Wichtige pflanzliche Wirkstoffgruppen, Teil 1: Alkaloide

Natur­stof­fe spie­len in Phar­ma­ko­lo­gie oder Medi­zin eine zuneh­mend bemer­kens­wer­te Rol­le. Einer­seits sind und blei­ben Pflan­zen, Tie­re und Mikro­or­ga­nis­men wei­ter­hin das wich­tigs­te Reser­voir für aktu­el­le Phar­ma­zeu­ti­ka und Medi­zin­pro­duk­te aller Art sowie für die moder­ne Arz­nei­stoff­for­schung und medi­zi­ni­sche Pro­duk­te der Zukunft [1]. Ande­rer­seits sind mit einer direk­ten Markt­ver­wer­tung, zum Bei­spiel von Pflan­zen­dro­gen als Arz­nei­mit­tel, kaum noch Gewin­ne zu erzie­len, die mit paten­tier­ten Iso­la­ten oder Deri­va­ten eben die­ser Dro­gen mög­lich sind. Die Poli­tik reagier­te vor eini­gen Jah­ren in die­ser Situa­ti­on aus Sicht von Ver­brau­cher­schüt­zern irra­tio­nal, weil sie mit dem Ver­bot der Kos­ten­er­stat­tung für pflanz­li­che Heil­mit­tel durch die Kran­ken­kas­sen unlieb­sa­me Mit­kon­kur­ren­ten der Her­stel­ler patent­ge­schütz­ter Phar­ma­ka vom Markt ent­fern­te. Und dies, obwohl zum einen Umfra­gen immer wie­der die höchs­te Akzep­tanz der Vor­beu­gung und The­ra­pie mit Natur­stof­fen in der Bevöl­ke­rung bele­gen [2]. Und zum ande­ren immer mehr Wis­sen­schaft­ler vie­ler Dis­zi­pli­nen sich der Erfor­schung von Natur­stof­fen wid­men, und mitt­ler­wei­le in Deutsch­land so vie­le Lehr­stüh­le für Phy­to­the­ra­pie oder Natur­heil­kun­de exis­tie­ren wie nie zuvor. Die in meh­re­ren Tei­len fol­gen­den Bei­spie­le aus der phar­ma­zeu­ti­schen Bio­lo­gie sol­len zei­gen – auch wenn die Natur­stoff-Nomen­kla­tur teil­wei­se noch der Phar­ma­ko­gno­sie des 19. und 20. Jahr­hun­derts folgt -, dass die tat­säch­lich wesent­li­chen Impul­se für eine Medi­zin der Zukunft von einem immer wei­ter rei­chen­den Ver­ständ­nis der Natur­stof­fe ausgehen.

Teil 1: Alkaloide

Chemie

Alka­lo­ide wer­den nach ihrer che­mi­schen Struk­tur in N‑heterozyklische Natur­stof­fe und nicht­he­te­ro­zy­kli­sche orga­ni­sche Ver­bin­dun­gen unter­teilt. Sie gehen zumeist von Ami­no­säu­ren aus und haben ein oder meh­re­re Stick­stoff­ato­me. Alka­lo­ide sind fast stets lipophil (lös­lich in lipophi­len orga­ni­schen Lösungs­mit­teln wie zum Bei­spiel Chlo­ro­form, Äther), bil­den jedoch in der Pflan­ze was­ser­lös­li­che Sal­ze mit orga­ni­schen Säu­ren, zum Bei­spiel Essig- und Oxal­säu­re, Milch­säu­re. Aus his­to­ri­schen Grün­den wer­den auch eini­ge N‑heterozyklische Ver­bin­dun­gen, die neu­tral bzw. sau­er reagie­ren, zum Bei­spiel Cof­fe­in oder Ami­ne mit aro­ma­ti­schem Ring, zum Bei­spiel die Phe­nyl­al­ky­l­ami­ne oder Ind­olyl­al­ky­l­ami­ne wie Cap­sai­cin und Ephe­drin, oder sich von Alka­lo­iden ablei­ten­de Ver­bin­dun­gen wie Col­chi­cin, den Alka­lo­iden zuge­rech­net. Anti­bio­ti­ka wer­den hin­ge­gen, obwohl eini­ge von ihnen alle Merk­ma­le von Alka­lo­iden besit­zen, zum Bei­spiel Mitomy­cin C, aus die­ser Grup­pe aus­ge­schlos­sen [4].

Biologie

Neben Pflan­zen, syn­the­ti­sie­ren auch Mikro­or­ga­nis­men und man­che Tie­re (zum Bei­spiel Sala­man­der, Krö­ten) Alka­lo­ide. Letz­te­res ist jedoch äußerst sel­ten. Da die Alka­lo­ide auch auf den tie­ri­schen Erzeu­ger-Orga­nis­mus als Ner­ven­gif­te wir­ken, sind sie meist peri­pher in Haut­drü­sen iso­liert. Auch Pflan­zen ver­su­chen eine Alka­lo­id-Selbst­ver­gif­tung zu ver­hin­dern, zum Bei­spiel mit beson­de­ren Exkret­zel­len, wie zum Bei­spiel die Milch­röh­ren der Papa­ver­aceae (Mohn­ge­wäch­se), deren Milch­saft vie­le Alka­lo­ide (unter ande­rem Mor­phin) ent­hält. Zudem sind die Alka­lo­ide oft nur in bestimm­ten Tei­len der Pflan­zen zu fin­den, wobei Syn­the­se- und Spei­cher­ort nicht iden­tisch sein müs­sen (zum Bei­spiel Nico­tia­na: Syn­the­se in den Wur­zeln, Spei­che­rung in den Blät­tern). Alka­lo­ide sind Pro­duk­te des Sekun­där­stoff­wech­sels und ent­ste­hen über eine Viel­zahl von Bio­syn­the­se­we­gen. Ihre Funk­ti­on ist weit­ge­hend unbe­kannt. Sie sind für die Orga­nis­men nicht essen­ti­ell. Alka­lo­ide sol­len Pflan­zen wegen ihres bit­te­ren Geschmacks auch Schutz vor Fress­fein­den bie­ten [5].

Anwendungen

Trotz der unkla­ren bio­lo­gi­schen Funk­tio­nen [6] der che­misch extrem hete­ro­ge­nen Alka­lo­id­grup­pe fällt die aus­ge­spro­chen homo­ge­ne Neu­ro­tro­pie bei der Natur­stoff­wir­kung auf. Die meis­ten Alka­lo­ide sind star­ke Gif­te, die spe­zi­fisch auf bestimm­te Zen­tren des Ner­ven­sys­tems wir­ken (zum Bei­spiel Strych­nin, Nico­tin). Ver­gif­tun­gen mit Pflan­zen wer­den oft durch Alka­lo­ide ver­ur­sacht. Durch ihre struk­tu­rel­le Ähn­lich­keit mit Neu­ro­trans­mit­tern kön­nen Alka­lo­ide in die ner­va­le Regu­la­ti­on als Ago­nis­ten (zum Bei­spiel Mor­phin) oder Ant­ago­nis­ten (zum Bei­spiel Hyos­cya­min und Sco­pol­amin) ein­grei­fen. Eben­so kön­nen sie, wie zum Bei­spiel Ephe­drin, die Trans­mit­ter­frei­set­zung erhö­hen. Durch Alka­lo­ide kommt es auch zu einer Inak­ti­vie­rung oder Hem­mung von Enzy­men, die Neu­ro­trans­mit­ter blo­ckie­ren oder second Mes­sen­ger abbau­en sowie zur Blo­cka­de von Ionen­ka­nä­len. Teil­wei­se sind sie in geeig­ne­ter Dosie­rung auch als Heil­mit­tel ein­setz­bar (zum Bei­spiel Mor­phin, Chi­nin, Atro­pin). Intra­zel­lu­lär wir­ken­de Alka­lo­ide (Col­chi­cin, Vin­cris­tin, Vin­blas­tin) blo­ckie­ren die Zell­tei­lung und spie­len in der Krebs­the­ra­pie als Zyto­sta­ti­ka eine Rol­le. Ande­re Alka­lo­ide wer­den als Anre­gungs­mit­tel zum Bei­spiel in Kaf­fee (Cof­fe­in), Tee (Theo­phyl­lin) oder Kakao (Theo­bro­min) genos­sen. Zu den Alka­lo­iden zäh­len auch Hal­lu­zi­no­ge­ne (LSD, Psi­lo­cy­bin) und Betäu­bungs­mit­tel. Die eupho­ri­sie­ren­de Wir­kung man­cher Alka­lo­ide (Mor­phin, Coca­in) kann zu Gewöh­nung und Sucht füh­ren. Alka­lo­ide zäh­len zu den ältes­ten Rausch- und Genuss­mit­tel der Mensch­heit (zum Bei­spiel Opi­um) [4, 7].

Pharmakologie

Die Resorp­ti­on der im alka­li­schen Milieu des Dar­mes als lipophi­le Basen vor­lie­gen­den Alka­lo­ide erfolgt rasch und fast voll­stän­dig (Aus­nah­men: Alka­lo­ide mit quar­tä­rem N‑Atom oder frei­en phe­n­o­li­schen PH-Grup­pen). Fast alle Alka­lo­ide pas­sie­ren die Blut-Hirn-Schran­ke sowie die Pla­zen­tar-Schran­ke und tre­ten auch in die Mut­ter­milch über.

Phytotherapie

In der Phy­to­the­ra­pie wer­den Alka­lo­ide fast aus­schließ­lich in Form iso­lier­ter, genau dosier­ba­rer Rein­sub­stan­zen ein­ge­setzt. Alka­lo­id­dro­gen wie Toll­kir­sche oder Bil­sen­kraut dür­fen auch nur als nor­mier­te, auf ein Min­dest- und Maxi­mal­ge­halt ein­ge­stell­te Dro­gen-Zube­rei­tun­gen ver­wen­det wer­den. Wei­te­re Heil­pflan­zen mit schwä­che­rer Alka­lo­id­wir­kung sind bei­spiels­wei­se Schöll­kraut, Erd­rauch, Bol­do oder Besen­gins­ter. Alka­lo­ide wie Tax­ol, Vin­blas­tin und Col­chi­cin, bei denen es sich um teils par­ti­al­syn­the­tisch gewon­ne­ne Rein­sub­stan­zen han­delt, kom­men in der Onko­lo­gie zur Anwen­dung. Sie beein­flus­sen die Zell­tei­lung [1, 8].

Alka­lo­id­rei­che Dro­gen mit	medi­zi­ni­scher Bedeu­tung (Aus­wahl) [3]
Bein­well­wur­zel – Sym­phyti radix	Besen­gins­ter­kraut – Cyti­si sco­pa­rii herba
Bil­sen­kraut­blät­ter – Hyos­cya­mi folium	Bol­d­o­blät­ter – Bol­do folium
Brech­wur­zel – Ipe­cacu­an­ha radix	Chi­na­rin­de – Cin­cho­nae cortex
Colom­bo­wur­zel – Colom­bo radix	Eisen­hut­knol­le – Aco­ni­ti tuber
Ephed­ra­kraut – Ephe­drae herba	Erd­rauch­kraut – Fuma­riae herba
Esch­scholt­zi­en­kraut – Esch­schol­ziae herba	Herbst­zeit­lo­sen­knol­le – Col­chi­ci tuber
Jaboran­di­blät­ter – Jaboran­di folia	Kana­di­scher Gelb­wur­zel­stock – Hyd­ras­tis rhizoma
Lobe­li­en­kraut – Lobe­liae herba	Mut­ter­korn – Seca­le cornutum
Opi­um – Papa­ver somniferum	Schlan­gen­wurz – Ser­pen­tinae radix
Schöll­kraut – Cheli­do­nii herba	Schwar­zer Tee – Thea nigra
Stech­ap­fel­blatt – Stra­mo­nii folia	Toll­kirsch­blät­ter/-wur­zel – Bel­la­don­nae folium/​radix

Beispiel Capsaicin

Zu der Grup­pe der Phe­nyl­al­ky­l­ami­ne (Mez­ca­lin, Ephe­drin, Cathi­non), die in der Pflan­ze aus L‑Phenylalanin ent­ste­hen, gehört auch Cap­sai­cin, das wie die ande­ren Cap­sai­ci­no­ide vor allem aus Cayenne­pfef­fer und Papri­ka gewon­nen wird (es gibt rund 200 Kul­tur­sorten der Gat­tung Cap­si­cum). Cap­sai­ci­no­ide (Vanil­lo­ide) füh­ren durch Reak­ti­on mit dem Vanil­lo­id-Rezep­tor Sub­typ 1 (VR1) zur Erre­gung von peri­phe­ren, noci­cep­ti­ven Neu­ro­nen (poly­mo­da­le Noci­cep­to­ren, C‑Fasern und Aκ-Fasern), das heißt von sol­chen Ner­ven, die für die Wahr­neh­mung schä­di­gen­der Wär­me- und Schmerz­rei­ze ver­ant­wort­lich sind. Die Erre­gung pro­vo­ziert die Frei­set­zung des Unde­ca­pep­tids Sub­stanz P, von CFRP (Cal­ci­to­nin gene-rela­ted pep­ti­de), Soma­to­sta­tin und vaso­ak­ti­ven Poly­pep­ti­den. Fol­ge ist zunächst eine loka­le neu­ro­ge­ne Ent­zün­dung, aus­ge­löst durch die Media­to­ren von Sub­stanz P (Hist­amin, Bra­dy­ki­nin, Pro­sta­glan­di­ne) [6].

An der Haut kommt es dadurch zu Wär­me­emp­fin­dun­gen, schmerz­haf­tem Bren­nen und durch loka­le Vaso­dila­ta­ti­on zu loka­ler Hyper­ämie. Es folgt eine durch Ver­ar­mung an Sub­stanz P beding­te Pha­se der Unemp­find­lich­keit (tac­hy­phy­lak­ti­sche Anal­ge­sie). Chro­ni­sche Anwen­dung von Cap­sai­cin führt zur Schä­di­gung der betrof­fe­nen Neu­ro­nen. Für Cap­sai­cin wer­den auch anti­ent­zünd­li­che Wir­kung beschrie­ben, wobei das Alka­lo­id die Akti­vie­rung von NF-αB durch TNF‑α hemmt. Es resul­tiert eine Stun­den bis Wochen lang anhal­ten­de anal­ge­ti­sche und anti­phlo­gis­ti­sche Wir­kung bis hin zu irrever­si­bler Desen­si­bi­li­sie­rung [5, 7].

Offi­zi­nell sind ein­ge­stell­te Cayenne­pfef­fer­tink­tu­ren oder ‑dick­ex­trak­te, Sal­ben und Cap­sai­ci­no­id­prä­pa­ra­te. Ver­wen­det wer­den meist Fer­tig­arz­nei­mit­tel zur äußer­li­chen Anwen­dung. Die Anwen­dung soll­te ohne ärzt­li­che Anwei­sung auf 2 Tage beschränkt wer­den (3–4mal täg­li­che Anwen­dung) und darf frü­hes­tens nach 14 Tagen am glei­chen Appli­ka­ti­ons­ort wie­der­holt wer­den [8].

Die aus­ge­wie­se­ne Indi­ka­ti­on ist schmerz­haf­ter Mus­kel­hart­spann im Schul­ter-Arm-Bereich sowie im Bereich der Wir­bel­säu­le bei Erwach­se­nen und Schul­kin­dern. Signi­fi­kant schmerz­lin­dern­de Wir­kun­gen las­sen sich auch bei post­zos­te­ri­scher und post­ope­ra­ti­ver Neur­al­gie, Fibro­my­al­gie, rheu­ma­to­ider Arthri­tis, chro­ni­schen unspe­zi­fi­schen Rücken­schmer­zen, dia­be­ti­scher Poly­neu­ro­pa­thie und Arthro­se erzie­len [4].