Η ασταξανθίνη σαν ένας νέος ρυθμιστής των μιτοχονδρίων: Μια νέα πτυχή των καροτενοειδών, πέρα από την αντιοξειδωτική τους διάσταση
Η ασταξανθίνη είναι ένα καροτενοειδές που βρίσκεται συχνά σε υδρόβιους οργανισμούς, όπου συνεισφέρει το έντονο πορτοκαλί έως κόκκινο χρώμα της, όπως στα κελύφη των γαρίδων και των καβουριών και στους μύες του σολομού και της πέστροφας. Μολονότι η ασταξανθίνη αναγνωρίζεται καλύτερα σαν χρωστική ουσία που χαρακτηρίζει τους υδρόβιους οργανισμούς, η εκτεταμένη παρουσία της σε προκαρυωτικά και ευκαρυωτικά κύτταρα είναι λιγότερο γνωστή. Είναι ένα παράγωγο του β-καροτένιου, που φέρει παρόμοια δομή και διαφέρει στους τερματικούς δακτυλίους της.
Σε αντίθεση με το β-καροτένιο, η ασταξανθίνη εμφανίζει αμελητέα δράση προ-βιταμίνης Α, εκτός από ασυνήθιστες συνθήκες όπως η σοβαρή ανεπάρκεια της βιταμίνης Α.
Η ασταξανθίνη έχει αντιοξειδωτική δράση, που είναι ένα γνωστό χαρακτηριστικό των καροτενοειδών. Εκτός από την ικανότητά της να εκκαθαρίζει μια σειρά από δραστικές μορφές οξυγόνου (ROS) και αζώτου (RNS) και άλλες ελεύθερες ρίζες, ξεχωρίζει μεταξύ των καροτενοειδών λόγω της ιδιαίτερα ισχυρής της δράσης εκκαθάρισης του μονήρους οξυγόνου.
Η ασταξανθίνη είναι επίσης γνωστή για την ισχυρή αναστολή της συσσώρευσης λιπουπεροξειδίων που προκύπτουν από τις αλυσιδωτές αντιδράσεις της υπεροξείδωσης των λιπιδίων.
Σε βιολογικά περιβάλλοντα, έχει ανιχνευθεί σε σταγονίδια λιπιδίων, στις κυτταρικές μεμβράνες ή δεσμευμένη σε πρωτεΐνες, λόγω των εξαιρετικά λιπόφιλων ιδιοτήτων της. Επιπλέον, η δομή της, όπως και πολλές άλλες ξανθοφύλλες, πιστεύεται ότι εκτείνεται σε φωσφολιπιδικές διπλές στοιβάδες που σχηματίζουν οι βιολογικές μεμβράνες. Αυτό βασίζεται, εν μέρει, στην παρατήρηση ότι η ασταξανθίνη ήταν σε θέση να εξουδετερώσει ή να εκκαθαρίσει τις ROS, RNS και ελεύθερες ρίζες τόσο στο εσωτερικό όσο και στο επιφανειακό στρώμα των λιπιδικών μεμβρανών.
Τα καροτενοειδή κατηγοριοποιούνται σε τρεις κατηγορίες: (Α) εκείνα που δεν έχουν σημαντικές αντιοξειδωτικές ιδιότητες. (Β) εκείνα με καλές αντιοξειδωτικές, αλλά και προ-οξειδωτικές ιδιότητες και (Γ) εκείνα με ισχυρές αντιοξειδωτικές και χωρίς προ-οξειδωτικές ιδιότητες.
Η ασταξανθίνη κατηγοριοποιήθηκε στην κατηγορία (Γ), ενώ το β-καροτένιο και το λυκοπένιο προσδιορίστηκαν σαν κατηγορία (Β). Ως εκ τούτου, η ασταξανθίνη περιγράφεται συχνά σαν «καθαρό αντιοξειδωτικό».
Μία από τις πιο σημαντικές φυσιολογικές δραστηριότητες της, που συνδέεται στενά με την αντιοξειδωτική της δράση, είναι η αντιφλεγμονώδης δράση της σαν απόκριση στη φλεγμονή που προκαλείται από οξειδωτικές βλάβες που προκαλούνται από τις ROS.
Πολλές μελέτες έχουν παρατηρήσει μια ποικιλία κυτταρικών και μοριακών αλλαγών σε απόκριση στη θεραπεία με ασταξανθίνη. Συνεπώς, μπορεί να είναι δύσκολο να προσδιοριστεί ποιες από αυτές τις επιδράσεις μπορεί να αποδοθούν στους άμεσους μηχανισμούς δράσης της, όπως η άμεση αντιοξειδωτική της δράση ή οι έμμεσες επιδράσεις σε απόκριση στη χρόνια θεραπεία με ασταξανθίνη.
Το μιτοχόνδριο είναι ένα οργανίδιο που παράγει ενέργεια με την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων (ETC)/οξειδωτική φωσφορυλίωση και σε αυτή τη διαδικασία καταναλώνεται οξυγόνο. Τα περισσότερα από τα μόρια οξυγόνου που εισέρχονται στην ETC ανάγονται σε νερό, αλλά μια σημαντική ποσότητα διαφεύγει με τη μορφή υποπροϊόντων ROS. Η ασταξανθίνη μπορεί να αναστείλει σημαντικά την λιπουπεροξείδωση των βιολογικών μεμβρανών.
Δεδομένου ότι τα περισσότερα από τα σημαντικά συστατικά της μιτοχονδριακής αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων (ETC) βρίσκονται εντός της εσωτερικής μεμβράνης των μιτοχονδρίων, η ασταξανθίνη αναμένεται να προστατεύει τις μιτοχονδριακές μεμβράνες από τις οξειδωτικές βλάβες που προκαλούνται από τις ROS. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό σε συνθήκες όπου τα ROS υπερπαράγονται, όπως σε συνθήκες μεταβολικού στρες που προκαλούνται από μεταβολικές ασθένειες και τη γήρανση.
Τα αποτελέσματα μελετών υποδηλώνουν ότι η ασταξανθίνη μπορεί να προστατεύει τα μιτοχόνδρια από οξειδωτικές βλάβες που προκαλούνται από την παραγωγή των ROS όταν τα μιτοχόνδρια υπερφορτώνονται υπό συνθήκες φυσιολογικού στρες.
Ακόμη πολλές μελέτες έδειξαν ότι η ασταξανθίνη, βελτιώνει το μεταβολισμό της γλυκόζης και των λιπιδίων και τη μυϊκή δύναμη κυρίως διορθώνοντας την ανώμαλη έκφραση γονιδίων ή με την τροποποίηση πρωτεΐνών στα μιτοχόνδρια, που μεταβάλλεται κατά τη διάρκεια οξειδωτικού τραυματισμού. Αυτές οι επιδράσεις αποδίδονται κυρίως στις αντιοξειδωτικές επιδράσεις της ασταξανθίνης.
Το οξειδωτικό στρες λόγω της μιτοχονδριακής δυσλειτουργίας εμπλέκεται επίσης στην αντίσταση στην ινσουλίνη στον λιπώδη ιστό και στο ήπαρ. Έχει αναφερθεί σε αρκετές μελέτες ότι η αντίσταση στην ινσουλίνη θα μπορούσε να βελτιωθεί με την ασταξανθίνη. Μελέτες κατέδειξαν οτι η ασταξανθίνη ασκεί τη λειτουργία της όχι στο ήπαρ, αλλά στους σκελετικούς μύες και στον λιπώδη ιστό.
Ο σκελετικός μυς είναι το μεγαλύτερο όργανο που μεταβολίζει τη γλυκόζη σε ολόκληρο το σώμα και έχει πλαστικότητα, ανταποκρινόμενος τόσο στην ποιότητα όσο και στην ποσότητα της άσκησης.
Σε μελέτες όταν εξέτασαν τον γαστροκνήμιο μυ σε μοντέλα στα οποία χορηγήθηκε ασταξανθίνη, διαπιστώσαν ότι η γονιδιακή έκφραση άλλαξε έντονα υπέρ του μεταβολισμού της γλυκόζης και των λιπιδίων με ή χωρίς παχυσαρκία. Αυτό είχε σαν αποτέλεσμα την αναδιαμόρφωση των μυών για την αύξηση των ινών βραδείας συστολής που περιέχουν περισσότερα μιτοχόνδρια και αγγεία. Αυτή η αλλαγή στην ποιότητα του σκελετικού μυός βελτίωσε την αντοχή των μοντέλων, κάτι που ήταν σύμφωνο με άλλες αναφορές. Αυτές οι αλλαγές υποδεικνύουν ότι οι αναφερόμενες επιδράσεις της ασταξανθίνης μπορεί να οφείλονται, εν μέρει, σε επιδράσεις διαφορετικές από την αντιοξειδωτική δράση της.
Η ασταξανθίνη είναι γνωστό ότι ρυθμίζει τη γονιδιακή έκφραση των μελών της οικογένειας του υποδοχέα που ενεργοποιείται από τον πολλαπλασιαστή του υπεροξυσώματος (PPAR) και συχνά αναγνωρίζεται σαν συνδέτης. Στην πραγματικότητα, αποκαλύφθηκε ότι η ασταξανθίνη δεσμεύεται στο PPARγ και ρυθμίζει τη γονιδιακή έκφραση βασικών μορίων στην εκροή της χοληστερόλης από τα μακροφάγα, το πρώτο βήμα στην αντίστροφη μεταφορά χοληστερόλης, μια σημαντική αντι-αθηροσκληρωτική ιδιότητα της HDL.
Η ασταξανθίνη έχει επίσης ευεργετική επίδραση στον ποιοτικό έλεγχο των μιτοχονδρίων, κυρίως μέσω της ενεργοποίησης του AMPK. Συλλογικά, ο ποιοτικός έλεγχος για δυσλειτουργικά μιτοχόνδρια με ασταξανθίνη φαίνεται να επιτυγχάνεται από την AMPK και τα σχετικά μονοπάτια σηματοδότησης.
Με βάση αυτά τα ευρήματα, σαν στρατηγική για την πρόληψη προβλημάτων που σχετίζονται με την ηλικία και την παράταση της διάρκειας ζωής, η ασταξανθίνη μπορεί να έχει ευεργετικά αποτελέσματα. Επομένως, η ασταξανθίνη έχει αποδειχθεί ότι είναι ένας ελκυστικός υποψήφιος για την αντιγήρανση.
Συνοψίζοντας, η ασταξανθίνη έχει δείξει ότι: (i) βελτιώνει σημαντικά την αντίσταση στην ινσουλίνη και τη δυσανεξία στη γλυκόζη μέσω της ενεργοποίησης του AMPK (ii) διεγείρουν τη μιτοχονδριακή βιογένεση στους μυς (iii) ενισχύει την ανοχή στην άσκηση και τον μεταβολισμό των λιπαρών οξέων που προκαλείται από την άσκηση
Η ασταξανθίνη μπορεί να είναι ιδιαίτερα χρήσιμη στην πρόληψη των μεταβολικών προβλημάτων που σχετίζονται με την παχυσαρκία, τον σακχαρώδη διαβήτη τύπου 2 και την σαρκοπενία, με βάση τους μηχανισμούς που περιγράφονται σε αυτήν την ανασκόπηση. Οι συγγραφείς αναμένουν σθεναρά ότι η ασταξανθίνη θα συμβάλει στη βελτίωση της υγείας των ανθρώπων.
Συμπερασματικά, η ασταξανθίνη όχι μόνο δρα σε πολλαπλές βιολογικές άμυνες μέσω των άμεσων και έμμεσων επιδράσεων της ισχυρής αντιοξειδωτικής της δράσης, αλλά συμβάλλει επίσης στη διατήρηση και στην ενίσχυση της μιτοχονδριακής δραστηριότητας δρώντας άμεσα στο μονοπάτι AMPK/Sirtuins/PGC-1α και σε άλλα μονοπάτια. Αυτή η ενέργεια θα πρέπει να λαμβάνεται πλήρως υπόψη για την καλύτερη κατανόηση της βιοδραστικότητας της όπως και των άλλων καροτενοειδών.
Η ενεργοποίηση των μιτοχονδρίων και η λειτουργία τους σαν βιολογική άμυνα θα πρέπει να είναι πιο αποτελεσματική όσον αφορά τα διάφορα προβλήματα που σχετίζονται με τον ενεργειακό μεταβολισμό και τη γήρανση.
Πηγή Άρθρου:
Astaxanthin as a Novel Mitochondrial Regulator: A New Aspect of Carotenoids, beyond Antioxidants. Nutrients 2022, 14(1), 107; https://doi.org/10.3390/nu14010107 [Received: 22 November 2021 / Revised: 21 December 2021 / Accepted: 23 December 2021 / Published: 27 December 2021]
Comentarios