Die Power von natürlichem Astaxanthin

Abstract

Unsere Haut, das größte Organ des Körpers, spielt eine wichtige Rolle. Ihre Gesundheit und Morphologie bestimmt unser Äußeres und trägt wesentlich zu unserem Wohlbefinden bei. Als Schutzschild ist die Haut ständig äußeren Umwelteinflüssen und Stress ausgesetzt, der durch interne Stressfaktoren wie körperliche Anstrengung und externe Stressfaktoren wie UV-Strahlen verursacht wird. Eine systemische Versorgung der Haut mit Mikronährstoffen, z. B. durch die Nahrung oder durch gezielte Supplementation, ist der mit Abstand wichtigste Parameter, der zu einer gesunden Haut beiträgt. Dieser Umstand wird vor allem daran erkennbar, wie Mangelzustände die Haut beeinflussen.

Durch Kombination von topischer Applikation und oraler Aufnahme eines Wirkstoffes, lassen sich die Effektivität der Anwendung erhöhen und das Ergebnis verbessern. Letztendlich führt ein ganzheitlicher Einsatz zum bestmöglichen Resultat. Um die Hautfunktionen zu erhalten und zu unterstützen, können zahlreiche Wirkstoffe von Innen und Außen angewendet werden, wobei nicht alle diese kombinierte Effektivität mit sich bringen. Eine umfassende Membrangängigkeit ist dabei genauso essenziell, wie lipophile und hydrophile Strukturen, die eine Anlagerung in den unterschiedlichen Membranschichten möglich machen. Eine bedeutende Gruppe, die Stressfaktoren in der Haut neutralisieren können, bilden dabei die Antioxidantien. Das stärkste natürliche Antioxidans ist Astaxanthin. Astaxanthin zählt zur Gruppe der Carotinoide, speziell zu den Xanthophyllen und durch seine einzigartige Molekülstruktur (Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Sauerstoffatome) ist es besonders effektvoll. (1)

In der Mikroalge ist das Molekül Astaxanthin direkt an Phospholipide geknüpft und liegt, je nachdem ob die Fettsäuren mit einer Hydroxylgruppe oder mit beiden Hydroxylgruppen reagieren als Monoester und Diester vor. So ist die herausragende Membrangängigkeit von algenbasiertem Astaxanthin gewährleistet, und die höhere Bioverfügbarkeit im Vergleich zu anderen natürlichen Astaxanthin-Quellen wie Bakterien oder Hefen begründet. (2) Als Wirkstoff wird Astaxanthin schonend aus der Haematococcus-pluvialis-Biomasse mittels CO2-Extraktion gewonnen und ist fettlöslich. Für den diätetischen Einsatz kann dieser direkt als natürliches Oleoresin (ASTAFIT® – Abbildung 1), eingesetzt und mit anderen Vitalstoffen kombiniert werden. Als kosmetischer Inhaltstoff wird er mit Jojobaöl weiterveredelt.

Aufgrund seiner fettlöslichen Eigenschaft eröffnet astaxanthinreiches Oleoresin zahlreiche Verarbeitungsmöglichkeiten und kann auch durch Veredelungsprozesse weiter mikroverkapselt werden, wodurch die Einsatzbereiche nochmals potenziert werden.

Abbildung 1: Astaxanthin-Kapsel von BDI-BioLife Science.

Lichtinduzierter oxidativer Stress & die Rolle von ROS (reactive oxygen species)

Gerade bei der Neutralisierung von freien Radikalen, sogenannten „reactive oxygen species“ (ROS) spielen Antioxidantien eine maßgebliche Rolle. Astaxanthin gilt als „Diamant unter den Radikalfängern“ und seine Bedeutung, hinsichtlich der Reduzierung von oxidativem Stress ist umfassend wissenschaftlich dokumentiert. (1)

Lichtinduzierter oxidativer Stress spielt eine entscheidende Rolle bei der menschlichen Hautalterung und verursacht Hautschädigungen. Wann immer Hautmoleküle UV- oder sichtbares Licht absorbieren, und Energie auf Sauerstoff übertragen, gehen sie in einen angeregten Zustand über, und bilden Singulett-Sauerstoff – ein außerordentlich reaktives Molekül dessen Einfluss auf die Zell-DNA für die Haut besonders katastrophal ist. Hautphotosensibilisatoren sind endogene oder exogene Verbindungen, die leicht durch UV- oder sichtbares Licht aktiviert werden und, sobald diese Sensibilisierung geschehen ist, eine nachteilige Hautreaktion auslösen. Sie übertragen die Ladung auf Sauerstoff und verursachen ROS und freie Radikale. Die lichtinduzierten ROS und freien Radikale führen zu oxidativem Stress, verwüsten Proteine, Lipide und DNA und verursachen negative Veränderungen der Hautstruktur.

Wenn Singulett-Sauerstoff die Zellmembranen angreift, aktiviert er Enzyme, die zu Zelltod, Peroxidation und letztendlich zur Verschlechterung des Hautbildes führen. Ein Singulett-Sauerstoffmolekül kann ein einzelnes 8-OH-dG (8-Hydroxydesoxyguanosin – Biomarker für oxidativen Stress) in ein DNA-Molekül einbringen. Dieser Prozess löst die sogenannte NFkB-Kaskade aus – den Beginn einer Entzündung, der eine Kettenreaktion tausender molekularer Modifikationen in der Zelle, Membran sowie die Überexpression von MMP-1-Enzymen nach sich zieht, welche Kollagen und andere elastische Fasern zerstört. So wird in weiterer Folge die Schädigung der Haut und Hautalterung vorangetrieben.(1), (3)

Lichtinduzierter oxidativer Stress & Faktoren, die diesen auslösen können

Lichtinduzierter oxidativer Stress wird durch verschiedenste Arten von Strahlung ausgelöst, wie z.B.:

• UVA-Strahlung
• UVB-Strahlung
• Blaulicht

UVA- und UVAB-Strahlung (ultraviolettes Licht) und Infrarotlicht sind für zirka 50-80% der visuellen Hautalterung verantwortlich. Daher ist Lichtschutz von außen durch kosmetische Ansätze, und von Innen durch gezielte Nahrungsergänzung eine Möglichkeit, die Haut vor Schäden zu bewahren. Insbesondere die UVB-Menge des Sonnenlichts ist ein entscheidender, gut charakterisierter Faktor für Hautschäden. UVB-Strahlung, eine energiereiche, kurzwellige Strahlung (290 – 320nm), belastet grundsätzlich den epidermalen Teil der Haut.
Im Gegensatz dazu gestaltet sich der UVA-Anteil des Sonnenlichts energieärmer und ist eher langwelliger Natur (320-400nm). Diese Art der Bestrahlung kann in die dermalen Teile der Haut eindringen, was zu einer langfristigen Schädigung der Kollagen- und Elastinfasern führen kann. Die menschliche Haut selbst besitzt intrinsische zelluläre Schutzmechanismen, welche in der Lage sind, die von außen induzierte ROS-Menge auf ein erträgliches Minimum zu regulieren. Dieser natürliche Mechanismus kann durch regelmäßige und kontinuierliche UV-Bestrahlung überlastet werden, und schwächt mit der Zeit immer mehr ab. (4)

Genau wie UVA- und UVB-Strahlung hat auch Blaulicht maßgebliche Auswirkungen auf unsere Haut, denn es ruft insbesondere in den Mitochondrien oxidativen Stress hervor. In 2021 konnte mit Hilfe eines UV-VIS Spektroskopie festgestellt werden, dass Astaxanthin ein Absorbtionsmaximum von 476 NM besitzt. Von Blaulicht wird bei einer Wellenlänge von 400-480 NM gesprochen. Demnach liegt die Vermutung nahe, dass Astaxanthin in der Lage ist, auch gegenüber Blaulicht zu schützen (Abbildung 2). (5)

Abbildung 2: UV-VIS Spektrum von Astaxanthin.

Studien belegen, dass eine orale Supplementation mit natürlichem Astaxanthin alle Hautschichten schützt und so eine gesunde, strahlende Haut von innen heraus fördert.

Eine Studie aus dem Jahr 2017 deutet darauf hin, dass eine kontinuierliche Astaxanthin-Einnahme oxidativen Stress reduziert und in der Folge zu morphologischen Veränderungen die restlichen Hautoberflächenbestandteile (RSSCs) führt, was mit der Umkehrung des Hautalterungsprozesses vereinbar ist. Die Studie dauerte 4 Wochen und umfasste 31 Teilnehmer (17 Männer und 14 Frauen) über 40 Jahre, die eine tägliche Dosis von 4mg Astaxanthin erhielten.(7)

Auch die Wirkung einer Nahrungsergänzung mit Astaxanthin auf die UV-induzierte Schädigung der Haut wurde 2018 untersucht. Um den Schutzfaktor von Astaxanthin für die UV-induzierte Schädigung der Haut zu bewerten, bestimmten Forscher die minimale Erythem-Dosis (MED) und analysierten die UV-induzierten Veränderungen des Feuchtigkeitsgehalts und des transepidermalen Wasserverlusts (TEWL) bei 23 Probanden bei einer Supplementierung von 4mg Astaxanthin täglich; sowohl zu Studienbeginn als auch nach 9 Wochen Supplementierung.

Das Ergebnis der Studie weist auf einen Anstieg der MED (Abbildung 3) hin, der auf eine höhere Sicherheit gegenüber UV-Strahlung, eine Verringerung der Feuchtigkeitsabnahme in den bestrahlten Bereichen (Abbildung 4) und eine Verbesserung der rauen Haut und des Hautbildes in der Astaxanthin-Gruppe rückschließen lässt. (8)

Abbildung 3: Veränderung der minimalen Erythemdosis (MED) gegenüber dem Ausgangswert in den beiden Gruppen. Die Fehlerbalken zeigen die Standardabweichung.

Abbildung 4: Eine Nahrungsergänzung mit Astaxanthin schwächt die Abnahme der Feuchtigkeit in den bestrahlten Gebieten ab. Veränderung der Feuchtigkeit sieben Tage nach der Bestrahlung. Die Fehlerbalken geben die Standardabweichung an.

In einer aktuellen dermatologischen in vivo-Studie von 2021, mit topischer Anwendung von Astaxanthin, konnte die schützende Wirkung gegen die Auswirkungen von UV-Strahlung von dem Astaxanthin-Oleoresin ASTACOS® bestätigt werden. In einer klinischen Pilotstudie wurde der Wirkstoff mit einer Konzentration von 0,2% eingesetzt. Seine UV-schützende Wirkung im Vergleich zu einem Placebo wurde in einer kontrollierten Versuchsanordnung an 21 gesunden Probanden mit Fitzpatrick-Hauttyp 2 oder 3 getestet (Abbildung 2). Nach intensiver UV-Belichtung konnte mit der AstaCos®-Behandlung ein um 25% niedrigerer Erythem-Wert im Vergleich zur Placebo-Gruppe gemessen werden (Abbildung 5). In dieser Versuchsanordnung unterdrückt der Wirkstoff die sichtbare Erythembildung in über 70% der Fälle. (9)

Abbildung 5: Oben– Messung der Erythembildung mit Skintrek PT3-Belichtungseinheit. Rechts – Fotodokumentation einer in vivo-Studie zur Messung der Schutzwirkung von AstaCos® gegen die Auswirkungen von UV-Strahlung. Rechter und linker Unterarm 24 Stunden nach identischer UV-Bestrahlung auf beiden Seiten (rechter Unterarm: Placebo, linker Unterarm: topisches Astaxanthin): linker Unterarm ohne Erytheme, rechter Unterarm mit Erythemen in den exponierten Testbereichen.

In einer weiteren in vitro-Studie von 2021 wurden zusätzlich Keratinozyten verglichen, die intensiver UV-B-Bestrahlung ausgesetzt waren. Dabei belegen die mit ASTACOS^® behandelten Zellen einen biologischen Zellschutz gegenüber UV-B-Bestrahlung und histologisch waren weniger Zellschäden zu erkennen. (6)

Die Astaxanthin Wirkung gegenüber UVA-induziertem oxidativen Stress konnte auch in einer in vitro-Studie an menschlichen Fibroblasten bestätigt werden. Astaxanthin ist im Vergleich zu anderen Antioxidantien, einschließlich Beta-Carotin und Canthaxanthin stärker. Die Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass Astaxanthin im Vergleich zu Beta-Carotin und Canthaxanthin eine signifikant bessere Lichtprotektion aufweist und den oben erwähnten UVA-induzierten Schäden entgegenwirkt. (10)

Das Beste aus zwei Welten

Die beschriebenen Forschungsarbeiten dokumentieren ein optimales Ergebnis für die Haut durch Astaxanthin bei oraler und dermaler Anwendung. Astaxanthin wirkt als biologischer Zellschutz gegen die Auswirkung von schädlichen UVA- und UVB-Strahlen und vermag Falten zu reduzieren, die Elastizität der Haut zu steigern und Hautalterung vorzubeugen. Der Wirkstoff garantiert eine umfassende Reduktion von oxidativem Haut-Stress – es wirkt genau dort, wo es benötigt wird und dringt dabei bis in tiefe Hautschichten vor. Durch diese Unterstützung von Innen und Außen ist unsere Haut bestens gewappnet, um uns als Barriere gegen alltägliche, schädliche Umwelteinflüsse zu schützen.

Über BDI-BioLife Science

BDI-BioLife Science ist Spezialist für die Entwicklung von innovativen Technologien zur Herstellung von hochqualitativen Algen-Wertstoffen für die LifeScience-Industrie.

In der im Ökopark Hartberg/Österreich, gelegenen Kultivierungs-Anlage stellt die BDI-BioLife Science mit dem eigens entwickelten, geschlossenen Algenzuchtverfahren hochqualitatives natürliches Astaxanthin maßgeschneidert für die Kosmetik- (ASTACOS^®) und Nahrungsergänzungsmittel-industrie (ASTAFIT^®) her.

Literatur

(1) S. Davinelli, M. E. Nielsen, and G. Scapagnini, “Astaxanthin in skin health, repair, and disease: A comprehensive review,” Nutrients, vol. 10, no. 4, pp. 1–12, 2018.
(2) R. R. Ambati, P. S. Moi, S. Ravi, and R. G. Aswathanarayana, “Astaxanthin: Sources, extraction, stability, biological activities and its commercial applications – A review,” Mar. Drugs, vol. 12, pp. 128–152, 2014.
(3) H. D. Martin et al., “Chemistry of carotenoid oxidation and free radical reactions,” Pure Appl. Chem., vol. 71, no. 12, pp. 2253–2262, 1999.
(4) K. Scharffetter-Kochanek et al., “Photoaging of the skin from phenotype to mechanisms,” Exp. Gerontol., vol. 35, no. 3, pp. 307–316, 2000.
(5) “200610_Spektrum_Bluelight_Test_Derma1418.pdf.” .
(6) D. G.-R. institute for reliable Results, “Physiological / Histological in vitro Expertise,” no. March, 2021.
(7) N. E. Chalyk, V. A. Klochkov, T. Y. Bandaletova, N. H. Kyle, and I. M. Petyaev, “Continuous astaxanthin intake reduces oxidative stress and reverses age-related morphological changes of residual skin surface components in middle-aged volunteers,” Nutr. Res., vol. 48, pp. 40–48, 2017.
(8) N. Ito, S. Seki, and F. Ueda, “The protective role of astaxanthin for UV-induced skin deterioration in healthy people—a randomized, double-blind, placebo-controlled trial,” Nutrients, vol. 10, no. 7, pp. 4–6, 2018.
(9) P. D. Kopera, “UV-protektives Potential von Astaxanthin Halbseiten-kontrollierte Pilotstudie,” no. 32, pp. 1–14, 2021.
(10) E. Camera et al., “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, 2009.