Am Tatort im Einsatz – jetzt als Malaria-Medikament wirksam?

Vermutlich kennen Sie die Bilder aus diversen Krimis – ein  Spray hilft, an einem Tatort selbst winzigste Blutspuren zu entdecken. Das betreffende Spray, Luminol, hat jedoch womöglich noch andere Talente – beispielsweise im Kampf gegen Malaria.

Das Spray, Luminol, ist ein chemisches Präparat mit der Eigenschaft, im Dunkeln zu leuchten, wenn es mit einer anderen oxidierenden Substanz in Kontakt kommt, beispielsweise mit dem Blutfarbstoff Hämoglobin. Die roten Blutkörperchen, Proteinstrukturen, transportieren Sauerstoff durch die Blutbahnen. Dieser oxidiert, wenn Blut außerhalb des Körpers an Oberflächen anhaftet.

An der Washington Universität in St. Louis, USA, untersuchte ein Team, wie Luminol es schafft, eine Aminosäure im Hämoglobin dazu zu bringen, den Malaria-Erreger Plasmodium falciparum in den roten Blutkörperchen zu töten.

Gelangt P. falciparum in ein rotes Blutkörperchen ein, bemächtigt es sich der nicht-proteinen, sauerstofftransportierenden Teile des Blutfarbstoffes, bekannt als „Häm“, um zu überleben. Wie es das anstellte, war bislang noch nicht im Detail entschlüsselt.

Im Laborversuch infizierten die Forscher rote Blutzellen mit P. falciparum und beobachteten, wie sich an der Zelloberfläche eine Art Kanal oder Durchgang öffnete.
Fügte man eine Aminosäure aus dem Hämoglobin in eine Lösung, die vollständige rote Blutkörperchen enthielt, stellte man fest, dass die Aminosäure durch den neu entstandenen Kanal und produzierten den nicht-organischen Anteil des Blutfarbstoffs, Häm. Dadurch kam es zu einem gehäuften Auftreten eines Moleküls mimt Namen Protoporphyrin IX.

Luminol in Kombination mit dem Antimalaria-Wirkstoff Artemisinin wurden nun testhalber in mit Malaria infizierte rote Blutkörperchen eingeführt. Dabei reagierte Protoporphyrin IV auf Licht und produzierte freie Radikale, die wiederum die Parasiten P. falciparum abtöteten.

Das Licht, das Luminol aussendet, wurde durch das Artemisinin noch verstärkt, erklärt Studienleiter Dr. Daniel Goldberg.

Laut Berichten der World Health Organisation (WHO) gab es allein im Jahr 2013 weltweit 198 neue Fälle von Malaria und fast 600.000 Tote – etwa 90% davon waren Kinder, vor allem in Afrika.

Derzeit ist Artemisinin die erste wirksame Behandlung nach einer Malaria-Infektion. Die WHO empfiehlt die Anwendung nur in Verbindung mit anderen Behandlungsformen, denn P. falicparum entwickelt bereits starke Resistenz gegen das Medikament.

Das Forscherteam geht nun davon aus, dass es auch noch andere Strategien gegen Malaria gibt. Konzentriert man sich auf die roten Blutkörperchen, die der Parasit nicht verändern kann, ist auch keine Entstehung von Resistenzen zu befürchten.

Die neuen Ansätze sollen demnächst im Tierversuch getestet werden, und man erwartet vielversprechende Ergebnisse.

Alle Komponenten eines künftigen Präparates, die Aminosäuren, das Luminol und das Artemisinin, sind im Einzelnen bereits für Behandlungen von Menschen zu gelassen. Das Sicherheitsrisiko bei der Anwendung ist daher relativ überschaubar, die Hoffnung groß, endlich ein Mittel gegen eine in tropischen und Drittweltländern grassierende und lebensbedrohliche Krankheit zu finden.

Neue Anti-Rauch-Therapie durch Nikotin fressende Bakterien?

Auch wenn es noch ein weiter Weg ist: Ein Wissenschaftlerteam arbeitet derzeit an einer neuartigen Therapie, der Nikotinsucht entgegenzuwirken. Dabei kommt ein Bakterien-Enzym zum Einsatz, das Nikotin „frisst“ bevor es im Gehirn ankommt. Die ersten Studienergebnisse sind vielversprechend.

In einem US-Fachjournal berichtete das Team vom The Scripps Forschungsinstitut (TSR) in La Jolla, Kalifornien, darüber, wie das Enzym m Labor hergestellt werden kann und welches Potential es hat, als Basis für ein hilfreiches Medikament verarbeitet zu werden.

Chemieprofessor Kim Janda, Autor des Artikels, sagt dazu: „Augenblicklich sind wir noch in einer frühe Entwicklungsphase eines Medikaments. Die Studienergebnisse berechtigen zu großen Hoffnungen.“ Gleichwohl sind Janda und sein Team bereits seit über 30 Jahren an der Arbeit, ein solches Enzym im Labor zu züchten.

Doch erst die Rückkehr zu “Mutter Natur” brachte den entscheidenden Fund: Ein Bakterium aus dem Boden eines Tabakfeldes, das Nikotin als einzige Quelle lebenswichtiger Nährstoffe, Kohlehydraten und Stickstoff, nutzt.

Das Bakterium wird Pseudomonas Putida genannt und benötigt ein Enzym mit Namen NicA2, mit dessen Hilfe es herzhaft Nikotin mampft – vergleichbar etwa mit dem gefräßigen kleinen Pac-Man aus dem altbekannten Videospiel.

Die Idee des Teams: Mit Hilfe des Enzyms NicA2 könnte eine Anti-Rauch-Therapie entwickelt werden, die eine erfolgreichere Alternative zu bisher bekannten Methoden der Nikotin-Entwöhnung darstellt. Diese kranken an einer Misserfolgs-Rate von 80 bis 90%.

Die gedachte Enzymtherapie würde das Nikotin filtern und zerstören, noch bevor es m Gehirn ankommt. Damit bliebe auch die Reaktion des Belohnungs-Zentrums im Gehirn aus, das üblicherweise auf die Abhängigkeit erzeugenden Substanzen reagiert.

Professor Janda und Kollegen beschreiben im Studienbericht genau, wie das Enzym beschaffen ist und über welches Potential es für eine solche Rauchtentwöhnungs-Therapie hätte.

Eine Eigenschaft des Enzyms kristallisierte sich in Tests besonders deutlich heraus. Es verkürzt die Zeit, die das Nikotin normalerweise in der Blutbahn verharrt.

Um das zu dokumentieren, kombinierten die Forscher Blutserum von Mäusen mit einer Menge Nikotin, die etwa der einer Zigarette entspricht. Sie fügten das Enzym hinzu. Anstatt der zwei bis drei Stunden, die das Nikotin normalerweise benötigt, um wieder abgebaut zu werden, verblieb es diesmal nur maximal 15 Minuten lang in der Blutbahn.

Professor Janda nimmt an, dass nur wenige chemische Modifikationen notwendig sind, um das Enzym so zu verändern, dass es das Nikotin abbauen kann, lange bevor es die Blut-Gehirn-Schranke überschreitet.

Das Enzym erzeugt beim Nikotin-Abbau keinerlei giftigen Neben- oder Abfallprodukte, weitere wichtige Kriterien für eine medizinische Nutzung. Zudem erweist es sich als äußerst stabil: Im Labor hielt es sich bei etwa 37 °C über drei Wochen lang unbeschadet. Auch im Blutserum waren die Verhältnisse ganz ähnlich.

Dennoch ist noch etwas Arbeit notwendig, um das Potential des Enzyms voll auszuschöpfen. Beispielsweise müssten noch Reste seines bakteriellen Ursprungs entfernt werden, um das Risiko auszuschalten, das sich etwa aus einer Immunreaktion des Körpers ergeben könnte.
Ziel wäre es, aus dem Bakterien-Enzym eine Substanz zu entwickeln, die per Injektion verabreicht werden könnte und deren Wirkung etwa einen Monat lang anhielte.

Was in mancher Nahrungsergänzung so alles enthalten ist?

Um abzunehmen, sich fit zu machen oder die Nerven zu beruhigen, greifen viele Verbraucher zu Nahrungsergänzungsmitteln. Doch einige dieser Produkte enthalten nicht deklarierte Substanzen. Nun haben Wissenschaftler einen Weg gefunden, um ahnungslose Verbraucher zu schützen und um zu enthüllen, welche „geheimen“ Bestandteile in einigen Nahrungsergänzungen lauern.

Mit ihrer Vorgehensweise entdeckten sie beispielsweise den aktiven Bestandteil in Viagra und andere Designer-Wirkstoffe in verschiedensten Produkten. Über die Studie berichteten sie in einer Fachzeitschrift für Landwirtschafts- und Nahrungsmittelchemie.

Nahrungsergänzungsmittel können durchaus sinnvoll sein, um Mangelzustände etwa durch einseitige Ernährung auszugleichen oder in anderen Situationen den Organismus zu unterstützen. Auf der Packung sind meist Kräuter oder eine Reihe natürlicher Bestandteile gelistet: Verbraucher gehen nun ahnungslos davon aus, dass diese Produkte problemlos einzunehmen sind. Doch über die letzten Jahre wurden bei gesundheitsbehördlichen Untersuchungen häufig sogar verbotene Substanzen entdeckt, die auf dem Beipackzettel nicht auftauchten.

Sibutramin ist ein Beispiel dafür: Vor längerer Zeit war es als Hilfsmittel zum Abnehmen zugelassen, dann jedoch zurückgezogen worden – die Einnahme des Präparates erhöhte das Risiko von Herzattacken. Um Nahrungsergänzung mit Sibutramin und anderen nicht deklarierten Inhaltsstoffen zu identifizieren, entwickelte das chinesische Wissenschaftlerteam eine neue Strategie.

Sie benutzten eine fortgeschrittene, farbgebende spektrometrische Mess-Methode. Dazu testeten sie über 100 sirup-artige Mixturen, Kapseln und Nahrungsergänzung in andere Form, die sie in China online bestellt und erworben hatten. Auf den Etiketten der Produkte wurde viel versprochen: Von blutdrucksenkender Wirkung bis hin zu erhöhter sexueller Leistungsfähigkeit. Das farbgebende spektrometrische Verfahren entdeckte bei vielen untersuchten Präparaten geradezu gezielte Täuschungen. Das bereits erwähnte Sibutramin wurde gefunden, oder auch Sildenafil, der aktive Bestandteil in Viagra, der eine stark gefäßerweiternde Wirkung hat.

Zwar sind nicht alle vorgefundenen, nicht deklarierten Substanzen in Nahrungsergänzung schädlich. Doch mit der neuen Analyse-Methode sollten die Hersteller künftig doppelt vorsichtig und korrekt vorgehen – alles, was im Präparat enthalten ist, muss auch angegeben werden. Billige Farbstoffe, konsistenzverbessernde Substanzen, Konservierungs- oder Trennmittel zweifelhafter Herkunft gehören weder in Medikamente noch in Nahrungsmittel noch in Nahrungsergänzung.