Die oxidative Balance aufrecht erhalten mit Astaxanthin

Abstract

Oxidative Stress entsteht, wenn die zelluläre antioxidative Abwehr zu gering ist, um die reaktiven Sauerstoffradikalen (ROS – Reactive Oxygen Species) zu kompensieren: Als Zwischenprodukte des Stoffwechsels entstehen freie Radikale – ständig und in jeder Zelle des menschlichen Körpers. Neben diesen endogenen Prozessen, tragen auch exogene Faktoren zur Entstehung von ROS bei. Unsere Zellen sind jedoch in der Lage, freie Radikale bis zu einem gewissen Grad wieder abzubauen und den Körper vor einer Überproduktion von ROS zu schützen. Es gilt, den inflammatorischen Prozess zu unterbrechen (Abbildung 1), und so die Entstehung von Zellschäden, welche die Ursache für verschiedene Krankheiten, Entzündungen oder frühzeitige Alterung sind, zu verhindern. Astaxanthin, als eines der stärksten natürlichen Antioxidantien, ist in der Lage, ROS zu neutralisieren und unschädlich zu machen.

Abbildung 1: Grundlegende Wirkung von Astaxanthin. Astaxanthin kann ROS neutralisieren und trägt somit dazu bei, unseren Körper im oxidativen Gleichgewicht zu halten und in weiterer Folge entzündlichen Prozessen und Krankheiten vorzubeugen. (2)

Natürliches Astaxanthin aus der Mikroalge Haematococcus pluvialis ist ein Wirkstoff aus der Klasse der Carotinoide, im Speziellen zählt es zur Unterklasse der Xanthophylle. Das Molekül besitzt 40 Kohlenstoffatome und verfügt über sehr viele konjugierte Doppelbindungen. Dadurch kann es besonders effizient Elektronen transferieren und auf diese Weise freie Radikale neutralisieren. Durch seine spezielle Kettenlänge, die Struktur seiner Endgruppen sowie die Anzahl der Methylgruppen wirkt es im Gegensatz zu anderen bekannten Antioxidantien wie Vitamin E stark als Antioxidans ohne selbst zum Radikal zu werden und pro-oxidativ zu sein. (1-4)

Antioxidantien, wie Astaxanthin haben sehr gute entzündungshemmende Eigenschaften und können somit das Immunsystem in seinem täglichen Kampf gegen äußere Einflüsse unterstützen. Wie andere Teile des Körpers auch, funktioniert das Immunsystem besser, wenn es Unterstützung erhält. In zahlreichen Studien konnte ein positiver Effekt bei Astaxanthin-Supplementierung auf die Aktivität der natürlichen Killerzellen im Körper, die oxidative Balance, und Entzündungen bestätigt werden. (5,6) Aufgrund dieses Effekts ist Astaxanthin nachweislich in der Lage sich positiv auf die allgemeine Gesundheit, verschiedene Krankheitsverlaufe und Organe auszuwirken. (7)

Weibliche & männliche Vitalität und Fertilität

Vitamine und Spurenelemente, sogenannte Mikronährstoffe, sind grundlegend für einen funktionierenden Organismus und eine gesunde Lebensweise. Diese Stoffe in ausreichender Menge über die Nahrung aufzunehmen, ist gar nicht so einfach. Zusätzlich zum „normalen“ Bedarf gibt es außerdem Situationen und Phasen im Leben wie Wachstum, Alltagsstress, oder Schwangerschaft, die zu einem weitaus höheren Nährstoffbedarf führen. Eine Optimierung der Ernährung und Ergänzung mit Mikronährstoffen, inkl. Antioxidantien wie Astaxanthin, ist gerade dann empfehlenswert. Zu diesen Lebensphasen zählt ganz besonders die Zeit vom Kinderwunsch bis zur Geburt. Gerade in diesem Zeitraum spielt zum einen ein gesunder Lebensstil eine wichtige Rolle, und zum anderen eine gezielte Unterstützung durch spezielle Nährstoffe (Abbildung 2).

Abbildung 2: Eine ausgewogene Vitamin- und Nährstoffzufuhr unterstützt Mutter und Kind während der Schwangerschaft und Stillzeit für eine optimale Entwicklung.

Astaxanthin und die Wirkung auf die weibliche Vitalität

Bereits vor der Schwangerschaft kann die richtige Nährstoff- und Vitaminzufuhr die Weichen für eine gesunde Entwicklung und eine unkomplizierte Geburt stellen. Zink und B-Vitamine können die allgemeine Fruchtbarkeit erhöhen und so die Familiengründung erleichtern. Während der Schwangerschaft selbst haben Frauen einen erhöhten Bedarf an Vitaminen und Nährstoffen, denn zu dieser besonderen Zeit leistet der weibliche Körper Unglaubliches, um sich selbst und das heranwachsende Leben ideal zu versorgen. Für eine optimale Entwicklung des Kindes wird die unterstützende Zufuhr von Omega-3 Fettsäuren empfohlen, da diese die Entwicklung von Augen und Gehirn des Fötus fördert. Außerdem steigt zu dieser Zeit das Blutvolumen der Mutter stark an. Eisen und B-Vitamine helfen dem weiblichen Körper bei der hierfür notwendigen Produktion neuer Blutkörperchen, beugen Müdigkeitserscheinungen vor und unterstützen die Schilddrüsenfunktion. Durch die Einnahme von Folsäure und Jod wird wiederum das Risiko eines Neuralrohrdefektes minimiert und die Nervenentwicklung gefördert.

Während der Schwangerschaft steigt die Produktion von ROS, u.a. aufgrund der Funktionsweise der Plazenta. Die Plazenta übernimmt vor allem in den ersten Wochen alle wichtigen Lebensfunktionen wie die Ernährung, die Entgiftung und die Sauerstoffversorgung des Fötus. Der dabei entstehende oxidative Stress wird in Zusammenhang mit dem Risiko eines spontanen Schwangerschaftsabbruchs und weiteren Schwangerschaftskomplikationen gebracht. Eine besondere Rolle fällt in dieser Zeit den Antioxidantien zu. Astaxanthin – das stärkste natürliche Antioxidans – kann in Kombination mit den zuvor beschriebenen Vitaminen und Nährstoffen die Chancen auf eine gesunde Schwangerschaft weiter erhöhen. Auch wenn die Forschung auf diesem Gebiet noch einen weiten Weg vor sich hat, haben einige Studien bereits den positiven Einfluss und die sichere Wirkung von Carotinoiden wie Astaxanthin während der Schwangerschaft und Stillzeit aufgezeigt.

Heutzutage ist es keine Seltenheit mehr, dass vor der Familienplanung die berufliche Verwirklichung auf der Agenda steht. Da die Chancen auf eine Schwangerschaft mit steigendem Alter stark sinken, kann eine Kombination der vorgestellten Nährstoffe und Astaxanthin für viele Frauen mit Kinderwunsch von Vorteil sein. (8)

Ebenso wie bei Frauen, spielt auch im Leben von vielen Männern der Wunsch nach einer Familie eine wichtige Rolle. Aber auch für Männer kann es schwierig sein, Kinderplanung, Karriere, biologische Uhr und Lebensstil in Einklang zu bringen. Neben den bereits erwähnten Einflüssen von oxidativem Stress wirkt dieser sich außerdem negativ auf die männliche Zeugungsfähigkeit aus. Im Bereich Wirkung von Astaxanthin auf die männliche Fertilität wurde bereits Grundlagenforschung betrieben und einige klinische Studien publiziert.

Diese zeigen, dass ein hoher Anteil an vermindert fruchtbaren Männern eine erhöhte Menge an ROS aufweist. Spermien haben einen speziellen Plasmamembranaufbau, der für die hohe Spermienbeweglichkeit verantwortlich ist und die Befruchtung einer Eizelle so erst möglich macht. Der hohe Anteil an ungesättigten Fettsäuren in der Plasmamembran eines Spermiums macht dieses sehr empfindlich gegenüber hohen Mengen an ROS und oxidativem Stress. Da Spermien über äußerst wenig Schutz vor freien Radikalen verfügen, kann oxidativer Stress zu einer sinkenden Lebensfähigkeit und Beweglichkeit sowie zu einer Änderung des gesamten Metabolismus der Spermien führen (Abb. 3). (9) Außerdem hat der oxidative Stress Schädigungen der DNA zur Folge. Analysen zwischen 1971 und 2011 zeigen einen signifikanten Rückgang von über 50% der Spermienanzahl bei Männern aus Industrieländern. (10)

Abbildung 3: Schema der zusammenhängenden Mechanismen zwischen oxidativem Stress, Antioxidantien und Fruchtbarkeitsaussicht.

Bei einer randomisierten, Placebo-kontrollierten Doppelblindstudie zur Supplementation mit Astaxanthin wurde eine Steigerung der Spermienkonzentration und Spermienqualität nachgewiesen. Darüber hinaus wurden bei den Partnerinnen der Astaxanthin-Gruppe, welche 16mg Astaxanthin pro Tag zu sich nahmen, signifikant höhere Schwangerschaften im Studienzeitraum beobachtet. Über die Hälfte (54,5%) der Partnerinnen in der Astaxanthin-Gruppe wurden im Untersuchungszeitraum schwanger, in der Placebo-Gruppe waren es hingegen nur 10,5%. (9) Neben der Steigerung der Spermienkonzentration könnte Astaxanthin aufgrund der Verbesserung der Spermien-Kapazitation zu einer Erhöhung der Fruchtbarkeit beitragen. Erst durch die sogenannte Kapazitation, den biochemischen Umbauprozess der Samenzelle, ist es dieser möglich, eine Eizelle zu befruchten. In-Vitro-Studien haben gezeigt, dass Astaxanthin diesen Prozess mit seinem positiven Einfluss auf die oxidative Balance verbessern kann. (12, 13)

Ferner zeigten Tierversuche mit typischen Risikofaktoren für eine schlechte Zeugungsfähigkeit (z.B. Übergewicht und Nikotinkonsum) beeindruckende positive Effekte in der Versuchsgruppe mit Astaxanthinsupplementierung. Beispielsweise hatten Samenzellen übergewichtiger Ratten, welche mit Astaxanthin gefüttert wurden, eine höhere Spermienanzahl, Beweglichkeit und Lebensfähigkeit als die Spermien der Vergleichsgruppe. (14) Ein weiterer Tierversuch zeigte, dass Astaxanthin auch die schädlichen Auswirkungen von Nikotin auf die Fruchtbarkeit minimieren kann. In diesem Fall zeigte die Astaxanthin-Gruppe ebenfalls eine erhöhte Anzahl, Beweglichkeit und Lebensfähigkeit der Spermien im Vergleich zu den Kontroll-Gruppen. (15) Bereits seit den 90er Jahren wird Astaxanthin in der Pferdezucht erforscht und verabreicht, um eine höhere Fruchtbarkeitsleistung und Wirtschaftlichkeit in dieser kostspieligen Branche zu erzielen. An dieser Stelle lässt sich positiv hervorheben, dass Astaxanthin durch eine Verbesserung der Beweglichkeit und Schutz der Spermien die Fertilität positiv beeinflusst. (11) Fasst man die Ergebnisse der Studien von Astaxanthin für die männliche Fertilität zusammen, ergibt sich folgendes Bild (Abb. 4):

Astaxanthin und die Wirkung auf die männliche Fertilität

Abbildung 4: Wirkung von Astaxanthin auf die männliche Fertilität.

Durch die Reduktion von ROS ist Astaxanthin, wie in Abbildung 4 gezeigt, in der Lage, die männliche Fertilität zu verbessern und somit die Wahrscheinlichkeit einer Schwangerschaft zu erhöhen. Kombiniert man Astaxanthin mit weiteren Nährstoffen und Vitaminen könnte dieser Effekt zusätzlich gesteigert werden. Durch eine Kombination mit Zink, Selen oder den Vitaminen E und B lässt sich die Produktion von Spermien steigern und deren Beweglichkeit weiter verbessern. Somit erhöht sich die Chancen auf eine erfolgreiche Familienplanung. Vor gar nicht allzu langer Zeit waren die Rollen klar verteilt. Der Mann stand als Ernährer voll im Berufsleben und Kinderkriegen, Haushalt und Co. waren Sache der Frau. Dieses Bild hat sich gravierend geändert. Männer und Frauen stehen nahezu gleich erfolgreich im Berufsleben und die Familienplanung rückt nach hinten. Da sich die Fertilität von unterschiedlichen Alltagsumständen negativ beeinflussen lässt ist es wichtig, präventiv etwas dafür zu tun.

Zusammenfassend zeigen die vorgestellten Studien, dass natürliches Astaxanthin auch in „Nischenbereichen“ wie der männlichen und weiblichen Fruchtbarkeit vielversprechendes Potential haben. Es ist immer wieder erstaunlich auf welch vielseitige Weise dieses Power-Antioxidans aus der Mikroalge unsere Gesundheit beeinflussen und stärken kann und uns durch seine entzündungshemmende Wirkung auf zellulärer Ebene rundum stärkt.

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 natürliches Astaxanthin maßgeschneidert für die Kosmetik- (ASTACOS^®) und Nahrungsergänzungsmittel-industrie (ASTAFIT^®) her.

Literatur

1. 1. Pizzino, G. et al. Oxidative Stress: Harms and Benefits for Human Health. Oxid. Med. Cell. Longev. 2017, (2017).
2. Nishida, Y., Yamashita, E. & Miki, W. Quenching Activities of Common Hydrophilic and Lipophilic Antioxidants against Singlet Oxygen Using Chemiluminescence Detection System. Carotenoid Sci. 11, 16–20 (2007).
3. Régnier, P. et al. Astaxanthin from Haematococcus pluvialis prevents oxidative stress on human endothelial cells without toxicity. Mar. Drugs 13, 2857–2874 (2015).
4. Martin, H. D. et al. Chemistry of carotenoid oxidation and free radical reactions. Pure Appl. Chem. 71, 2253–2262 (1999).
5. Park, J. S., Chyun, J. H., Kim, Y. K., Line, L. L. & Chew, B. P. Astaxanthin decreased oxidative stress and inflammation and enhanced immune response in humans. Nutr. Metab. (2010) doi:10.1186/1743-7075-7-18.
6. Baralic, I. et al. Effect of Astaxanthin Supplementation on Salivary IgA, Oxidative Stress, and Inflammation in Young Soccer Players. Evidence-based Complement. Altern. Med. 2015, (2015).
7. Donoso, A., González-Durán, J., Muñoz, A. A., González, P. A. & Agurto-Muñoz, C. “Therapeutic uses of natural astaxanthin: An evidence-based review focused on human clinical trials”. Pharmacol. Res. 166, (2021).
8. Zielińska, M. A., Wesołowska, A., Pawlus, B. & Hamułka, J. Health effects of carotenoids during pregnancy and lactation. Nutrients 9, 1–25 (2017).
9. Comhaire, F. H., El Garem, Y., Mahmoud, A., Eertmans, F. & Schoonjans, F. Combined conventional/antioxidant ‘Astaxanthin’ treatment for male infertility: A double blind, randomized trial. Asian J. Androl. 7, 257–262 (2005).
10. Levine, H. et al. Temporal trends in sperm count: A systematic review and meta-regression analysis. Hum. Reprod. Update 23, 646–659 (2017).
11. Heczko, K. Einfluß der Zufütterung von karotinoidem Astaxanthin auf die Spermaqualität und die Fruchtbarkeit von Warmbluthengsten zur Erlangung des Grades einer ( Dr . med . vet .) durch die Tierärztliche Hochschule Hannover Vorgelegt von Kristin Hildegard Heczko au. (Tierärztliche Hochschule Hannover, 2004).
12. Donà, G. et al. Effect of astaxanthin on human sperm capacitation. Mar. Drugs 11, 1909–1919 (2013).
13. Andrisani, A. et al. Astaxanthin improves human sperm capacitation by inducing lyn displacement and activation. Mar. Drugs 13, 5533–5551 (2015).
14. Mortazavi, M., Salehi, I., Alizadeh, Z., Vahabian, M. & Roushandeh, A. M. Protective effects of antioxidants on sperm parameters and seminiferous tubules epithelium in high fat-fed rats. J. Reprod. Infertil. 15, 22–28 (2014).
15. Ashrafizadeh, M. & Ahmadi, Z. Effect of Astaxanthin Treatment on the Sperm Quality of the Mice Treated with Nicotine. Rev. Clin. Med. 6, 1–5 (2019).