Study on Natural Coloring Astaxanthin (en inglés)

Hastunlunfecha, al menos 600 tipos de carotennaturales han sido descubiertos por los seres humanos.carotenoidesSe puede dividir en dos categoríasbasadasen si contienen o no oxígeno en su estructurunquímica: un tipo es el carotenque contiene oxígeno - el grupo xantifila, que incluyeluteínaYastaxantina; El otro tipo es el caroteno senoxígeno, el grupo de los caroten, que incluye − -carotenyLi;;;;;;;;;;;;;;;;;[1].

La astaxantina se encuentra ampliamente en la naturaleza, pero los organismos superiores no pueden sintetizarla y generalmente obtenerla a través de la dieta. Astaxantina Natural es principalmente biosintetizpor microalgaso fitoplancton, y luego se acumula en zooplanctely crustáceos, y luego aparece en los organismos superiores, tales como peces y aves a través de las relaciones de depredación. Además, algunas levaduras y bacterias también pueden sintetizar astaxantina, pero la astaxantina que sintetizdifieren en la estructura, como se muestra en la tabla 1.

Astaxantina celdiferentes estructuras pueden mostrar diferencias significativas en la función fisiológica.All-trans astaxanthinEs la forma más estable de existencia, mientras que la cis-leucastina tiene mejor actividad biológica que otras estructuras de astaxantina [2]. Actualmente, el 95% de la astaxantina en el mercado se sintecon productos petroquímicos. Senembargo, la astaxantina sintética no tiene estudios conocidos de seguridad en seres humanos y nunca se ha demostrado que tenga algún beneficio para la salud en ensayos clínicos en seres humanos. Por lo tanto, astaxantina sintética no está aprobado por la FDuncomo un suplemenadietético para los seres humanos [3].Astaxantina NaturalExtraído de Haematococcus pluvialis es principalmente en la forma all-trans y es actualmente la principal fuente de astaxantina como un suplemento dietpara los seres humanos [4]. En algunos estudios clínicos, astaxantina ha demostrado ser un agente preventivo y terapéutico eficaz para diversas enfermedades. Este artículo revisa la biodisponibilidad y fisiológicaFunciones de astaxantinaIncluyendo antioxidantes, antiinflam, mejora de la función cognitiva y reparación del daño del ADN. También intenta identificar las lagunas en la investigación actual sobre la actividad biológica de astaxantina y proporcionar orientación teórica para la investigación funcional sobre astaxantina.

1 astaxantina biodisponibilidad

Debido a la naturaleza hidrofóbica de astaxantina, su mecanismo de absorción intestinal es similar a la de los lípidos de la dieta. Es decir, bajo la acción de las enzimas digestivas en el tracto gastrointestinal de los animales, se separa de su complejo unido a proteínas, emulsificado con otras sustancias lipídicas en el duodenpor la bilipara formar quilomicras, que se difunautomáticamente a la superficie de la pared intestinal y luego son absorpor las células de la mucosa intestinal y posteriormente liberado en el sistema linfá. Una vez que los quilomicrones han sido digeripor la lipoprotelipasa en el hígado, astaxantina es asimilcon las lipoproteínas, especialmente LDL, y distribuido a otros tejidos [5]. La absorción de astaxantina se ve afectada por sus propiedades químicas, la dieta y los parámetros no relacionados con la dieta [1].

Como se muestra en la tabla 2, la forma en que está presente y si está unida a otros compuestos (por ejemplo, proteínas, grasas) es un factor directo que influye en el grado de absorción de astaxantina; El calentamiento o la extrupuede afectar indirectamente a la absorción, causando la destrucción de las paredes celulares y, por tanto, la promoción de la liberación de astaxantina; A medida que el cuerpo envejec, cualquier enfermedad relacionada con la absorción anormal de grasa en el tracto digestivo puede afectar significativamente la absorción de astaxantina [6]. Después de ser absory metabolizada por las células epiteliintestinales, astaxantina puede existir en diferentes formas en el cuerpo's plasma. Se ha informado que después de ingerir astaxantina, los niveles sanguíneos del isómero cis son significativamente más altos que los del isómero all-trans [7], pero la razón de esto no se ha analizado.

Investigaciones recientes han encontrado que elAstaxantina cis-isómerosEn el plasma humano están presentes principalmente los isómeros 13-cis y 9-cis. La razón de sus altos niveles en el plasma humano es que después de que el cuerpo ingialimentos que son ricos en all-trans astaxantina, durante el proceso de digestión y absorción en el cuerpo, all-trans astaxantina isomeripara formar cis isómeros debido a diversos factores. Y la cis-astaxantina tiene una alta biodisponibilidad y una alta tasa de secreción por las células, lo que es beneficioso para su absorción en el cuerpo humano [8]. Los isómeros geométricos de astaxantina en el cuerpo humano han sido estudiados y probados, y ha habido menos informes sobre los estereoisóde astaxantina en el cuerpo. No se ha indicado si la astaxantina existe en forma de levoglucosa o dextrosa, y este tema debeser motivo de preocupación.

2 funciones fisiológicas de astaxantina

2.1 actividad antioxidante

Astaxantina neutraliza los radicales libres u otros oxidantes al aceptar o proporcionar electrones, y en el proceso no se destruye o se convierte en un pro-oxidante. Su disposición molecular lineAl,polar-no polar le permite insertarse con precisión en la membrana y abarcar toda su anchura sendestruir la membrana celular [9]. Estas propiedades de astaxantina sentar las bases para su antioxidante y otros efectos en el cuerpo. Los radicales libres, la mayoría de los cuales son radicales del oxígeno, se producen durante el curso de la vida y del movimiento humanos. La capacidad de búsqueda de electrones de los antioxidantes es crucial para eliminar los radicales libres excesivos en el cuerpo [10]. La tabla 3 compara las capacidades de eliminación de radicales libres de los antioxidantes naturales. Basado en la investigación actual, astaxantina es el más adecuado para la búsqueda de oxígeno singlete y superóxido aniradicales. Durante la extinción del oxígeno singlete, la energía se transfidel oxígeno singlete a la molécula de astaxantina.

La molécula de astaxantina energéticamente rica puede entonces volver al estado fundamental liberando la energía en forma de calor, dejando la molécula de astaxantina no sólo intacta, sino también lista para la próxima extinción de oxígeno singlete [17]. B. Capelli etAl.[14]concluyeron en su experimento para determinar la eliminación de los radicales de aniones superóxido por los antioxidantes naturales que en comparación con antioxidantes como la vitamina C,vitamina E, betacaroteno y pycnogenol, astaxantina no sólo tiene 14-16 veces mayor actividad antioxidante en la eliminación de radicales libres, pero también es cerca de 20 veces más alto que la astaxantina sintética. Senembargo, un estudio reciente de Janina Dose etAl.[18]contradice los resultados de un estudio de B. Capelli etAl.y lo muestraAstaxantina sintéticaEs incapaz de eliminar los radicales aniónicos superóxidos. La razón de esta discrepanpuede ser las diferencias en los métodos experimentales o condiciones, o puede ser que la astaxantina sintética por sí misma no tiene capacidad antioxidante. En la literatura pertinente no se ha demostrado si la capacidad antioxidante está relacionada con la pureza del antioxidante.

2.2 actividad antiinflamatoria

Las respuestas inflamatorias son una parte crítica del cuerpo#39;s función inmune saludable, pero la inflamación crónica se considera generalmente para ser la causa de la raíz de varios problemas de salud, incluyendo la aterosclerosis, daño de la piel, neurodegeneración, tumores, y desórdenes inmunes. astaxantina#39;s capacidad de desplazarse por todo el cuerpo le permite atacar muchas áreas inflamatorias muy estrescomo el corazón, el cerebro, los ojos y la piel, con lo que ejerce su efecto antiinflamatorio. La tabla 4 muestra estudios experimentales sobre la actividad antiinflamatoria de la astaxantina.

La aterosclerosis (EA) es la principal causa de enfermedad coronaria, infarto cerebral y enfermedad vascular periférica. Estudios recientes sobre la EA se han centrado en la inflamación, proporcionando nuevos conocimientos sobre el mecanismo de la enfermedad. Se cree que la EA es una enfermedad caracterizada por cambios inflamatorios crónicos, y muchas vías de señalización inflamatorias están asociadas con la aparición temprana, progresión y, en última instancia, complicaciones agudas de la EA [27]. La astaxantina puede reducir la acumulación excesiva de lípidos en el hígado y la peroxid, activar las células estrelladas para mejorar la inflamación hepática y la fibrosis [19], por lo que es un tratamiento potencialmente nuevo y prometedor para la aterosclerosis. El estrés oxidativo sostenido es un mecanismo clave que conduce a la inflamación crónica.

Las principales causas de la inflamación de la piel inducida por UVson la producción de especies reactivas de nitrógeno/oxígeno intracy la apoptosis de queratinocitos. La astaxantina causa una disminución significativa en la sintasa de óxido nítrico inducible (iNOS) y la ciclooxigen(COX)-2 niveles, y también reduce la liberación de prostaglandina E2 de queratinocidespués de la irradiación UV, inhibide la apoptosis de queratinoci[20]. astaxantina#39;s efecto inhibitsobre iNOSes de gran importancia para el desarrollo de medicamentos antiinflamatorios para la piel en enfermedades inflamatorias. Un aumento en las concentraciones de factores pro-inflamatorios y una disminución en la producción de mediadores anti-inflamatorios son características del cerebro envejeciente y también son características patológicas de muchas enfermedades neurodegenerativas. Las células microgliales son macrófagos residentes del cerebro y participan estrechamente en la respuesta inmune del SNC[28]. Con la edad, la respuesta del SNCse vuelve desregulada, caracterizada por un aumento en la salida basal de factores proinflamen la ausencia de estímulos inmuny la insensibilidad a las señales reguladoras que terminan la activación microglial, resultando en daño al tejido neural [27].

astaxantinaPuede regular específicamente la función de la célula microgliAl.Balietti etAl.[22]observaron que la astaxantina redujo la IL-1 − en el hipocampo y el cerebelo de ratas hembras de edad al alimentar con astaxantina a ratas de edad, y detectaron un aumento de la IL-10 en el cerebelo de ratas hembras y el hipocampo de ratas machos. Lo que sugiere que la suplementación con astaxantina puede alterar de manera diferente la actividad de las citocinas en diferentes sexos para lograr el propósito de tratar enfermedades neurodegenerativas. La inflamación crónica es también una de las características del cáncer. Las respuestas inflamatorias se relacionan a menudo con las respuestas microbi. Existen innumerables cepas bacterianas en el intestino, que suelen coexistir en armonía con el huésped, pero cualquier cambio sustancial en la comunidad bacteriana puede tener un impacto considerable en la respuesta inflamatoria y promover el desarrollo tumoral [29]. Estudios recientes han demostrado que la estructura de la flora de los pacientes con cáncer de próstata y la hiperplasia prostática benigna es básicamente similar, mientras que el número de especies específicas varía mucho entre los grupos. Astaxantina (100 mg/kg) puede inhibir el crecimiento tumoral mediante la inhibición del crecimiento de las especies de Lactobacillus.

Las células inmunes son particularmente sensibles al estrés oxidativo porque contienen un alto porcentaje de ácidos grasos poliinsaturados en sus membranas plasmáticas, que normalmente producen más productos oxidativos. La producción excesiva de especies reactivas de oxígeno y especies de nitrógeno puede causar un desequilibrio en el cuerpo#39;s equilibrio oxidante y antioxidante, que conduce a daños a las membranas celulares, proteínas y ADN [30]. Astaxantina puede afectar significativamente la función inmune. En una prueba de estrés de alta temperatura, la suplementcon astaxantina diet(80-320 mg/kg) aumentó significativamente la expresión de SOD de pez gato, HSP70 y genes, inhila la producción de ROS indupor la alta temperatura, mejora el rendimiento de crecimiento y mejora la inmunidad no específica [25]. Además, el efecto inmunomodulde astaxantina también puede actuar sobre la inmunidad específica. Liu Yingfen etal. [26] probaron en un experimento que exploraba el efecto de la astaxantina en la inmunidad de ratones que la astaxantina de Haematococcus pluvialis puede mejorar las respuestas inmuninmunes específicas como la proliferación de linfocitos.

Mejora la función cognitiva

La doxorrubicina (DOX) es uno de los medicamentos antineoplásicos más eficaces y básicos aprobados por la FDA para el tratamiento de muchos tipos de cáncer [31]. A pesar de su excelente eficacia clínica, DOX también puede causar una fuerte neurotoxicidad, que se manifiesta en síntomas como deterioro de la memoria, reacción lenta, falta de atención y dificultades para hablar. Los estudios han demostrado que el tratamiento con astaxantina (25 mg/kg) puede detener el daño oxidativo e inflamindupor DOX,prevenir la liberación de mediadores inflam, inhibide la activación de las células gliales, inhibide las enzimas AChE hiperactivas, y mantener la integridad mitocondrial, evitando así la disfunción cognitiva causada por DOX [32]. El mecanismo se muestra en la figura 1. La lesión cerebral traumática (TCE) es un riesgo grave para la salud. Su patogenia es una serie de reacciones en cascada inducidas por un trauma físico directo o lesión secundaria, que conducen a la muerte neuronal, la activación de la inflamación crónica, y en última instancia la neurodegeneración, que afecta seriamente al cuerpo#39;s funciones motoras, cognitivas e intelectuales y otra salud [33]. Algunos estudios han encontrado que después de la administración oral de ASTen un modelo de TCE, el tamaño de la lesión en la corteza se reduce y la pérdida de neurontambién se revierte. También se restauran los niveles de factor neurotrófico derivado del cerebro, proteína sináptica y sinaptina en la corteza cerebral, lo que mejora la supervivencia y plasticidad neuronal, promoviendo así la recuperación de la función cognitiva [34].

Reparación de daños al ADN

Las células humanas producen un gran número de diferentes tipos de daño al ADN cada día bajo la acción de factores endógenos y exógenos de daño al ADN. Sin embargo, las células humanas también tienen un mecanismo de reparación del ADN relativamente amplio para hacer frente a estos daños, restaurar la integridad y la fidelidad del ADN, y por lo tanto mantener la estabilidad genética. La respuesta al daño del ADN es la piedra angular para mantener la estabilidad genómica en las células. Los defectos en él pueden conducir a la aparición y el desarrollo de diversas enfermedades, incluido el cáncer. La ciclofosfamies un alquilante que se usa ampliamente en el tratamiento del cáncer. Sin embargo, es severamente citotóxico a las células normales en humanos y animales de experimentación, y sus efectos tóxicos están asociados con la inestabilidad genómica y daño al ADN. Astaxantina se ha demostrado que ejerce su efecto protector contra el estrés oxidativo indupor ciclofosfamiy daño al ADN mediante la activación de la vía de señalización Nrf2 y la regulación de la expresión génica de NQO-1 y HO-1 [35]. La proteína quinasa Bjuega un papel importante en la regulación de la respuesta al daño del ADN y la estabilidad genómica. Los estudios han demostrado que la inhibición de la actividad de la proteína quinasa B afecta a la reparación de las roturas de doble cadena de ADN, mientras que la astaxantina regula la vía de señalización de la proteína quinasa B. Este efecto regulador ayuda a mantener la estabilidad genómica y contrarrestar el daño al ADN [3].

3 conclusión

Astaxantina NaturalSe ha confirmado mediante ensayos toxicolque es un compuesto seguro y biodisponible.Productos de astaxantinaActualmente se consumen ampliamente como suplementos dietéticos en Europa, Japón y los Estados Unidos. La FDA recomienda una ingesta óptima de 4-6 mg de suplementos dietéticos de astaxantina por día, con un máximo de 12 mg [3]. Astaxantina también tiene un buen mercado en muchos campos como cosméticos (cremas, bállabial, etc.), la industria de piensos (aditivos alimentarios), la industria farmacéutica (la empresa estadounidense Cyanotech ha lanzado medicamentos astaxantina para aliviar la fatiga del ejercicio), y la industria alimentaria (colorantes).

Sobre la base de las referencias anteriores y los datos experimentales (no exhaustiva), puede haber las siguientes deficiencias experimentales y cuestiones pendientes en la investigación sobre astaxantina. Explorar diferentes soluciones para hacer frente a estas deficiencias de investigación ayudará astaxantina convertirse en una opción valiosa para la prevención y tratamiento de diversas enfermedades agudas y crónicas.

(1) es necesario aclarar el estado en el que se produce la astaxantina para obtener datos experimentales, incluidos los isómeros cis-trans de la astaxantina y los productos de degradación o oxidde la astaxantina.

(2) se necesita apoyo Experimental para la dosis óptima preventiva/terapéutica de astaxantina para experimentos in vivo.

(3) ha habido relativamente pocos estudios sobre los efectos combinados de astaxantina y medicamentos.

(4) ¿Las astaxantinas de diferentes fuentes tienen efectos diferentes cuando se usan en el mismo experimento?

(5) hay una falta de investigación sobre la excreción de astaxantina después de las pruebas de intervención de astaxantina en los organismos.

(6) ¿Dónde va la astaxantina después de terminar un ensayo de intervención con astaxantina en un organismo?

(7) ¿En qué estado (sólido, semisósico, líquido) entra la astaxantina en el cuerpo cuando se toma?

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