Astaxanthin als UV-Schutz

Flamingo mit rosa Gefieder gefärbt durch Astaxanthin

Astaxanthin - ein blutrotes Betacarotinoid

Astaxanthin gehört ebenso wie Betacarotin zur großen Familie der Carotinoide. Von seinen Fan´s werden ihm zahlreiche vorteilhafte gesundheitliche Wirkungen zugeschrieben; unter anderem auch der Schutz vor UV-bedingten Hautschäden. Gehen wir der Sache nach.

Astaxanthin-Quellen

Astaxanthine werden von einigen einzelligen Algen, Bakterien oder Pilzen produziert. In konzentrierter Form haben sie eine tief rote Farbe, ähnlich wie ein schwerer Rotwein.

In der Natur dienen diese Mikroorganismen als Nahrungsquelle für Grill, Krabben und andere Krustentiere. Sie bauen die Astaxanthine in ihr Skelett ein und erhalten dadurch ihre rosa Farbe. Dasselbe gilt für die rosa bis kräftig rot gefärbten Federn von Flamingos. Sie erhalten ihre Farbe ebenfalls von astaxanthinhaltigem Plankton und Krebsen. In Lachs- und Koifarmen wird Astaxanthin dem Fischfutter zugesetzt. So kommt auch der Fisch zur Farbe.

Auch für uns Menschen dient die Nahrung als einzige Astaxanthinquelle. Neben den natürlichen Nahrungsmitteln wie Lachs und Krustentieren stehen uns Nahrungsergänzungsmittel als Astaxanthinquelle zur Verfügung.

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Für die kommerzielle Herstellung wird das natürliche Astaxanthin der Blutregenalge Haematococcus pluvialis verwendet. Diese einzellige Grünalge wird in riesigen Süßwasserbecken auf Hawaii oder in Israel gezüchtet. Zum Schutz vor intensiver UV-Strahlung oder bei schlechten Ernährungsbedingungen produziert sie das Astaxanthin und färbt sich dabei rot wie Blut.

Wirkungsweisen von Astaxanthin

Antioxidantien verhindern das Ranzig werden (Oxidation) von Fetten

  • Astaxanthine wirken als Antioxidantien und bilden ein Schutzschild vor reaktiven Sauerstoffspezies (ROS). Antioxidantien übernehmen die Funktion eines „Rostschutzmittels“ in unserem Körper. Reaktive Sauerstoffspezies verändern die Moleküle in unseren Zellen und machen sie dadurch funktionsunfähig. Ähnlich wie Sauerstoff Eisen zum Rosten bringt. ROS  verändern auch die ungesättigten Fettsäuren in der Umhüllung (Membranen) unserer Zellen. Wie bei einer Kaskade von fallenden Dominosteinen wird der Schaden von einer Fettsäure zur nächsten weitergereicht. Solange, bis alle Fettsäuren geschädigt ("ranzig") sind , bzw. ein Antioxidans wie Astaxanthin, Betacarotin, Vitamin E oder Vitamin C die schädliche Kettenreaktion unterbrechen.
  • Astaxanthin ist ein langgestrecktes Molekül mit 2 wasserliebenden Enden und einem fettliebenden Mittelteil. Aufgrund dieser besonderen Struktur ist es in der Lage sich in die Membran einzulagern. Hier gewährt es der zellulären Membran einen „Rundum-Schutz“  vor aggressiven Sauerstoffradikalen, da es sowohl im Membraninneren als auch an beiden Membranoberflächen reaktive ROS abfängt [1]. Andere Antioxidantien wirken entweder nur an dem Membranaußenseite (z. B. Vit. C) oder nur im Membraninneren (z. B. Vit. E).
  • Astaxanthin ist ein deutlich effizienterer Radikalfänger als andere Antioxidantien wie Vit. C, Q10, Vit. E, Alpha Liponsäure, Betacarotin oder OPC Traubenkernextrakt [2].
  • Im Gegensatz zu den anderen Antioxidantien kann Astaxanthin nicht selbst in ein gefährliches, den Körper schädigendes Radikal umgewandelt werden [3]. Andere Antioxidantien (z. B.  Betacarodinoide, Vit. C, E) können, in Abhängigkeit von der Sauerstoffkonzentration im Gewebe, der Konzentration der Antioxidantien und der Interaktion untereinander, in den sogenannten prooxidativen Zustand umgewandelt werden. Im diesem Zustand wirken sie selbst wie ein aggressives Radikal und sind so eher schädlich als nützlich [4].

Astaxanthin als UV-Schutz für die Haut

  • UV-Strahlen setzen die Haut unter Stress. Sie reagiert mit der vermehrten Bildung von aggressiven reaktiven Sauerstoffspezies (ROS). Diese erzeugen chemischen Veränderung an Proteinen, Fetten und unserer Erbsubstanz. Dadurch wird unter anderem die Entstehung von Hautkrebs  begünstigt und die Hautalterung beschleunigt.
  • Astaxanthin verteilt sich im ganzen Körper, so auch in der Haut und senkt als effizientes Antioxidans die ROS Konzentration (siehe obige Ausführungen) im Gewebe, auch in UV-gestressten Hautzellen.
  • An kultivierten Zellen unter Laborbedingungen konnte bisher gezeigt werden:
    • Dass Astaxanthin Zellen vor UVA bedingten DNA-Schäden schützt [5].
    • Dass Astaxanthin besser vor UVA bedingten Schäden schützt als andere Betacarotinoide [6].
    • Dass Astaxanthin die UVA bedingte Aktivierung des Kollagenabbaus verringert [7].
  • Aus diesen Beobachtungen schließt man, dass Astaxanthin ein interessanter Kandidat zur Vorbeugung von UV-bedingten Hautschäden ist.
  • Große klinische Studien, die den positiven Einfluss von Astaxanthin auf den UV-Schutz der Haut direkt am Menschen zeigen, wurden meines Wissens bis jetzt nicht veröffentlicht.

Astaxanthin als UV-Schutz für das Auge

  • Die altersbedingte Makuladegeneration (AMD) ist die Hauptursache für Erblindung bei über Fünfzigjährigen in der westlichen Welt [8].
  • Unter Begriff der AMD fasst man eine ganze Gruppe  von Netzhauterkrankungen zusammen.
  • UV-Strahlung und der Anteil an blauem Licht ist an der Entstehung der AMD beteiligt.
  • Die menschliche Netzhaut enthält natürlicherweise die Antioxidantion Lutein und Zeaxanthin. Sie fangen gefährliche Sauerstoffradikale ab und absorbieren energiereiches Blaulicht. Deshalb wird zur Therapie der Licht-bedingten Schädigung auch Lutein oder Zeaxanthin verabreicht.
  • Füttert man Nagetier mit Astaxanthin, kann man auch dieses Antioxidans nach einigen Tage im Auge der Nager nachweisen.
  • Im Tierversuch konnte gezeigt werden, dass Astaxanthin die UV-bedingte Schädigung der Netzhaut verringert (Tso MO, et al: Method of retarding and ameliorating central nervous system and eye damage. US Patent 5,527,533 1996).
  • Astaxanthin, als besonders effizientes Antioxidans, gilt auch hier als vielversprechender Kandidat um das Auge vor gefährlichen ROS zu schützen.

Darüber hinaus wird Astaxanthin als hilfreich diskutiert:

  • Astaxanthin schützt nicht nur die Haut von Freiluftsportlern, sondern fördert auch die Leistungsfähigkeit der Muskeln [9].
  • Astaxanthin verringert die Oxidation von LDL und beugt damit Arteriosklerose vor[10].
  • Astaxanthin verringert die Schäden an Erbsubstanz, die durch Sauerstoffradikale verursacht werden [11].
  • Astaxanthin und Mitochondrien: Die Mitochondrien sind die Kraftwerke unserer Zellen. Hier werden die Energieträger Zucker und Fettsäuren mit Hilfe von Sauerstoff in Energie umgewandelt. Obwohl dies ein streng kontrollierter Prozess ist, entsteht dabei das eine oder andere gefährliche Sauerstoffradikal. Diese schädigen die mitochondrialen Membranen und führen zu einer eingeschränkten Funktionsfähigkeit der Mitochondrien. Im Laufe der Jahre trägt diese funktionelle Beeinträchtigung zum generellen Alterungsprozess bei [12]. Astaxanthin schützt nicht nur die mitochondrialen Membranen vor der Schädigung durch ROS, sondern verbessert auch die Effizienz der Energiegewinnung [13].

Es würde den Rahmen dieses Beitrags sprengen alle dem Astaxanthin zugesprochenen Wirkungen hier  zu diskutieren. Machen Sie sich selbst ein Bild:

Tipps zur Anwendung

  • Da Astaxanthin eine starke Eigenfärbung besitzt und schlecht wasserlöslich ist, eignet es sich kaum, um es direkt auf die Haut aufzutragen. Die Anwendung erfolgt deshalb oral.
  • Bevorzugen Sie natürliches, von Algen hergestelltes Astaxanthin, vor synthetischen.
  • Wenn Sie Astaxanthin als zusätzlichen Sonnenschutz einsetzen möchten, sollten sie mindestens 2 Wochen vor der Besonnung mit der Einnahme beginnen.
  • Die EFSA (European Food Safety Authority) empfiehlt als „acceptable daily intake (ADI)“ 0,034 mg Astaxanthin/pro Kilogramm Körpergewicht.
  • In den meisten klinischen Untersuchungen wurde Astaxanthin in einer Konzentration von 1 bis 40 mg/Tag eingenommen.
  • Für Athleten; für Menschen, die übermäßigem Sonnenlicht ausgesetzt sind; oder für fliegendes Personal, das erhöhten Mengen ionisierender Strahlung ausgesetzt ist, empfehlen einige Quellen aus dem Internet eine Dosis von 4 bis 8 mg pro Tag.
  • Bei der Einnahme von obigen Dosen wurde bis jetzt noch keine negativen Nebenwirkungen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass es bei der Einnahme von sehr hohen Dosen zu einer rötlichen Färbung der Handinnenflächen und Fußsohlen kommen kann.
  • Astaxanthin wird am besten nach dem Essen eingenommen; fettreiche Nahrung erleichtert die Aufnahme im Darm.
  • Rauchen erschwert die Aufnahme von Astaxanthin.

Mein Fazit:

Astaxanthin ist ein vielversprechender Kandidat für einen zusätzlichen Haut- und Augenschutz. Richtige wissenschaftliche Belege durch große Studien an Menschen stehen aber noch aus. Die Einnahme von Astaxanthin ersetzt  NICHT die Verwendung einer Sonnenbrille, oder das Eincremen mit einer Sonnencreme bzw. die Einhaltung der WHO Empfehlungen zum Sonnenschutz!

Literatur

[1]     F. J. Pashkow, D. G. Watumull, and C. L. Campbell, “Astaxanthin: a novel potential treatment for oxidative stress and inflammation in cardiovascular disease,” Am. J. Cardiol., vol. 101, no. 10A, p. 58D–68D, May 2008.

[2]     M. M. R. Shah, Y. Liang, J. J. Cheng, and M. Daroch, “Astaxanthin-Producing Green Microalga Haematococcus pluvialis: From Single Cell to High Value Commercial Products,” Front. Plant Sci., vol. 7, Apr. 2016 [Online]. Available: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4848535/. [Accessed: 16-Aug-2016] [3]     M. A. Gammone, G. Riccioni, and N. D’Orazio, “Marine Carotenoids against Oxidative Stress: Effects on Human Health,” Mar. Drugs, vol. 13, no. 10, pp. 6226–6246, Sep. 2015.

[4]     P. Palozza, “Prooxidant actions of carotenoids in biologic systems,” Nutr. Rev., vol. 56, no. 9, pp. 257–265, Sep. 1998.

[5]     N. M. Lyons and N. M. O’Brien, “Modulatory effects of an algal extract containing astaxanthin on UVA-irradiated cells in culture,” J. Dermatol. Sci., vol. 30, no. 1, pp. 73–84, Oct. 2002.

[6]     E. Camera, A. Mastrofrancesco, C. Fabbri, F. Daubrawa, M. Picardo, H. Sies, and W. Stahl, “Astaxanthin, canthaxanthin and β-carotene differently affect UVA-induced oxidative damage and expression of oxidative stress-responsive enzymes,” Exp. Dermatol., vol. 18, no. 3, pp. 222–231, Mar. 2009.

[7]. Hyun-Sun Yoon, Hyun Hee Cho, Soyun Cho, Se-Rah Lee, Mi-Hee Shin, and Jin Ho Chung, "Supplementating with Dietary Astaxanthin Combined with Collagen Hydrolysate Improves Facial Elasticity and Decreases Matrix Metalloproteinase-1 and -12 Expression: A Comparative Study with Placebo, " J Med Food 17 (7) 2014, 1–7

[7]     R. D. Jager, W. F. Mieler, and J. W. Miller, “Age-related macular degeneration,” N. Engl. J. Med., vol. 358, no. 24, pp. 2606–2617, Jun. 2008.

[8]     M. A. Gammone, E. Gemello, G. Riccioni, and N. D’Orazio, “Marine Bioactives and Potential Application in Sports,” Mar. Drugs, vol. 12, no. 5, pp. 2357–2382, Apr. 2014.

[9]     T. Iwamoto, K. Hosoda, R. Hirano, H. Kurata, A. Matsumoto, W. Miki, M. Kamiyama, H. Itakura, S. Yamamoto, and K. Kondo, “Inhibition of low-density lipoprotein oxidation by astaxanthin,” J. Atheroscler. Thromb., vol. 7, no. 4, pp. 216–222, 2000.

[10]    J. S. Park, J. H. Chyun, Y. K. Kim, L. L. Line, and B. P. Chew, “Astaxanthin decreased oxidative stress and inflammation and enhanced immune response in humans,” Nutr. Metab., vol. 7, p. 18, 2010.

[11]    M. K. Shigenaga, T. M. Hagen, and B. N. Ames, “Oxidative damage and mitochondrial decay in aging,” Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., vol. 91, no. 23, pp. 10771–10778, Nov. 1994.

[12]    A. M. Wolf, S. Asoh, H. Hiranuma, I. Ohsawa, K. Iio, A. Satou, M. Ishikura, and S. Ohta, “Astaxanthin protects mitochondrial redox state and functional integrity against oxidative stress,” J. Nutr. Biochem., vol. 21, no. 5, pp. 381–389, May 2010.

 

 

 

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