Schneller, höher, weiter – Astaxanthin gegen oxidativen Stress im Training

Abstract

Die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS – Reactive Oxygen Species) im menschlichen Körper ist ein natürlicher Prozess, der für die Funktion mancher metabolischer Prozesse, wie Muskelkontraktion, notwendig und wichtig ist, und gewisse Impulse im Körper auszulöst. Bei starker körperlicher Belastung steigt der Sauerstoffverbrauch, damit verbunden nimmt die Produktion reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) im Organismus, und besonders in der arbeitenden Muskulatur während und nach der Belastung, zu. Eine Überproduktion dieser reaktionsfreudigen freien Radikale führt zu sogenanntem „Oxidativen Stress“. Dabei wird das oxidative Gleichgewicht in den Zellen gestört, wodurch es zur Schädigung molekularer Strukturen kommen kann. Ein erhöhtes Verletzungsrisiko, gesteigerte Infektanfälligkeit oder Entzündungsgefahr, sowie längere Regenerationszeiten und chronischer Ermüdung der Muskulatur sind die Folge [1].

Der menschliche Organismus verfügt über natürliche Abwehrsysteme, um ein oxidatives Gleichgewicht zu schaffen und sich vor negativen ROS-bedingten Effekten zu schützen. Zu diesem System gehören sowohl endogene antioxidative Enzyme, wie Katalase oder Glutathionperoxidase, als auch exogene Antioxidantien, wie Vitamin C und E, Spurenelemente wie Zink oder Selen, und verschiedene sekundäre Pflanzenstoffe wie Carotinoide, die über die Ernährung zugeführt werden [2]. Astaxanthin, dasstärkste natürliche Antioxidans, gehört zur Familie der Carotinoide, genauer zu den Xanthophyllen. In der Natur kommt es in photosynthetischen Organismen wie Bakterien, Algen und Hefen vor. Die höchsten Konzentrationen an natürlichem Astaxanthin können aus der Süßwasser-Mikroalge Haematococcus pluvialis gewonnen werden und weisen die beste Bioverfügbarkeit auf.

Astaxanthin gilt durch seine enorme antioxidative Kraft als roter Diamant unter den Radikalfängern. Es wirkt etwa bei der Neutralisierung von Singulett-Sauerstoff 6.000-mal stärker als Vitamin C und ist dabei aufgrund seiner einzigartigen molekularen Struktur im Gegensatz zu anderen Antioxidantien nicht pro-oxidativ. Dies bedeutet, Astaxanthin macht freie Radikale unschädlich, ohne selbst solche Radikale zu bilden [3]. Im Vergleich wird Vitamin E als bekanntes Antioxidans bei der Neutralisation von aggressiven Sauerstoffradikalen selbst zum Tocopheroxylradikal und benötigt zur Regenerierung andere Antioxidantien wie z.B. Vitamin C, Ubiquinol oder Astaxanthin [4].

Generell wirken Antioxidantien wie Astaxanthin gegen oxidativen Stress, und schützen den menschlichen Organismus in Phasen hoher körperlicher Belastung vor Entzündungen und deren Folgen. Forschungen in diesem Bereich zeigen, dass durch ein kontinuierliches Training körpereigene Schutzmechanismen gegen Oxidativen Stress zunehmen und als Reaktion auf das Training antioxidative Abwehrmechanismen in den Muskeln verstärken. Werden ROS auf Grund körperlicher Belastung freigesetzt, dienen sie dem Organismus als Signalmoleküle, um Stoffwechselprozesse in Gang zu setzen, welche eine Anpassung an Trainingsreize ermöglichen. Ein gewisser trainingsbedingter oxidativer Stress hat folglich einen positiven Effekt auf die sportliche Leistung. Eine zu hohe Belastung durch ROS als Folge von starker Überlastung und nicht ausreichender antioxidativer Abwehrsysteme wirkt sich hingegen negativ auf den Trainingserfolg aus. Eine Verschlechterung der körperlichen Leistung, Muskelermüdung, Muskelschäden und Übertraining sind die Folge.

Besonders für Leistungs- und Hochleistungssportlern steigt der Bedarf für die Zufuhr bioverfügbarer Antioxidantien über die Ernährung. In Phasen längerer intensiver Belastung, zum Beispiel während Wettkämpfen, in denen nicht der Trainingsstimulus im Vordergrund steht, kommt es oft zu einer Unterversorgung der Athleten mit Mikronährstoffen. Hier kann eine ergänzende Zufuhr von Antioxidantien Verletzungen und Entzündungsprozessen vorbeugen, sowie eine Stabilisierung des Immunsystems bewirken. Eine Überlastung durch vermehrte ROS-Bildung kann dadurch vermieden werden. Die Supplementierung von Antioxidantien im Leistungssport ist ein komplexes, vieldiskutiertes Thema. Es gilt, die richtige Balance zwischen oxidativem Stress, Bewegung, Training und Übertraining zu finden [2].

Positive Wirkung von Astaxanthin auf Muskelkraft und Leistung

Zahlreiche wissenschaftliche Studien zeigen positive Wirkungen bei Sporternährung mit Astaxanthin-Ergänzung. Dazu zählen unter anderem eine verbesserte Leistungsfähigkeit, die Reduktion von muskulären Verletzungen oder Entzündungen und kürzere Erholungszeiten der Muskelsysteme.

Abbildung 1: Anzahl von Kniebeugen nach drei und sechs Monaten der Versuchs- und Placebo-Gruppe im Vergleich [5].

Eine schwedische Doppelblindstudie aus dem Jahr 2008 mit 40 gesunden männlichen Studenten im Alter von 17 bis 19 Jahren zeigte positive Effekte der Astaxanthin-Supplementierung auf die Muskelausdauer und -kraft. Die Teilnehmer wurden in zwei Gruppen aufgeteilt und erhielten über einen Zeitraum von sechs Monaten täglich eine Kapsel mit 4mg Astaxanthin oder ein Placebo. Kraft und Ausdauer der Teilnehmer wurde vor und nach der Supplementierung bestimmt. Nach sechsmonatiger Supplementierung, konnte die Astaxanthin-Gruppe eine signifikant höher Leistungssteigerung im Vergleich zur Kontrollgruppe erzielen (siehe Abbildung 1). Die Autoren kamen zum Schluss, dass dies nicht allein durch verbesserte Fitness oder Muskelwachstum durch das Training erklärt werden kann, sondern dass die Verbesserung der Kraft und Ausdauer auf die Astaxanthin-Supplementierung zurückzuführen ist [5].

In einer weiteren Studie wurden Sportstudenten (Anzahl 16) zufällig in eine Test- und Kontrollgruppe aufgeteilt und 28 Tage lang trainiert. Die Testgruppe erhielt 12mg Astaxanthin täglich. Die Ergebnisse des Bluttests am Ende des Versuchsmonats zeigten, dass es im Anschluss an den körperlichen Belastungstest in beiden Gruppen zu einer Reduzierung der antioxidativen Kapazität und zu einer Steigerung der Milchsäurewerte kam. Im Vergleich zur Kontrollgruppe war die antioxidative Kapazität in der Testgruppe jedoch signifikant höher und der Milchsäurewerte geringer. Durch die Einnahme von Astaxanthin konnte somit der antioxidative Abwehrmechanismus in der Testgruppe gefördert und die Bildung von Milchsäure verringert werden [6].

Die Auswirkungen einer natürlichen Astaxanthin-Supplementierung wurden in einer weiteren Studie an Fußballspielern untersucht. Die 60 jungen und gesunden Versuchsteilnehmer wurden auch hier in zwei Gruppen aufgeteilt und erhielten über einen Zeitraum von 90 Tagen entweder eine Kapsel mit 4mg natürlichem Astaxanthin oder ein Placebo. Die Astaxanthin-Gruppe konnte während der Studienlaufzeit einen signifikanten Anstieg der Laufgeschwindigkeit und der Laufzeit bis zur Erschöpfung im Vergleich zum Ausgangswert erzielen. Die Studienergebnisse deuten darauf hin, dass die Supplementierung von Astaxanthin die trainingsinduzierte Produktion freier Radikale verringern und dadurch Muskelschäden abschwächen kann [7].

Eine darauffolgende Studie mit 40 Fußballspielern und einer erneuten Supplementierung von 4mg Astaxanthin über 90 Tage zeigte außerdem einen signifikanten Anstieg der Immunoglobin-A-Konzentrationen – wichtige Antikörper für die Abwehr von Krankheitserregern – sowie eine verbesserte Balance zwischen Prooxidantien und Antioxidantien-, wodurch trainingsinduzierte Muskelschäden und Entzündungen verringert werden konnten [8].

Die Wirkung einer Astaxanthin-Supplementierung auf die sportliche Leistung wurde auch an trainierten Amateur-Rennradfahrern getestet. Hier wurden ähnliche Ergebnisse erzielt wie in den zuvor erwähnten Studien. Insgesamt erhielten 21 ausdauertrainierte männliche Radfahrer über vier Wochen tägliche eine Kapsel mit 4mg Astaxanthin oder ein Placebo. Die Astaxanthin-Gruppe konnte ihre Ausgangsleistung in einem 20 km langen Radrennen während der vierwöchigen Testphase, mit einer Steigerung um 5%, signifikant stärker verbessern, als die Vergleichsgruppe die nur ein Placebo-Präparat erhielt (siehe Abbildung 2). Neben der Zeit hat sich auch die Kraftleistung der Testgruppe deutlich (um 15%) verbessert.

Abbildung 2

Nicht nur junge Sportler können von einer Astaxanthin-Supplementierung profitieren. Auch bei älteren Menschen kann durch die Einnahme von Astaxanthin Ausdauer, Beweglichkeit und Muskelkraft gestärkt und das oxidative Gleichgewicht gefördert werden [9].

Besondere Vorteile durch die Ergänzung von Astaxanthin bei starker trainingsbedingter Belastung sind:

• Schutz vor trainingsbedingter Produktion freier Radikale
• Hemmung der Bildung von Milchsäure
• Stärkere Verbesserung von Muskelausdauer, Kraft und Erholung
• Reduktion von Muskelschäden und Entzündungen

Astaxanthin zeigt bereits bei geringen Aufnahmemengen von 4mg pro Tag positive Effekte bei körperlicher Belastung für junge und ältere Menschen.

Wie ist nun eine Supplementierung in der sportlichen Ernährung praktikabel?

Neben einer ausgewogenen Ernährung ist die Supplementierung von Elektrolyten und weiteren Mikronährstoffen von Bedeutung. Astaxanthin kann auch hier seinen Beitrag leisten. Das österreichische Unternehmen BDI-BioLife Science stellt in seiner Kultivierungsanlage im Ökopark Hartberg, Österreich, natürliches Astaxanthin aus der Mikroalge Haematococcus Pluvialis in einem speziell entwickelten, geschlossenen Kultivierungsverfahren her. Die Wirkstoff-Palette der Marke AstaFit^® wurde speziell für den Einsatz in Nahrungsergänzungsmitteln entwickelt. Verschiedenen Rohstoffqualitäten (Oleoresine, wasserlösliche Granulate etc.) bieten einen Bandbreite an Einsatzmöglichkeiten für das stärkste natürliche Antioxidans und ermöglichen eine Einarbeitung in unterschiedliche Darreichungsformen (z.B. Kapseln, Pulvermischungen, Soft-Gums oder Getränke). Somit kann Astaxanthin auf vielseitige Weise und bei jeglicher körperlichen Art von Betätigung – Indoor, Outdoor sowie bei täglichem Training – eingesetzt werden. Eine Astaxanthin-Supplementierung im Hochleistungssport ist ebenfalls möglich.

Zwei spezielle dafür von der BDI-BioLife Science entwickelten Produkte stehen bereits auf der Kölner Liste® für Produkte mit minimiertem Doping-Risiko. Die Kölner Liste® ist eine Initiative zur Doping-Prävention und listet Nahrungsergänzungsmittel (NEM), die von einem in der Nahrungsergänzungsmittel-Analytik auf Dopingsubstanzen weltweit führenden Labor auf ausgewählte Dopingsubstanzen getestet wurden. Als Partner der Kölner Liste® sorgt BDI-BioLife Science für mehr Transparenz in einem sehr heterogenen Markt und unterstützt Sportler/innen, Teams, Vereine und Verbände bei der Einschätzung dieser Produkte. Weitere Infos über die von BDI-BioLife Science gelisteten Produkte können auf der Homepage der Kölner Liste® nachgelesen werden. (www.koelnerliste.com)

Schneller – höher – weiter – Im Sport, vor allem im Hochleistungssport gehen Athlet/innen im Training und im Wettkampf regelmäßig an die physischen und psychischen Grenzen der Belastbarkeit. Zumindest dem dadurch entstehenden oxidativen Stress kann durch eine Supplementierung mit natürlichem Astaxanthin entgegengewirkt werden. Durch das antioxidative Potential und die entzündungshemmende Wirkung sorgt der Diamant der Radikalfänger für eine wirksame Ergänzung zur Verbesserung der sportlichen Leistung. Egal ob Jung oder Alt und in welcher Trainingsphase (vor, während oder nach dem Sport) oxidativer Stress reduziert wird, die Muskelausdauer und Muskelfunktion wird unterstützt und somit die Freude an der Bewegung gesteigert.

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]       M. Lamprecht, Ed., Antioxidants in Sport Nutrition, 1st ed. 2015.

[2]       J. Finaud, G. Lac, and E. Filaire, “Oxidative stress: Relationship with exercise and training,” Sport. Med., vol. 36, no. 4, pp. 327–358, 2006, doi: 10.2165/00007256-200636040-00004.

[3]       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, no. 1, pp. 128–152, 2014, doi: 10.3390/md12010128.

[4]       U. Gröber, Mikronährstoffe: Metabolic Tuning-Prävention-Therapie, 3rd ed. Stuttgart: Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, 2011.

[5]       C. L. Malmsten and Å. Lignell, “Dietary supplementation with astaxanthin-rich algal meal improves strength endurance-A double blind placebo controlled study on male students,” Carotenoid Sci., vol. 13, pp. 20–22, 2009.

[6]       L. Wu, Z. Sun, A. Chen, X. Guo, and J. Wang, “Effect of astaxanthin and exercise on antioxidant capacity of human body, blood lactic acid and blood uric acid metabolism,” Sci. Sport., vol. 34, no. 5, pp. 348–352, 2019, doi: 10.1016/j.scispo.2018.12.008.

[7]       N. D. B. Djordjevic, I. Baralic, J. Kotur-Stevuljevic, A. Stefanovic J. Ivanisevic 2, N. Radivojevic, M. Andjelkovic, “Effect of astaxanthin supplementation on muscle damage and oxidative stress markers in elite young soccer players,” J. Sports Med. Phys. Fitness, vol. 52, no. 3, pp. 382–392, 2012.

[8]       I. Baralic et al., “Effect of Astaxanthin Supplementation on Salivary IgA, Oxidative Stress, and Inflammation in Young Soccer Players,” Evidence-based Complement. Altern. Med., vol. 2015, no. 8, pp. 0–1, 2015, doi: 10.1155/2015/783761.

[9]       S. Z. Liu et al., “Building strength, endurance, and mobility using an astaxanthin formulation with functional training in elderly,” J. Cachexia. Sarcopenia Muscle, vol. 9, no. 5, pp. 826–833, 2018, doi: 10.1002/jcsm.12318.