Knoblauchextrakt

Gereifter Knoblauchextrakt

Eine alternative Quelle für Knoblauch, die geruchlos und reicher an Antioxidantien ist als frische Knoblauchknollen, ist AGE, eines der bekanntesten Knoblauchpräparate. AGE ist eine konzentrierte Form von verarbeitetem Knoblauch, der sich in einer Reihe von wissenschaftlichen Studien als sicher und wirksam für die Gesundheit erwiesen hat. Die zusätzlichen biologischen Wirkungen wie hepatoprotektive, immunstärkende, krebshemmende und chemopräventive Aktivitäten, die AGE zugeschrieben werden, sind möglicherweise auf Verbindungen wie S-Allylcystein (SAC), S-Allylmercaptocystein (SAMC), N(α)-Fructosylarginin (FruArg), Saponine und andere zurückzuführen, die während des Langzeitextraktionsprozesses gebildet werden. Knoblauchpräparate müssen keine geruchsintensiven Verbindungen wie Thiosulfinate (z. B. Allicin) enthalten, um wirksam zu sein; sie werden bei jeder Verarbeitung zersetzt und verschwinden. Obwohl allicinähnliche flüchtige Komponenten nicht direkt aktiv sind, deuten die verfügbaren Daten darauf hin, dass ein allicinfreies Knoblauchpräparat, das mit einer bioverfügbaren Komponente wie SAC standardisiert ist, aktiv ist und verschiedene Wirkungen des Knoblauchs darauf zurückgeführt werden können (Amagase, 2006).

AGE hat vielfältige biologische Aktivitäten, einschließlich immunmodulatorischer und antioxidativer Wirkungen. Es wird als Hauptbestandteil von nicht verschreibungspflichtigen Stärkungsmitteln und Arzneimitteln zur Erkältungsvorbeugung oder als Nahrungsergänzungsmittel verwendet. AGE wird unter dem Handelsnamen Kyolic von der Wakunaga Company (Japan) vermarktet. AGE wird, wie der Name schon sagt, durch Alterung von Knoblauch hergestellt; frischer Knoblauch wird in Scheiben geschnitten, mazeriert und in 15-25%igem Ethanol bei Raumtemperatur 18-20 Monate lang aufbewahrt (Lawson, 1993). Das Inkubationsmedium oder der Extrakt wird dann gefiltert und bis zur Trockene konzentriert und für weitere Untersuchungen bei -20°C gelagert. Chemische Veränderungen treten auf, wenn Knoblauchextrakte über längere Zeit gelagert werden (Lawson und Wang, 1995). Es wird festgestellt, dass Verbindungen wie Allicin und γ-Glutamyl-S-1-propenylcystein im Laufe der Alterung abnehmen. AGE ist reicher an Antioxidantien als andere handelsübliche Knoblauchpräparate und frischer Knoblauch (Wang et al., 2015), und es stärkt auch die zellulären Antioxidantien, einschließlich Glutathion, das zur Aufrechterhaltung eines gesunden Immunsystems beiträgt und Medikamententoxizität verhindert, sowie Peroxidasen, die toxische Peroxide beseitigen. Die OS-Verbindungen SAC und SAMC, die nur während des Alterungsprozesses gebildet werden, sind für die antioxidative Aktivität von AGE verantwortlich.

Kyo et al. (1997) untersuchten die Wirkung von AGE auf die Funktion von Mastzellen und aktivierten T-Lymphozyten mit Hilfe des In-vitro-Histamin-Freisetzungssystems, des In-vivo-IgE-vermittelten Hautreaktionssystems und des In-vivo-Spätphasenreaktionssystems. Die beobachteten Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Anwendung von AGE direkt oder indirekt die Funktion von Mastzellen, Basophilen und aktivierten T-Lymphozyten verändern könnte, die eine Hauptrolle bei allergischen Kaskadenreaktionen einschließlich Entzündungen spielen.

In einer Studie über die Wirkung von AGE auf die NO-Produktion (gemessen als NO-Metaboliten Nitrit und Nitrat) im Mäuseplasma erhöhte AGE (2,86 g/kg, p.o.) die NO-Produktion 15 bis 60 Minuten nach der Verabreichung vorübergehend um 30-40% (Morihara et al., 2002). Diese Autoren kommen zu dem Schluss, dass AGE die NO-Produktion durch die Aktivierung der konstitutiven NO-Synthase, nicht aber der induzierbaren NO-Synthase, erhöht und eine nützliche Ergänzung zur Vorbeugung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen sein könnte.

AGE, das über mehr als 10 Monate extrahiert wird, ist weniger reizend und weniger toxisch (Lawson und Wang, 1995). Mehrere experimentelle Studien haben gezeigt, dass AGE antioxidative, stresshemmende, immunmodulierende, kardiovaskuläre und hepatoprotektive Eigenschaften besitzt (Kasuga et al., 2001). Kyo et al. (1998) fanden heraus, dass AGE ein bedeutender Immunmodifikator sein könnte, der die Homöostase der Immunfunktionen aufrechterhält und durch Immunmodulation Antitumoraktivitäten entfalten könnte. So stimulierte AGE die Proliferation von Mäusemilzzellen und die Freisetzung von Zytokinen (IL-2, TNF-α und IFN-γ), erhöhte die NK-Aktivitäten und steigerte die Phagozytose durch peritoneale Makrophagen. Die AGE-Behandlung stimulierte auch die Reaktivität von Lymphozyten als Reaktion auf Zytokine oder Mitogene.

Im psychologischen Stressmodell verhinderte AGE signifikant die Abnahme des Milzgewichts und stellte die Verringerung der durch den elektrischen Stress verursachten hämolytischen PFCs gegen rote Blutkörperchen (SRBC) wieder her; diese Ergebnisse wiesen darauf hin, dass psychologischer Stress die Immunfunktion qualitativ und quantitativ beeinträchtigt und dass AGE zur Verhinderung psychologisch bedingter Schäden äußerst nützlich ist (Kyo et al., 1999). Im IgE-vermittelten allergischen Mausmodell verringerte AGE signifikant die antigenspezifische Ohrschwellung, die durch die Anwendung von Picrylchlorid am Ohr und die i.v.-Verabreichung von Antitrinitrophenyl-Antikörpern ausgelöst wurde (Kyo et al., 2001). Im Modell der transplantierten Karzinomzellen hemmte AGE signifikant das Wachstum von Sarkom-180- (allogen) und LL/2-Lungenkarzinom-Zellen (syngen), die in Mäuse transplantiert wurden. Gleichzeitig wurde bei Mäusen, denen AGE verabreicht wurde und die Sarcoma-180 trugen, ein Anstieg der NK- und Killer-Aktivitäten der Milzzellen beobachtet.

Um die Wirkungen von AGE auf kolorektale Adenome (n=51) zu bestätigen, führten Tanaka et al. (2004) eine randomisierte Doppelblindstudie durch, bei der Gruppen mit hoher (AGE 2,4 ml/Tag) und niedriger (AGE 0,16 ml/Tag) Dosis verwendet wurden. Die Anzahl und Größe der Adenome vor der Einnahme (0 Monate) sowie 6 und 12 Monate nach der Einnahme deuteten auf eine mögliche unterdrückende Wirkung auf kolorektale Adenome hin. Die Ergebnisse deuten auf die Möglichkeit präventiver und therapeutischer Wirkungen von AGE auf kolorektale Adenome hin, die jedoch in größeren und längerfristigen Studien untersucht werden müssen (Tanaka et al., 2004, 2006).

In einer randomisierten Doppelblindstudie mit Patienten (n=50) mit inoperablem Darm-, Leber- oder Bauchspeicheldrüsenkrebs wurde einer Gruppe AGE und einer anderen Gruppe ein Placebo für 6 Monate verabreicht. Obwohl kein Unterschied in der Lebensqualität festgestellt wurde, stiegen sowohl die Anzahl der NK-Zellen als auch die NK-Zellaktivität in der AGE-Gruppe deutlich an (Ishikawa et al., 2006); diese spezielle Studie zeigte, dass die Verabreichung von AGE an Patienten mit fortgeschrittenem Krebs des Verdauungssystems die NK-Zellaktivität verbesserte. AGE unterdrückte die Proliferation von drei Darmkrebs-Zelllinien (HT29, SW480 und SW620) auf die gleiche Weise, aber nur die invasiven Aktivitäten von SW480- und SW620-Zellen wurden durch AGE gehemmt (Matsuura et al., 2006). Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass AGE die Tumorbildung verhindern kann, indem es die Angiogenese durch die Unterdrückung der Motilität, Proliferation und Tubusbildung von Endothelzellen hemmt. Matsuura et al. (2006) schlagen vor, dass AGE aufgrund seiner antiproliferativen Wirkung auf kolorektale Karzinomzellen und seiner hemmenden Wirkung auf die Angiogenese ein gutes chemopräventives Mittel für kolorektales Karzinom sein könnte.

Die chemopräventive Wirkung von AGE auf die Kolonkarzinogenese und die Zellproliferation bei 1,2-Dimethylhydrazin (DMH)-induzierten neoplastischen Kolonratten wurde untersucht (Katsuki et al., 2006). Die Ratten erhielten 20 Wochen lang wöchentliche Injektionen von DMH (20 mg/kg, s.c.) und wurden entweder mit einer Basisdiät oder einer Diät mit 4 % AGE gefüttert. Das Serum von AGE-behandelten Ratten enthielt nachweisbares SAC. Die AGE-Diät verringerte die Anzahl der Dickdarmtumore und aberranter Kryptenfoci (ACF) im Vergleich zur Basisdiät signifikant; diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass AGE durch Unterdrückung der Zellproliferation eine chemopräventive Wirkung auf die Dickdarmkarzinogenese hat.

Die Wirkung einer i.p.-Verabreichung von AGE auf eine etablierte allergische Atemwegsentzündung bei BALB/c-Mäusen wurde untersucht (Zare et al., 2008). Die Ergebnisse wiesen darauf hin, dass AGE einen signifikanten Rückgang der charakteristischen Kriterien einer allergischen Atemwegsentzündung verursachte, darunter der prozentuale Anteil der Eosinophilen in der Lavage, die Eosinophilen in der peribronchialen Lunge, der IgG1-Spiegel in Lavage und Serum, der Grad der schleimproduzierenden Becherzellen sowie die peribronchiale und perivaskuläre Entzündung. Zare et al. (2008) kommen zu dem Schluss, dass AGE das Potenzial hat, die entzündlichen Merkmale einer allergischen Atemwegsentzündung in einem Mausmodell abzuschwächen.

Die Expression von CD36-Scavenger-Rezeptoren auf Makrophagen ist an der Aufnahme von oxidiertem Low-Density-Lipoprotein und der Bildung von Schaumzellen während der Entwicklung atherosklerotischer Läsionen beteiligt. Morihara et al. (2010) untersuchten die Auswirkungen von AGE, das die zellulären Gesamtthiol- und Glutathionkonzentrationen erhöht, auf die CD36-Expression in menschlichen Monozyten oder Makrophagen (THP-1-Zellen und primäre menschliche Monozyten). Ihre Daten deuten darauf hin, dass AGE die CD36-Expression durch Modulation des Peroxisom-Proliferator-Aktivator-Rezeptor-Gamma (PPARgamma)-Signalwegs in menschlichen Makrophagen und der Differenzierung von Monozyten in Makrophagen hemmt.

Bei Kunming-Mäusen, die ein murines Vormagenkarzinom trugen, wurde gezeigt, dass nach der Verabreichung von gealtertem schwarzem Knoblauchextrakt (ABGE) intraperitoneal für 2 Wochen signifikante Antitumoreffekte von ABGE beobachtet wurden, wie z.B. die Wachstumshemmung der inokulierten Tumore (Wang et al., 2012). Weitere Untersuchungen der Serum-Superoxiddismutasen, der Glutathionperoxidase, des IL-2 und der erhöhten Indizes von Milz und Thymus deuteten darauf hin, dass die krebshemmende Wirkung von ABGE auf seine antioxidativen und immunmodulatorischen Effekte zurückzuführen sein könnte.

In neueren Studien wurde gezeigt, dass die Verabreichung von AGE (100 mg/kg, i.p.) zu verbesserten Immunantworten gegen subkutan implantierte WEHI-164 Fibrosarkom-Tumore in BALB/c-Mäusen führte (Fallah-Rostami et al., 2013; Tabari und Ebrahimpour, 2014). Mäuse, die AGE erhielten, hatten im Vergleich zu Kontrollmäusen eine deutlich längere Überlebenszeit. Die hemmende Wirkung auf das Tumorwachstum wurde bei AGE-behandelten Mäusen beobachtet. Das CD4+/CD8+-Verhältnis und die In-vitro-IFN-γ-Produktion von Splenozyten waren in der AGE-Gruppe signifikant erhöht. Die WEHI-164-spezifische Zytotoxizität der Splenozyten von AGE-Mäusen war ebenfalls signifikant erhöht.

Naltrexon (NTX), ein Opioidrezeptor-Antagonist, hat immunmodulatorische und antitumorale Wirkungen. Kürzlich wurde festgestellt, dass AGE (100 mg/kg, i.p.) synergistische Wirkungen mit NTX (0,5 mg/kg, i.p.) auf die Hemmung des Tumorwachstums des WEHI-164-Fibrosarkoms und die Verlängerung der Überlebenszeit zeigte (Ebrahimpour et al., 2013). Mäuse, die AGE+NTX erhielten, hatten signifikant längere Überlebenszeiten im Vergleich zu den Mäusen, die nur mit AGE oder NTX behandelt wurden; in der Kombinationstherapiegruppe wurde eine verstärkte hemmende Wirkung auf das Tumorwachstum festgestellt. Das CD4+/CD8+-Verhältnis und die In-vitro-IFN-γ-Produktion von Splenozyten waren in den Gruppen AGE+NTX und NTX signifikant erhöht. Die WEHI-164-spezifische Zytotoxizität der Splenozyten war in den mit AGE+NTX behandelten Mäusen ebenfalls signifikant erhöht.

In der Gruppe der F344-Ratten mit DMH-induzierter Karzinogenese, die eine Basaldiät mit 3 % w/w AGE erhielten, gab es einen Rückgang der Anzahl der ACF ohne Veränderungen in der groben Tumorpathologie (Jikihara et al., 2015). AGE zeigte bei der histologischen Analyse eine geringere Anzahl von Adenom- und Adenokarzinomläsionen; immunhistochemische Färbungen deuteten darauf hin, dass AGE die proliferative Aktivität in Adenom- und Adenokarzinomläsionen unterdrückte, aber keine Wirkung auf die normale Dickdarmschleimhaut zeigte. Darüber hinaus wiesen die Autoren nach, dass AGE die Zellzyklusprogression verzögerte, indem sie die Expression von Cyclin B1 und cdk1 über die Inaktivierung von NF-κB in menschlichen Darmkrebszellen herunterregulierte, aber keine Apoptose auslöste.

Angeborene Immunzellen sind für die Entzündung verantwortlich, die zur Abtötung von Krankheitserregern erforderlich ist; zwei angeborene Lymphozyten -γδ-T und NK-Zellen – scheinen für eine Modifizierung durch die Ernährung empfänglich zu sein. Nantz et al. (2012) untersuchten die Auswirkungen von AGE auf die Zellproliferation und -aktivierung sowie die Inflammation und ob diese Veränderungen das Auftreten und den Schweregrad von Erkältungskrankheiten beeinflussen. Nach 45 Tagen AGE-Konsum (2,56 g AGE/Tag) oder Placebo-Ergänzungen vermehrten sich γδ-T- und NK-Zellen bei gesunden menschlichen Teilnehmern (n=120; 21-50 Jahre) während der Erkältungs- und Grippesaison besser und waren stärker aktiviert als die Zellen der Placebogruppe. Nach 90 Tagen zeigte die AGE-Gruppe, obwohl die Zahl der Erkrankungen nicht signifikant unterschiedlich war, eine geringere Schwere der Erkältung und Grippe, mit einer Verringerung der Zahl der: (1) Symptome, (2) Tage, an denen die Teilnehmer suboptimal arbeiteten, und (3) Fehltage bei der Arbeit/Schule. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine AGE-Supplementierung die Funktion der Immunzellen verbessern und teilweise für die berichtete geringere Schwere von Erkältungen und Entzündungen verantwortlich sein könnte (Nantz et al., 2012; Percival, 2016).

Immunmodulatorische Eigenschaften von OS-Verbindungen in gealtertem Knoblauchextrakt (AGE)

Lee et al. (1994) zeigten, dass Thioallylverbindungen, natürliche Bestandteile von Knoblauch und/oder AGE und dafür bekannt, bösartige Zellen zu hemmen, auch die Vermehrung normaler Zellen reduzieren können. Die OS-Verbindungen des Knoblauchs hemmen die Karzinogenaktivierung, verstärken die Entgiftungsprozesse der Phase 2, bewirken einen Stillstand des Zellzyklus in der G2/M-Phase, stimulieren den mitochondrialen apoptotischen Weg und erhöhen die Acetylierung der Histone (Iciek et al., 2009). Darüber hinaus haben diese Forscher weitere wenig bekannte Aspekte der molekularen Wirkung von OS-Verbindungen vorgestellt, wie die Modulation des zellulären Redoxzustands, die Beteiligung an der Signaltransduktion und die posttranslationale Modifikation von Proteinen durch Sulfan-Schwefel oder durch die Bildung gemischter Disulfide (S-Thiolierungsreaktionen).

Die Fähigkeit von OS-Verbindungen, die Proliferation und Lebensfähigkeit von Krebszellen zu behindern, korreliert eng mit der Länge der Schwefelkette. Die verfügbaren Daten unterstützen einen Mechanismus des mitotischen Arrestes von Krebszellen aufgrund der Veränderung des Mikrotubuli-Netzwerks, wahrscheinlich als Folge der hohen Reaktivität von Schwefelatomen gegenüber den Thiolgruppen verschiedener zellulärer Makromoleküle, die wichtige regulatorische Funktionen kontrollieren (Cerella et al., 2011); diese Ergebnisse deuten auf ein vielversprechendes Potenzial für die Verwendung von Knoblauch-OS-Verbindungen in der Chemoprävention und Chemotherapie hin.

Der ATP-bindende Kassettentransporter A1 (ABCA1) ist ein Schlüsselvermittler des Cholesterin-Effluxes zu ApoA-I in lipidbeladenen Makrophagen, was der erste Schritt des umgekehrten Cholesterintransports in vivo und ein entscheidender Schritt bei der Verhinderung von Atherosklerose ist; eine verstärkte ABCA1-Expression könnte die Bildung von Schaumzellen hemmen und folglich das atherogene Risiko verringern. In einer Studie wurde gezeigt, dass SAC die ABCA1-Expression in humanen THP-1-Makrophagen erhöhen kann und möglicherweise den reversen Cholesterin-Efflux fördert (Malekpour-Dehkordi et al., 2013).

Schäfer und Kaschula (2014) haben kürzlich einen Zusammenhang zwischen der immunmodulatorischen Aktivität von Knoblauch-OS-Verbindungen und der Prävention von Krebs vorgeschlagen. Sie stellen die Hypothese auf, dass Knoblauch entzündungshemmende und antioxidative Reaktionen auslöst, die dazu beitragen, den Organismus auf die Ausrottung eines entstehenden Tumors vorzubereiten. In einer neueren Studie untersuchten Yoo et al. (2014) die Wirkung von gealtertem schwarzem Knoblauch (ABG) auf die Hemmung der IgE-vermittelten allergischen Reaktion in RBL-2H3-Zellen und die passive kutane Anaphylaxie in vivo. Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass ABG die allergische Reaktion unterdrückt und dass der Mechanismus für seine antiallergische Wirkung die Unterdrückung von Syk, zytosolischer Phospholipase A2 (cPLA2), 5-Lipoxygenase (5-LO) und Cyclooxygenase-2 (COX-2) beinhalten könnte. Die antiallergischen Wirkungen von ABG, Ethylacetat-Extrakt oder einer aktiven Fraktion von ABG deuten darauf hin, dass sie als funktionelle Lebensmittel bei allergischen Erkrankungen nützlich sein könnten (Yoo et al., 2014).

In einer aktuellen Studie wurde die Wirkung von SAC und S1PC auf die intestinale IgA-Produktion untersucht (Suzuki et al., 2016). S1PC steigerte die IgA-Produktion in Milz-Lymphozyten von Mäusen in Kultur; SAC war jedoch unwirksam. Darüber hinaus erhöhte die orale Verabreichung von S1PC an Mäuse über 5 Tage den IgA-Spiegel in der Darmspülflüssigkeit und die Anzahl der IgA-produzierenden Zellen in den Peyerschen Flecken. Außerdem induzierte S1PC die Expression von X-box binding protein 1 (Xbp1) mRNA, einem Induktor der Plasmazelldifferenzierung, in den Peyer’schen Flecken. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass S1PC die IgA-produzierenden Zellen über die Verstärkung der Erk1/2-vermittelten Xbp1-Expression im Darm erhöht (Suzuki et al, 2016).

Immunmodulatorische Eigenschaften von Proteinen in AGE

Morioka et al. (1993) berichteten, dass die Proteinfraktion von AGE die NK-Zellaktivität und die Zytotoxizität von Makrophagen gegenüber Tumorzellen verstärkte; die Proliferation menschlicher Lymphozyten, die durch IL-2 und con A vermittelt wurde, war ebenfalls erhöht.

Eine Untersuchung der Veränderungen in der Proteinfraktion während der Alterung von Knoblauch zeigt, dass das Protein bis zu einem Zeitraum von 4 Wochen allmählich in den Überstand freigesetzt wird; danach stabilisiert sich die Proteinkonzentration bei ~2 mg/ml (Abb. 14.3, Kurve A). Bei der erneuten Extraktion des restlichen Knoblauchs nach Filtration und Lufttrocknung wurde festgestellt, dass das Protein erneut freigesetzt wird, wenn auch langsamer, und die Proteinkonzentration stabilisiert sich nach 5 Monaten bei ~0,5 mg/ml (Abbildung 14.3, Kurve B). Bei der SDS-PAGE-Analyse von AGE zu verschiedenen Zeitpunkten wurde festgestellt, dass nur drei Hauptproteine in den Bereichen 12-14 kDa zu sehen waren; typischerweise wurden ~25 mg Protein aus AGE gewonnen, ausgehend von 100 g rohem Knoblauch (Chandrashekar und Venkatesh, 2009). Drei Proteine wurden durch Q-Sepharose-Chromatographie bei pH 8 abgetrennt, nämlich QA-1, QA-2 und QA-3, die alle immunmodulatorische und mannosebindende Aktivitäten zeigten; QA-2 zeigte jedoch die höchste mitogene Aktivität. Die Identität von QA-2 und QA-1 ImPs mit den Knoblauchlektinen ASA I bzw. ASA II wurde durch spezifische Hämagglutinationsaktivität bestätigt (Abb. 14.4). Obwohl QA-3 eine mitogene Aktivität aufweist, besitzt es keine Hämagglutinationsaktivität, was wahrscheinlich auf das Fehlen einer Untereinheit des Homodimers zurückzuführen ist (Chandrashekar und Venkatesh, 2009).

Abbildung 14.3. Proteingehalt des Überstandes während der Alterung oder Rückextraktion von Knoblauch in 25%igem Ethanol bei 25°C. Die Proteine wurden mit dem Bradford-Assay quantifiziert. Kurve (A): Quantifizierung des Proteingehalts während der Alterung des Knoblauchs in 25%igem Ethanol bei 25°C; die x-Achse ist in Wochen angegeben. Kurve (B): Quantifizierung des Proteins in reextrahiertem Restknoblauch; die x-Achse ist in Monaten statt in Wochen angegeben.

Abbildung 14.4. Flussdiagramm für die Isolierung von Fruktanen mit niedrigem Molekulargewicht (<3 kDa; LF) und Fruktanen mit hohem Molekulargewicht (>3,5 kDa; HF) aus gealtertem Knoblauchextrakt. ASA I und ASA II bezeichnen Knoblauchlektine (Allium sativum Agglutinine I und II), die sowohl in gealtertem Knoblauchextrakt (Chandrashekar und Venkatesh, 2009) als auch in rohem Knoblauch (Clement et al., 2010) vorkommen.

Quelle: Nachdruck mit Genehmigung von Chandrashekar, P.M., Prashanth, K.V., Venkatesh, Y.P., 2011. Isolierung, Strukturaufklärung und immunmodulatorische Aktivität von Fruktanen aus gealtertem Knoblauchextrakt. Phytochemistry 72, 255-264. © 2010 Elsevier Ltd.

Ahmadabad et al. (2011) zeigten, dass das aus AGE isolierte halbgereinigte 14 kDa-Protein die Expression des CD40-Moleküls auf dendritischen Zellen (DCs), die aus der Milz von BALB/c-Mäusen isoliert wurden, erhöhte, aber keinen Einfluss auf CD86- und MHC-II-Moleküle hatte. Darüber hinaus wurden keine signifikanten Unterschiede zwischen den gepulsten DCs mit 14 kDa-Protein und den nicht gepulsten DCs im Test der allogenen gemischten Lymphozytenreaktion festgestellt (Ahmadabad et al., 2011). Daneshmandi et al. (2011) untersuchten die Wirkung von Proteinfraktionen des Knoblauchs auf peritoneale Makrophagen und stellten fest, dass die gereinigten 14- und 47-kDa-Proteinfraktionen keine signifikante Proliferation von stimulierten Makrophagen aufweisen. Sowohl die 14- als auch die 47-kDa-Proteinfraktion unterdrückten signifikant die NO-Produktion von Makrophagen. Die Zytotoxizität des Überstands von Makrophagen auf WEHI-164-Fibrosarkomzellen wurde durch die Knoblauch-Proteinfraktionen nicht beeinflusst. Es scheint, dass sowohl 14- als auch 47-kDa-Fraktionen von AGE in der Lage sind, die NO-Produktion von Makrophagen zu unterdrücken, keine zytotoxische Wirkung auf Makrophagen zeigen und die tumorizide Eigenschaft von Makrophagen nicht erhöhen.

In einer anderen Studie wurde die Wirkung des gereinigten 47-kDa-Proteins, das aus AGE extrahiert wurde, auf die Expression von DC-Oberflächenmarkern untersucht (Hasan et al., 2012). Mit dem 47 kDa-Protein behandelte DCs verringerten die Expression von DC-Reifungsmarkern wie CD40, CD86 und MHC-II im Vergleich zu unbehandelten DCs, aber es wurde kein statistischer Unterschied zwischen den beiden Gruppen festgestellt. Nach der Behandlung der DCs mit 47 kDa-Protein regulierten die DCs die Expression kostimulatorischer und MHC-II-Oberflächenmoleküle herunter, was einem tolerogenen DC-Phänotyp entspricht. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse schlagen Hasan et al. (2012) vor, dass das 47 kDa-Protein als potenzieller Kandidat für die Erzeugung tolerogener DCs in vitro genutzt werden kann.

Immunmodulation durch Fruktane in AGE

Die Menge der Fruktane in AGE stellt einen sehr kleinen Anteil (0,22 %) der gesamten Fruktane in rohem Knoblauch dar. Sowohl Fruktane mit hohem Molekulargewicht (>3,5 kDa; HF) als auch Fruktane mit niedrigem Molekulargewicht (<3 kDa; LF, Oligosaccharid mit 10 Einheiten) wurden aus AGE isoliert (Abb. 14.4); eine NMR-Strukturanalyse ergab, dass beide (2→1) β-d-Fructofuranosyl-Bindungen aufweisen, die an eine terminale Glukose am nicht-reduzierenden Ende gebunden sind, sowie eine β-d-Fructofuranosyl-Verzweigung an ihrem Rückgrat (Chandrashekar et al., 2011). Sowohl HF als auch LF zeigten mitogene Aktivität und Aktivierung von Makrophagen einschließlich Phagozytose; diese In-vitro-Aktivitäten waren vergleichbar mit denen bekannter Polysaccharid-Immunstimulatoren wie Zymosan und Mannan. Dies war der erste Nachweis dafür, dass aus AGE gewonnene Fruktane immunmodulatorische Eigenschaften besitzen.

Aus AGE isolierte Knoblauchfruktane (so genannte gealterte Knoblauchfruktane oder AGF) erzeugen eine signifikante humorale (Serum-IgG-) Reaktion auf OVA (30 µg; ein experimentelles Antigen) bei BALB/c-Mäusen, die entweder intranasal oder oral über die Schleimhäute verabreicht wurden – eine verzögerte Reaktion, die am 50. Tag bei einer Dosis von 30 µg AGF über den intranasalen Weg auftritt. Tag bei einer Dosis von 100 µg AGF bei oraler Verabreichung. Die IgG-Reaktion im Serum wurde jedoch früher am 35. Höhere Konzentrationen von AGF (>50 µg) waren bei intranasaler Verabreichung hemmend für die Adjuvans-Aktivität. Diese Beobachtungen deuten darauf hin, dass AGF eine immunadjuvante Aktivität für ein Testantigen aufweisen, obwohl die humorale Immunantwort verzögert ist (Chandrashekar und Venkatesh, 2012).

Immunmodulation durch Fructosyl-Arginin (FruArg) in AGE

Die Amino-Carbonyl (Maillard)-Reaktion von Aminosäuren mit Zuckern ist eine nicht-enzymatische Bräunungsreaktion, die während der Verarbeitung, des Kochens und der Lagerung von Lebensmitteln stattfindet. Maillard-Reaktionsprodukte wie FruArg besitzen nachweislich interessante chemische und biologische Eigenschaften, einschließlich antimutagener und antioxidativer Aktivität (Ide et al., 1999). Zhou et al. (2014) wiesen nach, dass sowohl AGE als auch FruArg die durch Lipopolysaccharid (LPS) induzierte NO-Produktion in LPS-aktivierten murinen BV-2-Mikrogliazellen signifikant hemmen können; ~78 % der Proteine, die auf AGE- und FruArg-Behandlungen reagieren, haben Gemeinsamkeiten, was darauf hindeutet, dass die Proteine, die durch die Behandlung mit AGE und FruArg unterschiedlich beeinflusst werden, an Entzündungsreaktionen und der Nrf2-vermittelten oxidativen Stressreaktion beteiligt sind. Es scheint, dass AGE und FruArg neuroinflammatorische Reaktionen abschwächen und die Widerstandsfähigkeit von BV-2-Mikrogliazellen fördern, indem sie die NO-Produktion unterdrücken und die Expression mehrerer mit oxidativem Stress assoziierter Proteine regulieren.