个未取代的β-紫罗兰酮环。β-胡萝卜素，与α-胡萝卜素和β-隐黄质一起，代表了主要的膳食维生素A原类胡萝卜素，并作为视黄醛的自然前体，包括视黄醛、视黄醇和视黄酸。相比之下，非维生素A原类胡萝卜素，特别是叶黄素和玉米黄质，主要以脂蛋白相关形式转运并选择性地蓄积在眼部组织中，尤其是黄斑视网膜（Miller等，2023年）。
膳食营养素的生物功能取决于其从食物基质中释放、吸收、分布至靶组织以及后续的代谢转化。因此，生物利用度和生物可及性是评估营养相关性的关键参数。与光合生物不同，人类无法从头合成类胡萝卜素；因此，这些化合物必须完全通过膳食摄入获取。不幸的是，类胡萝卜素的生物活性受到其有限的水溶性、化学不稳定性以及较差的口服生物利用度的阻碍（Toragall等，2020年）。尽管某些食品加工技术，如热加工和机械破壁，能够增强类胡萝卜素的释放并改善生物可及性，但类胡萝卜素的体内生物利用度仍然多变且相对有限（Y. Zhang等，2024年）。除生物可及性外，膳食类胡萝卜素的功能影响还取决于协调的生物学过程，包括系统性转运、选择性细胞摄取、细胞内处理、酶促转化和组织特异性滞留（Bandara等，2023年）。吸收后，类胡萝卜素裂解通路和反馈调节机制通过根据生理需求调整转化效率并防止过度蓄积，进一步维持代谢稳态（Thomas等，2023年）。因此，类胡萝卜素相对较低或可变的生物利用度反映了物理化学限制和严格调控的生物学控制机制。旨在改善类胡萝卜素递送的策略应不仅解决溶解度和稳定性问题，还应解决类胡萝卜素在体内加工、转运、代谢和滞留的生物学背景。
总体而言，本综述总结了类胡萝卜素的物理化学性质及其肠道吸收、循环转运和眼部富集机制。进一步阐述了它们在白内障、青光眼、DR和AMD中的保护机制，并讨论了旨在增强类胡萝卜素稳定性、生物利用度和口服吸收的递送系统。综合而言，本综述为精确眼部营养提供了理论基础，并支持将类胡萝卜素整合到功能性食品应用中。
章节摘要
类胡萝卜素的结构和功能特征
不同类别的类胡萝卜素在膳食来源、结构特征、功能特性和口服安全范围方面存在显著差异。图1概述了与眼部健康相关的代表性膳食和海洋来源类胡萝卜素，将其主要食物来源和结构特征与潜在的眼部保护作用联系起来。黄斑叶黄素类，如叶黄素和玉米黄质，以选择性视网膜蓄积为特征并贡献
类胡萝卜素的吸收机制
类胡萝卜素在视觉功能和基因转录中发挥着不可或缺的作用。主要吸收和代谢部位是小肠。摄取后，这些化合物在循环中被转运，最终到达眼部组织。近年来，已鉴定出类胡萝卜素代谢的分子介质，并在各种动物模型中探讨了其相互作用。本综述详细阐述了协调类胡萝卜素代谢的基本机制，
类胡萝卜素在眼部疾病中的保护机制
年龄相关性眼部病理，包括白内障、AMD、青光眼和DR，是全球进行性和不可逆视力障碍的主要病因。这些疾病的病因发病机制复杂多样且仍未被完全理解。由于诊断通常在晚期进行，治疗干预措施受到严重限制。因此，预防策略、早期诊断模式和精确管理的优先化已成为一种
提高类胡萝卜素生物利用度和眼部递送的策略
对于前节疾病，局部给药是常见的；然而，后节疾病对于局部和口服递送都仍然具有挑战性。与其他组织相比，膳食营养素的口服递送至眼睛面临重大挑战。生物活性化合物必须耐受恶劣的胃肠道环境，穿越肠道屏障，并克服眼部屏障，如血-视网膜屏障，以有效发挥作用。图5A总结了主要的基于纳米封装的
结论与展望
膳食类胡萝卜素具有独特的化学结构，决定了其生物特性。这些分子作为抗氧化剂、蓝光过滤剂和维生素A前体，对哺乳动物生理做出贡献。体外细胞培养系统和分子生物学的进步阐明了类胡萝卜素的细胞转运和吸收机制。尽管如此，其固有的物理化学不稳定性仍然限制了其转化应用。因此，生物利用度的增强
作者贡献声明
李宇：方法论、验证、写作—原始稿件。李佳璇：调查、写作—原始稿件。王雨潇：验证、资金获取。苏文涛：调查、资源、形式分析。A. M. Abd El-Aty：调查、写作—审阅与编辑；谭明谦：概念设计、写作—审阅与编辑、监督、资金获取。
未引用参考文献
Bandara等，2025年；Cicinelli等，2022年；During等，2005年；GBD 2019失明与视力障碍协作组与全球疾病负担研究视力丧失专家组，2021年；Guo等，2022年；Li等，2020年；Li等，2020年；Zhang等，2024年。
利益冲突声明
作者声明他们不存在已知的可能影响本文所述工作的竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本工作得到了
中国国家重点研发计划（2022YFF1100205）、山东省泰山产业领军人才计划（Tsls20231209）以及
中国国家自然科学基金（32302088）的支持。我们感谢
BioRender.com提供的图形材料。
李宇|李佳璇|王雨潇|苏文涛|A.M. Abd El-Aty|谭明谦
大连工业大学食品交叉科学研究院，海洋食品加工与安全控制国家重点实验室，辽宁大连 116034，中国
