Study: Microalgal drugs: A promising therapeutic reserve for the future. Image Credit: Bigone / Shutterstock

Algenmetaboliten als neuartige Medikamente gegen Viren

Aus natürlichen Ressourcen gewonnene bioaktive Stoffwechselprodukte dienen als Arzneimittel zur Behandlung verschiedener Krankheiten. Ein neuer Übersichtsartikel, erschienen in der Zeitschrift für Biotechnologie hat Informationen zu verschiedenen nutrazeutischen Metaboliten bereitgestellt, die aus Algen extrahiert wurden. Die Autoren erörterten auch die Wirksamkeit dieser bioaktiven Metaboliten zur Behandlung mehrerer Krankheiten, darunter das schwere akute respiratorische Syndrom Coronavirus-2 (SARS-CoV-2), der Erreger der anhaltenden Pandemie der Coronavirus-Krankheit 2019 (COVID-19).

Lernen: Mikroalgen-Medikamente: Eine vielversprechende therapeutische Reserve für die Zukunft. Bildnachweis: Bigone / Shutterstock

Algen – eine vielversprechende Quelle für bioaktive Metaboliten

Algen, eukaryotische Pflanzen, die zum Königreich Protista gehören, entstanden vor etwa einer Milliarde Jahren. Aufgrund ihrer Größe werden diese photosynthetischen Organismen in Makroalgen (vielzellig) und Mikroalgen (einzellig) eingeteilt. Neben der Aufrechterhaltung des Kohlendioxidgehalts auf der Erde und der Verhinderung des Klimawandels enthalten Algen verschiedene Proteine ​​und Ballaststoffe, die als entzündungshemmende, antimikrobielle und krankheitsvorbeugende Mittel dienen können. Einer der wichtigsten Vorteile der Gewinnung von Medikamenten aus Mikroalgen ist ihre metabolische Plastizität. Mit Photobioreaktoren können pharmakologisch bedeutsame Algen in großem Maßstab kultiviert werden.

1950 wurden erstmals Meeresorganismen erforscht, um neuartige Medikamente zu gewinnen. Unter den Rot-, Grün- und Braunalgen enthalten die Rotalgen die meisten bioaktiven Verbindungen, z. B. Polysaccharide, Lipide, Polyphenole, Steroide, Glykoside, Flavonoide, Tannine, Saponine, Alkaloide, Triterpenoide, Anthrachinone und Herzglykoside. Viele dieser Metaboliten haben antimikrobielle, entzündungshemmende und antioxidative Eigenschaften. Darüber hinaus lagern sich in Mikroalgen viele chemische Substanzen in ihren Zellwänden ab, wodurch sie dick und widerstandsfähig gegenüber Umweltveränderungen werden. Dies ist der Grund, warum Algen rauen Bedingungen standhalten können.

Die essbare Form von Meeresalgen enthält hochwertige Verbindungen wie Carotinoide und Astaxanthin, die außergewöhnliche antioxidative Eigenschaften aufweisen. Aus diesem Grund wurden Algen in großem Umfang als Nahrungsergänzungsmittel für den Menschen verwendet, wobei ihr Marktwert erreicht wurde 3,4 Milliarden US-Dollar. Marine Mikroalgen (Algen) produzieren auf natürliche Weise Carrageenane, sulfatierte Polysaccharide, die aus Fucoidan, Fucosterol, Natriumalginat und Protein bestehen. Darüber hinaus wird Spirulina, bekannt als Superfood, aus den genannten Algen gewonnen. Spirulina platensis. Darüber hinaus sind mehrere aus Cyanobakterien isolierte Metaboliten wie Cyanovirin, Scytovirin und Microvirin gegen verschiedene Virus-, Bakterien- und Pilzerkrankungen wirksam.

Viele Algen enthalten Lipide, geringwertige Verbindungen, die in verschiedenen Formen vorliegen, wie Fettsäuren, Sterole, Glyceride, fettlösliche Vitamine und Phospholipide. Mehrere Studien haben gezeigt, dass sowohl Mikroalgen als auch Makroalgen eine therapeutisch relevante Klasse von Fettsäuren synthetisieren können, z. B. mehrfach ungesättigte Fettsäuren (PUFAs). Auf Algen basierende Sterole wie Fucosterol, Ergosterol und Chondrillasterol zeigen entzündungshemmende Reaktionen. Daraus werden verschiedene medizinisch wichtige Lipide und Fettsäuren gewonnen Chlorella vulgaris, Undaria pinnatifida, Haematococcus pluvialisund Cladophora rupestris. Mehrere Arten von Vitaminen, z. B. Vitamin C, Vitamin E, Vitamin B2, B3, B9, B12, Vitamin K usw., werden von Algen synthetisiert, z. Skeletonema marinoi, Tetraselmis suecica, und Chaetoceros sp.

Studie: Alge Chlorella vulgaris unter mikroskopischer Sicht. Bildnachweis: Elif Bayraktar / ShutterstockStudie: Alge Chlorella vulgaris unter mikroskopischer Sicht. Bildnachweis: Elif Bayraktar / Shutterstock

Sowohl Mikroalgen als auch Makroalgen enthalten alle essentiellen Aminosäuren, die nicht vom menschlichen Körper synthetisiert werden. Diese essentiellen Aminosäuren schützen die Zellen vor Schäden und dem Angriff freier Radikale. Palmaria palmata umfasst Aminosäuren wie Leucin, Valin, Methionin, Isoleucin und Threonin, die dem Proteingehalt ähneln, der in Eiweißprotein und Ovalbumin vorhanden ist.

Algenmetaboliten zur Behandlung von Krankheiten

Die Mehrzahl der Mikroalgen enthält PUFAs, darunter Eicosapentaensäure und Docosahexaensäure, also die beiden wichtigsten Omega-3-Fettsäuren. Diese Verbindungen reduzieren das Risiko von Herzerkrankungen erheblich. Griffithsin (GRFT), ein Protein, das aus Makroalgen extrahiert wurde Griffithsia sp, weist eine Anti-Human Immunodeficiency Virus (HIV)-1-Eigenschaft auf. Dieses antivirale Mittel hat auch Wirksamkeit gegen Hantaviren gezeigt und Coronaviren (z. B. SARS-CoV-2 und MERS). Wissenschaftler entdeckten, dass GRFT an die Glykosylierungsstellen in der S1-Untereinheit von bindet Spike-Protein des Coronavirus, möglicherweise eine Rezeptorbindungsdomäne (RBD), und hemmt die Virusinfektion. Aus Rotalgen gewonnene Carrageene weisen eine antivirale Aktivität auf. Mehrere Studien haben gezeigt, dass sie die Replikation von Viren wie HIV, Hepatitis-A, humanen Papillomaviren, Dengue-Virus, Japanischem-Enzephalitis-Virus und murinem Cytomegalovirus hemmen können.

Fucoidane werden aus den Zellwänden von Braunalgen extrahiert, die L-Fucose- und Sulfatrestgruppen enthalten. Diese Verbindung hat verschiedene therapeutische Aktivitäten gezeigt, einschließlich der Wirksamkeit gegen Coronavirus, HIV, humanes Cytomegalovirus, Coronavirus, Influenzavirus und murines Norovirus. Der primäre Wirkungsmechanismus wurde mit der Sulfatgruppe in Verbindung gebracht, die den Eintritt des Virus in den Wirt blockiert, indem sie um die Anheftung des positiv geladenen Virus konkurriert Glykoprotein Hülle auf die Wirtszelle. Kürzlich wurde Fucoidan aus Braunalgen isoliert Saccharina japonica hat Wirksamkeit gegen SARS-CoV-2 gezeigt. Ulvans, das sind Schwefelpolysaccharide (SPS), die aus Grünalgen-Algen gewonnen werden, z. Ulva sp. zeigte antivirale, immunmodulierende, antioxidative, antihyperlipidämische und krebshemmende Eigenschaften. Darüber hinaus hilft dieser Metabolit, chronische Erkrankungen im Zusammenhang mit der Gesundheit des Magen-Darm-Trakts zu reduzieren.

Aus Algenmetaboliten extrahiert Hydroclathrus clathratus, Ulva prolifera, Gracilaria lemaneiformis, Laurencia papillosa, Sargassum fusiforme, usw., weisen auch antibakterielle und antimykotische Eigenschaften auf.

Durch die kontinuierliche Erforschung und Entwicklung mariner Ressourcen spielen Algen und ihre Stoffwechselprodukte zunehmend eine bedeutende Rolle in funktionellen Lebensmitteln und in der Ernährung. Derzeit werden klinische und experimentelle Studien mit vielen aus Algenmetaboliten gewonnenen Arzneimitteln durchgeführt. Makro- und Mikroalgen enthalten Carotinoide, Schwefelpolysaccharide, Lipide, Proteine ​​und Vitamine, die für die Gesundheit unerlässlich sind, und können auch zur Behandlung und Vorbeugung vieler lebensbedrohlicher Infektionen und Krankheiten wie SARS-CoV-2 eingesetzt werden. Algen stellen ein riesiges Reservoir und eine Fundgrube für Bioverbindungen mit hohem Mehrwert dar, die in der Lebensmittel-, Nutrazeutika-, Pharma-, Kosmetik- und anderen Industrien weit verbreitet sind.

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