Astaxantina: cos’è, che effetti ha e dove si trova

Le molecole antiossidanti sono note per i loro benefici nel contrastare l’azione tossica dei radicali liberi che causano stress ossidativo. Quest’azione è pertanto svolta da numerose molecole, come i carotenoidi. Tra quelli più conosciuti ci sono il β-carotene, la luteina e il licopene, ma pochi conoscono l’astaxantina.

Che cos’è l’astaxantina?

È un carotenoide, appartenente al gruppo della xantofille, presente in numerosi organismi marini. Si tratta di un pigmento di colore rosso, senza attività di provitamina A, che ha funzioni notevoli; è considerato infatti il carotenoide con la più potente attività biologica rispetto a tutti gli altri.

La sua struttura chimica è costituita da una catena alchilica carboniosa, da atomi di idrogeno e di ossigeno

Fonti di astaxantina

Oltre ad essere prodotta sinteticamente, l’astaxantina viene sintetizzata da numerosi organismi, soprattutto da quelli che vivono in ambiente acquatico.

Tra i principali microrganismi ci sono le microalghe, i batteri e alcuni lieviti. Questi risultano bioproduttori, in quanto presentano uno specifico pathway di enzimi coinvolti nella biosintesi. Invece, pur essendo una buona fonte di astaxantina, gli organismi animali non sono in grado di sintetizzarla, ma sono capaci di accumulare questo carotenoide dall’alimentazione mediante la rete trofica.

Si tratta di una via metabolica molto complessa, ben studiata nel lievito rosso Xanthophyllomyces dendrorhous e in alcune microalghe come Haematococcus pluvialis e Chlorella zofingiensis. Il lievito rosso rappresenta una valida risorsa in quanto non richiede luce per la sintesi di astaxantina ed è capace di metabolizzare diverse fonti di zuccheri sia in condizioni aerobie, sia anaerobie.

Il licopene risulta il principale precursore del pathway, infatti viene convertito in β-carotene dall’enzima licopene-ossidasi. In seguito il licopene viene convertito in astaxantina grazie all’azione dell’enzima astaxantina-sintasi.

Bioaccumulo di astaxantina negli animali

Come già detto in precedenza, diversamente dalle microalghe e dal lievito rosso, gli animali non sono in grado di sintetizzare l’astaxantina de novo. Tuttavia sono capaci di accumularla dalla rete trofica oppure riescono a modificare i precursori attraverso reazioni metaboliche.

I principali animali bioaccumulatori sono crostacei, meduse, echinodermi (es. stelle marine e ricci di mare) e pesci.

Proprietà biologiche dell’astaxantina

Proprietà antiossidante

Gli organismi con metabolismo aerobio producono numerose forme tossiche dell’ossigeno, chiamati radicali liberi. Pertanto queste molecole sono causa dello stress ossidativo, associato a numerose patologie: morbo di Alzheimer, morbo di Parkinson, diabete e numerosi processi infiammatori.

Dunque ci sono numerose molecole che contrastano lo stress ossidativo come la vitamina C, la vitamina E e i carotenoidi; tra questi ultimi il più potente è proprio l’astaxantina. Infatti per la sua struttura chimica, possiede un’attività antiossidante dieci volte maggiore alla luteina e alla zeaxantina.

Proprietà antinfiammatoria

L’astaxantina è anche in grado di agire sui processi infiammatori cronici; infatti può inibire la produzione di mediatori dell’infiammazione come ossido nitrico (NO), la prostaglandina E2 e le citochine.

Attività antidiabetica

Nei pazienti affetti da diabete mellito i livelli di stress ossidativo sono molto alti. Pertanto l’astaxantina possiede in vitro attività anti-diabetica in quanto:

1. riduce lo stress ossidativo;
2. inibisce la glicazione delle proteine;
3. previene la nefropatia diabetica in modelli animali.

Attività antitumorale

L’astaxantina ha mostrato in modelli cellulari anche una significativa attività antitumorale rispetto al β-carotene e alla cantaxantina. Dunque è capace di inibire la crescita di colture cellulari di fibrosarcoma, di cancro della prostata e della mammella.

Attività immunomodulatoria

Ci sono numerosi studi riguardo gli effetti dell’astaxantina prodotti sull’immunità di animali da laboratorio; infatti la sua attività immunomodulatoria è notevolmente superiore rispetto al β-carotene.

Funzione neuroprotettiva

L’astaxantina è in grado di attraversare la barriera ematoencefalica e svolge un potente effetto neuroprotettivo su modelli cellulari e animali.

Sempre in studi preclinici, è stato anche dimostrato che il trattamento di astaxantina promuove la rigenerazione delle cellule nervose incrementando l’espressione genica della proteina fibrillare acida della glia (GFAP) e della proteina associata ai microtubuli (MAP2).

Infine, sebbene i processi molecolari non siano stati perfettamente delucidati, l’astaxantina promuove la neurogenesi e promuove le funzioni delle cellule ippocampali in modelli sperimentali.

I risultati di questi studi, dunque, suggeriscono che l’astaxantina potrebbe ritardare il deterioramento cognitivo associato al normale processo di invecchiamento agendo sulla fisiopatologia delle neurodegenerazione.

Prospettive future

Attualmente l’astaxantina viene prodotta chimicamente; tuttavia i costi di questo processo sono notevolmente elevati. Perciò si stanno sviluppando nuovi sistemi per la produzione di questo carotenoide senza l’intervento di processi chimici.

Una delle principali soluzioni è l’allevamento massivo di organismi viventi come il riccio di mare Arbacia lixula. Infatti questi organismi riescono ad accumulare elevati quantità di astaxantina nelle uova di individui femminili, variando la loro alimentazione.

Pertanto lo sviluppo di nuove strategie potrebbe abbattere i costi di produzione, annullare gli effetti tossici dei solventi e introdurre una filiera produttiva che concilia i criteri della circular economy e dell’ecosostenibilità industriale.

Dunque le biotecnologie marine giocano un ruolo determinante per la produzione di composti naturali con proprietà benefiche provenienti dal mare senza ripercussioni sull’ambiente.

Bibliografia

• J. L, García-Estrada C, Kosalkova K, Barreiro C. (2017)
Biosynthesis of Astaxanthin as a Main Carotenoid in the
Heterobasidiomycetous Yeast Xanthophyllomyces dendrorhous. J.
Fungi (Basel) 2017, 3, 44.

• R. R. Ambati, Phang S. M, Ravi S, Aswathanarayana R. G.
(2014) Astaxanthin: Sources, Extraction, Stability, Biological
Activities and Its Commercial Applications. A Review. Marine;
drugs. 12, 128 – 152.

• T. Maoka. (2011) Carotenoids in marine animals. Marine drugs 9,
278 – 293.

• Grimmig B, Kim S. H, Nash K, Bickford P. C, Douglas Shytle R.
(2017) Neuroprotective mechanisms of astaxanthin: a potential
therapeutic role in preserving cognitive function in age and
neurodegeneration. GeroScienc. 39(1):19 – 32.

Roberta Miele