PharmDr. Milan Krajíček, K2pharm s.r.o., Opava
Astaxanthin je přírodní látka ze skupiny karotenoidů s xanthofylovou strukturou. Není prekursorem retinolu (vitaminu A), na rozdíl od beta-karotenu. Jeho polyenový řetězec je oboustranně zakončen polárním uskupením, které je základem pro jeho mimořádně silné antioxidační aktivity a také pro průnik přes buněčné membrány a schopnost vyvolávat řadu významných biologických účinků.
Při detailnějším pohledu je patrno, že i malé strukturní rozdíly oproti známějšímu beta-karotenu mohou znamenat velké rozdíly v chemických a biologických vlastnostech obou molekul.
Astaxanthin je chemicky (3,3' -dihydroxy-beta, beta -karoten-4,4'-dion). Na základě přítomnosti dalšího kyslíku v molekule je to tedy látka se strukturou xanthofylu.
Pro astaxanthin je charakteristickým znakem jeho tmavě červené zbarvení.
Jeho přírodními zdroji jsou řasy, bakterie a houby. Člověk a zvířata jej biosyntetizovat neumějí. Pokud je obsažen
v tělech mořských živočichů (losos, krabi), je to proto, že součástí jejich potravy jsou řasy a mikroplankton obsahující astaxanthin.
Synteticky připravený astaxanthin se používá k přikrmování v chovech ryb. Dává rybímu masu krásný růžový odstín a též mírně modifikuje chuť masa.
Přírodní astaxanthin lze získat kultivací jednobuněčné mikrořasy Haematococcus pluvialis. Tato jednobuněčná původně zelená řasa je obdařena nejvyšší schopností akumulovat astaxanthin přirozeně za stresujících podmínek. Těmi mohou být nedostatečná výživa, vysoká slanost vody, zvýšená teplota a světelné či UV záření.
Charakteristické pro strukturu astaxanthinu jsou hydroxyskupiny a ketoskupiny na koncích polyenového uhlíkatého řetězce. Polární a nepolární součást struktury dává astaxanthinu schopnost pronikat fosfolipidovou dvojvrstvou buněčných membrán a orientovat hydrofilní část molekuly do vodného prostředí.
Astaxanthin je ve volné formě citlivý na oxidaci. V přírodě existuje v primární formě jako proteinový konjugát v exoskeletech krustáceí nebo jako monoester či diester s mastnými kyselinami u ryb. Predominantní formou při kultivaci mikrořasy Haematococcus pluvialis je monoester.
Díky přítomnosti dvou hydroxylových skupin existují stereoisomery astaxanthinu; 3 na chirálních centrech, 2 enantiomery a 1 mesomer. (3S a 3'S) isomer představuje hlavní formu v přírodním astaxanthinu. S ohledem na polyenový řetězec s řadou dvojných vazeb také existují geometrické cisa trans-isomery astaxanthinu. V přírodním produktu obsahujícím estery astaxanthinu převažuje transkonfigurace. Cis-forma je termodynamicky méně stálá, ale analyticky prokazatelná.
Astaxanthin z mikrořasy Haematococcus pluvialis vykazuje poměr trans:cis 3:1.
Ve studiích bylo zjištěno, že isomery astaxanthinu mají u lidí rozdílnou biologickou dostupnost. Mezi drobně zastoupené průvodní karotenoidy patří betakaroten, lutein a kantaxanthin.
Je známo, že pro nízkou rozpustnost ve vodném prostředí mají xanthofylové karotenoidy nižší biologickou dostupnost než jiné potravní lipidy, jako např. triglyceridy. Ale polární konce v molekule astaxanthinu dávají možnost jeho lepší absorpce, než je tomu u jiných nepolá- rních karotenoidů (např. lykopenu nebo betakarotenu). V přírodě je astaxanthin rozšířen hlavně ve formě esterů s mastnými kyselinami. Tyto estery musejí být zhydrolyzovány na volný astaxanthin, následně inkorporovaný do micel k přístupu k absorpci intestinálními buňkami, podobně, jak se to děje s lipidy ve stravě. Vhodným kandidátem pro hydrolýzu esterů astaxanthinu se jeví cholesterol esteráza. V tenkém střevě ovlivňuje stupeň absorpce astaxanthinu přítomnost olejů a tuků. Při testu na krysím duodenu lépe emulgoval olivový olej než olej kukuřičný.
Vstup astaxanthinu do enterocytů primárně probíhá jednoduchou difuzí. Ale alternativně může hrát roli i facilitovaná difuse. Bylo zjištěno, že scavenger receptor třídy B, typ I (SR-BI) zprostředkovává absorpci betakarotenu a xanthofylů, včetně betakryptoxanthinu, luteinu a zeaxanthinu do enterocytů. Isomery astaxanthinu se absorbují v rozdílné míře. Cis-astaxanthin se absorbuje přednostně nebo se selektivně akumuluje v oběhu. Předpokládá se, že mechanismus pro selektivní absorpci isomerů astaxanthinu může existovat v enterocytech. To budou vědci ještě ověřovat.
Volné, ne však esterifikované astaxanthiny, byly detekovány po podání astaxanthinových esterů ve všech lipoproteinových frakcích lidské plasmy včetně chylomikronů, VLDL, LDL i HDL.
Je tedy zjevné, že enterocyty mohou vložit volnou formu astaxanthinu do chylomikronů pro sekreci do lymfatického systému. Biologická dostupnost a poločas astaxanthinu pravděpodobně závisí na stavu jeho esterifikace.
Rychlost absorpce je nižší pro astaxanthinové estery než pro volný asta- xanthin. Plasmatické hladiny astaxanthinu se mohou zvyšovat při dlouhodobém podávání. Studie k astaxanthinu po podání zaměřená na distribuci astaxanthinu do lidských tkání probíhají.
Jisté však je, že astaxanthin je přítomen v různých tkáních. V testech na zvířatech byly nalezeny rozdíly. Například u kuřat byly nejvyšší hodnoty nalezeny v intestinu, pak v tukové tkáni, slezině, játrech, srdci, ledvinách, kůži a svalech. U myší bylo nejvyšší množství astaxanthinu akumulováno v játrech, detekovánbylivsrdciavmozku.
Na buněčné úrovni s ohledem na hydrofobní charakter astaxanthinu se to jeví tak, že se usazuje v tukových kapénkách, nebo v fosfolipidových dvouvrstvách, podobně jako jiné karotenoidy.
Avšak polární skupiny astaxanthinu jej vedou k vystavení se hydrofilnímu okolí na povrchu membrán, na rozdíl od nepolárních karotenoidů (betakaroten, lykopen), které směřují do hydrofobního prostoru fosfolipidové membránové dvouvrstvy nebo do tukových kapiček.
Teoreticky může astaxanthin existovat i v jiných nitrobuněčných membránách či organelách (mitochondrie, endoplazmatické retikulum). Zde panuje nejistota. Jisté je, že distribuce astaxanthinu v buněčných organelách je u různých druhů živočichů rozdílná.
V primárních krysích hepatocytech byl astaxanthin metabolizován na 3-hydroxy4-oxo-beta jonon a 3-hydroxy-4-oxo7.8-dihydro-beta jonon. Enzymy, které takto působí, dosud známy nejsou.
Astaxanthin navyšuje hladiny cytochromů P 450 v hepatocytech. Inkubace astaxanthinu s isolovanými mikrozomy obsahujícími CYP enzymy nevedla k tvorbě metabolitů.
CYP enzymy tedy nemusí být zodpovědné za tvorbu metabolitů astaxanthinu. Mechanismus tak nadále zůstává neobjasněn.
Je prokázána řadou studií na zvířatech i klinicky na lidech. Například v randomizované dvojitě zaslepené a placebem kontrolované studii bylo zdravým dobrovolníkům podáváno 6 mg astaxanthinu z Haematococcus pluvialis po dobu 8 týdnů. Nebyly zjištěny signifikantní změny v krevním tlaku, plasmatickém metabolickém panelu a počtu krevních buněk. Suplementace astaxanthinem po uvedenou dobu vedla k mírnému zvýšení sérových hladin kalcia, celkových proteinů a eosinofilů, ale v normovaném rozsahu.
Podávání astaxanthinů v denní dávce 40 mg po dobu 4 týdnů pacientům s funkční dyspepsií a podávání denní dávky 4 mg astaxanthinu po dobu 12 měsíců jedincům s makulární degenerací nezaznamenaly nějaké vedlejší nebo nežádoucí účinky ve vztahu k suplementaci astaxanthinem.
Do současnosti nebyly hlášeny žádné nežádoucí účinky po suplementaci doplňky stravy s obsahem astaxanthinu.
V roce 2010 udělil americký FDA astaxanthinu isolovanému z Haematococcus pluvialis status GRAS = generally recognised as safe.
POKRAČOVÁNÍ – FARMAKOLOGICKÉ ÚČINKY ASTAXANTHINU
zpět na seznam odborných článků
