Erstaunliche Wirkung: Diese Pflanze zerstört 98 % der Krebszellen in nur 16 Stunden

Ein Altes Wunderkraut enthüllt sein Geheimnis

Bei uns ist Beifuss vielen wohl nur als Hauptbestandteil von Absinth und Wermut bekannt.

Wermut ist ein mit Gewürzen und Kräutern aromatisierter Wein, der vor allen Dingen bei Römern und später im Mittelalter beliebt war, wo man Wein verdünnte und mit allerlei merkwürdigen Kräutern “würzte”. Viele teure Gewürze zu nutzen galt damals in Adelskreisen als besonders vornehm. Heute würde man das als “verschlimmbessern” bezeichnen.

Doch schon seit Jahrhunderten wird eine Wermutart, Artemesia annua, als Heilpflanze in China verwendet. Vor wenigen Jahren entdeckten Henry Lai und Narendra Singh von der Universität Washington das Wermutderivat Artemisinin auch als viel versprechendes Mittel gegen Krebs.

Artemisinin – ein altes Heilmittel bekämpft Krebs

Artemisinin ist ein sekundärer Pflanzenstoff, chemisch ein Sesquiterpen, der in den Blättern und Blüten des einjährigen Beifußes (Artemisia annua) vorkommt. Charakteristika der Artemisininstruktur sind ein Trioxanringsystem und eine Peroxidbrücke. Es wird in Vietnam, China und Afrika zur Behandlung von Infektionen mit multiresistenten Stämmen von Plasmodium falciparum, dem Erreger der Malaria tropica, eingesetzt.

Die Chinesen verwendeten Artemisinin zur Behandlung von Malaria. Seine Verwendung war lange Zeit in Vergessenheit geraten. Erst in den siebziger Jahren des letzten Jahrhunderts wurden bei einer archäologischen Grabung antike Heilmittelrezepte gefunden – darunter auch das für Artemisinin. Seither muss man von einer tollen Erfolgsgeschichte des Stoffes sprechen, da es jetzt in Asien und Afrika häufig zur Bekämpfung von Malaria eingesetzt wird.amazing-herb-kills-98-of-cancer-cells-in-just-16-hours

Das Geheimnis der Wirkung von Artemisinin

Das Geheimnis seiner Wirkung liegt in seiner Reaktion mit Eisen, das sich in hohen Konzentrationen in Malariaerregern findet. Gerät Artemisinin in Kontakt mit Eisen, kommt es zu einer chemischen Reaktion, durch die freie Radikale erzeugt werden, diese sind die eigentliche Waffe gegen die Malariaparasiten. Sie greifen die Zellmembrane an, reißen sie förmlich auseinander und vernichten so den Erreger. Da Krebszellen große Mengen an Eisen verbrauchen, um bei der Zellteilung ihre DNS zu reproduzieren, finden sich darin auch wesentlich höhere Konzentrationen als in normalen Zellen. Die Krebszellen können deshalb mehr Eisen aufnehmen, weil sich an ihrer Oberfläche viele Transferrin-Rezeptoren befinden.

Diese binden die Eisenteilchen und schleusen sie in das Zellinnere. Krebszellen werden mit so viel Eisen wie möglich vollgepumpt. Gibt man Artemisinin, wird die gleiche Reaktion wie bei Malaria in Gang gesetzt, es kommt zur massiven Freisetzung von Sauerstoffradiakalen in der Krebszelle, so dass dies zu ihrem Untergang führt: sie werden vernichtet.

Bestätigt wurden diese Befunde an Brustkrebszellkulturen. Acht Stunden nach Exposition gegen Artemisinin waren 75 Prozent der Zellen vernichtet, nach 16 Stunden lebten so gut wie keine mehr. Noch beeindruckender waren Tests mit Leukämiezellen. Diese waren bereits nach acht Stunden völlig zerstört.

Eine Studie, über die im Science Mag berichtet wurde (Original Studie hier), belegt, dass Artemisinin gemischt mit Eisen während eines Versuchs 98 Prozent aller im Test bereitgestellten Krebszellen zerstörte.

Gegen alle Arten von Krebs soll dieses Verfahren beträchtliche Wirkung gezeigt haben. Das Vermischen mit Eisen scheint der entscheidende Punkt zu sein, bei der Gabe von Artemisinin ohne Eisen wurden nur 28% aller Krebszellen abgetötet. Durch die gezielte Gabe von Eisenpräparaten könnte das Artemisinin zudem in der Lage sein, gute von schlechten Zellen zu unterscheiden. Gary Poser, Chemiker an der Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland, bezeichnete die Ergebnisse der Studie als „sehr vielversprechend“ und als einen möglichen großen Durchbruch. 

Neben seiner hohen Effektivität hat Artesiminin viele Vorteile: Es ist selektiv.Es wirkt auf Krebszellen toxisch, doch auf normale Zellen hat es fast keinen negativen Effekt.
Auch Krebszellen, die gegenüber Zytostatika resistent sind, reagieren bzw. werden abgetötet. Alle Krebsarten reagieren und sind empfindlich!

(Intern. J. Oncology 18: 767 – 773, 2001 Effert et al.)

Bedeutsam bei diesen Versuchen war auch, dass bei einem Experiment Brustkrebszellen verwendet wurden, die zuvor auf eine Strahlenbehandlung nicht angesprochen hatten, wohl aber auf Artemisinin empfindlich reagierten.

Das bedeutet, dass eine Krebsbehandlung mit Artemisinin auch bei Krebsarten erfolgreich sein könnte, bei denen konventionelle Therapien bislang nicht anschlugen.

Von der Idee zu Behandlung

Bei aggressiveren Krebsarten, wie beispielsweise Bauspeicheldrüsenkrebs oder akuter Leukämie, sind die Testergebnisse sehr vielversprechend. Diese Krebsarten zeichnen sich durch eine extrem schnelle Zellteilung und damit durch noch höhere Eisenkonzentrationen aus. Neuere Untersuchungen haben gezeigt, dass Artemisinin auch Einfluss auf die Neoangiogenese nimmt. Das bedeutet, der Stoff kann möglicherweise verhindern, dass der Tumor sich neue Wege im Organismus schafft und Metastasen bildet.


Artemisinin im Rahmen einer komplementären Tumortherapie

Im Rahmen einer komplementären Tumortherapie werden Krebspatienten vor dem Einsatz von Artemisinin mit Eisen geprimt (1 –2 Tage z. B. Ferinject, Ferlecitin). Danach werden 3 – 6 Milligramm Artemisinin pro Kilo Körpergewicht gegeben. Nach sechs Wochen erfolgt ein erneutes Priming mit Eisen, danach wieder eine sechswöchige Gabe von Artemisinin. Artemisinin kann gezielt Krebszellen töten, während normale Zellen unverletzt bleiben. „In Zellkulturen ist Artemisinin allein etwa 100-mal mehr wirksam, Krebszellen zu töten, als bekannte Zytostatika“, sagte Lai. Weil sich Krebszellen so schnell vermehren, brauchen die meisten Krebszellen mehr Eisen als normale Zellen für die DNS-Replikation. Damit Krebszellen Eisen auch vermehrt aufnehmen können, haben sie vermehrt Transferrin-Rezeptoren auf ihrer Oberfläche, deutlich mehr als gesunde Zellen. Diese Rezeptoren ermöglichen einen schnellen Transport von Eisen in die Krebszelle. Bei Transferrin handelt es sich um ein Eisen bindendes Protein. Transferrin dient als Trojanisches Pferd: weil die Krebszellen Transferrin als natürliches Protein erkennen, nehmen sie vermehrt Eisen auf, das dann applizierte Artemisinin kann dann aus seinem gebundenen Wasserstoffperoxyd aggressive Sauerstoffradikale freisetzen. Artemisinin wirkt ähnlich bei Malaria, weil durch die Malaria-Parasiten hohe Eisen-Konzentrationen angesammelt werden, bei denen Artimisinin dann bei Kontakt Wasserstoffperoxid freisetzt, was zum Tod der Parasiten führt. Seine gute Verträglichkeit stellte Artemisinin tausendfach bei der Malariabehandlung unter Beweis.

Malaria-Medikament Artesunat aktiviert Krebszell-spezifischen lysosomalen Zelltod

Heidelberger Wissenschaftler untersuchen zelluläre Prozesse beim Abtöten von Brustkrebszellen. Mit Artesunat behandelte Krebszellen zeigen fragmentierte Mitochondrien (grün) sowie Lysosomen (rot), die sich in der Nähe des Zellkerns angesammelt haben. Unbehandelte Krebszellen weisen demgegenüber typischerweise vernetzte Mitochondrien und durch die gesamte Zelle verteilte Lysosomen auf.

Die aus einer Heilpflanze gewonnene Wirksubstanz Artemisinin kann nicht nur in der Malaria-Behandlung, sondern möglicherweise auch in der Krebsbehandlung Anwendung finden. Die zellulären Abläufe beim Abtöten von Brustkrebszellen mit Hilfe von Artesunat, einem Derivat des Artemisinin, haben Wissenschaftler des BioQuant-Zentrums der Universität Heidelberg und des Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ) untersucht. Sie konnten zeigen, dass membrangebundene Zellorganellen, die sogenannten Lysosomen und das dort vorhandene reaktive Eisen eine zentrale Rolle beim Artesunat-induzierten programmierten Zelltod der Krebszellen spielen. Die Forschungsergebnisse wurden im „Journal of Biological Chemistry“ veröffentlicht.

Extrakte der Heilmittelpflanze einjähriger Beifuß – Artemisia annua L. – werden seit mehr als zweitausend Jahren in der traditionellen chinesischen Medizin eingesetzt. In den 1970’er Jahren wurde die Wirksubstanz Artemisinin identifiziert und klinisch als wirksames Mittel gegen Malaria charakterisiert. Heutzutage werden Artemisinine weltweit als Anti-Malaria-Mittel angewendet. Zu den Derivaten gehört das Artesunat, das wie das Artemisinin seine zellabtötende Wirkung durch die chemische Reaktion mit Eisen entfaltet. Dabei entstehen sogenannte reaktive Sauerstoffspezies, die umgangssprachlich auch als freie Sauerstoffradikale bezeichnet  werden. In Malariaerregern entfalten sich die toxischen Effekte von Artemisinin in der Nahrungsvakuole des Parasiten, die durch den dort stattfindenden Abbau von Wirts-Hämoglobin hohe Konzentrationen von redox-aktivem Eisen aufweist.

Analog zu den Nahrungsvakuolen des Malariaerregers haben die Heidelberger Wissenschaftler die Lysosomen im Artesunat-induzierten Zelltod bei Brustkrebszellen untersucht. Lysosomen sind von einer Membran umgebene eukaryotische Zellorganellen, die mit Hilfe bestimmter Enzyme zelluläre Komponenten abbauen. Zusätzlich enthalten sie, wie die Nahrungsvakuole der Malariaerreger, größere Konzentrationen von redox-aktivem Eisen. Dieses lysosomale Eisen haben die Wissenschaftler als zentralen Ausgangspunkt für den durch Artesunat ausgelösten Zelltod bei Brustkrebszellen identifiziert. Die Forschergruppe „Systems Biology of Cell Death Mechanisms“ unter der Leitung von Dr. Nathan Brady hat bei ihren Untersuchungen festgestellt, dass die gezielte Blockade von reaktivem Eisen in den Lysosomen die Krebszellen schützt, während andererseits eine Erhöhung des lysosomalen Eisengehalts die schädliche Wirkung von Artesunat für die Krebszellen steigert.

Wie Dr. Anne Hamacher-Brady, wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Forschergruppe „Integrative Bioinformatics and Systems Biology“ unter der Leitung von Prof. Dr. Roland Eils erläutert, sind intakte Lysosomen die Voraussetzung dafür, dass das Zelltodsignal an die Mitochondrien weitergeleitet wird. Mitochondrien, normalerweise die „Kraftwerke“ der Zelle, spielen im programmierten Zelltod häufig durch die Freisetzung sogenannter pro-Zelltodmoleküle eine Rolle. Im Zelltod durch Artesunat findet diese Umwandlung der Mitochondrien in Zelltod-Organellen in Abhängigkeit des lysosomalen Eisens statt. Die Wissenschaftler konnten außerdem zeigen, dass das Artesunat durch seinen Einfluss auf die räumliche Verteilung von zellulären Komponenten Prozesse blockiert, die normalerweise das Überleben und die Verbreitung von Krebszellen unterstützen. Dazu gehört unter anderem der Vorgang der Autophagie, bei dem die Zelle eigene Bestandteile lysosomal abbaut und damit in Situationen mit begrenzter Nährstoffzufuhr, wie zum Beispiel im Inneren eines Tumors, überlebenswichtige Makromoleküle recycelt.

Nach Angaben der Heidelberger Wissenschaftler wurde der Zelltod durch Artesunat nur in Brustkrebs-Zelllinien und nicht in „gesunden“ Brustepithel-Zelllinien ausgelöst. Ihre Hypothese ist, dass diese Selektivität gegenüber Krebszellen ihre Ursache darin haben könnte, dass die Krebszellen durch einen veränderten Stoffwechsel einen erhöhten Bedarf an Eisen aufweisen. Dies ist Gegenstand aktueller Untersuchungen der beiden Forschergruppen am BioQuant-Zentrum. Informationen im Internet können unter der Adresse ibios.dkfz.de/tbi unter dem Stichwort „Artesunate“ abgerufen werden.

 

Originalveröffentlichung:
A. Hamacher-Brady, H.A. Stein, S. Turschner, I. Toegel, R. Mora, N. Jennewein, T. Efferth, R. Eils, N.R. Brady: Artesunate activates mitochondrial apoptosis in breast cancer cells via iron-catalysed lysosomal reactive oxygen species production. J Biol Chem. 2011 Feb 25; 286(8): 6587-6601, DOI: 10.1074/jbc.M110.210047.

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