Neuroprotektion (Nervenschutz) durch Carnosin

Einleitung
Der Schlaganfall (apoplektischer Insult) ist eine häufige Erkrankung, die zum Tode beziehungsweise zu schwerer Behinderung führen kann.
Die häufigste Ursache ist ein Verschluss einer Hirnarterie durch Schlagaderverengung und/oder Gerinnselbildung. Es entsteht eine Ischämie (= Blutleere), durch die Hirngewebe zugrunde geht.
Die effektivste Behandlung ist die Auflösung (Lyse) von Gerinnseln mit einem speziellen Medikament (rTPA) beziehungsweise die interventionelle Entfernung des Gerinnsels.
Das Zeitfenster hierfür liegt allerdings bei 4,5 Stunden nach Symptombeginn.

Carnosin ist ein im menschlichen Organismus vorkommendes Dipeptid (Eiweiß aus 2 Bausteinen, Alanin und Histidin), das viele Eigenschaften hat:

• es wirkt antioxidativ und chelatierend (bindet Aluminium und Zink)
• es ist ein Gegenspieler von Glutamat und verringert die Exzitotoxizität (Zellschädigung durch Übererregung)
• es hat eine Pufferfunktion im Cytosol (Zellflüssigkeit)
• es stabilisiert intrazelluläre Glutathionspiegel
• es fördert die Neubildung von Mitochondrien und Nervenzellen
• es wirkt gefäßerweiternd.
  

Extern verabreicht passiert es die Blut-Hirn-Schranke.

Durch eine persönliche Kommunikation wurde ich auf die äußerst interessante Forschungsarbeit von Prof. Arshad Majid in Sheffield, England, aufmerksam.
Er ist translationaler Neurowissenschaftler und cerebrovaskulär-interventionell tätiger Neurologe. Sein Spezialgebiet ist die Schlaganfallforschung.
Seine Arbeitsgruppe hat die Schutzwirkung von Carnosin auf Gehirngewebe intensiv untersucht.

Beim Schlaganfall infolge akuter Durchblutungsstörung spielen folgende Mechanismen eine Rolle:

• Entzündung (mit Aktivierung der Mikroglia-Zellen)
• oxidativer Stress (reaktive Sauerstoffradikale, ROS)
• Störung der Blut-Hirn-Schranke (vor allem durch Aktivierung von Matrix – Metalloproteasen - MMP)
• Exzitotoxizität (Übererregung durch Freisetzung von Glutamat infolge Sauerstoffmangel, Initiierung des Zelltodes)
• Autophagie

Die Arbeitsgruppe von Majid wandte bei den Carnosin-Studien ein experimentelles Schlaganfall-Studiendesign an.
Hierbei wird die Arteria cerebri media (eine Hauptarterie des Gehirns) bei Ratten oder Mäusen per Naht oder Clip verschlossen.
Unbehandelt stirbt die betroffene Hirnhälfte in den folgenden Stunden zum großen Teil ab.
(Beim Menschen hat ein befreundeter Angiologe durch transcranielle Ultraschalluntersuchungen allerdings nachgewiesen, dass es in unterschiedlicher Ausprägung funktionelle Kurzschlussverbindungen mit anderen großen Hirnarterien gibt, die dann im Bedarfsfall geöffnet werden und somit zumindest zu einem Teil die Durchblutung sicherstellen).

Majid hat nun vor und nach dem Verschluss Carnosin in hoher Dosierung verabreicht und zwar intraperitoneal (über den Bauchraum) oder intravenös (über die Venen). Hierbei wurden Dosierungen von 100 bis 1000 Milligramm Carnosin pro Kilogramm Körpergewicht verabreicht.
Es zeigte sich durch aufwändige Messungen der Vitalität des Hirngewebes, dass bei Gabe von Carnosin knapp 50 % weniger Hirnmasse als bei Kochsalzlösung zerstört wurde.
Diese Schutzwirkung hielt bis zu 6 Stunden nach dem Insult an, und verlor sich dann.
DDie Todesrate 9 Stunden nach dem Infarkt wurde um 35 % reduziert.
In einer weiteren Studie wurde auch nach Wiedereröffnung der verschlossenen Arterie ein besseres Langzeitergebnis gesehen:
Die Sterblichkeit nach 14 Tagen lag bei den mit Carnosin behandelten Tieren um 30% niedriger als bei der Vergleichsgruppe, die Funktionalität (Bewegungsmuster, Lösung von Aufgaben) lag in der Carnosingruppe um 45 % höher.

Als Wirkmechanismus wurde hauptsächlich eine Hemmung der Autophagie der Nervenzellen angenommen.
Bei den Studien wurden aufwändige Tests der Mitochondrienfunktion angewandt.
Folgende Schutzmechanismen mitochondrialer Strukturen wurden gefunden:

• Carnosin-bedingte Reduktion reaktiver Sauerstoffspezies (ROS, freie Sauerstoffradikale)
• Abnahme der Metallomatrixproteinase (MMP) durch Chelatierung von Zink und Calcium (Kofaktoren der MMP-Bildung)
• Hemmung des Enzyms mTOR (molekulares Target of Rapamycin, ein Zelltodfaktor)

Carnosin stabilisierte ferner Membranen.

Nebenwirkungen
Es wurde keine Organtoxizität durch Carnosin festgestellt, Blutwerte wurden nicht ungünstig verändert.
Es wurden auch keine Wechselwirkungen mit rTPA (Lysemedikament) nachgewiesen.

Zusammenfassung
Aufgrund der oben gewonnenen Erkenntnisse aus den Tierversuchen scheint Carnosin ein Wirkstoff zu sein, der durch Minderdurchblutung geschädigtes Hirngewebe vorübergehend effektiv schützt, bis andere Behandlungsmaßnahmen (z.B. Lyse) greifen. Hierdurch könnte eventuell die Zeit, in der eine Lysetherapie noch Vorteile bringt, verlängert werden.
Die Frage, ob solche hohen Dosierungen wie im Tierversuch beim Menschen gut vertragen werden, ist noch ungeklärt.
Ferner wird Carnosin beim Menschen durch das Enzym Carnosinase relativ schnell abgebaut.
Die Bestandteile Alanin und Histidin haben allerdings ebenfalls neuroprotektive Wirkung.
Erste Untersuchungen zur Wirkung von Hemmstoffen der Carnosinase wurden bereits publiziert. Die Blockierung mit dem Stoff Bestatin verschlechterte allerdings eher die Ergebnisse.
Zu klären ist auch die Frage, ob bei neurodegenerativen Erkrankungen wie Parkinson oder Demenz ebenfalls nervenschützende Effekte von Carnosin zum Tragen kommen können.

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