Astaxanthin ist eines von über 700 bekannten Carotinoiden und wird zur Klasse der Xanthophylle gezählt. Es ist ein rötliches Pigment und stellt das häufigste Carotinoid in marinen Lebensräumen dar, wo es sich in der Nahrungskette anreichert und Krustentieren, Lachsen aber auch Flamingos ihre typische Farbe verleiht. Primär gebildet wird Astaxanthin von Mikroalgen, die den Stoff bilden, wenn sie starker UV-Strahlung oder anderweitigem Stress ausgesetzt sind. Industriell wird Astaxanthin aus der Blutregenalge (Haematococcus pluvialis) gewonnen [Donoso et al., 2021; Capelli et al., 2013]. Im Gegensatz zu Carotinoiden mit unsubstituierten β-Ionon-Ring, die als Vorstufe für Vitamin A fungieren können, kann Astaxanthin von Menschen nicht als Vorstufe für Vitamin A verwendet werden, was Astaxanthin ein besseres Sicherheitsprofil verleiht. Hier besteht somit keine Gefahr einer Überdosierung [Jackson et al., 2008].
Astaxanthin ist ein starkes Antioxidans und wird häufig als „das stärkste Antioxidans der Welt“ bezeichnet. Tatsächlich konnte Astaxanthin bei in vitro Studien ein beeindruckendes Potential zum Reduzieren freier Radikale demonstrieren. So zeigte es beim Neutralisieren reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) beispielsweise eine deutlich höhere antioxidative Kapazität als andere Antioxidantien. So ist es etwa 110-mal stärker als α-Tocopherol (Vitamin E), etwa 800-mal stärker als Q10, 75-mal stärker als α-Liponsäure, etwa 550-mal Stärker als EGCG aus grünem Tee und etwa 6000-mal stärker als beim Vitamin C. Im Vergleich mit anderen Carotinoiden war es durchschnittlich 2- bis 5-mal stärker [Donoso et al., 2021; Nishida et al., 2007]. Astaxanthin ist dabei auch deutlich effektiver als β-Carotin und Vitamin E [Singh et al., 2020]. Aus älteren Studien ist zudem bekannt, dass Astaxanthin auch unter starkem Sauerstoff-Partialdruck keine prooxidativen Effekte vermittelt, sondern ausschließlich weiter als Antioxidans fungiert [Martin et al., 1999]. Im Gegensatz zu anderen Carotinoiden unterscheidet sich Astaxanthin im Löslichkeitsverhalten. Neben dem lipophilen aliphatischen Bereich des Moleküls weisen die Ringsysteme Hydroxy- und Carbonylgruppen auf, was Astaxanthin auch einen gewissen hydrophilen Character verleiht, der anderen Carotinoiden in diesem Umfang fehlt.
Diese Eigenschaft macht Astaxanthin zu einem interessanten Molekül zum Schutz von Zellen und membranummantelten Zellkompartimenten (wie Mitochondrien), da diese sowohl lipophile Bereiche als auch hydrophile Milieus aufweisen. Astaxanthin ist aufgrund seiner strukturellen Besonderheit in der Lage sich ideal in Phospholipidmembranen zu integrieren und dort Lipidoxidation zu verhindern. [Jackson et al., 2008; McNulty et al., 2007]. Astaxanthin ist dabei deutlich effektiver als β-Carotin und Vitamin E [Singh et al., 2020]. In manchen in vitro Studien war es sogar das einzige Carotinoid welches einen Membran-protektiven Effekt vermittelte, während andere Carotinoide die Membranintegrität störten und unter bestimmten Bedingungen sogar prooxidativ wirkten [McNulty et al., 2007]. Aufgrund dieser vielversprechenden Kombination von Eigenschaften wurde Astaxanthin in den letzten Jahren stark auf sein pharmakologisches Potential hin untersucht. Dabei wurden zahlreiche positive Eigenschaften auf eine Vielzahl von physiologischen Prozessen beobachtet und beschrieben. So wirkt Astaxanthin antioxidativ und antiinflammatorisch, hat neuro-, kardio- und geroprotektive (DNA-schützend) Effekte. Darüber hinaus gibt es Anzeichen auf immunmodulierende sowie antitumorale Eigenschaften. Des Weiteren vermittelt Astaxanthin einige dermatoprotektive Effekte auf die Haut und schützt sie vor Photooxidation (Schäden durch UV-Strahlung). Wie viele Carotinoide reiht sich Astaxanthin zudem in die Reihe der Substanzen ein, die die Augengesundheit positiv beeinflussen können, hier wird von einer besseren Durchblutung und protektiven Effekten auf die Retina berichtet. Zu guter Letzt wird Astaxanthin auch in der Sportwissenschaft diskutiert und wurde bereits in Tier und Humanstudien erfolgreich als leistungssteigernd getestet [Donoso et al., 2021; Capelli et al., 2013].
