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Science-News

Das antivirale Potenzial von Curcuma und Boswellia

Angelo Pidroni, PhD - 19.03.2020

Das antivirale Potenzial von Curcuma und Boswellia

Curcuma (Curcuma longa), oder auch gelber Ingwer, ist eine Pflanze innerhalb der Ingwergewächse, die vor allem in den tropischen Regionen Asiens kultiviert wird. Ergebnisse aus zahlreichen Studien lassen ein sehr breites Spektrum von pharmakologischen Effekten zusammenfassen, das auf die Wirkungsweise der sogenannten polyphenolischen Curcuminoide zurückgeführt werden kann. Curcumin, der biologisch aktivste Vertreter dieser Stoffgruppe, wurde in den letzten zwei Dekaden sehr intensiv auf seine pleiotrope Aktivität untersucht, einschliesslich seiner entzündungshemmenden, antioxidativen und antitumoralen Wirkung. Seit einigen Jahren häufen sich Studien, die auf eine antivirale Aktivität von Curcumin bei einer Vielzahl von Viren hinweisen. Darüber hinaus scheinen auch Substanzen aus dem Harz des indischen Weihrauchs (Boswellia serrata) ein antivirales Potential zu besitzen. In Bezug auf das neuartige Corona-Virus existieren bisher leider keine Studien, die mit Curcumin oder Boswelliasäuren durchgeführt wurden. Das antivirale Potenzial dieser Substanzen ist dennoch sehr beeindruckend.

Keywords: Curcuma longa, Boswellia serrata, antiviral, Virus, Curcuminoide, Curcumin, Boswelliasäuren


Curcumin aus Curcuma longa

Curcuma wird seit Jahrtausenden im asiatischen Raum, insbesondere in Indien in der ayurvedischen Ernährungsweise und Medizin sehr geschätzt. In der Ayurveda-Medizin wurde Curcuma zur Behandlung von sehr vielen Erkrankungen in Form von frischen Säften, gekochten Tees, Tinkturen, Pulver, Lotionen, Cremes und Salben eingesetzt. Curcuma bildet unterirdisch wachsende, stark verzweigte Rhizome aus, die auch als Wurzelstöcke bezeichnet werden, da diese selbst Wurzeln ausbilden. Der leicht an Ingwer erinnernde Geruch und der bittere Geschmack kommen hauptsächlich durch das darin enthaltene ätherische Öl zustande, das bis zu 60% aus verschiedenen Sesquiterpenen, wie ar-Turmeron sowie α- und β-Turmeron als Hauptkomponenten, daneben Turmerol und β-Curcumen besteht.

Die Pflanze enthält eine ganze Reihe von Substanzen, die in den letzten zwei Jahrzehnten zu den am intensivsten wissenschaftlich untersuchten Naturstoffen gehören. Aus diesem Grund ist es nicht verwunderlich, dass die Zahl an veröffentlichten Publikationen über die möglichen Effekte und Wirkungsmechanismen von Curcuma kaum noch zu überblicken ist. Zu diesen sehr gut untersuchten Substanzen zählt die Stoffgruppe der Curcuminoiden, die im Wurzelstock in einer Konzentration von bis zu fünf Prozent vorkommen. Die meisten dieser Studien widmen sich dabei der Untersuchung des biologisch aktiven Curcumins, das in unterschiedlichen tautomeren Formen und Konfigurationsisomeren vorkommen kann. Eine Datenbank-Suche nach Studien unter der Verwendung des Begriffs „Curcumin“ in der „PubMed Central Meta-Database (PMC)“ liefert über 14.000 Ergebnisse.

Darüber hinaus existieren mittlerweile zahlreiche Hinweise, die Curcumin eine antivirale Aktivität bei einer Vielzahl von verschiedenen Viren zuschreiben. Dazu gehören Viren wie Parainfluenza-Virus-Type-3 (Paramyxoviridae), Feline-Infectious Peritonitis-Virus (Coronaviridae), Vesicular-Stomatitis-Virus (Rhabdoviridae), Herpes-Simplex-Virus (Herpesviridae), Flock-House-Virus (Nodaviridae), Respiratory-Syncytical-Virus (Pneumoviridae) (Moghadamtousi et al., 2014), Zika-Virus (Flaviviridae), Chikungunya-Virus (Togaviridae) (Mounce et al., 2017), Hepatitis-B-Virus (Hepadnaviridae) (Kim et al., 2009) oder Hepatitis-C-Virus (Flaviviridae) (Anggakusuma et al., 2014). Das antivirale Potential von Curcumin wurde vor Kurzem von Mathew et al. in einem Review zusammengefasst (Mathew et al., 2018).

Curcumin besitzt die Fähigkeit, zahlreiche molekulare „Targets“ zu beeinflussen, die in verschiedene zelluläre Mechanismen involviert sind. Dies sind z.B. Regulation der Transkription und die Aktivierung zellulärer Signalwege, die wiederum eine wichtige Rolle bei Inflammation und Apoptose spielen (Joe et al., 2004; Ravindran et al., 2009). Die Verbindung interagiert mit über 30 Proteinen, die in Zellen an essentiellen Prozessen beteiligt sind wie: DNA Polymerase (Takeuchi et al., 2006), fokale Adhäsionskinase (Leu et al., 2003), Thioredoxinreduktase (Fang et al., 2005), Proteinkinase (Reddy et al., 1994), Lipooxygenase (Skrzypczak-Jankun et al., 2003) und Tubulin (Gupta et al., 2006). Die antivirale Aktivität von Curcumin kommt durch die Hemmung von kritischen Schritten in der viralen Replikation, der Bindung des Virus an die Wirtszelle (Chen et al., 2010) und der Genomreplikation (Si et al., 2007; Narayanan et al., 2012) zustande. Viele dieser Effekte wurden bei einigen Viren gründlich untersucht und konnten z.B. bei HIV, Herpes-Simplex-Virus, Hepatitis-C-Virus, Influenza-Typ-A-Virus und Ebola-Virus bestätigt werden.


Boswelliasäuren aus Boswellia serrata

Nicht nur Curcumin scheint antiviral zu wirken. Das Weihrauchharz enthält eine ganze Reihe von Wirksubstanzen aus der Stoffklasse der Terpene. Die wichtigsten Vertreter dieser Gruppe sind die sogenannten Boswelliasäuren (pentacyclische Triterpensäuren). Auch andere potente Stoffe finden sich im Harz von Boswellia, wie etwa Quercetin, ein Stoff aus der Gruppe der Polyphenole und Flavonoide. In den letzten Jahren konnten Forschungsergebnisse immer wieder demonstrieren, dass die im Harz des Weihrauchs enthaltenen Substanzen ein erhebliches Potential zur Behandlung vieler Erkrankungen und viraler Infektionen haben könnten. So wurde gezeigt, dass das Harz aus Boswellia serrata und vor allem die darin enthaltenen Boswelliasäuren eine Infektion des Herpes- Simplex-Virus-1 (Goswami et al., 2018), des Chikungunya Virus und des Vesicular-Stomatitis-Virus (Von Rhein et al., 2016) inhibieren können.


Das Problem der Bioverfügbarkeit

Auch wenn Curcumin und Boswelliasäuren in Untersuchungen antivirale Effekte bei oben genannten Viren zeigen, besteht nach wie vor das Problem der schlechten Bioverfügbarkeit, wenn diese oral eingenommen werden. Die Substanzen werden vom menschlichen Gastrointestinaltrakt nur in sehr geringen Mengen absorbiert, da sie schwer wasserlöslich und im physiologischen pH des Magens sehr instabil sind. Sogenannte Drug-Delivery Systems erwiesen sich in den letzten Jahren als ausserordentlich gute Methoden zur signifikanten Steigerung der Bioverfügbarkeit von Curcumin und Boswelliasäuren. In einer Vielzahl von Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass das Einkapseln dieser Wirkstoffe in sogenannte „Mizellen“ zu einer massiv erhöhten Absorption um den Faktor 80–270 führen kann (Schiborr et al., 2014; Meins et al., 2018; Hatamipour et al., 2019). Eine potentielle antivirale Aktivität von mizellarem Curcuma- und Boswellia-Extrakt beim SARS-CoV-2 (Coronaviridae) ist noch unklar. Auch wenn in „in vitro“ Studien und Untersuchungen an Tiermodellen diesen Substanzen antivirale Effekte nachgewiesen werden, handelt es sich hierbei lediglich um Grundlagenforschung. Ergebnisse aus solchen Untersuchungen liefern wertvolle Hinweise, die nachfolgende klinischen Studien ermöglichen könnten. Diese wiederum sind zwingen notwendig, um klare Aussagen über die Wirkungsweisen solcher Substanzen im menschlichen Organismus treffen zu können.


Referenzen

Anggakusuma, C. C. Colpitts, L. M. Schang, H. Rachmawati, A. Frentzen, S. Pfaender, et al. (2014). “Turmeric curcumin inhibits entry of all hepatitis C virus genotypes into human liver cells.” In: Gut 63.7, 1137 LP –1149. DOI: 10.1136/gutjnl-2012-304299.

Chen, D. Y., J. H. Shien, L. Tiley, S. S. Chiou, S. Y. Wang, T. J. Chang, et al. (2010). “Curcumin inhibits influenza virus infection and haemagglutination activity.” In: Food Chemistry 119.4, pp. 1346–1351. DOI: 10.1016/j.foodchem.2009.09.011.

Fang, J., J. Lu, and A. Holmgren (2005). “Thioredoxin reductase is irreversibly modified by curcumin: A novel molecular mechanism for its anticancer activity.” In: Journal of Biological Chemistry 280.26, pp. 25284–25290. DOI: 10.1074/jbc.M414645200.

Goswami, D., A. D. Mahapatra, S. Banerjee, A. Kar, D. Ojha, P. K. Mukherjee, et al. (2018). “Boswellia serrata oleo-gum-resin and β-boswellicacid inhibits HSV-1 infection in vitro through modulation of NF-KB and p38 MAP kinase signaling.” In: Phytomedicine 51, pp. 94–103. DOI: 10.1016/j.phymed.2018.10.016.

Gupta, K. K., S. S. Bharne, K. Rathinasamy, N. R. Naik, and D. Panda (2006). “Dietary antioxidant curcumin inhibits microtubule assembly through tubulin binding.” In: FEBS Journal 273.23, pp. 5320–5332. DOI: 10.1111/j.1742-4658.2006.05525.x.

Hatamipour, M., A. Sahebkar, S. H. Alavizadeh, M. Dorri, and M. R. Jaafari (2019). “Novel nanomicelle formulation to enhance bioavailability and stability of curcuminoids.” In: Iranian Journal of Basic Medical Sciences 22.3, pp. 282–289. DOI: 10.22038/ijbms.2019.32873.7852.

Joe, B., M. Vijaykumar, and B. R. Lokesh (2004). “Biological properties of curcumin - cellular and molecular mechanisms of action.” In: Critical Reviews in Food Science and Nutrition 44.2, pp. 97–111. DOI: 10.1080/10408690490424702.

Kim, H. J., H. S. Yoo, J. C. Kim, C. S. Park, M. S. Choi, M. Kim, et al. (2009). “Antiviral effect of Curcuma longa Linn extract against hepatitis B virus replication.” In: Journal of Ethnopharmacology 124.2, pp. 189–196. DOI: 10.1016/j.jep.2009.04.046.

Leu, T. H., S. L. Su, Y. C. Chuang, and M. C. Maa (2003). “Direct inhibitory effect of curcumin on Src and focal adhesion kinase activity.” In: Biochemical Pharmacology 66.12, pp. 2323–2331. DOI: 10.1016/j.bcp.2003.08.017.

Mathew, D. and W.-L. Hsu (2018). “Antiviral potential of curcumin.” In: Journal of Functional Foods 40, pp. 692–699. DOI : 10.1016/j.jff.2017.12.017.

Meins, J., D. Behnam, and M. Abdel-Tawab (2018). “Enhanced absorption of boswellic acids by a micellar solubilized delivery form of Boswellia extract.” In: NFS Journal 11.December 2017, pp. 12–16. DOI: 10.1016/j.nfs.2018.04.001.

Moghadamtousi, S. Z., H. Abdul Kadir, P. Hassandarvish, H. Tajik, S. Abubakar, and K. Zandi (2014). “A review on antibacterial, antiviral, and antifungal activity of curcumin.” In: BioMed Research International 2014. DOI: 10.1155/2014/186864.

Mounce, B. C., T. Cesaro, L. Carrau, T. Vallet, and M. Vignuzzi (2017). “Curcumin inhibits Zika and chikungunya virus infection by inhibiting cell binding.” In: Antiviral Research 142, pp. 148–157. DOI: 10. 1016/j.antiviral.2017.03.014.

Narayanan, A., K. Kehn-Hall, S. Senina, L. Lundberg, R. Van Duyne, I. Guendel, et al. (2012). “Curcumin inhibits rift valley fever virus replication in human cells.” In: Journal of Biological Chemistry 287.40, pp. 33198–33214. DOI: 10.1074/jbc.M112.356535.

Ravindran, J., S. Prasad, and B. B. Aggarwal (2009). “Curcumin and cancer cells: How many ways can curry kill tumor cells selectively?” In: AAPS Journal 11.3, pp. 495–510. DOI: 10.1208/s12248-009-9128-x.

Reddy, S. and B. B. Aggarwal (1994). “Curcumin is a non-competitive and selective inhibitor of phosphorylase kinase.” In: FEBS Letters 341.1, pp. 19–22. DOI: 10.1016/0014-5793(94)80232-7.

Schiborr, C., A. Kocher, D. Behnam, J. Jandasek, S. Toelstede, and J. Frank (2014). “The oral bioavailability of curcumin from micronized powder and liquid micelles is significantly increased in healthy humans and differs between sexes.” In: Molecular Nutrition and Food Research 58.3, pp. 516–527. DOI: 10.1002/mnfr.201300724.

Si, X., Y. Wang, J. Wong, J. Zhang, B. M. McManus, and H. Luo (2007). “Dysregulation of the ubiquitin-proteasome system by curcumin suppresses coxsackievirus B3 replication.” In: Journal of Virology 81.7, pp. 3142–3150. DOI: 10.1128/jvi.02028-06.

Skrzypczak-Jankun, E., K. Zhou, N. P. McCabe, S. H. Selman, and J. Jankun (2003). “Structure of curcumin in complex with lipoxygenase and its significance in cancer.” In: International journal of molecular medicine 12.1, pp. 17–24. DOI: 10.3892/ijmm.12.1.17.

Takeuchi, T., T. Ishidoh, H. Iijima, I. Kuriyama, N. Shimazaki, O. Koiwai, et al. (2006). “Structural relationship of curcumin derivatives binding to the BRCT domain of human DNA polymerase λ.” In: Genes to Cells 11.3, pp. 223–235. DOI: 10.1111/j.1365- 2443.2006.00937.x.

Von Rhein, C., T. Weidner, L. Henß, J. Martin, C. Weber, K. Sliva, et al. (2016). “Curcumin and Boswellia serrata gum resin extract inhibit chikungunya and vesicular stomatitis virus infections in vitro.” In: Antiviral Research 125, pp. 51–57. DOI: 10.1016/j.antiviral.2015.11.007


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