Eugenol-Derivate und PPARγ: Entzündungshemmende Wirkungen in vitro

Unter den sechs Molekülen erwies sich 1f in den durchgeführten Tests als das konsistenteste. Im PPARγ-Bindungsassay lag der IC50-Wert bei 5,15 µM, während er für 1d 6,47 µM betrug. IC50 bezeichnet die Konzentration, die erforderlich ist, um das gemessene Signal um 50 % zu reduzieren: Ein niedrigerer Wert deutet in diesem Fall auf eine höhere Wettbewerbsfähigkeit im analytischen System hin. Pioglitazon, das als Referenz verwendet wurde, zeigte jedoch einen IC50-Wert von 1,77 µM. Somit band 1f zwar im Test, übertraf jedoch nicht das Vergleichsmedikament.

In den mit Entzündungen verbundenen Assays erzielte 1f einen IC50-Wert von 67,02 µM beim Schutz von Albumin vor Denaturierung und 54,97 µM bei der Stabilisierung der Erythrozytenmembran. Bei 400 µM schützte es 85,79 % der Membranen vor Lyse, verglichen mit 90,77 % bei Diclofenac. Dieser Wert zeigt, dass die Verbindung künstlich herbeigeführte Veränderungen im Reagenzglas begrenzen konnte. Dies ist jedoch nicht gleichbedeutend mit dem Nachweis, dass sie Zytokine, Schmerzen, Gewebeschäden oder Symptome bei Menschen mit einer entzündlichen Erkrankung reduziert. Der nächste Schritt erfordert geeignete Zell- und Tiermodelle.

Der Hauptwert der Studie ist methodischer Natur: Sie zeigt, wie ein natürliches Molekül als Ausgangspunkt für die Entwicklung chemischer Analoga dienen und wie die interessantesten davon ausgewählt werden können. Das in Zimt enthaltene Eugenol ist ein anderes Molekül als 1f und die anderen untersuchten Derivate. Insbesondere enthält 1f im Labor entwickelte strukturelle Modifikationen; es handelt sich also weder um einen im Gewürz identifizierten Bestandteil noch um ein Produkt, das mit dem in Lebensmitteln enthaltenen Eugenol gleichzusetzen ist.

Die Forschung ist auch deshalb nützlich, weil sie drei Ebenen trennt, die häufig miteinander verwechselt werden: computergestützte Vorhersage, Bindung in einem biochemischen Test und Reaktion in einem vereinfachten Labormodell. Der vorgeschlagene mögliche biologische Pfad lautet: PPARγ → Reduktion von Signalen, die durch NF-kB (ein zellulärer Faktor, der die Produktion von Entzündungsmediatoren fördert) reguliert werden → geringere Entzündungsreaktion. In der Studie von Anjum und Kollegen wurden jedoch weder NF-kB, Zytokine noch die Transkriptionsaktivität von PPARγ direkt gemessen. Der Mechanismus bleibt daher plausibel, aber unvollständig.

Bei dieser Forschung handelt es sich nicht um eine klinische Studie; sie umfasst weder Tiere, Patienten, orale Dosierungen noch Daten zur tatsächlichen Resorption oder Sicherheitsbewertungen im Organismus. Die ADMET-Vorhersagen – also zu Resorption, Verteilung, Metabolismus, Ausscheidung und Toxizität – sind computergestützte Berechnungen. Auch wenn sie nützlich sind, um zu entscheiden, welche Moleküle weiter untersucht werden sollten, ersetzen sie keine experimentellen pharmakokinetischen und toxikologischen Studien.

Darüber hinaus weist der TR-FRET zwar auf eine Konkurrenz um die Bindungsstelle hin, belegt jedoch allein nicht, dass 1f ein funktioneller Agonist von PPARγ ist, also dass er den Rezeptor aktiviert und eine messbare biologische Reaktion in den Zellen hervorruft. Um dies nachzuweisen, wären beispielsweise Gentranskriptionstests, Vergleiche mit selektiven Antagonisten und Messungen von Entzündungsmediatoren erforderlich. Die Assays mit Albumin und Erythrozytenmembranen sind indirekt: Sie erlauben nicht den Schluss, dass die Verbindung eine klinische Entzündung behandelt. Schließlich lassen die Ergebnisse in keiner Weise zu, die für synthetische Derivate beobachteten Effekte auf Zimt, Zimtpulver oder den normalen Verzehr von Zimt zu übertragen.

Die erste Bestätigung betrifft die Möglichkeit, dass einige mit Eugenol verwandte Strukturen tatsächlich mit PPARγ interagieren. Fakhrudin und Kollegen untersuchten Dieugenol und Tetrahydrodieugenol, zwei strukturell mit Eugenol verwandte Neolignane, mittels Bindungsanalysen und Zelltests. In Zellmodellen aktivierten die Verbindungen selektiv PPARγ, ohne PPARa oder PPARb/δ zu aktivieren, und wirkten als partielle Agonisten. Zudem induzierten sie die Differenzierung von 3T3-L1-Präadipozyten auf PPARγ-abhängige Weise. Dies stützt den Pfad Molekülderivat → Rezeptor mit einer experimentellen Bestätigung von moderatem Niveau; die Einschränkung besteht darin, dass Entzündungen nicht bewertet wurden und die Verbindungen 1a–1f von Anjum nicht untersucht wurden [1].

Ein zweiter Aspekt betrifft die zelluläre Entzündungsreaktion. Ghasemi Gojani und Kollegen behandelten mit Lipopolysaccharid und ATP stimulierte menschliche THP-1-Makrophagen mit Eugenol in Konzentrationen von 5, 10 und 15 µM. In drei biologischen Replikaten reduzierten die höheren Konzentrationen bestimmte Signale wie Interleukin-6, Cyclooxygenase-2 und die Phosphorylierung von NF-kB und veränderten zudem Komponenten des NLRP3-Inflammasoms. Die Bestätigung ist im Vergleich zur ursprünglichen Arbeit indirekt, da sie sich auf nicht modifiziertes Eugenol bezieht und PPARγ nicht misst, aber sie stützt den Pfad NF-kB → Entzündungsmediatoren in Makrophagen [2].

Die Kette PPARγ → geringere Entzündung wurde von Huang und Kollegen in einem Mausmodell für chemisch induzierte Kolitis direkter untersucht. Eugenol zeigte in einem Oberflächenplasmonenresonanz-Test eine Bindung an PPARγ; die im Modell beobachteten Vorteile wurden durch den Antagonisten GW9662 abgeschwächt. Die Arbeit umfasste auch Zelltests sowie Messungen von NF-kB und Nrf2, einem Regulator der oxidativen Stressantwort. Dies ist eine mechanistische Bestätigung, die dem Vorschlag von Anjum näher kommt, bleibt jedoch auf Mäuse und nicht derivatisiertes Eugenol beschränkt; eine klinische Wirksamkeit wird nicht nachgewiesen [3].

Die Reaktionen auf Eugenol-Analoga sind nicht einheitlich. Li und Kollegen verglichen Eugenol und Isoeugenol in Lipopolysaccharid-stimulierten murinen RAW264.7-Makrophagen. Beide reduzierten die Produktion von Stickstoffmonoxid sowie die Expression von iNOS und COX-2, wobei Isoeugenol jedoch wirksamer war als Eugenol. Dieser Befund widerlegt nicht die von Anjum und Kollegen beobachtete Aktivität, deutet jedoch darauf hin, dass eine geringfügige strukturelle Veränderung die Potenz wesentlich beeinflussen kann und dass der Mechanismus andere Mediatoren als PPARγ einbeziehen könnte. Die gegenteilige Bestätigung ist indirekt und auf murine Zellen beschränkt [4].

Weitere Vorsicht ist aufgrund der Ergebnisse von Gu und Kollegen geboten, die Eugenol in 3T3-L1-Präadipozyten sowie in Mäusen untersuchten, die mit einer fettreichen Diät ernährt wurden. In ihrem System erhöhte Eugenol ATF3, einen Regulator der Genexpression, und reduzierte die Adipozyten-Differenzierung, die Lipidakkumulation sowie die Proteinspiegel von PPARγ. Das Ergebnis unterscheidet sich von der Hypothese einer PPARγ-Aktivierung, betrifft jedoch ein anderes Gewebe, ein anderes biologisches Ziel und die unveränderte Verbindung. Es zeigt somit eine Abhängigkeit vom zellulären Kontext und keine direkte Widerlegung der für 1f beobachteten Bindung [5].

Es wurden keine direkt widersprüchlichen Belege gefunden, die für die sechs spezifischen Derivate von Anjum hinreichend relevant wären; dies beweist jedoch nicht das Fehlen gegenteiliger Ergebnisse.