Astaksantyna - naturalny, najsilniejszy antyoksydant

Written by Joanna Igielska-Kalwat, Izabela Nowak
Rate this item
(0 votes)

Wiele problemów zdrowotnych spowodowanych jest zanieczyszczeniem środowiska naturalnego i żywności, niewłaściwym sposobem odżywiania, stresem związanym z rosnącym tempem życia codziennego oraz wolnymi rodnikami, atakującymi nasz organizm. Czynniki te stwarzają zagrożenie dla prawidłowego funkcjonowania organizmu człowieka. Racjonalna wydaje się profilaktyka, związana z właściwym sposobem odżywiania. Odpowiednio dobrana dieta obfitująca w substancje i składniki pochodzenia naturalnego, które wywierają dobroczynny wpływ na funkcjonowanie organizmu człowieka. Przyroda dała nam szansę na poprawę kondycji naszego zdrowia i jakości życia. Większość substancji pochodzenia naturalnego korzystnie oddziałuje na organizm człowieka [1]. Bardzo ważną rolę w przeciwdziałaniu powstawania wolnorodnikowych uszkodzeń pełnią związki hamujące tworzenie wolnych rodników lub uczestniczące w ich przekształcaniu w nieaktywne pochodne. Związki te nazywamy antyoksydantami. Do silnych, naturalnych antyoksydantów, należą karotenoidy, najsilniejszym z nich okazała się astaksantyna.

W wyniku fotoutleniania, stresu fizjologicznego, a nawet zwykłego działania systemu odpornościowego, organizm człowieka może wygenerować szkodliwe formy tlenu. Zaliczamy do nich bardziej reaktywne niż tlen cząsteczkowy: nadtlenki organiczne i nieorganiczne, tlen singletowy oraz wolne rodniki [2-5]. Tlen singletowy jest stanem wzbudzonym tlenu cząsteczkowego i powstaje podczas normalnych procesów biologicznych, zachodzących w organizmach. Charakteryzuje się długim czasem życia oraz dużą reaktywnością. Aby z powrotem przeszedł do stanu podstawowego, nadmiar swojej energii musi przekazać innej cząsteczce, na przykład antyoksydantowi. Proces taki nazywa się wygaszaniem [6, 7]. Wolne rodniki są strukturami, które zawierają niesparowany elektron. Podobnie jak tlen singletowy charakteryzują się dużą reaktywnością elektronów, zdolnością do kompilacji z innymi rodnikami oraz dysmutacji [4, 8]. W celu uzupełnienia niedoborów, wolne rodniki pobierają brakujące elektrony od innych cząsteczek, dzięki czemu same stają się stabilne i jednocześnie zostają wygenerowane nowe rodniki, które atakują kolejne cząsteczki. W ten sposób dochodzi do kaskady reakcji, które wiążą się z uszkadzaniem głównych składników komórkowych [3, 5]. Źródłem wolnych rodników mogą być również czynniki związane ze stylem życia. Lista schorzeń spowodowanych działaniem wolnych rodników obejmuje: miażdżycę (niedokrwienie, zawał, udar mózgu, zaburzenia rytmu serca), nadciśnienie, arterioskleroza; procesy karcynogenne; cukrzycę; reumatoidalne zapalenie stawów, artrozę; choroby układu pokarmowego; infekcje (wirusowe, grzybice, AIDS, malaria,) i stany zapalne; alergie; schorzenia autoimmunologiczne; schorzenia układu oddechowego; zaćmę, zwyrodnienie plamki żółtej; łuszczycę [9-11].

Organizm człowieka dysponuje wieloma mechanizmami obronnymi, które neutralizują szkodliwe działanie reaktywnych form tlenu. Ważną rolę w zmniejszaniu uszkodzeń oksydacyjnych w organizmie człowieka pełnią antyoksydanty. Są to związki, które nawet przy bardzo niskim stężeniu, w porównaniu do substratu, mogą opóźnić lub zapobiec jego utlenieniu [12]. Można je podzielić na dwie grupy związków. Pierwsze to antyoksydanty przerywające reakcje rodnikowe przez przekazanie rodnikom atomów wodoru lub elektronów, co prowadzi do powstania związków o większej stabilności. Do takich związków należą: fenole (galusany), hydrochinony, trihydroksybutylofenony i tokoferole. Do drugiej grupy zalicza się substancje, których działanie ma charakter synergistyczny. Są zdolne do wychwytywania tlenu oraz do chelatowania jonów biorących udział w tworzeniu się rodników. Ich aktywność polega na przekazywaniu wodoru do fenoksyrodników, przez co przywracana jest im pierwotna aktywność przeciwutleniająca. Do substancji wychwytujących tlen należą: kwas askorbinowy, palmitynian askorbylu, aminokwasy, flawonoidy, witamina A, karotenoidy oraz wiele innych [13]. Karotenoidy to żółte, pomarańczowe, czerwone lub niekiedy fioletowe barwniki roślinne występujące u wszystkich organizmów fotosyntetyzujących [14]. Są zbudowane z 8 jednostek izoprenowych połączonych w taki sposób, że układ reszt izoprenowych jest odwrócony w środku cząsteczki. Mogą one występować w formie związków acyklicznych, monocyklicznych lub bicyklicznych. Są to związki polienowi, w których podwójne wiązanie występuje w układzie sprzężonym. Spośród współcześnie rozpoznanych jest blisko 600 karotenoidów większość występuje w świecie roślinnym [15].

Dzielimy je na: karoteny (karotenoidy nie zawierające tlenu) oraz ksantofile (karotenoidy zawierające w cząsteczce tlen w postaci grup hydroksylowych, epoksydowych lub karbonylowych) [16]. Do najbardziej znanych karotenoidów należą: α,β,γ – karoten, likopen, zeaksantyna, luteina i astaksantyna [17]. Astaksantyna zwana również królową karotenoidów, jest ksantofilem, w swojej strukturze chemicznej posiada dwie grupy hydroksylowe oraz dwie grupy karbonylowe. Dzięki temu ma silniejsze działanie antyoksydacyjne oraz efektywniej działa w organizmie. Ze względu na tlenowe grupy w swojej cząsteczce, nie wykazuje aktywności do witaminy A. Astaksantyna jest naturalnym barwnikiem zwierząt i roślin, nadaje im czerwony kolor. Zauważyć ją możemy w upierzeniu flamingów, mięśniach łososi i innych ryb, homarach, czy też w krewetkach. Największą ilość tego karotenoidu zawierają jednak algi, to one są głównym źródłem pozyskiwania astaksantyny [18]. I K ast rzekaJest silniejszym antyutleniaczem od witaminy E, β-karotenu oraz innych związków. Jako jedna z nielicznych związków przechodzi przez barierę krew-mózg oraz krew-siatkówka, zaopatrując te organy oraz układ nerwowy i krwionośny w przeciwutleniacze, które wymiatają wolne rodniki, czego skutkiem jest zapobieganie uszkodzeń tych narządów. Astaksantyna przez wzgląd na swoje silne właściwości przeciwutleniające wpływa korzystnie na wiele tkanek w organizmie. Chroni serce przed zawałem czy nowotworem, poprzez wytwarzanie substancji przeciwzakrzepowych. Osłania również wątrobę i wiele innych organów przed rakiem oraz stanami zapalnymi. Zapobiega chorobom stawów, ścięgien i mięśni, m.in. zmniejsza ryzyko zachorowania na artretyzm. Podczas wysiłku fizycznego mięśnie są intensywnie natleniane przez co dochodzi do ich skurczy, astaksantyna tłumi ten proces [18].

Fotografia przedstawia rzekę Cano Cristales w Kolumbii słyniącą z niesamowitej kolorystyki, za którą odpowiedzialne są własnie algi. Zob. np. http://podroze.onet.pl/przyroda/cano-cristales-rzeka-ktora-uciekla-z-raju/2y51s

Astaksantyna charakteryzuje się lepszymi właściwościami niż najpopularniejszy spośród karotenoidów β-karoten. W badaniach nad skutecznością antyoksydantów wykorzystuje się ich zdolność do dezaktywacji wolnych rodników. Jedną z częściej stosowanych metod jest metoda z użyciem odczynnika DPPH (1,1-difenylo-2-pikrylohydrazylu), który jest stabilnym wolnym rodnikiem. Ma niesparowany elektron na powłoce walencyjnej na jednym z atomów azotu, tworzących mostek azotowy [48]. DPPH tworzy stabilny kationorodnik (fioletowy kolor), zaś w reakcji z substancją, która może oddać atom wodoru, tworzy postać zredukowaną DPPH (bezbarwny roztwór). Spadek absorbancji jest proporcjonalny do ilości postaci utlenionej DPPH, jaka pozostaje w roztworze.

 Produkty peroksydacji lipidów oznacza się także metodą spektrofotometryczną przez pomiar ilości związków reagujących z kwasem tiobarbiturowym (TBARS). Chętnie wykorzystywaną metodą jest test, w którym wolnym rodnikiem jest związek ABTS. Zastosowanie odczynnika ABTS [2,2’-azobis(3-etylobenzotiazolino-6-sulfonianu)] umożliwia pomiar całkowitej aktywności antyoksydacyjnej próbek. Rodniki generowane podczas reakcji mają barwę niebieskozieloną, antyoksydanty powodują redukcję kationorodników w stopniu zależnym od czasu trwania reakcji, stężenia przeciwutleniacza oraz jego aktywności (następuje zanik barwy roztworu). Przeprowadzone w laboratoriach testy wykazały wyższość naturalnej astaksantyny nad sztuczną w zakresie zwalczania wolnych rodników. Syntetyczna astaksantyna jest redukowana w laboratoriach wielkich kompanii chemicznych z produktów przemysłu petrochemicznego. Mimo dokładnie takiego samego wzoru chemicznego naturalnaastaksantyna jest jednak inną cząsteczką: różni się nie tylko kształtem, ale także tym, że, w naturalnym stanie, zawsze jest połączona z kwasami tłuszczowymi dołączonymi na końcu każdej cząsteczki. Wynikiem tego połączenia jest molekuła estryfikowana, która czyni z naturalnejastaksantyny znacznie silniejszy przeciwutleniacz niż jej syntetyczny odpowiednik [19].

Podsumowując, astaksantyna jako jeden z najsilniejszych przeciwutleniaczywiąże i usuwawolnerodniki, które powodują przyspieszanie procesu starzenia się naszej skóry. Karotenoid ten wykazuje następujące właściwości:przeciwdziała procesom starzenia i związanym z nimi zmianami (zmarszczkami, wysuszeniem skóry, piegami, plamamistarczymi, degradacjąkolagenu),wzmacnia ochronę przeciwko promieniowaniu UV,zmniejsza stany zapalne,zwiększa siłę mięśni i przyspiesza ich regenerację, przeciwdziała nowotworom,wzmacnia ochronę przeciw wrzodom żołądka,działa ochronnie na wątrobę, serce, oczy, stawy i prostatę,zmniejsza liczbę uszkodzeń DNA [20, 21].Moc astaksantyny, jako przeciwutleniacza, jest 14 razy silniejsza niż witaminy E, 54 razy silniejsza niż β-karotenu oraz 65 razy silniejsza niż witaminy C [22].

LITERATURA

[1] Bartosz G., Druga twarz tlenu, Wydawnictwo naukowe PWN, 2003

[2] Badarinath AV., Mallikarjuna K., Madhu Sudhana Chetty C., Ramkanth S., Rajan TVS., Gnanaprakash K., A review on In-vitro antioxidant methods: comparisions, correlations and considerations, Pharm. Tech., 2010, 2, 1276-1285

[3] Carocho M., Ferreira ICFR.,A review on antioxidants, prooxidants and related controversy: Natural and synthetic compounds, screening and analysis methodologies and future perspectives,Food Chem. Toxicol., 2013, 51, 15-25

[4] Kisała J., Antyutleniacze pochodzenia roślinnego i syntetycznego – ich rola i właściwości, Zeszyt Naukowy, 2009, 11, 109-114

[5] Lorenz R.T., Astaxanthin nature’s super carotenoid, Bio. Astin Technical Bulletin, 2000, 62, 1-19

[6] Blokhina O., Virolainen E., Fagerstedt K.V., Antioxidants, oxidative damage and oxygen deprivation stress: a review, Annals. of Botany, 2003, 91, 179-194

[7] Naguib Yousry MA. Antioxidant activities of astaxanthin and related carotenoids, J. Agric. Food Chem, 2000, 48, 1150-1154

[8] Geens A., Dauwe T., Eens M., Application of Microbial carotenoids as a source of colouration and growth of ornamental fish Xiphophorushelleri. World Journal of Fish and marine Sciences, 2011, 2, 137-144

[9] Liang J., Tian YX., Yang F., Zhang JP, Skibsted LH., Antioxidant synergism between carotenoids in membranes, Astaxanthin as a radical transfer bridge, Food Chem., 2009, 115, 1437-1442

[10] Thiel J., Elsner P., Oxidants and Antioxidants in Cutaneous Biology. Current Problem in Dermatolgy, Zurich, 2001

[11] Ziemlański Ś., Wartanowicz M., Rola wolnych rodników w procesie starzenia się ustroju,Pol. Tyg. Lek., 1982, 37, 1453-1456

[12]Grajek W., Rola przeciwutleniaczy w zmniejszeniu ryzyka wystąpienia nowotworów i chorób układu krążenia, Żywn. Nauk. Technol., 2004, 38:,2-11

[13] Moise AR., Al-Babili S., Wurtzel ET., Mechanistic Aspects of Carotenoid Biosynthesis., Chem. Rev., 2014, w druku; x.doi.org/10.1021/cr400106y

[14] Ziemlański Ś., Normy żywienia człowieka, PZWL, 2001

[15] Beutner S., Bloedorn B., Frixel S., Hermandez B., Hoffmann T., Martin H., Mayer B., Noack P., Ruck Ch., Schmidt M., Schulke I., Sell S., Ernst H., Haremza S., Seybold G., Sies H., Stahl W., Walsh T., Quantitative assessment of antioxidant properties of natural colotene in antioxidant functions, J. Sci Food Agric, 2001, 81, 559-568

[16] Sikorski Z .Chemia żywności, Wydawnictwo Naukowo- Techniczne, 2007

[17] Wilska- Jeszka J., Barwniki. Chemiczne i funkcjonalne właściwości składników zywności, WNT, 1994

[18] Capelli B., Astaksantyna. Naturalna astaksantyna- królowa karotenoidów, Copyright by Cyanotech Corporation, 2007

[19] Müller L., Frohlich K., Bohm V., Comparative antioxidant activities of carotenoids measured by ferric reducing antioxidant power (FRAP), ABTS bleaching assay (αTEAC), DPPH assay and peroxyl radical scavenging assay, Food Chem., 20011, 129, 139-148

[20] Tominaga K., Hongo N., karato m., Yamashita E, Cosmetic benefits of astaxanthin on humanssubjects, Biochemica Polonica

[21] Jabłońska S., Majewski S., Choroby skóry, Wydawnictwo Lekarskei PZWL

[22] Igielska-Kalwat J., Gościańska J., Nowak I., Antyoksydacujne właściwości karotenoidów. Kosmetyka i Kosmetologia, 2013, 6, 3-4