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Aristolochiasäuren

Aristolochiasäuren sind eine Gruppe von organischen Verbindungen, die natürlicherweise in Pflanzen der Gattung Aristolochia und Asarum vorkommen. Diese Säuren sind bekannt für ihre toxischen und krebserregenden Eigenschaften, haben jedoch eine lange Geschichte in der traditionellen Medizin, insbesondere in China, wo sie in der Kräutermedizin verwendet wurden. Aufgrund der ernsthaften gesundheitlichen Risiken sind Aristolochiasäuren heute in vielen Ländern verboten oder streng reguliert.

Anwendungen in der traditionellen Medizin

In der traditionellen chinesischen Medizin (TCM) wurden Aristolochia-Arten historisch für eine Vielzahl von Beschwerden eingesetzt. Diese Effekte wurden zum Teil auch in Studien untersucht, die hier angegeben werden, allerdings fokussiert sich die Forschung zu Aristolochiasäure eher auf ihre toxikologischen Eigenschaften. Hier sind einige der Vorteile, die Aristolochiasäure bzw. den Pflanzen zugeschrieben worden sind.

  • Schmerzlinderung: zur Behandlung von rheumatischen Schmerzen und Schwellungen (1,2).
  • Entzündungshemmung: Bei Atemwegserkrankungen und Arthritis (2)
  • Förderung des Menstruationsflusses: bei Frauen mit Menstruationsbeschwerden.

Eigenschaften und chemische Struktur

Aristolochiasäuren gehören zur Klasse der Nitrobenzylcarbonsäuren. Sie bestehen aus einer aromatischen Nitrogruppe und einer Carboxylgruppe. Die wichtigsten Vertreter sind Aristolochiasäure I und II, die sich in ihrer chemischen Struktur geringfügig unterscheiden. Diese Verbindungen sind in der Lage, mit DNA zu interagieren und kovalente Addukte zu bilden, was zu Mutationen und potenziell zur Entstehung von Krebs führen kann.

Wirkmechanismus

Die schädlichen Wirkungen der Aristolochiasäuren beruhen auf ihrer Fähigkeit, DNA-Schäden zu verursachen. Der Mechanismus umfasst folgende Schritte (3,4):

  1. Bioaktivierung: Aristolochiasäuren werden in den Nieren zu reaktiven Metaboliten umgewandelt.
  2. DNA-Addukt-Bildung: Diese Metaboliten binden kovalent an DNA, wodurch mutagene DNA-Addukte entstehen.
  3. Mutationen: Die resultierenden Mutationen können Tumorsuppressorgene wie TP53 inaktivieren, was die Entstehung von Krebs begünstigt.

Dieser Mechanismus erklärt, warum Aristolochiasäuren mit bestimmten Krebsarten assoziiert sind.

Gesundheitliche Risiken und Nebenwirkungen

Aristolochiasäuren sind hochgradig toxisch und wurden in mehreren wissenschaftlichen Studien mit schweren Erkrankungen in Verbindung gebracht:

  1. Aristolochiasäure-Nephropathie (AAN): Eine spezifische Form der Nierenschädigung, die häufig zu chronischem Nierenversagen führt.
  2. Krebs: Die karzinogenen Eigenschaften der Aristolochiasäuren sind gut dokumentiert. Besonders häufig ist das Urothelkarzinom, ein bösartiger Tumor der Harnwege.
  3. Akute Toxizität: Symptome wie Übelkeit, Erbrechen, Bauchschmerzen und Leberschäden können bei kurzfristiger Einnahme auftreten.

Aufgrund dieser Risiken hat die Weltgesundheitsorganisation (WHO) die Verwendung von Aristolochia-Arten in der Medizin stark kritisiert und vielerorts ist der Einsatz untersagt.

Forschung und Wissenschaft

Die wissenschaftliche Forschung zu Aristolochiasäuren konzentriert sich auf ihre toxikologischen Eigenschaften und den Nachweis ihrer Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit:

  • Molekulare Studien: Sie zeigen die Bildung von Aristolochiasäure-DNA-Addukten, die als Biomarker für Exposition und Risiko verwendet werden können.
  • Epidemiologische Studien: Sie haben eine enge Verbindung zwischen Aristolochia-haltigen Präparaten und erhöhten Raten von Nierenkrebs in bestimmten Regionen festgestellt, insbesondere in Asien und auf dem Balkan (5,6,7).

Regulierungsmaßnahmen

Aristolochiasäuren sind in vielen Ländern verboten, darunter:

  • EU: Die Europäische Union hat den Verkauf und die Verwendung von Produkten mit Aristolochiasäuren seit 2001 untersagt.
  • USA: Die FDA warnt vor der Einnahme von Nahrungsergänzungsmitteln, die Aristolochia-Arten enthalten.
  • China: Obwohl Aristolochia in der TCM weit verbreitet war, wurden viele Anwendungen aufgrund der Toxizität eingestellt oder ersetzt.

Fazit

Aristolochiasäuren sind giftige, krebserregende Substanzen, die in bestimmten Pflanzen vorkommen und historisch in der traditionellen Medizin verwendet wurden. Aufgrund ihrer schwerwiegenden gesundheitlichen Risiken, darunter Nierenschäden und Krebs, wurden sie in vielen Ländern verboten. Die moderne Forschung hat die Gefährlichkeit dieser Verbindungen klar dokumentiert, sodass ihr Einsatz in der Medizin nicht mehr vertretbar ist.

Quellen

  1. Veale, E. L., & Mathie, A. (2016). Aristolochic acid, a plant extract used in the treatment of pain and linked to Balkan endemic nephropathy, is a regulator of K2P channels. British journal of pharmacology, 173(10), 1639–1652. https://doi.org/10.1111/bph.13465
  2. Nan Mei, Jiekun Xuan, Tao Chen, Baitang Ning, Lei Guo,Chapter 20 - Gene Expression Profiling in Evaluating the Safety and Toxicity of Nutraceuticals**The information in this chapter is not a formal dissemination of information by the US Food and Drug Administration and does not represent agency position or policy., Editor(s): Ramesh C. Gupta, Nutraceuticals, Academic Press, 2016, Pages 249-262, ISBN 9780128021477, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-802147-7.00020-6.
  3. Han J, Xian Z, Zhang Y, Liu J, Liang A. Systematic Overview of Aristolochic Acids: Nephrotoxicity, Carcinogenicity, and Underlying Mechanisms. Front Pharmacol. 2019 Jun 11;10:648. doi: 10.3389/fphar.2019.00648. PMID: 31244661; PMCID: PMC6580798.
  4. Li, P. L., Huang, C. H., Mao, L., Li, J., Sheng, Z. G., & Zhu, B. Z. (2023). An unprecedented free radical mechanism for the formation of DNA adducts by the carcinogenic N-sulfonated metabolite of aristolochic acids. Free radical biology & medicine, 205, 332–345. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2023.05.005
  5. Grollman, A. P., Shibutani, S., Moriya, M., Miller, F., Wu, L., Moll, U., Suzuki, N., Fernandes, A., Rosenquist, T., Medverec, Z., Jakovina, K., Brdar, B., Slade, N., Turesky, R. J., Goodenough, A. K., Rieger, R., Vukelić, M., & Jelaković, B. (2007). Aristolochic acid and the etiology of endemic (Balkan) nephropathy. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 104(29), 12129–12134. https://doi.org/10.1073/pnas.0701248104
  6. Lai MN, Wang SM, Chen PC, Chen YY, Wang JD. Population-based case-control study of Chinese herbal products containing aristolochic acid and urinary tract cancer risk. J Natl Cancer Inst. 2010 Feb 3;102(3):179-86. doi: 10.1093/jnci/djp467. Epub 2009 Dec 21. PMID: 20026811; PMCID: PMC2815723.
  7. Jhuang, JR., Chiang, CJ., Su, SY. et al. Reduction in the Incidence of Urological Cancers after the Ban on Chinese Herbal Products Containing Aristolochic Acid: An Interrupted Time-Series Analysis. Sci Rep 9, 19860 (2019). https://doi.org/10.1038/s41598-019-56394-y
  8. World Health Organization. (2005). WHO guidelines on safety monitoring of herbal medicines in pharmacovigilance systems.