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Allgemein

Die Johanniskräuter aus der Familie der Johanniskrautgewächse (Hypericaceae) sind eine über ganz Eurasien und Afrika verbreitete heimische Pflanzenfamilie [1], deren Arten in diversen Volksmedizinen wie zum Beispiel in der griechischen und chinesischen traditionellen Phytotherapie als Heilpflanzen Anwendung finden. Auch in Mitteleuropa wird die stimmungsaufhellende Wirkung bereits im frühen Mittelalter und später im 16. Jahrhundert -  das Echte Johanniskraut unter dem Namen Perforata vom Arzt Paracelsus - beschrieben.

Heute wird das Echte Johanniskraut (Hypericum perforatum) als pflanzliches Arzneimittel bei leichten bis moderaten Depressionen erfolgreich eingesetzt. Neben der Stimmungsaufhellung stehen noch weitere Anwendungsmöglichkeiten im Fokus, so könnte der prominente Wirkstoff Hypericin in der Tumordiagnostik verwendet werden. Ebenso können neuroprotektive, antitumorale als auch antivirale und antibakterielle Eigenschaften beobachtet werden [2-5]. Die vielfältigen Möglichkeiten und die anhaltende Besinnung auf natürliche Rohstoffe werden vorrausichtlich in naher Zukunft den aktuell schon hohen Bedarf an qualitativ hochwertigem Pflanzenmaterial weiterhin steigern.

Momentan werden ca. 110 ha landwirtschaftliche Fläche für den gezielten Anbau von Arznei-Johanniskraut in Deutschland verwendet. [6]

Ziel des Projekts ist durch Verbesserung der Anbausicherheit und Erhöhung der Nachfrage einen nachhaltigen Anbauflächen-und Nutzungszuwachs zu erreichen und den Zugang zu heimischen qualitativ hochwertigen Rohstoffen zu ermöglichen.

Pharmakologie

Obwohl die Alzheimer Demenz in der Neurologie, Psychiatrie und Geriatrie mit mehr als 1,2 Millionen Erkrankten in Deutschland eine wichtige Rolle spielt, fehlt bislang ein kausaler Therapieansatz. Für die Alzheimer Demenz, die durch das toxische Oligopeptid β-Amyloid ausgelöst wird, könnte ein phytotherapeutischer Ansatz mit Hypericum perforatum vielversprechend sein [7].

In der traditionellen Phytotherapie gibt es viele Vertreter denen eine neuroprotektive Wirkung nachgesagt wird. Insbesondere Hypericum perforatum [8], Sideritis scardica [9] und Bacopa monnieri haben sich als vielversprechende Kandidaten auf der Suche nach ABC-Aktivatoren bzw. Anti-Dementiva herausgestellt. So konnte bei der Behandlung mit spezifischen Hypericum perforatum-Extrakten eine signifikante Verbesserung der Lernfähigkeit und des histopathologischen Geschehens in Mäusen erzielt werden [10].

Die Protein-Superfamilie der ATP-binding-cassette transporter könnte als mögliches Target durch Applikation von Johanniskraut Formulierungen angesprochen werden. Einige dieser Transporter, unter anderem ABCB1 und ABCC1, siedeln sich an der Blut-Hirn-Schranke an und sind maßgeblich am aktiven Export des ß-Amyloid aus dem Zentralnervensystem beteiligt [10].

Um den Kreis der interessanten Inhaltsstoffe bei Hypericum spp. sollen chemodiverse Herkünfte und pharmazeutische Verfahren genutzt werden, um verschiedene Formulierungen aus Hypericum spp. im Maussystem auf ABC-Transporter Induktion und antidementive Wirkung zu testen.

Züchtungsforschung

Die Arzneipflanzenkultur Hypericum perforatum zeigt durch die jüngst begonnene Inkulturnahme essentielle Züchtungsziele für einen sicheren und wirtschaftlichen Anbau [11].

Gehälter wichtiger Inhaltsstoffe müssen für Arzneiprodukte angepasst werden. Insbesondere das Hypericin und Hyperforin spielen hier eine wesentliche Rolle, aber auch etliche Flavonoide sind pharmakologisch aktive Substanzen [12–14]. Die Erhöhung erwünschter und Erniedrigung unerwünschter Substanzen in dem Rohprodukt durch Züchtung sind wirtschaftlich gefragt. Für die tiefergehende Untersuchung des Metabolismus der Hypericum spp. erfolgt eine chemisch-analytische Untersuchung der Inhaltsstoffverteilung im Verlauf der Saison mit Messungen zu verschiedenen Zeitpunkten in den verschiedenen Pflanzenteilen.

Neben der Qualitätsfrage zeigt die Stabilität der Bestände auf dem Feld dringenden Optimierungsbedarf. Kräftiger gleichmäßiger Wuchs, hohe Blütenanteile und gleichmäßige Blühzeitpunkte sind einige wichtige Merkmale, die den landwirtschaftlichen Anbau erleichtern. Befälle durch den Schlauchpilz Colletotrichum gloesporioides können zum Ausfall ganzer Ernten führen und bergen somit ein enormes wirtschaftliches Risiko. Eine Möglichkeit diesem Problem zu begegnen, ist die Resistenzzüchtung bzw. die Erzeugung von genetisch resistenten Sorten. Um einen schnellen Zuchtfortschritt erzielen zu können, sollen Marker gestützte Verfahren, Protoplastenfusion und Genome Engineering im Rahmen des Projektes angewendet werden.

Um den Ertrag zu steigern, wird im ersten Schritt des Projekts eine große Anzahl an genetisch differenten Varianten des Echten Johanniskrauts auf wünschenswerte Merkmale chemo-, phäno-, und genotypisch untersucht. Zeigt eine Akzession Eigenschaften wie eine Resistenz gegen pilzliche Erreger oder hohe Wirkstoffgehalte, sollen diese Merkmale im Anschluss mittels züchterischer Methoden stabilisiert und kombiniert werden.

Literatur

1. Crockett SL, Robson NKB (2011) Taxonomy and Chemotaxonomy of the Genus Hypericum. Med Aromat Plant Sci Biotechnol 5:1–13

2. Lima IFP, Brand LM, Figueiredo JAP de et al. (2021) Use of autofluorescence and fluorescent probes as a potential diagnostic tool for oral cancer: A systematic review. Photodiagnosis Photodyn Ther 33:102073. https://doi.org/10.1016/j.pdpdt.2020.102073

3. Castillo G, Snow AD METHODS OF TREATING ALZHEIMER'S DISEASE AND OTHER AMYLODOSES USING HPERICUM PERFORATUMAND DERVATIVES THEREOF

4. Silva BA, Dias ACP, Ferreres F et al. (2004) Neuroprotective effect of H. perforatum extracts on beta-amyloid-induced neurotoxicity. Neurotox Res 6:119–130. https://doi.org/10.1007/BF03033214

5. Arani HZ, Olya M, Mirahmadi AS et al. (2021) Hypericin induces apoptosis in K562 cells via downregulation of Myc and Mdm2. J Cancer Res Ther 17:242–247. https://doi.org/10.4103/jcrt.JCRT_826_19

6. Tagung Arzneipflanzenanbau in Deutschland - mit Koordinierter Forschung zum Erfolg; Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe; Tagung Arzneipflanzen; Gülzower Fachgespräche (2017) 3. Tagung Tagung Arzneipflanzenanbau in Deutschland - mit Koordinierter Forschung zum Erfolg: Fachtagung, 20.-21. Juni 2017, Schweinfurt. Gülzower Fachgespräche, vol 56. Technische Informationsbibliothek u. Universitätsbibliothek; Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR), Hannover, Gülzow, Gülzow-Prüzen

7. Deutsche Gesellschaft für Psychiatrie, Psychotherapie und Nervenheilkunde; Deutsche Gesellschaft für Neurologie (2017) S3-Leitlinie Demenzen, [1. Auflage]. Springer, Berlin

8. Castillo G, Snow AD METHODS OF TREATING ALZHEIMER'S DISEASE AND OTHER AMYLODOSES USING HPERICUM PERFORATUMAND DERVATIVES THEREOF

9. Hofrichter J, Krohn M, Schumacher T et al. (2016) Sideritis spp. Extracts Enhance Memory and Learning in Alzheimer's β-Amyloidosis Mouse Models and Aged C57Bl/6 Mice. J Alzheimers Dis 53:967–980. https://doi.org/10.3233/JAD-160301

10. Hofrichter J, Krohn M, Schumacher T et al. (2013) Reduced Alzheimer's disease pathology by St. John's Wort treatment is independent of hyperforin and facilitated by ABCC1 and microglia activation in mice. Curr Alzheimer Res 10:1057–1069. https://doi.org/10.2174/15672050113106660171

11. Tagung Arzneipflanzenanbau in Deutschland - mit Koordinierter Forschung zum Erfolg; Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe; Tagung Arzneipflanzen; Gülzower Fachgespräche (2017) 3. Tagung Tagung Arzneipflanzenanbau in Deutschland - mit Koordinierter Forschung zum Erfolg: Fachtagung, 20.-21. Juni 2017, Schweinfurt. Gülzower Fachgespräche, vol 56. Technische Informationsbibliothek u. Universitätsbibliothek; Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR), Hannover, Gülzow, Gülzow-Prüzen

12. Choi EY, Kang SS, Lee SK et al. (2020) Polyphenolic Biflavonoids Inhibit Amyloid-Beta Fibrillation and Disaggregate Preformed Amyloid-Beta Fibrils. Biomol Ther (Seoul) 28:145–151. https://doi.org/10.4062/biomolther.2019.113

13. Chen Y, Li N, Wang H et al. (2020) Amentoflavone suppresses cell proliferation and induces cell death through triggering autophagy-dependent ferroptosis in human glioma. Life Sci 247:117425. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2020.117425

14. Arani HZ, Olya M, Mirahmadi AS et al. (2021) Hypericin induces apoptosis in K562 cells via downregulation of Myc and Mdm2. J Cancer Res Ther 17:242–247. https://doi.org/10.4103/jcrt.JCRT_826_19

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