Antioxidant Power of Brown Algae: Ascophyllum nodosum and Fucus vesiculosus Extracts Mitigate Oxidative Stress In Vitro and In Vivo

Braunalgen wie Ascophyllum nodosum (AN) und Fucus vesiculosus (FV) gewinnen aufgrund ihrer gesundheitsfördernden Eigenschaften zunehmend an Bedeutung als funktionelle Futtermittelzusätze. In dieser Studie wurde das antioxidative Potenzial von AN- und FV-Extrakten in intestinalen Epithelzellen sowie im in vivo-Modell Caenorhabditis elegans (C. elegans) untersucht.

Wässrige AN- und FV-Extrakte wurden hinsichtlich ihres Gesamtgehalts an Phenolverbindungen (TPC), ihrer antioxidativen Kapazität (TEAC, FRAP) und ihrer Phlorotannin-Zusammensetzung mittels LC-HRMS/MS charakterisiert. Antioxidative Effekte wurden in vitro durch Messung der AAPH-induzierten ROS-Produktion in Caco-2- und IPEC-J2-Zellen mittels H₂DCF-DA sowie in vivo durch Untersuchung der Auswirkungen von paraquatinduziertem oxidativem Stress und AN- bzw. FV-Behandlung auf die Beweglichkeit, die GST-4::GFP-Reporterexpression und die Genexpression in C. elegans bewertet.

FV zeigte einen höheren Gesamtgehalt an Phenolverbindungen, eine stärkere antioxidative Kapazität (TEAC, FRAP) und ein breiteres Phlorotanninprofil (Polymerisationsgrad [DP] 2–9) als AN (DP 2–7), wie durch LC-HRMS/MS ermittelt wurde. Beide Extrakte reduzierten den durch AAPH induzierten oxidativen Stress in Epithelzellen, wobei FV eine höhere Wirksamkeit aufwies. In C. elegans minderte eine Vorbehandlung mit AN und FV den durch Paraquat ausgelösten Beweglichkeitsrückgang signifikant um 22 % bzw. 11 % im Vergleich zu PQ-belasteten Kontrolltieren. Unter nicht gestressten Bedingungen verbesserten beide Extrakte die Gesundheitsspanne der Nematoden, wobei bei AN signifikante Effekte bei 400 µg/g und bei FV bereits ab 100 µg/g auftraten.

Die Genexpressionsanalyse zeigte, dass beide Extrakte antioxidative Signalwege in nicht gestressten Würmern modulierten. Unter oxidativem Stress verringerte eine Vorbehandlung mit AN und FV die GST-4::GFP-Expression signifikant. Im Nematoden erwies sich AN unter akutem Stress als schützender, während FV die physiologische Funktion in Abwesenheit von Stressoren besser unterstützte.

Diese Ergebnisse zeigen, dass AN und FV oxidativen Stress in intestinalen Epithelzellen und in C. elegans entgegenwirken und unterstreichen ihr Potenzial als stressmindernde Zusätze im Tierfutter.