von Julia Vlachojannis , Sigrun Chrubasik-Hausmann

Inhalt

Zusammenfassung

Experimentelle Untersuchungen in vitro und in vivo

Humanpharmakologische Untersuchungen

Präklinische Daten zur Sicherheit

Zusammenfassung

Die blutdruck-, lipid- und blutzuckersenkende sowie die antiatherogene, antioxidative und antiproliferative Wirkung von Zubereitungen aus weißem, gereiftem oder schwarzem Knoblauch ist in vielen experimentellen Studien untersucht. Die Wirkungsmechanismen für die einzelnen Wirkungen sind plausibel. Doch nicht alle Studien kamen zu einem einheitlich positiven Ergebnis, weshalb weitere Studien erforderlich sind, um die pharmakologischen Wirkungen zu definieren. Im Unterschied zu weißem Knoblauch hat schwarzer Knoblauch nur eine geringe Wirkung auf die Thrombozyten-Aggregation. Alle Zubereitungen aus Knoblauch wirken mehr oder weniger antientzündlich, immunstimulierend, antiallergisch und antibakteriell. Nur weißer Knoblauch wurde bisher experimentell auf spasmolytische, antivirale und antimykotische Wirkung untersucht.

Humanpharmakologische Untersuchungen liegen zur blutdrucksenkenden Wirkung, zur Wirkung auf Blutlipide und Homocystein, zur Gerinnungshemmung, zur rheologischen, antioxidativen und karminativen Wirkung vor. Zubereitungen aus Knoblauch sind nicht mutagen. Präklinische Studien zur Sicherheit während der Schwangerschaft und Stillzeit liegen nicht vor. Hohe Dosen von Zubereitungen aus weißem Knoblauch wirkten zytotoxisch und organschädigend, nicht aber Zubereitungen aus gereiftem oder schwarzem Knoblauch.

Experimentelle Untersuchungen in vitro und in vivo

Weitere Studien und Literaturangaben in [3].

Zur Blutdrucksenkung

Aus experimentellen Untersuchungen geht hervor, dass die bei der Metabolisierung der Schwefelverbindungen entstehenden Polysulfide über Hydrogensulfid die Bildung von Stickstoffmonoxid (NO) triggern. Außerdem wird die NO-Synthase direkt aktiviert. NO relaxiert die glatten Muskelzellen, die Gefäße weiten sich und der Blutdruck sinkt. Dieser Prozess wird durch diätetische Faktoren (Mangel an Folsäure, Vitamin B₆ und / oder B₁₂) oder genetische Faktoren (Gendefekte der Methylentetrahydrofolat-Reduktase, der Cystathionin-β-Synthase) beeinflusst. Auch über die Senkung des Homocysteins besitzt Knoblauch eine günstige Wirkung auf die kardiovaskulären Risikofaktoren [12]. Ob darüber hinaus die Bildung von Angiotensin II aus Angiotensin I über das Angiotensin Converting Enzyme (ACE) gehemmt wird und zur blutdrucksenkenden Wirkung des Knoblauchs beiträgt, wird diskutiert. Denn die experimentellen Untersuchungen wurden vor allem mit frischem Knoblauch durchgeführt, welcher das instabile, kaum bioverfügbare, aber ACE-hemmende Allicin enthielt [7]. Deshalb spricht der derzeitige Stand der wissenschaftlichen Untersuchungen dafür, dass Knoblauch seine Wirkung eher über die Regulierung der NO-Produktion als über eine ACE-Hemmung entfaltet.

Zerkleinerter Knoblauch, wässrige und alkoholische Extrakte senkten den Blutdruck bei Hunden, Meerschweinchen, Kaninchen und Ratten. Dies ging mit einer Senkung des peripheren Gefäßwiderstands einher [1], [11]. Knoblauchpulver senkte bei Ratten nicht nur den Blutdruck, sondern verhinderte auch eine blutdruckbedingte Linksherzhypertrophie und verlängerte bei hypertensiven Ratten die Lebensdauer.

Auch für Extrakt aus gereiftem Knoblauch wurde nachgewiesen, dass er die Hydrogensulfid-Bildung und damit NO erhöht. Bei spontan hypertensiven Ratten, die im Alter von 3 Monaten über 10 Wochen entweder Extrakt aus gereiftem Knoblauch oder rohen Knoblauch erhielten, sank der systolische Blutdruck im Vergleich zu den Kontrolltieren bereits nach vierwöchigem Knoblauchzusatz zum Futter. Im Gegensatz zum rohen Knoblauch senkte Extrakt aus gereiftem Knoblauch auch die Blutdruckamplitude und wurde von den Ratten besser vertragen als roher Knoblauch [5].

Cholesterinsenkende und antiatherogene Wirkung

Frischer Knoblauch, Knoblauchsaft, Extrakte aus gereiftem Knoblauch und das flüchtige Knoblauchöl hemmten in vitro die Cholesterin-Biosynthese und besaßen bei Ratten, Kaninchen, Hühnern und Schweinen eine cholesterinsenkende und antiatherogene Wirkung [1], [11]. Beim lipidsenkenden Wirkungsmechanismus werden auch eine Hemmung der Aufnahme von Low-Density-Lipoprotein in die Zellen, eine gesteigerte Metabolisierung der Lipide durch Makrophagen, eine Hemmung der Expression des intestinalen Triglyzeridtransfer-Proteins (reguliert die Sekretion der Chylomikronen aus dem Darm in das Blut) und ein beschleunigter Abbau des Cholesterins zu Gallensäuren diskutiert.

Bei Ratten, die über 6 Wochen zusätzlich zu einer cholesterinreichen Diät ein standardisiertes Knoblauchpulver erhielten, waren die Cholesterin- und Triglyzeridkonzentrationen und auch der systolische Blutdruck niedriger als bei den Kontrolltieren. Knoblauchextrakt hemmte in Zellen aus arteriosklerotischen wie aus unauffälligen Aortenwänden die Lipidsynthese über die Acyl-Coenzym A-Cholesterin-Acyltransferase und stimulierte die Cholesterylester-Hydrolase. In verschiedenen Tiermodellen konnte die Rückbildung arteriosklerotischer Veränderungen in der Aorta und anderen Gefäßen demonstriert werden. Roher Knoblauch war wirksamer als gekochter Knoblauch. Weitere Untersuchungen müssen klären, warum die lipidsenkende Wirkung nicht in allen Tierversuchen demonstriert werden konnte [11].

Auch Extrakt aus gereiftem Knoblauch hemmte in Leberzellkulturen dosisabhängig die Cholesterin-Biosynthese. An der Wirkung beteiligt waren S-Allyl-Cystein, S-Ethylcystein und S-Propylcystein. Gamma-Glutamyl-S-Derivate waren weniger wirksam, während Alliin, S-Allyl-N-Acetylcystein, S-Allyl-Sulfonylalanin und S-Methylcystein unwirksam blieben. Bei der vergleichenden Untersuchung von 4 wasserlöslichen Inhaltsstoffen (S-Allylcystein, N-Acetyl-S-Allylcystein, Alliin und S-Allylmercaptocystein) auf die Kupfer-induzierte LDL-Oxidation wirkten alle Substanzen antioxidativ. Zwar hemmten die lipidlöslichen Schwefelverbindungen des weißen Knoblauchs die Cholesterinsynthese stärker als wasserlösliche Schwefelverbindungen desgereiften Knoblauchs, sie wirkten aber in höheren Konzentrationen zelltoxisch. Wasserlösliche Verbindungen (außer S-Allylmercaptocystein) schädigten die Zellen nicht.

Extrakt aus gereiftem Knoblauch und seine Leitsubstanz S-Allylcystein hemmten die durch nichtenzymatische Glykierung entstehenden Stoffwechselprodukte und die durch Homocystein stimulierte Expression des Scavenger-Rezeptors. Dadurch besserte sich die Endothelfunktion. Im Gefäßendothel wurde über die Normalisierung der NO-Expression eine Abnahme der Tetrahydrobiopterin-Konzentration verhindert. Dieser Redox-Cofaktor schützt vor endothelialer Dysfunktion und Arteriosklerose. Nach 6 Wochen cholesterinreicher Diät war unter dem Extrakt die Fettablagerung in der Aortenwand um 64 % reduziert. Mit einem Ballonkatheter gesetzte Intimaverletzungen der Carotis enthielten 50 % weniger Lipide. Im Tiermodell der Arteriosklerose (Mäuse mit einem Gendefekt des Apolipoprotein E, die zu viel Cholesterin produzieren) reduzierte Extrakt aus gereiftem Knoblauch nach 12 Wochen die arteriosklerotischen Plaques um 22 % und senkte das Gesamtcholesterin und die Triglyzeride im Serum um etwa 20 %. Bei übergewichtigen Ratten steigerte der Extrakt zusätzlich zum Bewegungsprogramm die Gewichtsabnahme gemessen am viszeralen Fett und dem Lebergewicht und senkte die Triglyzeridkonzentrationen im Serum.

Schwarzer Knoblauchextrakt senkte dosisabhängig die Lipidkonzentrationen im Blut von Ratten unter fettreicher Diät und schützte so vor einem durch Fruktose induzierten metabolischen Syndrom.

Blutzuckersenkende Wirkung

Bei Kaninchen, Ratten und Meerschweinchen senkten die Schwefelverbindungen den Blutzucker, wenn dieser durch experimentelle Induktion erhöht war. Wirksamkeitsmitbestimmend waren Allicin, Diallyldisulfid, Diallyltrisulfid, Diallylsulfid, S-Allylcystein, Ajoene und Allylmercaptan. Bei Ratten mit durch Alloxan induziertem Diabetes wurde durch Knoblauch die Expression verschiedener Zytokine gehemmt. Zubereitungen aus Knoblauch reduzierten auch mehr oder weniger die Insulinresistenz. Doch sind die Ergebnisse zur antidiabetischen Wirkung von Zubereitungen aus weißem, gereiftem oder fermentiertem Knoblauch nicht einheitlich. In einer kürzlich veröffentlichten Studie senkte ein mit Enzymen behandelter Saft aus schwarzem Knoblauch den Blutzucker und besserte die Architektur der Langerhans-Inseln und die β-Zellfunktion bei Mäusen mit durch Streptozotozin induziertem Diabetes [6].

Antioxidative und zellschützende Wirkung

Alle Zubereitungen aus Knoblauch besitzen unabhängig von ihrem Herstellungsprozess (roh, gekocht, gereift, fermentiert) eine ausgeprägte antioxidative Wirkung. Der antioxidative Wirkungsmechanismus ist komplex: Abfangen freier Radikale, Induktion antioxidativer Enzyme, Aktivierung des Nrf2-Faktors (Hauptregulator des zellulären Redox-Zustands), Hemmung pro-oxidativer Enzyme und Chelat-Wirkung. In Zellkulturen hemmte Extrakt aus gereiftem Knoblauch die durch Cadmium induzierte Produktion freier Radikale. Auf isolierte Gefäßendothelzellen wirkte der Extrakt protektiv, indem er das Verhältnis von oxidiertem zu reduziertem Glutathion zugunsten des reduzierten Glutathions verschob. Außerdem wurde die Expression antioxidativ wirkender Enzyme stimuliert. Bei Ratten mit durch Streptozotozin induziertem Diabetes verhinderte S-Allylcystein die durch den oxidativen Stress ausgelöste erektile Dysfunktion. Zubereitungen mit wasserlöslichen Schwefelstoffen wirkten auf durch Noxen geschädigte Leber-, Nieren-, Magen-Darm-, Herz-, Hirn- und Nervenzellen zellprotektiv. Der Extrakt war wirksamer als die Leitsubstanz S-Allylcystein, wobei das Ausmaß der antioxidativen Wirkung vom Herstellungsprozess (von der Optimierung der Temperatur und Feuchtigkeit) abhängig war [10].

Antiproliferative Wirkung

Die krebshemmende Wirkung von Zubereitungen aus Knoblauch (auch aus schwarzem Knoblauch) wurde in vitro in Prostatakrebs-, Leukämie-, Neuroblastom- und Brustkrebs-Zellkulturen sowie an induzierten Karzinomen und durch Reduzierung von Metastasen im Tiermodell verifiziert. Allicin ist wegen seiner Instabilität nicht zur Behandlung von Krebsleiden geeignet [2]. Die wasserlöslichen Schwefelstoffe hemmten über die Caspase-Kaskade und Apoptose-Induktion die Proliferation der Krebszellen dosisabhängig.

Wirkung auf die Thrombozytenaggregation

An der Hemmung der Thrombozytenaggregation durch Zubereitungen aus weißem Knoblauch besteht kein Zweifel. Die Wirkung von Allicin übertraf die von Aspirin um das Doppelte [2]. Die wasserlöslichen Schwefelstoffe des schwarzen Knoblauchs haben dagegen eine viel geringere Wirkung im Sinne einer Hemmung der Thrombozytenaggregation [9].

Antientzündliche, immunmodulierende und antiallergische Wirkung

Untersuchungen auf zellulärer Ebene sowie tierexperimentelle Untersuchungen weisen auf die antientzündliche und immunmodulierende Wirkung von weißem, gereiftem und schwarzem Knoblauch hin. In einer kürzlich veröffentlichten Studie zeigten die Polysaccharide aus schwarzem Knoblauch keine Wirkung auf die Freisetzung immunrelevanter Zytokine [8]. In Tierversuchen wurde die Antikörperbildung stimuliert [2]. Im psychischen Stress-Modell bei Mäusen verhinderte Extrakt aus gereiftem Knoblauch die stressbedingte Immunsuppression. Bei Mäusen hemmte er die durch lokal verabreichtes Picrylchlorid induzierte Ohrschwellung und den Immunglobulin-E-Anstieg nach intravenöser Gabe von Antikörpern. Er hemmte das Wachstum implantierter Krebszellen und steigerte die Produktion der Killerzellen in der Milz von Mäusen. Nach dreimaliger intraperitonealer Injektion von Extrakt aus gereiftem Knoblauch hatten sich bei Mäusen alle Parameter einer induzierten allergischen Atemwegsinfektion gebessert. Es wird vermutet, dass der Extrakt direkt oder indirekt die Funktion der Mastzellen, der Basophilen und der aktivierten T-Zellen beeinflusst und damit die allergische Kaskadenreaktion inklusive der Entzündung hemmt. Gereifter schwarzer Knoblauch, ein lipophiler Extrakt daraus und eine Fraktion des Extrakts hemmten in vitro die IgE-vermittelte allergische Reaktion über verschiedene Mediatoren des Immunsystems [13].

Spasmolytische Wirkung

Zubereitungen aus weißem Knoblauch besitzen eine spasmolytische Wirkung. Entsprechende Untersuchungen liegen zu gereiftem oder schwarzem Knoblauch noch nicht vor.

Antivirale und antimikrobielle Wirkung

Die viruzide Wirkung von Knoblauch-Schwefelverbindungen nimmt in folgender Reihenfolge ab: Ajoene > Allicin > Allylmethylthiosulfinat > Methylallylthiosulfinat. Eine antivirale Wirkung wurde gegen menschliches Cytomegalie-, Influenza B-, Herpes simplex Typ 1- und Typ 2-, Parainfluenza Typ 3-, Vaccinia-, Vesicular stomatitis- und das menschliche Rhino Typ 2-Virus nachgewiesen sowie gegen verschiedene Erkältungsviren. Im Tierversuch war nach intranasaler Inokulation mit dem Influenzavirus die Produktion neutralisierender Antikörper angestiegen, ebenso die Aktivität der natürlichen Killer-Zellen.

Knoblauch besitzt eine starke antibakterielle Wirkung gegen gramnegative, grampositive und säurefeste Bakterien [2]. Wässrige und lipophile Extrakte (Auszugsmittel Alkohol, Chloroform) besaßen eine unterschiedliche Wirkung auf die Keime. Allicin wirkte auch gegen multiresistente Bakterienstämme. Flüchtige Schwefelverbindungen besaßen auch eine starke antimykotische Wirkung.

Humanpharmakologische Untersuchungen

Weitere Studien und Literaturangaben in [3].

Blutdrucksenkende Wirkung

In einer humanpharmakologischen Studie wurde der Anstieg von NO nach Zufuhr von 2 g frischem Knoblauch pro Tag demonstriert. In einer weiteren Studie fand sich unter Zufuhr eines wässrigen Extrakts entsprechend 10 g Knoblauch pro Tag nur bei Teilnehmern mit erhöhtem Blutdruck eine Senkung des systolischen und diastolischen Blutdrucks.