Bekämpfen Sie Fett und Entzündungen: Wissenschaftler haben neue Verbindungen entwickelt

Modifizierte Derivate natürlicher Produkte haben in den letzten Jahren zu erheblichen therapeutischen Fortschritten und kommerziellem Erfolg geführt. Menthol ist ein natürlich vorkommender zyklischer Mentholalkohol, der in verschiedenen Pflanzen vorkommt, insbesondere in Mitgliedern der Minzfamilie wie Pfefferminze und Grüne Minze. Es ist eine häufige Zutat in einer Vielzahl von Süßwaren, Kaugummi und Mundpflegeprodukten. Interessanterweise hat Menthol aufgrund seiner schmerzstillenden, entzündungshemmenden und krebshemmenden Wirkung auch einen hohen medizinischen Wert.

In einer aktuellen Studie entwickelte und untersuchte ein Wissenschaftlerteam unter der Leitung von Professor Gen-Ichiro Arimura vom Department of Biological Sciences and Technology der Tokyo University of Science, Japan, Menthylester von Valin (MV) und Isoleucin (MI), bei denen es sich um Mentholderivate handelt, die durch Ersetzen der Hydroxylgruppe durch Valin bzw. Isoleucin gewonnen werden.

Ihre Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Immunology veröffentlicht.

Professor Arimura erläuterte die Motivation hinter dieser Arbeit wie folgt: „Die funktionellen Bestandteile von Pflanzen, die zur menschlichen Gesundheit beitragen, haben mich schon immer interessiert. Die Entdeckung neuer Moleküle aus natürlichen Materialien inspirierte unser Forschungsteam zur Entwicklung dieser Mentholaminosäurederivate.“

Die Forscher begannen mit der Synthese von Menthylester aus sechs Aminosäuren, die sich durch weniger reaktive Seitenketten auszeichnen. Anschließend untersuchten sie die Eigenschaften dieser Ester mithilfe von In-vitro-Studien an Zelllinien. Schließlich führten sie Experimente an Mäusen durch, um die Auswirkungen dieser Verbindungen bei induzierten Krankheitszuständen zu untersuchen. Die außergewöhnlichen entzündungshemmenden Profile von MV und MI wurden durch die Bewertung der Transkriptionsniveaus des Tumornekrosefaktors-α (TNF) in stimulierten Makrophagenzellen bestimmt.

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

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

Durch tieferes Eintauchen in die LXR-abhängige Aktivierung von MVs und MI fanden sie heraus, dass das für den Fettstoffwechsel zentrale Gen Scd1 durch LXR aktiviert wurde. Darüber hinaus wurden bei Mäusen mit induzierter Darmkolitis die entzündungshemmenden Wirkungen weiter bestätigt, indem die Transkriptionsniveaus der Tnf- und Il6-Gene durch MV oder MI auf LXR-abhängige Weise unterdrückt wurden.

Geleitet von der Entdeckung der intrazellulären Mechanik von LXR-SCD1 stellten Professor Arimura und sein Team die Hypothese auf, dass Menthylester Eigenschaften gegen Fettleibigkeit haben. Sie fanden heraus, dass diese Ester die Adipogenese, die Ansammlung von Fett, insbesondere während der mitotischen klonischen Expansionsphase in 3T3-L1-Adipozytenzellen hemmten. In Tierstudien wurde ernährungsbedingte Fettleibigkeit bei Mäusen gemildert und die Adipogenese unterdrückt.

Menthylester haben einzigartige Vorteile im Vergleich zu anderen entzündungshemmenden oder fettleibigkeitshemmenden Verbindungen, die derzeit erforscht oder verwendet werden. Ihre spezifischen Wirkmechanismen, die zu ihrer doppelten entzündungshemmenden und fettleibigkeitshemmenden Wirkung beitragen, unterscheiden sie von anderen Verbindungen und können sie bei der Behandlung sowohl entzündlicher Erkrankungen als auch metabolischer Störungen besonders wirksam machen. Sie können für bestimmte Bevölkerungsgruppen von Vorteil sein, beispielsweise für Personen mit chronischen Entzündungskrankheiten, metabolischem Syndrom oder fettleibigkeitsbedingten Komplikationen.

„Obwohl sich diese Studie auf ihre Funktionen und Wirkmechanismen in Krankheitsmodellen konzentrierte, die mit Entzündungen und Fettleibigkeit in Zusammenhang stehen, erwarten wir, dass diese Verbindungen auch gegen eine breite Palette von Krankheiten wirksam sein werden, die mit dem metabolischen Syndrom in Zusammenhang stehen, wie Diabetes und Bluthochdruck.“ sowie allergische Symptome“, sagte Professor Arimura optimistisch.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Studie die Bedeutung und den Wert multifunktionaler Moleküle aus natürlichen Substanzen unterstreicht. Zukünftige Forschungen zu diesen neuen und besseren Menthylestern könnten zur Entwicklung von therapeutischen Verbindungen führen, um die zunehmenden Gesundheitsprobleme im Zusammenhang mit Fettleibigkeit und entzündlichen Erkrankungen zu bekämpfen.