Die Cholesterinbiosynthese findet zum großen Teil in den Hepatozyten statt. Die Arbeitsgruppe um R. Gebhardt vom Physiologisch-chemischen Institut der Universität Tübingen führte eine in-vitro-Analyse mit Primär-kulturen von Rattenhepatozyten durch, um zu klären, welchen Einfluß der wäßrige Extrakt eines Knoblauchpulvers auf die hepatische Cholesterin-biosynthese ausübt. Weiteres Ziel der Untersuchung war es, zur Klärung der wirkbestimmenden Inhaltsstoffe und der Wirkmechanismen auf zellulärem Niveau beizutragen.
Material und Methodik
Isolierte Leberparenchymzellen von Ratten wurden kultiviert und für den Zeitraum von 24 Stunden mit radioaktiv markiertem 14C-Acetat sowie verschiedenen Verdünnungsstufen eines wässrigen Knoblauchextraktes, der auf einen Alliingehalt von 1,3 Prozent und eine Allicinfreisetzungspotenz von 0,6 Prozent standardisiert war, inkubiert. Entsprechend wurde mit reinem Alliin - allein und nach Vorinkubation mit Allinase, die eine Umwandlung in Allicin bewirkt - verfahren. Als Referenzsubstanzen dienten die gut untersuchten Hemmstoffe der Cholesterinbiosynthese Mevastatin und Lovastatin und als Kontrolle eine wirkstofffreie Hepatozytenkultur.
Um zwischen den verschiedenen Synthesestufen differenzieren zu können, wurde in einer weiteren Versuchsreihe 14C-Acetat durch ebenfalls radioaktiv markiertes Mevalonat ersetzt, das auf einer späteren Stufe in die Sterolfraktionen eingebaut wird.
Als Zielparameter dienten der Einbau von Acetat in nicht-verseifbare neutrale Lipide, die Zytotoxizität, die über LDH-Ausstrom, bezogen auf die Gesamtaktivität der LDH, bewertet wurde und die Enzymaktivitäten der HMG-CoA-Reduktase, Fettsäure-Synthetase, Cholesterin-7a-Hydroxylase und Cholesterin-Acyltransferase.
Ergebnisse
Der zeitliche Verlauf des Einbaus von 14C-Acetat in die Sterolfraktionen von Hepatozyten ließ erkennen, daß neu synthetisiertes Cholesterin sehr rasch in den Hepatozyten akkumulierte. Die Anhäufung schwächte sich nach 6 Stunden wieder ab.
Durch Mevastatin konnte die Cholesterinbiosynthese erwartungsgemäß zu 90 Prozent gehemmt werden. Auch nach Inkubation mit den wäßrigen Knoblauchextrakten kam es zur deutlichen dosisabhängigen Hemmung des 14C-Acetateinbaus in die Sterolfraktionen der Hepatozyten, die selbst unter den höchsten Verdünnungsstufen noch Signifikanz aufwies. Innerhalb der ersten 6 Stunden betrug die Inhibition der intrazellulären Cholesterinbiosynthese durchschnittlich 20 bis 25 Prozent, während sie im Kulturmedium weitgehend konstant bei etwa 30 bis 35 Prozent lag.
Eine genaue Analyse der Konzentrationsabhängigkeit ergab einen IC50-Wert (halbmaximale Hemmung), der bei 90 µg/ml lag. Während Mevastatin und Lovastatin maximal eine nahezu vollständige Hemmung des Acetat-einbaus bewirkten, führten Knoblauch-Extrakte bei einer Verdünnung zwischen 0,25 und 10 mg/ml zu einer durchschnittlichen Maximalhemmung von 23 Prozent. Reines Alliin zeigte keine signifikante Hemmwirkung auf die Cholesterinbiosynthese.
Sowohl mit Mevastatin als auch mit den Knoblauch-Extrakten ging bei Inkubation mit radioaktiv markiertem Mevalonat die Hemmwirkung fast vollständig zurück. Dies deutet darauf hin, daß Knoblauch die Cholesterinbildung vermutlich auf der Stufe vor dem Mevalonateinbau hemmt. Für Mevastatin ist dies bereits seit langem bekannt.
Die Aktivität der HMG-CoA-Reduktase selbst konnte durch die Knoblauch-Extrakte bei einer Konzentration von 50 µg / ml signifikant gehemmt werden. In höheren Konzentrationen war auch eine leichte Hemmwirkung der Fettsäuresynthetase, der Cholesterin-7a-Hydroxylase sowie der Cholesterin-Acyltransferase zu beobachten. Mit Ausnahme einer Hemmung der Fettsäuresynthetase bei sehr hohen Konzentrationen war für reines Alliin keine Hemmwirkung auf diese Enzyme zu beobachten.
Fazit: Die Untersuchungsergebnisse zeigen, daß wäßriger Knoblauch-Extrakt die Cholesterinbiosynthese der Hepatozyten in vitro reduziert und auf diesem Weg zu einer Senkung erhöhter Cholesterinspiegel im Blut beitragen kann. Hauptangriffspunkt scheint dabei eine spezifische Hemmung der HMG-CoA-Reduktase zu sein. Alliin ist nicht der für die Hauptwirkung verantwortliche Inhaltsstoff.
(Quelle: R. Gebhardt: Hemmung der Cholesterin-Biosynthese in Primär-kulturen von Rattenhepatozyten durch einen wäßrigen Knoblauchextrakt. Arzneim. Forsch./ Drug-Res. 41 (II), 8, 800-804, 1991)