Abstract
Die wichtigsten Eigenschaften und biologischen Wirkungen des Antioxidans Carnosin, des natürlichen Dipeptids β-Alanyl-L-Histidin, werden betrachtet. Es werden Daten über den effektiven Einsatz von Carnosin bei verschiedenen Krankheitsbildern vorgestellt. Besonderes Augenmerk wird auf Fragen der Verwendung von Carnosin bei neurologischen und psychischen Erkrankungen, bei Alkoholismus sowie bei physiologischen Zuständen gelegt, die mit der Aktivierung von freien Radikalprozessen und der Bildung von oxidativem Stress einhergehen.
1. Oxidativer Stress und seine Korrektur durch Antioxidantien
Die Pathogenese der meisten Krankheiten geht mit einer übermäßigen Aktivierung der Prozesse der freien Radikale und einer Störung der Funktion der antioxidativen Schutzsysteme des Organismus einher. Dies führt zu einer Erhöhung des Spiegels reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) und zur Bildung von oxidativem Stress (OS). Die Mechanismen der OS-Bildung bei verschiedenen Pathologien sind ziemlich universell und sind vor allem mit der Störung der Homöostase und der Redoxprozesse verbunden. Die Charakterisierung von ROS, ihre Typen, Hauptquellen der Bildung im Organismus, Eigenschaften und Transformationen sind in verschiedenen Publikationen gut beschrieben. Die Hauptziele der Schädigung unter den Bedingungen von OS sind Proteine, Lipide, Kohlenhydrate und Nukleinsäuren.
Es ist bekannt, dass ROS unter normalen physiologischen Bedingungen wichtige regulatorische Funktionen im Organismus ausüben. Bei unkontrolliertem Anstieg von ROS interagieren sie jedoch mit Biomolekülen, was zu deren oxidativen Modifikationen führt. Produkte solcher Modifikationen verlieren in der Regel die Fähigkeit, ihre Funktionen auszuführen. Diese Produkte dienen als „Marker für oxidativen Stress“ und umfassen carbonylierte, nitrosylierte und glykierte Proteine, Aggregate aufgrund von Vernetzungen von Proteinmolekülen, Produkte der Lipidperoxidation (Malondialdehyd, Dienkonjugate, Hydroxynonenal usw.), verschiedene Arten von Hybridaddukten, fortgeschrittene Glykationsendprodukte (AGE-Produkte), Dihydroguanosin, Homocystein und so weiter. Alle diese Produkte der oxidativen Schädigung von Biomolekülen sind resistent gegen Zerstörungen und akkumulieren in den Zellen, was ihre lebenswichtigen Funktionen erschwert. Ihre Neutralisierung kann eine wichtige Rolle bei der Korrektur des oxidativen Stresses spielen.
Die Suche nach und die Entwicklung von Wegen zur Korrektur des oxidativen Stresses ist ein relevantes Problem der modernen Medizin. Eine Möglichkeit, die unter klinischen Bedingungen wirksam sein kann, ist der Einsatz von sogenannten Antioxidantien, Substanzen, die ROS neutralisieren und damit deren Reaktivität im Organismus reduzieren. Trotz der sehr großen Anzahl von bekannten Antioxidantien ist es ziemlich schwierig, eines für den effektiven Einsatz in einer bestimmten klinischen Situation auszuwählen. Dies wird durch die Fülle der Faktoren der Modifikation von Makromolekülen unter OS verursacht. Darüber hinaus ändert sich der Wirkmechanismus eines Antioxidans in Abhängigkeit von seiner chemischen Struktur, der Bioverfügbarkeit und der Schädigungsrate der Redoxprozesse sowie der Schwere des oxidativen Stresses im Organismus.
Es wurde festgestellt, dass unter Bedingungen des oxidativen Stresses die endogenen Systeme der antioxidativen Reaktion des Organismus durch den Transkriptionsfaktor Nrf2 aktiviert werden. Infolgedessen steigt die Expression endogener antioxidativer Enzymgene, was die zelluläre Abwehr gegen schädliche Redox-Modulationen erhöht.
Das menschliche endogene antioxidative Reaktionssystem kann die Menge reaktiver Spezies eng regulieren und die damit verbundenen zellulären Schäden minimieren. Aber auch die Rolle von exogenen Antioxidantien ist wichtig. Es wurde festgestellt, dass exogene Antioxidantien einen Priming-Effekt auf das Antioxidantien-Reaktionssystem haben. In Zusammenarbeit mit dem endogenen Antioxidantien-Antwortsystem ermöglichen exogene Antioxidantien eine verstärkte und effizientere Verteidigung gegen schädliche Redox-Modulationen.
Es hat sich umfangreiches experimentelles und klinisches Material über den Einsatz von Antioxidantien angesammelt. In der Medizin werden sie vor allem als Zusatzstoffe zur Basistherapie eingesetzt. Viele Medikamente zeigen neben ihrer therapeutischen Hauptwirkung auch antioxidative Eigenschaften. Je nach Bedingungen und Konzentration können Antioxidantien aber auch das Gegenteil der antioxidativen Wirkung zeigen, nämlich eine prooxidative Wirkung. Carotine sind mehrfach ungesättigte Verbindungen; sie können daher über einen Radikalmechanismus oxidiert werden und als Prooxidantien wirken. Unter bestimmten Bedingungen, z. B. in Gegenwart von gemischt-valenten Metallionen, zeigt Ascorbat eine prooxidative Wirkung. Vitamin E als Antioxidans ist am effektivsten in einem Komplex mit anderen fett- und wasserlöslichen Reduktionsmitteln (Ascorbinsäure, Ubichinol und Flavonoide), in deren Abwesenheit es schnell inaktiviert wird oder sich in ein Tocopheryl-Radikal umwandelt, das in der Lage ist, neue Oxidationsketten von ungesättigten Lipiden zu initiieren; das heißt, es wird auch zu einem Prooxidans.
Die Einhaltung der richtigen Dosierung eines Antioxidans ist, wie bei jeder pharmakologisch aktiven Verbindung, sehr wichtig. Es gibt Beispiele für den unwirksamen Einsatz von Antioxidantien bei der Behandlung einiger Pathologien, die mit einer Abnahme des Antioxidantienspiegels im Blutplasma einhergehen. So zeigten klinische Studien zur Behandlung der Alzheimer-Krankheit mit dem Zusatz der bekannten Antioxidantien Lycopin und den Vitaminen A, C und E keine positiven Ergebnisse und in einigen Fällen sogar eine progressive Abnahme der kognitiven Funktion bei den Studienteilnehmern . Obwohl diese Ergebnisse nicht für eine antioxidative Therapie sprechen, könnte dies an den prooxidativen Effekten dieser Antioxidantien unter diesen Bedingungen sowie an den Bedingungen und dem Schema ihrer Verabreichung liegen.
Die Auswahl eines spezifischen Antioxidans und die genauen Indikationen und Kontraindikationen sind für jede spezifische Erkrankung noch unzureichend entwickelt. Es gibt keine Informationen über die Wechselwirkung von Arzneimitteln natürlichen Ursprungs mit synthetischen Medikamenten. Außerdem können Antioxidantien allergische Reaktionen hervorrufen, toxisch sein und eine geringe Effizienz aufweisen, und eine Standardisierung ist nicht immer möglich; auch die Möglichkeit einer Überdosierung bleibt bestehen. Die Suche nach Substanzen mit maximaler antioxidativer Wirkung und minimalen Nebenwirkungen unter OS-Bedingungen geht daher weiter und bleibt ein wichtiges Problem. Idealerweise sollte das Antioxidans eine beträchtliche antioxidative Wirkung in einem breiten Konzentrationsbereich zeigen, natürlich und hydrophil sein, eine gute Bioverfügbarkeit haben, nicht toxisch sein, keine toxischen Produkte bei der Interaktion mit reaktiven Sauerstoffspezies bilden, keine negativen Auswirkungen bei Überdosierung haben und eine gute Kompatibilität mit anderen Medikamenten aufweisen.
Trotz der Tatsache, dass der Einsatz von Antioxidantien in der klinischen Praxis nicht immer positive Ergebnisse zeigt, ist das Konzept des Einsatzes einer antioxidativen Therapie nach wie vor relevant und hat das Potenzial für eine wirksame Behandlung einer Reihe von Erkrankungen unter Berücksichtigung der pathophysiologischen Mechanismen ihrer Entstehung und Entwicklung.
2. Haupteigenschaften und biologische Wirkungen von Carnosin
Zahlreiche Referenzen sowie unsere eigenen Arbeitserfahrungen zeigen, dass das Antioxidans Carnosin, das natürliche Dipeptid β-Alanyl-L-Histidin, fast alle Anforderungen an ein ideales Antioxidans erfüllt. Es wird synthetisiert und ist im menschlichen Muskel- und Nervengewebe enthalten, wird im Verdauungstrakt leicht resorbiert, durchdringt die Blut-Hirn-Schranke und hat eine hohe Bioverfügbarkeit und membranstabilisierende Wirkung. Carnosin ist ein niedermolekulares hydrophiles Antioxidans mit direkter Wirkung, obwohl es auch einen Einfluss auf das antiradikale Schutzsystem des Organismus haben kann . Die Ergebnisse der Experimente an Ratten zeigten, dass Carnosin die Metabolisierung von Cortisol und Noradrenalin, die ins Blut der Tiere unter Stress freigesetzt werden, beschleunigt, was den Mediationseffekt von Carnosin zeigt . Die Senkung des Niveaus der Stresshormone im Blut führt zur Senkung der Schwere von OS. Außerdem macht Carnosin nicht süchtig, es besteht keine Gefahr der Überdosierung, und es sammelt sich bei langfristiger Verabreichung nicht im Organismus an, weil sein Überschuss durch das Enzym Carnosinase in Aminosäuren gespalten wird, die leicht aus dem Organismus ausgeschieden werden . Es ist jedoch erwähnenswert, dass es Fälle der Entwicklung von Carnosinämie gibt, einer seltenen autosomal rezessiven Stoffwechselstörung, die durch einen Mangel an Carnosinase verursacht wird. Diese Störung führt zu einem Überschuss an Carnosin im Urin, Blut und Nervengewebe, und eine Vielzahl von neurologischen Symptomen wurde mit Carnosinämie in Verbindung gebracht; das heißt, unter bestimmten Bedingungen kann Carnosin negative Effekte ausüben.
Es gibt Publikationen, in denen positive biologische Effekte von Carnosin durch seine pH-puffernden Eigenschaften erklärt werden. Carnosin ist jedoch nicht nur ein Puffer für Protonen, sondern auch ein Puffer für gemischt-valente Metallionen und reaktive Sauerstoffspezies . Die Fähigkeit von Carnosin, mit zweiwertigen Metallen Komplexe zu bilden, ist bekannt: mit Ionen von Kupfer, Kobalt, Mangan und Cadmium . In einer anderen Arbeit wurde gezeigt, dass Carnosin Eisen-Ionen bindet . Da Metallionen an vielen Stoffwechselprozessen beteiligt sind und freie Radikale aktivieren können, ist die Fähigkeit von Carnosin, den Spiegel von gemischt-valenten Metallionen im Organismus zu regulieren, eine weitere wichtige Eigenschaft von Carnosin, die seinen antioxidativen Status bestätigt.
Weiterhin wurden die antiglykierenden und die antivernetzenden Eigenschaften von Carnosin gezeigt, die im Wesentlichen die antioxidative Wirkung, also die Fähigkeit, die Oxidation von Biomolekülen zu blockieren, widerspiegeln.
Große Beiträge zur Untersuchung der molekularen Mechanismen des Schutzes von Biomolekülen durch Carnosin wurden von Aldini et al. geleistet. Mit Hilfe der Flüssigchromatographie/Elektrospray-Ionisations-Tandem-Massenspektrometrie zeigten sie, dass Carnosin und verwandte Peptide als Quencher reaktiver und zytotoxischer Carbonylspezies wirken, indem sie mit diesen Addukte bilden können. Dies deutet darauf hin, dass Carnosin ein Beschützer von Biomolekülen vor oxidativem/Carbonyl-Stress ist. Die Fähigkeit von Carnosin, mit Carbonylen von Proteinen zu reagieren (als „Carnosinylierung“ von Proteinen bezeichnet), wurde von anderen Autoren berichtet, die diese Eigenschaft von Carnosin als wichtig für die Inaktivierung/Entfernung von geschädigten Proteinen ansahen.
In der Kultur von menschlichen Zellen wurde gezeigt, dass die Zugabe von Carnosin in das Medium in Konzentrationen nahe der physiologischen (20-50 mM) die Langlebigkeit der Zellen erhöht. Dies wurde entweder auf eine Verringerung der Länge der Telomerfragmente der Chromosomen zurückgeführt, die die Zelle bei jeder Verdopplung verliert, oder auf eine Verringerung der Methylierung der DNA. Es konnte nicht ausgeschlossen werden, dass Carnosin die Anhäufung einiger anderer Veränderungen in der DNA vermindert, deren Anhäufung über einem kritischen Punkt zur Beendigung der Teilungen führt.
Es wurde auch berichtet, dass Carnosin toxische Effekte der Hyperhomocysteinämie bei Ratten verhindert . Es ist bekannt, dass Homocystein ein potenter Auslöser von oxidativem Stress in vielen Geweben ist. Der molekulare Mechanismus eines solchen Schutzes ist jedoch nicht klar. Vielleicht moduliert Carnosin die Affinität von Glutamatrezeptoren zu Homocystein, verhindert die Akkumulation von ROS oder hat andere Schutzmechanismen. Aber es wurde gezeigt, dass diese Wirkungen von Carnosin nicht mit der Verbesserung des Homocystein-Stoffwechsels oder der Senkung seiner Konzentration verbunden sind.
Die Daten über die Untersuchung der biologischen Wirkungen von Carnosin zeigen, dass die molekularen Mechanismen seiner Wirkungen nicht immer nur durch die antioxidative Wirkung erklärt werden können. Die genauen molekularen Mechanismen einiger Wirkungen von Carnosin, die im Experiment beobachtet wurden, sollten gefunden werden. Gleichzeitig erlaubt die offensichtliche positive Wirkung dieses Dipeptids eine breite Verwendung von Carnosin bereits in der klinischen Routinepraxis.
Ausblicke auf die Verwendung von Carnosin in der Behandlung einiger Pathologien werden in einem Bericht von Quinn et al. berichtet. Daten über die mögliche physiologische Rolle von Carnosin aufgrund seiner biochemischen Eigenschaften und die Untersuchung des therapeutischen Potentials von Carnosin bei einer Reihe von Pathologien, die mit oxidativem oder Carbonylstress einhergehen, werden in einer Übersichtsarbeit von Boldyrev et al. vorgestellt.
3. Klinische Anwendung von Carnosin
Forscher des Physiotherapeutischen Instituts Charkow waren die Schöpfer der ersten Injektionsdosierungsform von Carnosin. Bei der subkutanen Injektion von 0,5-1,0 mg wurde eine hohe therapeutische Wirksamkeit bei der Behandlung von infektiöser und rheumatischer Polyarthritis und Geschwüren des Magen-Darm-Traktes erzielt. Später wurde eine positive Wirkung von Carnosin bei der Heilung von Wunden des Lungengewebes gezeigt . Eine große Rolle bei der Erforschung der wundheilenden Wirkung von Carnosin spielten japanische Forscher. Sie schufen das Mittel Z-103 auf der Basis eines Komplexes von Carnosin und Zinkionen (L-Carnosin-Zn2+), das eine beträchtliche Anti-Ulkus-Wirkung hat und Schäden an der Magenschleimhaut reduziert, die durch verschiedene Formen von Stress und chemischen Mitteln induziert werden . Japanische Wissenschaftler haben auch Priorität für die Verwendung von Carnosin bei Krebserkrankungen . Carnosin in Kombination mit der Strahlentherapie bei der Behandlung von Patientinnen mit Brustkrebs reduzierte erheblich die Nebenwirkungen der Strahlung, die Verletzung der Haut und die Vergiftung des Organismus, und erhöht die Immunität und steigert die Wahrscheinlichkeit der Heilung der Behandlung um ein Vielfaches. Carnosin war auch für die Vorbeugung der Kachexie, die durch die Chemotherapie in der Krebstherapie verursacht wird, wirksam. In experimentellen Studien an Kulturen von Tumorzellen wurde gezeigt, dass Carnosin die Proliferation des menschlichen Glioblastoms vollständig unterdrückt, und es senkt das Niveau der reaktiven Sauerstoffspezies und erhöht die Aktivität der mitochondrialen Superoxiddismutase in Tumorzellen . Mögliche Mechanismen der Hemmung des Tumorzellwachstums durch Carnosin wurden kürzlich betrachtet.
Die Fähigkeit von Carnosin, altersbedingten Phakoskotasmus des Auges zu verhindern, wurde gezeigt. Freie Radikalreaktionen, die zur oxidativen Modifikation von Lipiden und Proteinen der Kristalline von Geweben des Auges führen, sind ein wesentlicher Grund für den Phakoskotasmus beim senilen Katarakt. Bei der Entwicklung von Katarakt in der kristallinen Linse kommt es zu einer erheblichen Abnahme der endogenen Antioxidantien Glutathion und Carnosin. In klinischen Studien wurde die Wirksamkeit des Mittels in Form von Augentropfen zur Behandlung von Katarakt, die eine 5%ige Lösung von Carnosin enthalten, nachgewiesen. Später wurde bei der Entwicklung von Augentropfen ein natürliches Dipeptid, der Verwandte von Carnosin N-Acetylcarnosin , erfolgreich eingesetzt. Chinesische Autoren berichten auch über die Fähigkeit von Carnosin, die Entwicklung von Katarakt zu verhindern.
Carnosin in Form einer 5%igen Lösung wurde auch erfolgreich zur Behandlung von saisonaler allergischer Rhinokonjunktivitis eingesetzt; dadurch verschwand die Notwendigkeit der zusätzlichen Verabreichung von Antihistaminika. Carnosin fand auch Anwendung bei der Behandlung von entzündlichen Erkrankungen des Parodentiums bei Patienten mit festen kieferorthopädischen Konstruktionen: Eine 5%ige Lösung des Dipeptids hatte einen erheblichen immunkorrigierenden Effekt und erhöhte die Aktivität von Enzymen des antioxidativen Schutzes im Speichel.
Carnosin war wirksam bei der Behandlung von diabetischen Komplikationen in experimentellen Studien an Ratten mit Streptozotocin-induziertem Diabetes. Es wurde festgestellt, dass die Behandlung mit Carnosin (1 g/kg Körpergewicht pro Tag) die Carnosin-Nierenspiegel wiederherstellte, den Podozytenverlust verhinderte, die glomeruläre Apoptose einschränkte und die Expression von Bax und Cytochrom C reduzierte. Bei Ratten mit experimenteller diabetischer Retinopathie übte Carnosin einen erheblichen Schutzeffekt auf die Zellen der Kapillaren der Netzhaut aus. Die Verabreichung von Carnosin (100 mg/kg täglich injiziert) an Mäuse mit Typ-2-Diabetes, denen experimentelle Wunden (6 Millimeter) zugefügt wurden, verbesserte signifikant die Wundheilung, was mit einer erhöhten Expression von Wachstumsfaktoren und Zytokin-Genen, die an der Wundheilung beteiligt sind, einherging.
Carnosin wird erfolgreich in der kardiologischen Praxis eingesetzt. Die Zugabe von L-Carnosin in die kardioplegische Lösung bei gestoppten Herzoperationen ermöglicht die Verlängerung der Operationsdauer um ein Vielfaches ohne Anzeichen einer nekrotischen Schädigung des Herzgewebes im Operationsfeld .
In Experimenten an Ratten mit Isoproterenol-induziertem Myokardinfarkt wurde gezeigt, dass die vorherige Verabreichung von Carnosin (250 mg/kg/Tag i.p.) die kardiale Toxizität von Isoproterenol aufgrund der Reduktion von oxidativem Stress reduziert. Vielversprechend ist der Einsatz von Carnosin beim metabolischen Syndrom, einem Zustand, der mit oxidativem Stress und Entzündungen einhergeht und zur Entwicklung von Diabetes und Herz-Kreislauf-Erkrankungen führt . Es gibt auch Daten, die darauf hinweisen, dass Carnosin nephroprotektive Eigenschaften hat . Dieser Bericht enthält Ergebnisse von Studien über die Rolle von Carnosin bei Nierenerkrankungen, insbesondere bei Ischämie/Reperfusion-induziertem akutem Nierenversagen, diabetischer Nephropathie, Gentamicin-induzierter Nephrotoxizität und Blutdruckregulierung.
Zurzeit wird in Russland ein Nahrungsergänzungsmittel in Tablettenform unter dem Namen Sevitin als Carnosinquelle eingesetzt. Es wurde gezeigt, dass dieses Mittel die Erholung der zerebralen Zirkulation bei chronischer zirkulatorischer Enzephalopathie fördert und eine regulierende Wirkung auf die Aktivität des Immunsystems hat . Es werden Studien durchgeführt, die sich auf die Gewinnung neuer carnosinhaltiger Mittel für den Einsatz unter klinischen Bedingungen konzentrieren. Es gibt einen Bericht über die Herstellung und Prüfung von Nanokomplexen, die Carnosin enthalten, das in die Struktur von Phospholipid-Nanostrukturen eingeschlossen ist . Die Verwendung solcher Nanokomplexe gewährleistet die Resistenz des Carnosins gegen die Wirkung der Carnosinase während seiner Zuführung zum Bestimmungsort, was den Einfluss des Dipeptids wesentlich erhöhen kann.
Vor kurzem wurde die Frage des Erreichens der effektiven Konzentrationen von Carnosin in Geweben während seiner Injektion in den Organismus speziell an Mäusen der Linie C57 Black/6 untersucht. Es wurde gezeigt, dass nach der intraperitonealen Verabreichung des Mittels in der Dosis 1 g/kg seine maximale Konzentration im Blutplasma in 15 Minuten erreicht wird. Es wurde festgestellt, dass die Verabreichung von exogenem Carnosin seine Konzentration im Gehirn beträchtlich erhöhen kann: die maximale Konzentration von Carnosin im Gehirn wird 6 Stunden nach der Injektion erreicht, wenn die Konzentration des Mittels im Blut das Minimum ist.
4. Einsatz von Carnosin bei neurologischen und psychischen Erkrankungen
Es ist bekannt, dass OS bei Parkinson- und Alzheimer-Krankheit , akutem ischämischem Schlaganfall , Schizophrenie , Depression , Suchterkrankungen, Alkoholismus u.a. entsteht. Zellen des Nervensystems sind aufgrund vieler Faktoren sehr empfindlich gegenüber der Oxidation durch freie Radikale: hohe Intensität der Stoffwechselprozesse und hoher Sauerstoffverbrauch; große Mengen an Lipiden mit mehrfach ungesättigten Fettsäuren; erhöhter Gehalt an gebundenen Eisenionen (Oxidationsinduktoren); geringer Gehalt an deren Transportern; Bildung von ROS während des zellulären Stoffwechsels von sekundären Botenstoffen in neuronalen Zellen; Beteiligung freier Radikale an der Neuroregulation; geringer antioxidativer Schutz im Vergleich zu Zellen anderer Organe. Dadurch wird eine exzitotoxische „Kettenreaktion“ ausgelöst, bei der die Neuronen ständig überhöhte extrazelluläre Glutamatspiegel erfahren usw.
Dies bestimmt die besondere Notwendigkeit des Schutzes der Zellen des Nervengewebes vor der Oxidation durch freie Radikale durch natürliche Antioxidantien, die in der Lage sind, die Blut-Hirn-Schranke zu durchdringen, wie z.B. Carnosin.
Positive Ergebnisse wurden bei der Zugabe von Carnosin (2,0 g/Tag) zur Basistherapie von Patienten mit chronischer zirkulatorischer Enzephalopathie erzielt. Diese Behandlung führte zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit der Lipoproteine des Blutplasmas gegen Fe2+-induzierte Oxidation, zur Stabilisierung der Erythrozyten gegen säureinduzierte Hämolyse, zur Intensivierung des Atmungsstoßes der Leukozyten, zur Stärkung des endogenen antioxidativen Schutzes des Organismus und zur Verbesserung der kognitiven Funktionen des Gehirns der Patienten, d.h. Carnosin übte antioxidative, membranstabilisierende und immunomodulatorische Wirkungen in dieser Pathologie aus.
Beträchtliche Verbesserung des klinischen Zustandes der Patienten wurde während der Verabreichung von Carnosin in der Dosis von 1,5 g/Tag für 30 Tage zusätzlich zur traditionellen Therapie bei der Behandlung der Parkinson-Krankheit beobachtet. Die Anwendung von Carnosin reduzierte die toxischen Effekte der Basistherapie (Nebenwirkungen der Antiparkinsonmittel). Bei den Patienten wurde eine statistisch signifikante Reduktion der neurologischen Symptome (Verbesserung der Bewegungskoordination) beobachtet. Es wurde eine positive Korrelation zwischen der Aktivierung des antioxidativen Enzyms der Superoxiddismutase in den Erythrozyten und der Abnahme der neurologischen Symptome festgestellt. Die Zugabe von Carnosin in das Behandlungsschema führte zu einer zuverlässigen Senkung der Hydroperoxide in den Lipoproteinen des Blutplasmas und erhöhte wesentlich die Resistenz der Lipoproteine niedriger und sehr niedriger Dichte gegen die Fe2+-induzierte Oxidation und auch die Senkung der Menge der oxidierten Proteine im Blutplasma. Somit verbesserte die Zugabe von Carnosin zur Basistherapie nicht nur deutlich die klinischen Indizes, sondern erhöhte auch den antioxidativen Status des Organismus bei Patienten mit Morbus Parkinson.
Carnosin soll auch bei Schizophrenie Anwendung finden. Eine randomisierte, doppelblinde, placebokontrollierte Studie zeigte, dass die Einnahme von Carnosin (2,0 g/Tag) als Zusatz zur Basistherapie bei der Behandlung von Patienten mit Schizophrenie deren kognitive Funktionen verbesserte.
Die schützende Wirkung von Carnosin gegen zinkinduzierte Neurotoxizität und seine molekularen Mechanismen wie zellulärer Zn-Einstrom und Zn-induzierte Genexpression wurden an hypothalamischen Neuronen (GT1-7-Zellen) untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass Carnosin bei der Behandlung von vaskulärer Demenz wirksam sein könnte, da die Zn-induzierte Neurotoxizität eine entscheidende Rolle in der Pathogenese dieser Erkrankung spielt und Carnosin den Zn-induzierten neuronalen Tod hemmt.
Eine Nahrungsergänzung mit Carnosin unterdrückt nachweislich Stress bei Tieren und verbessert Verhalten, Kognition und Wohlbefinden bei Menschen . Diese Ergebnisse lassen mit großer Sicherheit die Effizienz einer Behandlung mit Carnosin bei stressbedingten und depressiven Störungen vermuten.
5. Korrektur von oxidativem Stress mit Carnosin bei alkoholischen Patienten
Es wurde berichtet, dass bei alkoholischen Patienten oxidativer Stress stark zur Bildung von somatischen Komplikationen , Störung des Immunstatus und Induktion der Apoptose beiträgt. Bei Alkoholismus kann die Bildung von OS durch Ethanol erhöht werden, dessen Konzentration bei den Patienten deutlich über der Norm liegt, sowie durch den toxischen Metaboliten von Ethanol-Acetaldehyd, dessen Spiegel im Organismus während der Alkoholintoxikation ebenfalls ansteigt. Acetaldehyd kann sich mit vielen biologischen Molekülen (Plasmaproteine, Hämoglobin, Faktoren des Blutgerinnungssystems, Lipide usw.) verbinden und mit ihnen aldehydische Addukte bilden, die sich in verschiedenen Geweben (Leber, Gehirn, Herz, Muskeln und Darm) ablagern und ansammeln.
Bei alkoholkranken Patienten, die sich im Zustand der Abstinenz befanden, wurden hohe Indizes der oxidativen Modifikation von Biomolekülen der Membranen der Erythrozyten und des Blutserums festgestellt. In anderen Arbeiten wurde ein erhöhter Gehalt an carbonylierten Proteinen und Aktivität der Aminotransferasen des Blutserums bei Patienten mit alkoholischem Delirium festgestellt, die mit Hepatitis C oder HIV-Virus infiziert waren . Es wurde über die Beziehung zwischen dem Grad der Oxidation (Carbonylierung) von Proteinen des Blutplasmas und der Schwere der Manifestationen des Abstinenzsyndroms bei Patienten berichtet . Es gibt die Meinung, dass die metabolische Grundlage der Entwicklung der alkoholischen Psychose die Akkumulation des Acetaldehyds ist, der in Wechselwirkung mit Serotonin toxische Produkte mit halluzinogenen Eigenschaften bildet . Es ist bekannt, dass bei Patienten mit Alkoholabhängigkeit eine Hyperhomocysteinämie beobachtet wird . Die erhöhten Konzentrationen von Homocystein stimulieren den Eintritt von Ca2+ und die Zunahme von ROS im Zytoplasma der Neuronen, was den Zustand von OS verschlimmert. Es wurde berichtet, dass bei Homocysteinämie die funktionelle Aktivität sowohl des Nerven- als auch des Immunsystems des Organismus abnimmt.
Die Aktivierung der Prozesse der freien Radikale, die zur Anhäufung der Produkte der oxidativen Modifikation der Biomoleküle führt, trägt also wesentlich zum klinischen Verlauf des Alkoholismus bei und kann seine Merkmale bestimmen, was das Studium der Wirkungen der Antioxidantien in dieser Pathologie außerordentlich wichtig macht.
Wir haben mehrere Untersuchungen über die Wirkungen von Carnosin im Alkoholismus durchgeführt. In Experimenten in vitro wurde gezeigt, dass die Zugabe von Carnosin in Tests mit Blut von Alkoholikern zur Erhöhung der Resistenz der Erythrozyten gegen saure Hämolyse führt und die Erhaltung der normalen Morphologie dieser Zellen fördert.
Eine placebokontrollierte Studie über die Wirksamkeit von Carnosin bei der Korrektur von OS bei Patienten mit Alkoholabhängigkeit im Stadium der Bildung der Remission wurde veröffentlicht. Die Patienten erhielten nach der Grundbehandlung einen Monat lang Carnosin in einer Dosis von 1,2 g/Tag, bevor sie aus der Klinik entlassen wurden. Es wurde festgestellt, dass nach der Behandlung im Krankenhaus das OS bei den Patienten auf einem hohen Niveau blieb. Einen Monat danach, während der Untersuchung in der Vergleichsgruppe (Patienten, die in der Phase der Remissionsbildung keine Mittel erhielten), blieb der Schweregrad des OS auf demselben Niveau, wie zu Beginn der Untersuchung. In der Patientengruppe, die Carnosin erhielt, wurde eine zuverlässige Senkung der carbonylierten Proteine und der Produkte der Lipidperoxidation (LP) im Blutplasma auf die Werte, die den gesunden Personen entsprechen, festgestellt. Die Einnahme von Carnosin durch die Patienten für einen Monat führte auch zu einer Erhöhung der Aktivität der Superoxiddismutase des Plasmas und zur Senkung der Aktivität der Aminotransferasen des Blutserums. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Einnahme von Carnosin effektiv die Schwere der OS im Organismus der alkoholischen Patienten reduziert. Unerwünschte Nebeneffekte wurden nicht beobachtet. Der Mechanismus der positiven Wirkung von Carnosin auf den Schweregrad von OS bei alkoholischen Patienten bleibt unklar. Unsere Daten über die Fähigkeit von Carnosin, die durch Ethanol oder Acetaldehyd induzierte oxidative Schädigung von Proteinen und Lipiden des Blutes in vitro zu verhindern, zeigen jedoch die Fähigkeit dieses Dipeptids, Biomoleküle vor direkten toxischen Wirkungen von Ethanol und seinen Metaboliten zu schützen.
6. Einsatz von Carnosin bei physiologischen Zuständen, die mit der Aktivierung von freiradikalen Prozessen einhergehen
Oxidativer Stress kann nicht nur bei pathologischen Prozessen entstehen, sondern auch bei erheblichen körperlichen Belastungen und während des physiologischen Alterungsprozesses des Organismus. Deshalb findet Carnosin heute eine breite Anwendung als allgemeines gesundheitsförderndes Mittel für gesunde Menschen unter Bedingungen von physischem und psychischem Stress, während der Einwirkung verschiedener ungünstiger Faktoren und unter extremen Bedingungen. Carnosin wird zur Beschleunigung der Erholung der müden Muskeln und zur Erhöhung ihrer Arbeitskapazität bei Sportlern und bei gesunden älteren Personen mit aktivem Lebensstil eingesetzt. Unter experimentellen Bedingungen wurde die geroprotektive Wirkung von Carnosin nachgewiesen. In Experimenten mit einer speziell gezüchteten Linie von schnell alternden Mäusen wurde festgestellt, dass die Aufnahme von Carnosin in ihre Ernährung zu einer Verzögerung des Alterns der Tiere aufgrund einer Erhöhung ihres antioxidativen Status führt.
Die geroprotektive Wirkung von Carnosin wird in vielen Publikationen erwähnt, in denen antioxidative, antiglykierende und vernetzungshemmende Eigenschaften von Carnosin berücksichtigt werden, da nachgewiesen wurde, dass sich im Laufe der Alterung des Organismus Produkte der Carbonylierung, Glykierung und Vernetzung ansammeln, die durch Carnosin gut neutralisiert werden.
Die Entwicklungen zum Einsatz von Carnosin in der Kosmetikindustrie sind vielversprechend, was durch die vorliegenden Daten über die Fähigkeit von Carnosin, Strukturveränderungen des Kollagens in der Haut zu verhindern und dem Verlust ihrer Elastizität vorzubeugen, bestätigt wird.
Die zitierten Daten über die erfolgreiche Anwendung von Carnosin bei verschiedenen Pathologien und in physiologischen Zuständen, die mit der Aktivierung der Oxidation der freien Radikale einhergehen, zeigen die Aussichten für seine Anwendung als ein wirksames Antioxidans, ein Schutz der Gewebe gegen verschiedene negative Faktoren, die die Entwicklung des oxidativen Stresses induzieren. Carnosin reduziert die Wirkung von Faktoren, deren Überschuss in einer Zelle toxische Effekte hat.
Abkürzungen
| ROS: | Reaktive Sauerstoffspezies |
| OS: | Oxidativer Stress |
| AGE-Produkte: | Advanced glycation end products |
| Nrf2: | Nuclear factor (erythroid-derived 2) like 2. |
Interessenkonflikt
Die Autoren erklären, dass es keinen Interessenkonflikt in Bezug auf die Veröffentlichung dieser Arbeit gibt.