Astaxanthin

Natürliches Astaxanthin gilt als eines der stärksten Antioxidantien und gehört chemisch zur Gruppe der Carotinoide, genauer zu den Xanthophyllen (1). Industriell wird Astaxanthin v.a. aus der Grünalge Haematococcus pluvialis gewonnen, welche bei Stress durch Nahrungs- oder Wassermangel, hohem Salzgehalt im Wasser, Stickstoffmangel, starkes Sonnenlicht oder extreme Wärme oder Kälte mit der Ausbildung des charakteristisch roten Naturfarbstoffs Astaxanthin reagiert. Über die Nahrungskette gelangt Astaxanthin in Tier und Mensch und ist beispielsweise für die rötliche Färbung von Krebstieren, Hummern und Lachsen verantwortlich (2). Obwohl seine Fähigkeit, freie Radikale zu eliminieren, um einiges stärker als jene von Vitamin C, Vitamin E und synthetischem Astaxanthin ist, gilt Astaxanthin als „sanftes“ Antioxidans (3)(4).

Das „Superantioxidans“ Astaxanthin (C40H52O4) ähnelt strukturmäßig Beta-Carotin (C40H56). Während Beta-Carotin jedoch nur 11 Doppelbindungen besitzt, weist Astaxanthin 13 konjugierte Doppelbindungen auf. Diese und die zwei Oxogruppen (doppelt gebundener Sauerstoff an Kohlenstoffatom) verleihen Astaxanthin seine antioxidative Wirkung. Vergleichsstudien haben gezeigt, dass Astaxanthin weitaus stärker antioxidativ wirkt als andere Verbindungen. So wirkt Astaxanthin z.B. 6000-mal stärker als Vitamin C, 770-mal stärker als Coenzym Q10, 100-mal stärker als Vitamin E, 55-mal stärker als synthetisches Astaxanthin, 5-mal stärker als Beta-Carotin, 3-mal stärker als Lutein, 2-mal stärker als Lycopin. Hinsichtlich seiner antioxidativen Aktivität hat Astaxanthin noch weitere Vorteile. Seine chemische Struktur ermöglicht es ihm, unterschiedlichste Arten freier Radikale abzufangen. Gleichzeitig gilt Astaxanthin als „sanftes“ Antioxidans, denn im Vergleich zu anderen Antioxidantien wird das Molekül nach der Aufnahme eines freien Radikals nicht selbst zu einer hochreaktiven Verbindung (3)(4). Astaxanthin gilt als sicher und wurde von der United States Food and Drug Administration (FDA) mit dem GRAS-Status (generally recognized as safe) zertifiziert (5). Nach der Aufnahme in Form von Supplementen oder carotinoidreicher Nahrung gelangt Astaxanthin mit Nahrungsfetten durch passive Diffusion in die intestinalen Zellen. Ähnlich anderen Carotinoiden wird Astaxanthin in Chylomikronen und über die Lymphe ins Blut transportiert. So erfolgt dann auch der Transport zum jeweiligen Zielgewebe (6). Die Bioverfügbarkeit von Astaxanthin hängt von zahlreichen Faktoren ab. So erhöht die Kombination mit Nahrungsfetten die Bioverfügbarkeit um das 2,4-Fache, die gleichzeitige Einnahme zu einer Mahlzeit sollte also berücksichtigt werden (7). Außerdem steigert die Kombination von Astaxanthin mit Nahrungsfetten in Supplementen dessen Bioverfügbarkeit um das 2- bis 4-Fache (8). Einen weiteren Vorteil bietet die Gewinnung von Astaxanthin aus Haematococcus pluvialis. Da diese Form des Astaxanthins verestert ist, ist sie stabiler und wird im Körper besser absorbiert. Unverestertes Astaxanthin kann besonders leicht oxidieren (9)(10)(11). Abgeschlossen wird das Thema der Bioverfügbarkeit durch den Faktor Tabakkonsum. Rauchen verstärkt den Astaxanthinabbau und kann die Bioverfügbarkeit stark reduzieren (12). 
 

Das oxidative Gleichgewicht beschreibt das Verhältnis zwischen der Produktion reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) und der Aktivität antioxidativer Schutzsysteme. Ist dieses System in Balance, können oxidative Schädigungen minimiert und Körperzellen optimal geschützt werden. Häufig kommt es aufgrund von chronischem Stress, Umweltbelastungen oder auch Sport zu einem Ungleichgewicht: Es entsteht vermehrt oxidativer Stress, was letztlich zu Zellschädigungen, diversen Erkrankungen oder frühzeitiger Alterung führen kann. Astaxanthin ist dazu in der Lage, diese Balance wiederherzustellen. Eine klassische Zielgruppe für Astaxanthin sind Raucher. Die hohen Gehalte an ROS in Zigarettenrauch schädigen vermehrt Lipid-, Protein- und DNA-Strukturen oxidativ. Zusätzlich kommt es bei Rauchern sowohl zu einer verminderten Aktivität antioxidativer Enzyme als auch zu generell verminderten Konzentrationen an Antioxidantien. Eine Intervention mit Astaxanthin zeigte hier schon nach drei Wochen eine signifikante Reduktion von Biomarkern für oxidativen Stress. Gleichzeitig erhöhten sich die Konzentrationen antioxidativer Schutzsysteme (12). Ähnlich wirksam zeigt sich Astaxanthin bei übergewichtigen oder adipösen Personen: Malondialdehyd konnte um 35 %, Isoprostane um 65 % reduziert werden; beide sind wichtige Biomarker für oxidativen Stress. Die positiven Effekte auf Superoxiddismutasen – eine Enzymklasse, die reaktive Superoxidanionen zu Wasserstoffperoxid metabolisiert – fielen noch stärker aus. Hier konnte die Aktivität um fast das 3-Fache gesteigert werden. Die Totale-Antioxidative-Kapazität (TAS) erhöhte sich zudem um mehr als 120 % (13). 
 

Der menschliche Alterungsprozess geht mit mitochondrialen Schädigungen, einer erhöhten Produktion von oxidativem Stress und weniger aktiven Zellschutzsystemen einher. Dieser Hintergrund gilt als eine der Hauptursachen für die Entstehung verschiedenster Erkrankungen im höheren Alter. Charakteristische altersbedingte Begleiterscheinungen sind Schädigungen der Haut, eine verstärkte Oxidation von Blutlipiden oder auch Retinaschäden. Astaxanthin kann diesen Alterungsprozessen erfolgreich entgegenwirken. Erhaltung eines jungen Hautbildes: Die menschliche Haut ist als Barriere permanent unterschiedlichsten Umwelteinflüssen ausgesetzt: UV-Strahlung, Umweltgiften und diversen mechanischen und chemischen Einflüssen. Es ist daher naheliegend, dass die Haut durch reaktive Sauerstoffspezies besonders stark belastet wird. Die Barrierefunktion der Haut wird durch den fortschreitenden Alterungsprozess zusätzlich reduziert, da die von Natur aus immer dünner werdende Haut besonders empfindlich auf UV-Strahlung reagiert. Die direkten Folgen sind eine verstärkte Pigmentierung, eine verminderte Elastizität und eine frühzeitige Alterung der Haut. Doch auch in diesem Indikationsbereich ist auf das Antioxidans Astaxanthin Verlass. Dieses vermag nicht nur der Hyperpigmentierung und Faltenbildung entgegenzuwirken, sondern erhöht auch die Hautelastizität und -feuchtigkeit. Auch UV-induzierte Hautschädigungen kann es reduzieren. Insgesamt unterstützt Astaxanthin also den Erhalt eines jungen Hauterscheinungsbildes – und das auch im Alter. Besonders erwähnenswert sind zwei Studien aus Japan, in welchen die Astaxanthinintervention die Falten rund um die Augenpartie und die Größe der Altersflecken im Wangenbereich reduzierte, die Hauttextur verbesserte und Hautfeuchtigkeit und -elastizität steigerte (14). Eine im Juni 2018 publizierte Studie zum UV-Schutz von Astaxanthin untersuchte, ob die Supplementierung mit 4 mg Astaxanthin/Tag die minimale Erythemdosis (MED) der Haut erhöht. Die minimale Erythemdosis (auch Erythemschwellendosis) ist ein Maß für die Toleranz der menschlichen Haut gegenüber der Sonnenstrahlung und gibt an, welche Menge an UV-Strahlen die Haut toleriert, bevor es zu ersten Rötungen kommt. Nach Abschluss der Astaxanthineinnahme war die MED signifikant erhöht; dieser Effekt trat in der Placebogruppe nicht auf. Gleichzeitig wiesen die UV-bestrahlten Hautareale der Probanden der Astaxanthingruppe einen geringeren Feuchtigkeitsverlust auf. Auch das subjektive Empfinden hinsichtlich einer Verbesserung rauer Haut und der insgesamten Hauttextur fiel in der Interventionsgruppe deutlich positiver aus (15).

Schutz vor Lipidperoxidation:
Zum astaxanthinvermittelten Schutz vor Lipidperoxidation wurde eine Studie durchgeführt, bei der die Effekte einer Astaxanthinsupplementierung auf das Lipidprofil und antioxidative Parameter (TBARS, TAS und 8-Isoprostan) von postmenopausalen Frauen untersucht wurden. TBARS (thiobarbituric acid reactive substances) sind Biomarker für das Ausmaß der Lipidperoxidation TAS (total antioxidant status) und 8-Isoprostan sind Marker für oxidativen Stress. Astaxanthin führte zur Erhöhung von HDL-Cholesterin und einer Senkung der Triglyceridspiegel. Gleichzeitig reduzierte es das Ausmaß der Lipidperoxidation über eine Senkung von TBARS. Auch der TAS-Wert stieg an, was eine Funktionsverbessserung der antioxidativen Schutzsysteme widerspiegelt. Einflüsse auf 8-Isoprostan, LDL- und Gesamtcholesterin blieben hingegen aus (16). Schutz vor altersbedingten Augenschädigungen und Veränderungen des Sehverhaltens: Presbyopie, auch Alterssichtigkeit beziehungsweise Altersweitsichtigkeit, ist keine Krankheit, sondern bezeichnet den fortschreitenden altersbedingten Verlust der Nahanpassungsfähigkeit des Auges. Ein scharfes Sehen in der Nähe ohne geeignete Korrektur ist dann nicht mehr möglich. Lässt man diesen Funktionsverlust unbehandelt, kommt es zu asthenopischen Beschweren – wie Nacken- und Schultersteifheit, Augenschmerzen und Kopfschmerzen –, welche die Lebensqualität signifikant beeinträchtigen. Eine Studie aus dem Jahr 2009 untersuchte, ob und wie sich Astaxanthin auf die Begleiterscheinungen einer beginnenden Presbyopie auswirkt. Die Ergebnisse waren eindeutig: Bei einem Großteil der Probanden verbesserte sich die Konvergenzmiosis signifikant. Diese beschreibt die ein- oder beidseitige Pupillenverengung nach einem Sehreiz. Auch verbesserten sich Symptome, wie überanstrengte Augen, verschwommene Sicht oder auch Schulter- und Nackenverspannungen (17). Erste Hinweise gibt es auch zum Nutzen von Astaxanthin im Rahmen des Computer Vision Syndrome (CVS). CVS, auch bekannt als digitale Augenbelastung, ist die Kombination von Augenund Sehproblemen durch die regelmäßige Nutzung von Computern und anderen digitalen Geräten wie etwa Smartphones. Typische Symptome beginnen bei Kopfschmerzen
und Schlafstörungen und reichen bis hin zu Erschöpfung, geröteten Augen, Schwindel oder auch verschwommener Sicht. Astaxanthin ist in der Lage, den Auswirkungen des digitalen Alltags entgegenzuwirken. So senkte das Carotinoid die Refokussierungszeit des Auges um 46 % und verbesserte die Akkommodation – die Fähigkeit des Auges, die Sehschärfe an verschiedene Entfernungen aktiv anzupassen – um 27 % (18)(19). 
 

Herz-Kreislauf-Erkrankungen, im Speziellen die koronare Herzkrankheit (KHK), führen zu fast der Hälfte aller Todesfälle in der Europäischen Union und sind damit die Haupttodesursache. Chronische Entzündungsprozesse und erhöhter oxidativer Stress sind maßgeblich in den pathophysiologischen Prozess von Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Atherosklerose involviert. Nichtsdestotrotz werden die Studienergebnisse über antioxidative Mikronährstoffe zur Primär- und Sekundärprävention von Atherosklerose kontrovers diskutiert. Da Medikamente – wie Statine, Calciumantagonisten oder Diuretika – mit verschiedensten Nebenwirkungen einhergehen, stoßen sie bei den Patienten auf eine nur geringe Compliance. Umso wichtiger ist die Entwicklung neuer Präventions- und Therapiemethoden: Die kardioprotektiven Wirkungen von Astaxanthin mit seinen einzigartigen chemischen Eigenschaften werden seit längerer Zeit untersucht. Die folgenden Zeilen diskutieren einzelne Aspekte und stellen den derzeitigen Konsens der Literatur dar (20). 

Schutz vor LDL-Oxidation:
In der oxidativen Modifizierung von LDL bzw. der Größenund Dichteänderung der LDL-Partikel wird die eigentliche Ursache für die Initiierung des atherosklerotischen Geschehens gesehen. Ob Astaxanthin LDL-Partikel vor der Oxidation schützen kann, ist noch nicht eindeutig erklärt. In einigen Tierstudien reduzierte das Antioxidans Astaxanthin LDL um 30 %, andere Untersuchungen wiesen keine signifikanten Ergebnisse nach. In Humanstudien im Zeitraum von 2000 bis 2011 sprechen die Studienresultate eher dafür, dass Astaxanthin vor Lipid- und LDL-Peroxidation schützt (20). 

Blutdrucksenkung:
Schätzungen zufolge werden im Jahr 2025 schon mehr als 1,56 Milliarden Menschen von Bluthochdruck betroffen sein. Umso wichtiger sind effektive Maßnahmen, um einer bestehenden Hypertonie entgegenzuwirken. Die blutdrucksenkenden Effekte von Astaxanthin im Tiermodell sprechen eine klare Sprache und zeigen signifikante Reduktionen von systolischem (bis zu 28 mmHg) und diastolischem Blutdruck (bis zu 23 mmHg). Ergebnisse aus Humanstudien liegen noch zu wenige vor, um eine zuverlässige Aussage treffen zu können (20). 

Blutzuckersenkung und Diabetes:
Die aktuellste Metaanalyse zu den antidiabetischen Effekten von Astaxanthin weist auf eine zumindest geringe blutzuckersenkende Wirkung des Carotinoids hin. Als potentielle Mechanismen werden eine Verbesserung der Insulinsensitivität, eine Reduktion von oxidativem Stress und Entzündungen sowie eine Unterstützung der Endothelfunktion diskutiert (20)(21). Weitere Hinweise zum kardioprotektiven Potential von Astaxanthin gibt eine 2018 publizierte RCT: Die achtwöchige Intervention mit 8 mg Astaxanthin/Tag wurde mit Diabetikern durchgeführt. Besonders erwähnenswert waren die signifikante astaxanthininduzierte Reduktion der Gesamtfettmasse und die Senkung der Triglyceridspiegel. Gleichzeitig verminderten sich der Blutdruck und die VLDL-Spiegel im Vergleich zum Placebo. Auch wurden positive Effekte auf die Fructosamin- und Adiponektinspiegel festgestellt. Fructosamin stellt ein längerfristiges Abbild des Blutzuckerspiegels dar und wird auch als „Blutzuckergedächtnis“ bezeichnet. Adiponektin ist ein Peptidhormon, welches in den Fettzellen gebildet wird. Es reguliert sowohl das Hungergefühl als auch die Nahrungsaufnahme und moduliert die Insulinwirkung. Übergewichtige haben häufig verminderte Adiponektinspiegel, was die Insulineffizienz abschwächt (22). 
 

Intensive Trainingsperioden und Wettkampfphasen gehen mit einer erhöhten Produktion von oxidativem und nitrosativem Stress (ROS und NOS) einher. Diese können Protein-, Lipid- und andere Körperstrukturen schädigen. Das komplexe Zusammenspiel antioxidativer Systeme führt normalerweise dazu, dass diese Schädigungen stark eingeschränkt bzw. verhindert werden. Ist das Trainingspensum längere Zeit zu hoch, entsteht jedoch eine Dysbalance und die Produktion reaktiver Sauerstoffspezies überwiegt. Diese Dysbalance kann auch durch psychische Einflussfaktoren (z.B. Stress in Arbeits- und Privatleben) verstärkt werden, was v.a. für Breitensportler relevant ist. Um diesen nachteiligen Effekten entgegenzuwirken, hat sich im Breiten- und Leistungssport der gezielte Einsatz antioxidativer Nährstoffe etabliert.

Stoffwechselsituation des Sportlers:
Damit Fett als Energiequelle verwendet werden kann, müssen die Fettsäuren zuerst in die Mitochondrien gelangen. Dies geschieht mithilfe des Carnitin-Acyltransferase-Systems. Besonders relevant ist diesbezüglich die Carnitin-Acyltransferase I. Dieses Enzym überträgt die Acylgruppe auf L-Carnitin. Während sportlicher Belastung wird das Enzym durch das vermehrte Anfallen von oxidativem Stress beeinträchtigt. Die direkte Folge: Die Energiebereitstellung aus Fett wird reduziert. Ob Astaxanthin diesen Prozess verhindern kann, wurde in diversen Tierstudien getestet. Eine konnte zeigen, dass Astaxanthin die oxidative Modifizierung der Carnitin-Acyltransferase I um 41 % reduziert. Gleichzeitig fielen die Glykogenspeicher in der Interventionsgruppe signifikant höher aus, was auf einen glykogensparenden Effekt des Carotinoids hindeutet. Dieser Effekt wurde auch in weiteren Tierstudien nachgewiesen. Der Nachweis am Menschen ist aber noch ausständig. 

Leistungsfähigkeit:
Da Astaxanthin eine glykogensparende Wirkung nachgesagt wird, liegt auch ein ergogener Effekt nahe, der in mehreren Tierstudien nachgewiesen wurde. Diese zeigten, dass Astaxanthin beispielsweise die Schwimmzeit und die Laufzeit bis zur Erschöpfung erhöhen kann. Die (wenigen) Humanstudien zum leistungssteigernden Effekt von Astaxanthin sind widersprüchlich: So führte die Astaxanthinintervention in einer Studie mit Rennradfahrern über eine Distanz von 20 km zu einer Zeitersparnis von 121 Sekunden; die Placebogruppe konnte sich nur um 18 Sekunden verbessern. Eine weitere Untersuchung mit sehr ähnlichem Studiendesign konnte diese Ergebnisse nicht reproduzieren, signifikante Effekte blieben aus. Auch hier sind weitere Studien gefordert. 

Regeneration:
Intensive Trainingseinheiten führen zu Muskelschädigungen, oxidativem Stress und Entzündungen. Schon im Tierversuch verbesserte Astaxanthin die Werte der Biomarker, welche auf eine körperliche Erschöpfung hindeuten. Leider ist die Zahl der verfügbaren Studien am Menschen zur Bewertung dieses potentiellen Zusammenhangs bei Weitem noch nicht repräsentativ (23).

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Referenzen Interaktion
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Gröber, U. Arzneimittel und Mikronährstoffe: Medikationsorientierte Supplementierung. 3. aktualisierte und erweiterte Auflage. Stuttgart: WVG Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft Stuttgart, 2014.