Hawthorn extract prevents edema formation - Elucidation of the underlying mechanisms and identification of the bioactive components
Final Report Abstract
Die rationale Phytotherapie ist die Verwendung von Pflanzenextrakten im Sinne der Schulmedizin. Crataegus-Extrakte sind bezüglich ihrer klinischen Wirksamkeit sehr gut untersucht. Allerdings fehlen häufig tiefergehenden Untersuchungen zum Wirkmechanismus dieser Extrakte und auch zur Identifizierung der für die Wirkung verantwortlichen chemischen Komponenten dieser Vielstoffgemischen. Dieser Antrag diente dazu, sowohl eine neue Wirkung eines Crataegus-Extrakts an Zellen und im Tiermodell zu untersuchen, als auch die genauen Mechanismen dieser Wirkung auf molekularer Ebene zu ergründen. Wir haben herausgefunden, dass der Crataegus-Extrakt WS® 1442 einer Ödembildung (Hyperpermeabilität der Gefäßbarriere), die im Rahmen verschiedenster Erkrankungen auftritt, entgegenwirken kann. Der Extrakt arbeitet dabei auf sehr besondere Weise mittels eines dualen Prinzips: Er aktiviert Signalwege in der Zelle, die die Gefäßbarriere stärken und hemmt gleichzeitig solche, die für eine Zerstörung der Barriere sorgen. Interessanterweise sind für diese beiden Wirkprinzipien auch genau zwei verschiedene Substanzgruppen im Extrakt verantwortlich. Die Identifizierung der chemischen Substanzen, die hinter dieser Wirkung stecken, ist auf einem vielversprechenden Weg, sodass nach Abschluss der Untersuchungen die genauen Inhaltsstoffe bekannt sein werden, die die positiven Effekte des Crataegus-Extrakts WS® 1442 ausmachen. In einem weiteren Projekt, das sich interessanterweise aus den Vorarbeiten ergab, konnte der Extrakt in seiner Wirkung als Restenose-Inhibitor untersucht werden. Restenosen (erneute Gefäßverengung) treten auf, wenn z.B. nach einer Erweiterung eines verstopften Herzgefäßes mittels Ballonkatheter, sich dieses Gefäß nach einiger Zeit wieder verschließt. Insgesamt leisten unsere Arbeiten damit einen sehr wichtigen Beitrag zur rationalen Verwendung von Pflanzenextrakten und zum besseren Verständnis der komplexen Pharmakologie dieser Vielstoffgemische. Eine große Überraschung im Projektverlauf war, dass die einzelnen Wirkungen des Extrakts auf zellulärer Ebene, d.h. das An- und Ausschalten verschiedener Signalwege in der Zelle, jeweils einer genau abgrenzbaren Inhaltsstoffgruppe zugeordnet werden konnte. Das zeigt eindrucksvoll, dass der Einsatz eines Vielstoffgemisches im Sinne einer „Polypharmakologie“ sinnvoll ist. Eine weiter Überraschung war der äußerst komplexe Mechanismus der Steuerung der zellulären Calcium-Konzentration durch den Extrakt. Insbesondere überraschte das sehr seltene Phänomen, dass Calcium durch den Crataegus-Extrakt in der Zelle freigesetzt wird, dies aber (wie normalerweise bei einer Calcium-Freisetzung) zu keinerlei negativen Auswirkungen führt. Ganz im Gegenteil, diese Calcium-Freisetzung ist mitverantwortlich für die positiven Effekte des Extrakts. Frankfurter Allgemeine Zeitung „Warum Weißdorn gut fürs Herz ist – Ein Frankfurter Pharmazieprofessor untersucht die Wirkung pflanzlicher Arzneimittel“ 18.12.2012, S. 38 PharmazeutischeZeitung (PZ) „Abbott zeichnet exzellente Nachwuchswissenschaftlerinnen der Ludwig-Maximilians-Universität München aus“ 10.01.2013, 1.-2. Ausg., S. 74 Frankfurter Allgemeine Zeitung „Pflanzenextrakt-Forscher geehrt“ 10.09.2013, S. 44
Publications
- The Crataegus extract WS® 1442 inhibits intima hyperplasia in the rat carotid artery after balloon angioplasty by directly influencing PDGFR-beta. Atherosclerosis. 2010;211:409-417
Fürst R, Zirrgiebel U, Totzke F, Zahler S, Vollmar AM, Koch E
- A novel approach to prevent endothelial hyperpermeability: The Crataegus extract WS® 1442 targets the cAMP/Rap1 pathway. J Mol Cell Cardiol. 2012;52:196-205
Bubik M, Bihari P, Willer EA, Jürgenliemk G, Ammer H, Krombach F, Zahler S, Vollmar AM, Fürst R
(See online at https://doi.org/10.1016/j.yjmcc.2011.10.020) - The vascular barrier-protecting hawthorn extract WS® 1442 raises endothelial calcium levels by inhibition of SERCA and activation of the IP3 pathway. J Mol Cell Cardiol. 2012;53:567-577
Willer EA, Malli R, Bondarenko AI, Zahler S, Vollmar AM, Graier WF, Fürst R
(See online at https://doi.org/10.1016/j.yjmcc.2012.07.002)
