Kampf gegen Fett und Entzündungen: Wissenschaftler haben neue Verbindungen entwickelt

Modifizierte Derivate von Naturstoffen haben in den letzten Jahren zu bedeutenden therapeutischen Fortschritten und kommerziellen Erfolgen geführt. Menthol ist ein natürlich vorkommender zyklischer Mentholalkohol, der in verschiedenen Pflanzen vorkommt, insbesondere in der Familie der Minzen wie Pfefferminze und Grüne Minze. Es ist eine häufige Zutat in zahlreichen Süßwaren, Kaugummis und Mundpflegeprodukten. Interessanterweise hat Menthol aufgrund seiner schmerzstillenden, entzündungshemmenden und krebshemmenden Wirkung auch einen hohen medizinischen Wert.

In einer aktuellen Studie hat ein Wissenschaftlerteam unter der Leitung von Professor Gen-Ichiro Arimura vom Department of Bioscience and Technology der Tokyo University of Science (Japan) Menthylester von Valin (MV) und Isoleucin (MI) entwickelt und untersucht. Dabei handelt es sich um Derivate von Menthol, die durch Ersetzen der Hydroxylgruppe durch Valin bzw. Isoleucin gewonnen werden.

Ihre Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Immunology veröffentlicht.

Professor Arimura erläuterte die Motivation hinter der aktuellen Arbeit: „Funktionelle Bestandteile von Pflanzen, die zur menschlichen Gesundheit beitragen, haben mich schon immer interessiert. Die Entdeckung neuer Moleküle aus natürlichen Materialien inspirierte unsere Forschungsgruppe zur Entwicklung dieser Aminosäurederivate von Menthol.“

Die Forscher begannen mit der Synthese von Menthylestern aus sechs Aminosäuren, die sich durch weniger reaktive Seitenketten auszeichnen. Anschließend untersuchten sie die Eigenschaften dieser Ester in In-vitro-Studien an Zelllinien. Abschließend führten sie Experimente an Mäusen durch, um die Wirkung dieser Verbindungen auf induzierte Krankheitszustände zu untersuchen. Die außergewöhnlichen entzündungshemmenden Eigenschaften von MV und MI wurden durch die Bestimmung der Transkriptionsniveaus des Tumornekrosefaktors-α (TNF) in stimulierten Makrophagenzellen ermittelt.

Überraschenderweise schnitten sowohl MV als auch MI im entzündungshemmenden Test besser ab als Menthol. Die RNA-Sequenzanalyse zeigte, dass 18 an Entzündungs- und Immunreaktionen beteiligte Gene wirksam unterdrückt wurden.

Die Forscher gingen noch einen Schritt weiter und untersuchten den Wirkmechanismus von Menthylestern. Sie fanden heraus, dass der Leber-X-Rezeptor (LXR), ein intrazellulärer Kernrezeptor, eine wichtige Rolle bei der entzündungshemmenden Wirkung spielt, und zwar unabhängig vom kälteempfindlichen transienten Rezeptor TRPM8, der hauptsächlich Menthol erkennt.

Bei genauerer Untersuchung der LXR-abhängigen Aktivierung von MV und MI stellten sie fest, dass das für den Fettstoffwechsel zentrale Scd1-Gen durch LXR aktiviert wurde. Darüber hinaus wurden die entzündungshemmenden Effekte bei Mäusen mit induzierter Darmkolitis durch die LXR-abhängige Unterdrückung der Transkription der Tnf- und Il6-Gene durch MV oder MI zusätzlich bestätigt.

Motiviert durch die Entdeckung der intrazellulären Mechanik von LXR-SCD1 stellten Professor Arimura und sein Team die Hypothese auf, dass Menthylester eine antiadipositashemmende Wirkung haben. Sie fanden heraus, dass diese Ester die Adipogenese, die Fettansammlung, insbesondere im Stadium der mitotischen klonischen Expansion in 3T3-L1-Adipozytenzellen hemmten. In Tierstudien wurde ernährungsbedingte Fettleibigkeit bei Mäusen gemildert und die Adipogenese unterdrückt.

Menthylester bieten einzigartige Vorteile gegenüber anderen entzündungshemmenden oder adipösen Wirkstoffen, die derzeit erforscht oder eingesetzt werden. Ihre spezifischen Wirkmechanismen, die zu ihrer entzündungshemmenden und adipösen Wirkung beitragen, unterscheiden sie von anderen Wirkstoffen und könnten sie besonders wirksam bei der Behandlung von Entzündungen und Stoffwechselstörungen machen. Sie könnten für bestimmte Bevölkerungsgruppen nützlich sein, beispielsweise für Menschen mit chronischen Entzündungskrankheiten, dem Metabolischen Syndrom oder Adipositas-bedingten Komplikationen.

„Während sich diese Studie auf ihre Funktionen und Wirkungsmechanismen in entzündungs- und adipositasbedingten Krankheitsmodellen konzentrierte, erwarten wir, dass diese Verbindungen auch gegen eine breite Palette von mit dem metabolischen Syndrom verbundenen Krankheiten wie Diabetes und Bluthochdruck sowie allergischen Symptomen wirksam sein werden“, bemerkte Professor Arimura optimistisch.

Zusammenfassend unterstreicht diese Studie die Bedeutung und den Wert multifunktionaler Moleküle aus natürlichen Substanzen. Zukünftige Studien dieser neuen und überlegenen Menthylester könnten zur Entwicklung therapeutischer Verbindungen zur Bekämpfung der zunehmenden Gesundheitsprobleme im Zusammenhang mit Fettleibigkeit und entzündlichen Erkrankungen führen.