Mit der Fluoreszenz-Korrelations-Spektroskopie (FCS) ist es seit wenigen Jahren möglich, molekulare Interaktionen auf zellulärer Ebene zu verfolgen, ohne in das Gleichgewicht der Wechselwirkungen eingreifen zu müssen. Einzige Voraussetzung: Die zu untersuchenden Substanzen müssen fluoreszieren. Dank dieser Methode gelang es jetzt erstmals, einem völlig neuen Prinzip des komplexen Wirkmechanismus von Johanniskraut auf die Spur zu kommen.
In einzigartigen Untersuchungen an lebenden Zellen konnte gezeigt werden, dass Hyperforin und Hyperosid direkt an der Postsynapse angreifen und dort zu einer effektiven Downregulation des beta-adrenergen Rezeptors führen – ohne dass es einer präsynaptischen Reizung und der anschließenden Wiederaufnahmehemmung von zuvor freigesetzten Signalmolekülen bedarf. „Für uns war das schon eine kleine Sensation, dass die Johanniskraut-Inhaltsstoffe – im Gegensatz zu modernen synthetischen Antidepressiva – diese ganzen präsynaptischen Mechanismen nicht benötigen, um eine Rezeptor-Downregulation zu vermitteln“, unterstreicht Prof. Dr. rer. nat. Hanns Häberlein vom Institut für Physiologische Chemie der Universität Bonn die besondere Relevanz des neuen Wirkprinzips, das er an C6-Glioblastomzellen (einem anerkannten Zellmodell für postsynaptische Effekte) sichtbar machte [1].
Bestandteil der Untersuchungen waren zwei Inhaltsstoffe des hochdosierten Hypericum-Extraktes Laif® 900: Nachdem der in der Biomembran positionierte Rezeptor mit einem grün fluoreszierenden Protein markiert worden war, wurden die lebenden Zellen sowohl mit Hyperforin als auch mit Hyperosid inkubiert, ohne einen Reiz zu setzen. Nach mehrtägiger Gabe war die grüne Farbe von der Biomembran in das Zellinnere gewandert – ein deutlicher Indikator dafür, dass der Rezeptor internalisiert und damit die adrenerge Ansprechbarkeit der Zelle reduziert war. Mit diesem Prozess kommt es demzufolge zu einer effektiven Absenkung der bei depressiven Patienten zum Teil stark erhöhten Rezeptorendichte auf ein dem Gesunden entsprechendes Normalniveau.
Dieser Mechanismus – Downregulation ohne zwingende Beteiligung der Präsynapse – war bislang für Johanniskraut unbekannt. „Aber nach dem, war wir gemessen haben, war das ein sehr deutlicher Effekt“, so Häberlein, „wobei das Hyperosid eine mit Hyperforin vergleichbare Wirksamkeit aufwies. Es handelt sich also um eine hochspezifische Wirkqualität, die den bisher für Johanniskraut bekannten Wirkmechanismus in einem wichtigen Punkt ergänzt.“ Voraussetzung für dieses komplexe Zusammenspiel ist eine dem heutigen Standard entsprechende hohe Dosierung des Johanniskraut-Extraktes, damit lt. Häberlein sichergestellt ist, dass die für die Rezeptor-Downregulation erforderliche Information in ausreichendem Maße in die Zelle gelangt.
Entscheidender und nicht zuletzt praxisrelevanter Vorteil dieses direkten postsynaptischen Ansatzes ist – neben der starken Wirkung – , dass das Auftreten unerwünschter Arzneimittelwirkungen in erheblichem Maße reduziert und damit ein deutlich überlegenes Verträglichkeitsprofil erreicht werden kann. Denn: Das präsynaptische Geschehen, das bei den modernen synthetischen Antidepressiva für die Rezeptoren-Downregulation zwingend erforderlich ist, initiiert nicht nur Wirkung – es führt auch zu einem Großteil der Nebenwirkungen. Grund ist, dass die über den Stimulus in erhöhter Konzentration ausgesandten Signalmoleküle ihre Aktivität nicht allein auf die neuronalen Synapsen im Gehirn beschränken, sondern sie interagieren gleichzeitig mit allen auf anderen Organen befindlichen Rezeptoren.
Die dargestellten Ergebnisse sind allerdings lt. Häberlein nicht automatisch auf andere Johanniskraut-Präparate übertragbar, da Phytoäquivalenz nur dann gegeben sei, wenn zwei Extrakte tatsächlich auch in allen Parametern vergleichbar sind. Häberlein: „Dem steht entgegen, dass selbst bei adäquater Dosierung unterschiedlich standardisierte Extrakte mit unterschiedlichen – für den Resorptionsgrad wichtigen – Begleitstoffen und unterschiedlichen Auszugsmitteln auch zu unterschiedlichen Wirkstoffkonzentrationen im Organismus führen können.“
Mit der Fluoreszenz-Korrelations-Spektroskopie (FCS), einer noch jungen, hochempfindlichen Methode, ist es erstmals möglich, Arzneimittelwirkungen an der lebenden Zelle zu beobachten, zu messen und zu quantifizieren. Per Laserstrahl wird ein winziger Bereich z.B. auf der Zelloberfläche beleuchtet: Tritt der fluoreszierende Stoff in den Lichtkegel ein, beginnt er zu leuchten; ein Detektor misst dieses Fluoreszenzsignal und gibt Lichtmenge und -dauer zur Auswertung an einen Computer weiter. Diffundiert das Molekül frei über die Zelle, bewegt es sich schnell und sendet nur ein kurzes Fluoreszenzsignal aus. Ist die Substanz jedoch an einen Rezeptor gebunden, der in der Biomembran der Zelle vorkommt, so wandert dieser Komplex sehr viel langsamer durch den Lichtkegel als der freie Ligand. Allein über die Korrelation Lichtmenge und Geschwindigkeit lassen sich also Einzelmoleküle und Komplexe sehr einfach voneinander unterscheiden, womit sich eine vollkommen neue Strategie für die Arzneimittelentwicklung eröffnet.
[1] Prenner L et al., Biochemistry 2007; 46 (17): 5106-5113
