On ne connaît pas actuellement le mode d'action exact qui pourrait permettre à la lutéine de protéger des maladies cardio-vasculaires ; cependant, trois études (regroupées sous le nom de The Los Angeles Atherosclerosis Study 8) publiées par le Docteur James Dwyer de la University of Southern California, conduisent à penser que l'effet protecteur de la lutéine est dû au moins en partie à un mécanisme antioxydant. Dans la première étude, le Docteur Dwyer a démontré que plus la concentration plasmatique de lutéine augmentait, plus l'épaisseur médio-intimale de l'artère carotide diminuait chez les femmes comme chez les hommes. L'épaisseur médio-intimale de la carotide est fortement liée au risque de maladie coronarienne et à celui d'accident vasculaire cérébral. Dans la deuxième étude, des cellules endothéliales et des cellules musculaires lisses prélevées sur des aortes humaines ont été incubées avec de la lutéine ; une inhibition significative de la réponse inflammatoire des monocytes aux lipoprotéines de basse densité (LDL) retenues dans la paroi artérielle a été observée. Enfin, le Docteur Dwyer a démontré que chez la souris, connue pour développer des lésions athéroscléreuses graves, la supplémentation en lutéine réduisait de manière significative la taille de ces lésions dans la crosse de l'aorte. La lutéine a également fait baisser de manière significative les marqueurs du stress oxydatif et les taux plasmatiques de lipoprotéines de très faible densité (VLDL) et de lipoprotéines de densité intermédiaire (IDL).

Ces résultats indiquent que la lutéine pourrait avoir un effet protecteur significatif sur la progression de l'athérosclérose précoce.