Phenylpropanderivate (PPD)

PPD sind Naturstoffe mit dem Grundkörper eines Kohlenstoffskelettes des Propylbenzens. Die weitere Unterteilung listet in jeder Gruppe nebst unverdächtigen auch einige bekannt toxische Vertreter auf.

  • Phenylaminopropionsäuren (z.B. die Aminosäuren L-Phenylalanin, L-Tyrosin)
  • Cumarine (z.B. Furocumarine)
  • Phenylprop-1-ene bzw. Phenylprop-2-ene (z.B. Myristicin, Asaron, Safrol)
  • Lignane
  • Andere

Die Aminosäuren L-Phenylalanin und L-Tyrosin kommen in allen Lebewesen vor und uns interessieren hier hauptsächlich die toxischen PPD.

Methoxyphenylpropene

Myristicin

Myristicin findet sich in grösseren Mengen als Bestandteil des ätherischen Öls der Muskatnuss (Rou Dou Kou) (und der Petersilie).

Die toxische Wirkung von Myristicin ist vorwiegend psychotomimetischer Art (Bewusstseinsstörungen und Halluzinationen nach 5-30g Muskatnuss-Einnahme). Myristicin wirkt nicht carcinogen. An der mutagenen Eigenschaft von Muskatnussöl ist wahrscheinlich Safrol (s.u.) schuld.
Muskatnüsse werden manchmal als Rauschmittelersatz missbraucht. Positiv ist die antientzündliche und antibakterielle Eigenschaft der Muskatnuss. Auch wirkt das Mittel antithrombotisch durch eine Thrombozytenaggregationshemmung.

Safrol

Das wohlriechende Safrol wird ausser aus Sassafras albidum (Nordamerika, kreolische Küche) auch aus Asarum isoliert.
Der Gehalt an Safrol schwankt von Charge zu Charge beträchtlich. Safrol wirkt in vitro mutagen und im Tierversuch carcinogen und lebertoxisch. Wegen der nicht auszuschliessenden chronischen Toxizität ist die Verwendung von Safrol in Lebensmitteln vielerorts nicht mehr gestattet.

Asaron

Asaron kommt als Beta-Asaron (cis-Asaron, cis-Isoasaron) und als Alpha-asaron (trans-Asaron, trans-Isoasaron) vor.
Zwei Gattungen enthalten diese Stoffe: Acorus (Aronstabgewächse = Araceae) und Haselwurz = Asarum (Aristolochiaceae = Osterluzeigewächse)

Zur Gattung Acorus gehören nur zwei Arten, nämlich Acorus calamus (Kalmus) und Acorus gramineus. Acorus tartarinowii ist ein anderer Name für Acorus gramineus. Von Acorus gibt es drei Varietäten und bei jeder ist der Asarongehalt verschieden.

Zur Gattung Asarum (Haselwurz) gehören 60 Arten.

Beta-Asaron löst im AMES-Test und in kultivierten Lymphozyten Mutationen aus. Kalmus (Acorus calamus) löst im Tierversuch wegen des hohen Gehaltes an Beta-Asaron Carcinome aus.
Als Arzneimittel (Stomachicum, Carminativum) oder Nahrungsmittelzusatz sollten daher Beta-Asaron-arme Varietäten von Kalmus benutzt werden.

Alpha-Asaron wirkt lokalanästhetisch, expectorierend, spasmolytisch, antibakteriell und allgemein reizend auf den Gastrointestinaltrakt, die Lungen und die Nieren. Neuerdings soll auch eine genotoxische Wirkung gefunden worden sein. Vergiftungssymptome sind: Brennen auf Zunge, Niesreiz, Erbrechen, Durchfall, Diurese und nur im Extremfall Tod durch Atemlähmung. Äusserlich kann ein erysipelartiger Ausschlag auftreten.
Die akute Toxizität von Alpha-Asaron ist aber gering. Früher traten Vergiftungen durch Asarum in der Volksmedizin auf, wenn das Mittel als Emeticum, Diureticum oder Abortivum benützt wurde. Für die heute und in der TCM gebräuchliche Nutzung als Expectorans genügen 2-4mg Alpha-Asaron pro dosi, so dass keine akute toxische Wirkung zu erwarten ist.

Cumarine

Cumarine sind Lactone der cis-o-Hydroxyzimtsäure und derer Abkömmlinge. Zu den rund 500 Cumarinen gehören das Cumarin, die Hydroxycumarine, die Furocumarine und auch gewisse Aflatoxine und Antibiotica enthalten einen Cumaringrundkörper. Toxikologisch interessant sind das Cumarin, das Dicumarol und die phototoxisch wirksamen Furocumarine.

Cumarin

Cumarin entsteht in der Pflanze erst nach deren Tod. Unter anderem sind Waldmeister und Honigklee Lieferanten von Cumarin. 4mg Cumarin bewirken beim Menschen Übelkeit, Erbrechen, Kopfschmerzen und Schwindel. Für eine Maibowle mit Waldmeister sollen daher nur etwa drei Pflanzen verwendet werden. Die chronische Toxizität ist gering. Experimentiert wurde mit Cumarin auch im Zusammenhang mit Krebstherapien.

Dicumarol

Dicumarol beeinflusst die Blutgerinnung, indem es Vitamin K antagonisiert. Dicumarol wirkt also ‚blutverdünnend'. Im Extremfall führt es zu Blutungen in den Schleimhäuten, in Haut, Gelenken oder im Gehirn.
Erstmals wurde das bei Vieh beobachtet, das angefaultes Heu von Melilotus alba (Steinklee, Honigklee) frass. Dicumarol wird dann gebildet, wenn dieser Honigklee von gewissen Pilzen (Penicillium oder Aspergillen) befallen ist.
Nebst Melilotusarten können auch andere Cumarin-haltige Gräser Dicumarol unter Mitwirkung von Pilzen im feuchten Milieu bilden.
Dicumarol und seine Derivate kumulieren im Körper dank ihrer starken Plasameiweissbindung.
Antidot ist natürlich Vitamin K.

Furocumarine

Furocumarine sind Cumarin- oder Hydroxycumarinderivate. Je nach Verknüpfung des Furanringes mit dem Cumarinringsystem unterscheidet man drei Typen:

  • Psoralen-Typ
  • Angelicin-Typ
  • Allopsoralen-Typ

Furocumarine sind meistens kristalline Verbindungen von mittlerer Polarität, d.h., sie lösen sich kaum in Wasser, gut aber in Alkohol u.ä..
Sie können leicht perkutan resorbiert werden.
Beim Kochen werden sie nicht zerstört.
In Lösung dimerisieren sie bei Belichtung.

Als erstes Furocumarin wurde Bergapten aus der gepressten Schale der Bergamotte (Citrus aurantium ssp bergamia) 1839 isoliert.

Toxikologisch bedeutende Furocumarine sind Bergapten, Xanthotoxin, Psoralen, Imperatorin und Angelicin.

Die über 150 bekannten Furocumarine treten bevorzugt in Apiaceae (Doldengewächse, 300 Gattungen mit 3000 Arten) auf.

Furocumarine wirken oft als Phytoalexine. Darunter versteht man antimikrobielle Stoffe gegen Bakterien und Pilze, die von lebenden Wirtszellen dann synthetisiert und akkumuliert werden, NACHDEM der Wirt von Bakterien und Pilzen befallen worden ist. Es sind also Abwehrfaktoren. Phytoalexine findet man nicht in gesunden, nicht befallenen Geweben. Beispielsweise konnte bei Sellerie (Apium graveolens) nach Stressoren eine um das Dreifache erhöhte Konzentration von Bergapten und für Xanthotoxin sogar eine 25-fache Erhöhung gefunden werden. Beim Lagern von Sellerie oder Pastinaken konnten 20- bis 200-fache Erhöhungen des Gehaltes an Furocumarinen gemessen werden, denn beim Lagern treten latente Pilzinfektionen vermehrt zutage. Es wird deshalb empfohlen, bei Apiaceengemüse (Rüebli etc.) die Lagerzeit so kurz wie möglich zu halten.

Furocumarine werden nicht nur bei Apiaceae, sondern bei einer Vielzahl von andern Pflanzen ebenfalls gefunden, so etwa bei:

  • Psoralea-Arten
  • Ficus carica (Feige)
  • Citrus-Arten
  • Ruta graveolens (Gartenraute)

Furocumarine lagern sich zunächst in die DNA von menschlichen Zellen ein. Unter UV-Strahlung binden sie dann an die Pyrimidinbasen (hauptsächlich des Thymins) der DNA an (Adduktbildung). Bei gewissen Furocumarinen (z.B. Bergapten und Xanthotoxin) kann das Addukt dann erneut ein Photon der UV-Strahlung absorbieren und Quervernetzungen von DNA-Strängen herstellen. Ausser dieser Hauptwirkung können Furocumarine auch Wechselwirkungen mit RNA, mit Proteinen und Membranbestandteilen zeigen.

Eine weitere Wirkung passiert unter UV-Strahlung, indem Furocumarine aktive Sauerstoffradikale bilden. Diese dürften für die enzymaktivierenden und membranzerstörenden Effekte mitverantwortlich sein. Resultat sind Rötung und Blasenbildung auf der Haut mit Schwellung, Juckreiz und verstärkter Pigmentierung (letztere über mehrere Monate). Besonders empfindlich sind wenig pigmentierte Hautstellen. Lesen Sie dazu auch den Artikel zum Zwischenfall mit einer Psoralea-Tinktur (Phototoxizität von Psoralea..).

Ausser der akut phototoxischen Wirkung zeigen Furocumarine leider auch photocancerogene und photomutagene Effekte. Gewisse Furocumarine, nämlich monofunktionelle, welche nur an einem DNA-Strang andocken, können durch körpereigene Reparaturmechanismen leicht neutralisiert werden. Dagegen können bifunktionelle Furocumarine, welche an beiden DNA-Strängen anbinden, chronisch toxische Bedeutung haben, zumal sie zusätzlich auch immunsuppressive Wirkung (Hemmung der Lymphozytenproliferation und der Expression von Interleukinrezeptoren) zeigen.

Photodermatosen geschehen vor allem im Kontakt von Furocumarinen mit feuchter Haut und natürlich zusätzlicher UV-Exposition. Am bekanntesten sind die Reaktionen bei Riesenkerbel (Heracleum mantegazzianum). Aber auch andere Bärenklau-Arten können ein solches Bild zeigen.

Eine Liste einiger Furocumarine enthaltenden Pflanzen sieht so aus:

Pharmazeutischer NamePinyin oder deutscher Name
Angelica dahuricaBai Zhi
Angelica pubescensDu Huo
Polygonum cuspidatumHu Zhang
Rubia cordifoliaQian Cao Gen
Cassia toraJue Ming Zi
AdenophoraSha Shen
Ophiopogon japonicumMai Men Dong
Portulaca oleraceaMa Chi Xian
Ficus caricaFeigenblätter
Citrus aurantiumviele Citrusarten
Heracleum ssp.Bärenklauarten
Apium graveolensSellerie
Daucus carotaRüebli
Levisticum officinaleLiebstöckel
Pastinaca sativaPastinake
Petroselinum srispumPeterli

Bekannt ist auch die sog. Sellerie-Dermatitis, die bei häufigem Umgang mit pilzinfizierten Selleriepflanzen auftritt.

Kosmetika und Bräunungsmittel enthalten manchmal Furocumarine. Das Einreiben derselben und anschliessender Aufenthalt im Solarium kann zu schweren Verbrennungen führen.

Wichtigste Furocumarinquelle in der Nahrung ist gelagerter Sellerie. Beim Konsum grösserer Mengen kann die Furocumarinaufnahme beinahe die bei der PUVA-Therapie angewendete Dosis erreichen. Das P in PUVA steht für Psoralen und der Rest für die UV-A-Strahlung. Unter exakter Vortestung wird den Patienten eine Dosis Psoralen zum Schlucken gegeben. Danach aktiviert das UV-A-Licht diesen Stoff und es kommt zur kontrollierten Photodermatose, welche therapeutisch eingesetzt wird, zum Beispiel zur Behandlung von Psoriasis.
Der in Nigeria gehäuft anzutreffende Leberkrebs wird u.a. auf den hohen Furocumaringehalt in der Nahrung zurückgeführt.

Furocumarine werden schon seit langem zur Förderung der Hautpigmentierung u.a. bei Vitiligo eingesetzt. Gleichwohl ist von einer TCM-Therapie mit Psoralea-Tinktur (Bu Gu Zhi) abzusehen, da die Bedingungen für eine kontrollierte Wirkstoffmengenapplikation und UV-Strahlung kaum gegeben sind. Sehr erfahrene Therapeuten mögen berechtigt sein, sich damit zu beschäftigen. Jedenfalls aber entspricht diese Therapie einem modernen Approach in der TCM, der oft zusätzlich zum klassischen (mit innerlicher Behandlung von Vitiligo mit Kräutern, welche keine Photodermatosen auslösen) betrieben wird. Siehe auch Artikel: „Phototoxizität von Psoralea... “

Lignane

Lignane und Abkömmlinge davon sind Dimere von PPD, die durch Verknüpfung der Seitenketten entstehen.
Es existieren etwa 500 verschiedene Lignane. Diese kommen in einer Vielzahl von Pflanzen vor.
Viele Lignane sind nützliche und für den Menschen gesunde Stoffe. Ein giftiger Vertreter der Lignane ist das:

Podophyllotoxin

Dieser Stoff wirkt mitosehemmend und wird daher auch in der Tumortherapie oder gegen Feigwarzen (Condylomata accuminata) eingesetzt. Auch die embryotoxische Wirkung ist beträchtlich. In der TCM passieren oft Verwechslungen von Gentiana scabra et.al. (z.B. Long Dan Cao) mit Podophyllum.