Carnosin – ein natürliches lebensverlängerndes Mittel

Eine Substanz die unsere funktionalen Lebensgrundlagen – Zellen, Proteine, DNA-Lipide – schützt und nährt, kann guten Gewissens als ein Agens für Langlebigkeit bezeichnet werden. Wenn diese Substanz sicher ist, von Natur aus in der Nahrung und im Körper gegenwärtig und nachgewiesener Maßen die Lebensspanne bei Tieren und menschlichen Zellkulturen verlängert, dann gehört sie in jedes Programm, das die gesunde Verlängerung des Lebens im Auge hat. Berge von Untersuchungen zeigen, dass dem Carnosin ein derartiges Antialterungs-Potential zuzuschreiben ist.
Carnosin ist ein multifunktionales Dipeptid und stellt eine Kombination der Aminosäuren Beta-Alanin und L-Histidin dar. Langlebende Zellen wie Nervenzellen (Neuronen) und Muskelzellen (Myocyten) zeigen hohe Carnosinwerte. Das Carnosinniveau im Muskel von Tieren steht in Bezug zu ihrer maximalen Lebensspanne (Hipkiss AR et al., 1995).
Laboruntersuchungen zur Zellalterung (am Ende des Zyklus sich teilender Zellen) lassen vermuten, dass zuvor genanntes Faktum kein Zufall ist. Carnosin besitzt die bemerkenswerte Eigenschaft, Zellen in eben diesem Stadium zu verjüngen, ihr normales Aussehen wiederherzustellen und die zelluläre Lebensspanne zu erweitern.
Wie kommt diese zellverjüngende Wirkung zustande? Wir wissen bis heute noch nicht die ganze Antwort, aber seine Fähigkeiten könnten uns auf Schlüsselmechanismen der Gewebe- und Zellalterung weisen als auch auf Maßnahmen diesen entgegenwirken zu können.
Carnosin verkörpert das biochemische Paradox des Lebens: Elemente die das Leben ausmachen und erhalten – Oxygen, Glukose, Lipide, Protein, Spurenelemente – während es gleichzeitig durch Hemmung Leben zerstören kann. Vor dieser destruktive Eigenschaft schützt es jedoch durch seine potenten antioxidativen, antiglykolisierenden, aldehydlöschenden und metallchelierenden Eigenschaften (Quinn PJ et al., 1999, Hipkiss AR und Preston JE et al., 1998). Größter Nutznießer sind die wichtigsten Bausteine des Körpers – die Proteine.

Unser Körper besteht weitestgehend aus Proteinen. Unglücklicherweise neigen Proteine während ihres Alterungsprozesses durch Oxidation und Wechselwirkungen mit Zuckern oder Aldehyden zu destruktiven Veränderungen. Diese Proteinmodifikationen werden durch Oxidation, Carbonisierung, Überkreuzbindungen, Glykolisierung und dem Endprodukt fortgeschrittener Glykolisierung (AGE) verursacht und kommen in all den typischen Merkmalen des Alterungsprozesses wie Faltenbildung der Haut, Katarakten und Neurodegeneration zum Ausdruck. Carnosin hat sich in Untersuchungen gegen all diese Formen der Proteinmodifikation als wirksam erwiesen.

Als Antioxidanz neutralisiert Carnosin die schädlichsten Freien Radikale wie Hydroxylradikale, Superoxydradikale, den Singulettsauerstoff und die Peroxydradikale. Überraschenderweise zeigte sich Carnosin ebenfalls in der Lage, auch die Chromosomen vor oxidativer Schädigung zu schützen.

Die Fähigkeit von Carnosin zur Bindegewebsverjüngung erklärt seine günstige Wirkung bei der Wundheilung. Die Alterung der Haut ist an Proteinmodifikation gebunden. Beschädigte Proteine kumulieren, bilden Überkreuzbindungen in der Haut, bilden Falten und verursachen den Verlust an Elastizität. In der Linse des Auges sind Proteinüberkreuzbindungen Teil der Kataraktbildung.
Carnosinaugentropfen können eine Abnahme der Sehfähigkeit mit bis zu 100%tigem Erfolg bei primärem senilem Katarakt und mit bis zu 80%tigem Erfolg in Fällen von massivem senilen Katarakt verzögern (Wang AM et al., 2000).

Das Carnosinniveau

sinkt mit dem Alter. So verringern sich die Carnosinwerte im Muskel zwischen dem 10ten und dem 70sten Lebensjahr um 63%, was der normalen altersbezogenen Abnahme an Muskelmasse und –funktion entspricht (Stuerenberg HJ et al.,). Da Carnosin die Wirkung eines pH-Puffers besitzt, kann es Muskelzellmembranen unter sauren Bedingungen muskulärer Anspannung vor Oxidation schützen. Carnosin ermöglicht dem Herzmuskel durch erhöhte Calciumreaktion in den Herzmuskelzellen eine erhöhte Kontraktionseffizienz (Zaloga GP et al., 1997).

Die hohen Carnosinwerte im Gehirn dienen als natürlicher Schutz vor äußeren Giften, vor Kupfer- und Zinkschädigung, Proteinüberkreuzbindungen und Glykolisierung, speziell aber vor Oxidation der Zellmembranen. Tierstudien zeigen einen weitgestreuten Schutz bei simulierten Schlaganfällen.

Da heute immer mehr Menschen vom Fleischverzehr Abstand nehmen – der Hauptlieferant für Carnosin – wird eine zusätzliche Ergänzung immer wichtiger. Carnosine ist völlig sicher und absolut ungiftig, selbst in Dosen von 500mg per Kilogramm Körpergewicht in Tierstudien (Quinn PJ et al., 1992). Es ist besonders vorteilhaft, dass Carnosin selbst in hohen Dosen sicher ist, da der Körper dann geringere Mengen an Carnosin neutralisieren würde. Das Enzym Carnosinase (Quinn PJ et al., 1992) muß mit einer größeren Mengen an Carnosin versorgt werden, als es schließlich zu neutralisieren vermag, um für den übrigen Körper ausreichend freies Carnosin verfügbar zu haben.

Biologische Verjüngung

Es ist bekannt, dass unsere Zellen im Laufe des Lebens nur eine begrenzte Fähigkeit zur Teilung besitzen. Menschliche fötale Fibroblasten (Vorstufen der Fibrozyten (spindelförmige Zellen des Bindegewebes)) teilen sich nicht mehr als etwa 60 bis 80 mal in Laborkulturen. Bei jungen Erwachsenen haben die Fibroblasten noch 30 bis 40 Zellteilungen vor sich, während in höherem Alter nur noch 10 bis 20 übrig bleiben.

Wenn kultivierte Zellen die Hayflick-Grenze erreichen, dann teilen sie sich weniger oft und nehmen auffallende irreguläre Formen an. Sie ordnen sich nicht mehr in paralleler Formation, nehmen eine granulare Form an und weichen von ihrer normalen Größe und Form ab (McFarland GA et al., 1994). Diese gestörte Erscheinung wird als der alternde Phenotyp bezeichnet. Sie kündigen sich im Zwischenstadium der zellulären Alterung an, das noch bis vor kurzem als irreversibel galt. (siehe dazu den Artikel „Carnosin und Zellalterung“ in dieser Ausgabe).

In einer bemerkenswerten Reihe von Experimenten haben Wissenschaftler an einem Australischen Untersuchungsinstitut zeigen können, dass Carnosin die Zellen verjüngt, wenn sie sich dem Alterungsstadium nähern
Das besondere an der Fähigkeit des Carnosin ist, dass es die Anzeichen an der Schwelle des Alterns umzukehren vermag. Wenn die Wissenschaftler „Spätpassierer“-Fibroblasten in ein carnosinhaltiges Medium übertragen, dann zeigen diese eine verjüngte Erscheinung und häufig eine erhöhte Fähigkeit zur Teilung. Sie wuchsen wieder in ihren ursprünglichen Anordnungen junger Fibroblasten und zeigten ein einheitliches Erscheinungsbild. Wurden die Fibroblasten jedoch in das carnosinlose Medium zurückgesetzt, dann zeigten sich alsbald wieder die Zeichen des Alterns.
Das carnosinhaltige Medium verlängerte zudem das Lebensalter, selbst bei alten Zellen. Die Zahl der PD’s, der Popupaltionsverdoppelungen liefert ein ausgezeichnetes Maß zur Messung der Zellteilungen. Wenn „Spätpassierer“-Fibroblasten der Lunge nach 55 PD’s (Populationsverdoppelungen) in das carnosinhaltige Medium gebracht wurden, dann lebten sie von 69 bis 70 PD’s, verglichen mit 57 bis 61 PD’s der Fibroblasten ohne Carnosin-Zugabe. Hinzukommt, dass die ins carnosinhaltige Medium verbrachten Fibroblasten eine Gesamtlebensspanne von 413 Tagen erreichten, verglichen mit 126 bis 139 Tagen der Kontroll-Fibroblastenen. Carnosin vergrößerte die chronologische Lebensspanne
weitaus stärker als die PD’s in den australischen Experimenten.

Wenn Zellen aus dem carnosinhaltigen Medium schließlich das Stadium der Zellalterung erreichen, dann bewahren sie dennoch ein normales oder wenigstens geringeres Alterungsstadium. Die Fähigkeit von Carnosin den jugendlichen Phenotyp bewahren oder wiederherstellen zu können läßt vermuten, dass es helfen könnte, die zelluläre Homöostasis (Aufrechterhaltung des sog. Inneren Milieus des Körpers) zu erhalten.

Zwei japanische Studien demonstrieren die Fähigkeit von Carnosin, kultivierte Fibroblasten stabilisieren und schützen zu können. Die erste Studie zeigt, dass Carnosin einen Faktor namens Vimentin zu stimulieren vermag, der wiederum die Robustheit der Fibroblasten fördert. (Ikeda D et al., 1999). Vimentin ist ein strukturiertes Protein das den Fibroblasten und endothelialen Zellen Kraft und Stabilität verleiht.

Die zweite japanische Studie zeigt, dass Carnosin die Integrität von Rattenfibroblasten in einem mangelhaften Medium zu bewahren vermag (Kantha SS et al., 1996). Die Fibroblasten im mangelhaften Medium verloren bereits nach einer Woche ihre karakteristische Form, während die Fiboblasten im carnosinhaltigen Milieu ihre gesunde Erscheinungsform bewahrten. Nach vier Wochen zeigten die Fibroblasten aus dem carnosinhaltigen Milieu nach wie vor ihre zelluläre Integrität, während die anderen nicht länger lebensfähig waren.

Diese Studie untersuchte weiter das 8-hydroxydeoxyguanosin (8-OH dG) Niveau, ein Marker für oxidative Schädigungen an DNA an Fibroblastenkulturen mit und ohne Carnosin. Dabei fanden sie heraus, dass Carnosin das 8-hydroxydeoxyguanosin Niveau in den Fibroblasten nach vier Wochen auf signifikante Weise zu reduzieren vermochte. Der Oxidation von DNA wird ein wesentlicher Anteil nicht nur an der zelluläreren Alterung, sondern auch an der Krebsentstehung zugeschrieben und es scheint, als müßte 8-hydroxydeoxyguanosin tatsächlich als Marker für Krebsrisiko gesehen werden (Kasai H, 1997).

Der revitalisierende Effekt von Carnosin auf kultivierte Fibroblasten könnte eine Erklärung für die verbesserte post-chirurgische Wundheilung bei entsprechendem Carnosinniveau geben. Eine andere japanische Studie zeigt, dass Carnosin die Granulation unterstützt, ein Heilungsprozess, bei dem proliferalisierte Fibroblasten und Blutgefäße temporär einen Gewebedefekt ausfüllen (Nagai K et al., 1986). Eine brasilianische Studie zeigte, dass sich das Granulationsgewebe bei Ratten unter extra Carnosingaben auf einem höheren Niveau der Kollagensynthese schneller entwickelte und festigte (Vizoli MR et al., 1983). Die japanische Studie lieferte auch den Beweis dafür, dass Carnosin das regenerative Potential des Körpers wiederherzustellen vermag, wenn dieses durch herkömmliche Medikamente unterdrückt worden war.

Kann der verjüngende Effekt von Carnosin auf Zellen und Zellkulturen auf den gesamten Organismus übertragen werden? Vergleichbare Antialterungseffekte wurden jetzt bei Mäusen festgestellt. Eine rezente russische Studie untersuchte die Wirkung von Carnosin auf die Lebensspanne und Alterungsindikatoren bei Mäusen in fortgeschrittenem Alterungsstadium (Yuneva MO et al., 1999; Boldyrev AA et al., 1999). Eine Hälfte der Mäuse erhielt beginnend im Alter von 10 Monaten zusätzliche Gaben von Carnosin im Trinkwasser. Dabei erweiterte sich die Lebensspanne im Durchschnitt um 20%, verglichen mit den Mäusen ohne Carnosinzugaben. Carnosin konnte zwar nicht das 15 monatige maximale Lebensalter der alterungsbeschleunigten Mausgruppe übertreffen, aber es erhöhte deutlich die Zahl der Mäuse, die bis ins hohe Alter überlebten. Von den Mäusen, die die zusätzlichen Carnosingaben erhalten hatten, erreichten etwa doppelt so viele das reife Alter von 12 Monaten gegenüber den Mäusen, die keine zusätzlichen Carnosingaben erhalten hatten. Gleichzeitig zeigten die gemessenen Alterungsindikatoren in diesem hohen Alter von 10 Monaten ein wesentlich günstigeres Ergebnis.

Carnosin verbesserte deutlich das gesamte Erscheinungsbild der alten Mäuse, deren Fell und Farbe wesentlich stärker an das der jungen Mäuse erinnerte. Mäuse, die mit weiter erhöhten Carnosingaben behandelt wurden, hatten ein glänzendes Fell (44% gegenüber 5%), während gleichzeitig deutlich weniger Hautgeschwüre zu verzeichnen waren (14% gegenüber 36%). Auf Haarverlust und Haarstruktur jedoch schien Carnosin keine Auswirkung zu haben. Dagegen konnte Carnosin eine deutliche Reduzierung spinaler lordokyphosis (Krümmung der Wirbelsäule) und periophtalmischer Schädigung (Schädigungen im Augenbereich) bewirken, eine beeinträchtigte corneare Opazität (Duchlaßgrad einer einfallenden Lichtintensität der Hornhaut des Auges) jedoch nicht beeinflussen.

Der größte Kontrast zwischen behandelten und unbehandelten Mäusen war jedoch in ihrem Verhalten zu beobachten. Nur 9% der unbehandelten Mäuse zeigten das normale Reaktionsverhalten, verglichen mit 58% der mit Carnosin versorgten Mäuse.
Die Untersucher maßen des weiteren biochemische Indikatoren im Zusammnehang mit der Hirnalterung. Die Hirnmembranen der mit Carnosin versorgten Mäuse zeigten ein deutlich niedrigeres Niveau von MDA (Malondialdehyd), ein hochgiftiges Produkt des Lipidstoffwechsels der Membranen. Die MAO-B (monoamino-oxidase B) Aktivität war bei den mit Carnosin behandelten Mäusen um 44% niedriger, was die Aufrechterhaltung eines Dopaminstoffwechsels anzeigt. Die Glutamatbindungen an den zellulären Rezeptoren verdoppelten sich nahezu in der mit Carnosin versorgten Gruppe. Da Glutamat (u.a. Ausgangsstoff für Glutamin) einer der wichtigsten aktivierenden Neurotransmitter ist, könnte dies das wesentlich natürlichere Reaktionsverhalten der mit Carnosin gefütterten Mäuse erklären.

Diese Studie zeigt, dass Carnosin die meisten der messbaren Größen für das gesamte Erscheinungs- und Verhaltensbild, physiologische Gesundheit, Verhalten, Biochemie des Hirns als auch die erweiterte Lebensspanne bei alternden Mäusen verbessert. Die Untersucher kommen damit zu dem Schluß, dass mit Carnosin versorgte Mäuse den physiologischen Vorgängen des Alterns gegenüber als resistenter bezeichnet werden können (Boldyrev AA et al., 1999).

Protein Carboxilierung (Katalysation von Eiweißmolekülen durch Einführung von CO2)
Der Grund dafür, dass ältere Menschen – und Tiere – anders aussehen als die Jungen, hat mit Veränderungen in den Proteinen des Körpers zu tun. Die Proteine sind wohl die verantwortlichsten und wichtigsten sog. Bausteine des lebenden und funktionierenden Körpers, so dass deren Schädigungen derartig dramatische Auswirkungen auf Funktion und Aussehen hervorzurufen vermögen. Oxidation (und durch Freie Radikale) und Prozessen wie der Glykolisierung (Protein-Zucker Reaktionen).

Carnosin richtet sich durch seine antioxidativen und antiglykolisierenden Wirkungen, seine Fähigkeit zur Neutralisierung von reaktiven Aldehyden und der Chelatisierung von Metallen sowie der Lipidperoxidation gegen die Hauptauslöser einer Proteincarbolisierung. Carnosin entspricht den Eigenschaften der Proteincabolisierung in einem Maße, dass man sich zu der spekulativen Feststellung hingerissen fühlt, die Evolution selbst hätte das Carnosin speziell für diese Aufgabe geschaffen, um unsere Proteine vor Carbolisierung und anderen schädlichen Modifikationen zu bewahren.

Ein ausgezeichnetes Beispiel für das breitgefächerte Spektrum von Carnosin zum Schutz vor Proteinmodifikation wird uns durch MDA (Malondialdehyd) geliefert. Dieses giftige Produkt der Lipidperoxidation verursacht Proteinmodifikation, Überkreuzbindungen, Glykolisierung und AGE-Bildung (Burcham PC et al., 1997).

Carnosin hindert MDA an der Carbolisierung von Albumin (Hauptprotein des Serums) und Kristallin (aus vier Fraktionen bestehendes Eiweiß der Augenlinse, das ein unlösliches Albuminoid enthält) und zwar in konzentrationsabhängiger Weise. MDA glykolisiert Albumin was zu Überkreuzbindungen und Endprodukten der Glykolisierung (AGE) führt, aber durch Carnosin verhindert werden kann. Tabelle 1 fasst einige der vielen Ergebnisse von Laboruntersuchungen zusammen, um einen Überblick darüber zu geben, in welchem Maße Carnosin in der Lage ist, unsere Proteine vor den verschiedensten schädigenden Agenzien zu schützen.

Glykolisierung und AGE-Bildung

AGE zeigt seine schädigende Wirkung auf zwei Ebenen. Am deutlichsten ist die physische Beeinträchtigung der Proteine, der DNA und der Lipide durch Veränderung ihrer chemischen Eigenschaften. Sie fungieren als zelluläre Signale, indem sie, wenn sie ihre zelluläre Bindung eingehen, eine Kaskade destruktiver Vorgänge auslösen (siehe den Zwischentext mit dem Titel „AGE und RAGE“). Die Folge ist eine bis zu 50-fache Zunahme an Freien Radikalen. Oxidative Belastung wird oft als fixierte AGE-Bildung bezeichnet, ein gefährlicher Kreislauf von oxidativer Belastung und AGE-Kumulation.

Carnosin ist bei weitem das sicherste und wirksamste natürliche Antiglykolisierungsagens. Eine Vielzahl von Untersuchungen mit breitgefächerten experimentellen Modellen demonstrieren, dass Carnosin die Proteinglykolisierung und die AGE-Bildung verhindert Durch die strukturelle Ähnlichkeit mit den Glykolisierungagentien die die Proteine angreifen, wird Carnosin gern als „ausgewählter Erlöser“ gesehen. Wenn Carnosin glykolisiert wird, dann bewahrt es die Proteine vor dem gleichen Schicksal. Glykolisiertes Carnosin ist nicht mutagen im Gegensatz zu Aminosäuren wie Lysin, die durch Glykolisierung entsprechend des bekannten Ames-Test mutagen wird (Hipkiss AR, Michaelis J, Syrris P, et al., 1995).

Carnosin unterbindet nicht nur die Bildung von AGE, es kann auch die normalen Proteine vor der giftigen Wirkung des sich bereits gebildeten AGE schützen. Belegt wurde diese Erkenntnis durch ein elegantes Experiment am King’s College der Universität von London (Brownson C et al., 2000; Hipkiss AR et al., 2000). Die Wissenschaftler setzten ein Glykolierungsagens mit dem Namen Methylglyoxal (MG) ein, das mit dem in Körperproteinen vorkommenden Lysin und Arginin reagiert.

Die Studie zeigt, dass Carnosin die Übertragung auf gesunde Proteine verhindern kann. Weiterhin wurden Beweise dafür gefunden, dass Carnosin mit ihnen reagiert und sogar in der Lage ist, Carbonylgruppen aus glykolisierten Proteinen zu entfernen. Diese Studie demonstriert den einmaligen Drei-Stufenschutz von Carnosin gegen eine Anhäufung von zu Schaden gekommenen Proteinen: Carnosin schützt vor Proteincarboxilierung, hindert beschädigte Proteine daran, gesunde Proteine zu infizieren und unterstützt das proteolytische System (Abbau von Proteinen und Peptiden durch hydrolytische Spaltung der Peptidbindung mit Freisetzung der Aminosäuren) bei der Beseitigung von schadhaften und unbrauchbaren Proteinen.

Genomschutz

Die DNA (Desoxyribonukleinsäure – DNS) ist in den Chromosomen organisiert, wobei jedes von ihnen eine entsprechend strukturierte Doppelhelix bildet, die die Gene enthalten. Oxidative Belastungen verursachen in den Chromosomen Brüche und andere Abweichungen und führen mit zunehmendem Alter zu Verklumpungen. Ein faszinierendes Experiment zeigt die paradoxen Wirkungen von Antioxidanzien auf oxidativ geschädigte Chromosomen (Gille JJ et al., 1991). Diese Studie setzt eine Hyperoxie (Erhöhung des Sauerstoffpartialdruckes in Blut und Körpergeweben) ein, ein Ausgetztsein an nahezu reinen Sauerstoff (90%) als einen physiologisch natürlichen oxidativen Faktor. Hyperoxie generiert an genau den Stellen freie Radikale, wo sich diese im Laufe des Lebens normalerweise bilden.

Die Wissenschaftler untersuchten die Fähigkeiten verschiedener Antioxidanzien – einschließlich Vitamin C, N-Acetylcystein (NAC), Vitamin E, Carnosin und eine Form von Glatathion – um auf diese Weise die Chromosomen in den Ovarien chinesischer Hamster vor oxidativer Schädigung zu schützen. Einige der getesteten Antioxidanzien agierten jedoch pro-oxidativ: Sie erhöhten die oxidative Schädigung und verschlimmerten die Auswirkungen der Hyperoxie. Es ist dies ein wohlbekanntes Phänomen, dass sich einzelne Antioxidanzien manchmal im Körper zu Pro-oxidanzien wandeln. Dies ist u. a. für Eingeweihte mit ein Grund, nicht nur ein Antioxidanz, sondern gleich eine ganze Palette davon zuzuführen. In dieser Studie konnte nur für ein Antioxidanz eine signifikante Verringerung der Schädigung der Chromosomen beobachtet werden und das war Carnosin. Zellkulturen ohne irgendeinen Zusatz von Antioxidanzien zeigten 133 chromosomale Abweichungen bei 100 Zellen. Carnosin verringerte dieses Schädigungsniveau um 2 Drittel auf nur 44 chromosomale Abweichungen bei 100 Zellen. Carnosin konnte 68% aller Zellen voll in Takt halten, verglichen mit nur 46% bei den Kontrollzellen.

Neurodegeneration
Die reiche Zufuhr an Oxygenium, Glukose, Membranlipiden und Metallen zum Gehirn könnte eine Erklärung dafür liefern, warum es normalerweise ebenfalls reichlich mit Carnosin versorgt wird. Carnosin sorgt für eine Herabsetzung von: oxidativen Belastungen, zu AGE führenden Protein-Zucker Interaktionen (siehe oben), Lipidperoxidationen sowie giftigen Kupfer- und Zinkbelastungen. Des weiteren wird die Fähigkeit des Carnosin zur Verjüngung alternder Zellen für die Langlebigkeit der Neuronen verantwortlich gemacht, da diese sich nicht zur Bildung neuer Zellen teilen. Wir wollen im Folgenden eine Übersicht über die die Neuronen schützenden Eigenschaften von Carnosin und zwar unter besonderer Berücksichtigung der Alzheimer Krankheit.

Hirnalterung und –degeneration sind markiert durch Proteincarboxilierung. Deshalb wurde kürzlich eine spezielle, höchst sensitive Untersuchung für Carbonylproteine entwickelt. Angewandt auf menschliches Hirngewebe, geht diese Untersuchung davon aus, dass der Carbonylgehalt der Neuronen um ein mehrfaches höher ist, als bei Patienten der Alzheimer Krankheit sowie in Kontrollpersonen gleichen Alters (Smith MA et al., 1998).
Fortschritte in der Zellkulturtechnik erlauben es den Wissenschaftlern ertsmalig Neuronen über längere Zeiträume hinweg in Kulturen beobachten zu können. So haben Wissenschaftler der Universität von Kentucky ertmals diese Technik angewandt, um „das Altern im Experiment“ zu untersuchen (Aksenova MV et al., 1999). Sie fanden dabei heraus, dass der Proteincarbonylgehalt bereits eine Woche bevor sichtbare Veränderungen im Hinblick auf die Lebensfähigkeit von kultivierten Neuronen aus dem Hippocampus des Rattenfötus zu erkennen waren, zu steigen begann. An einem Punkt, an dem nur 10 bis 20% der Neuronen nicht mehr lebensfähig waren, hatte sich das Proteincarbonylniveau bereits verdoppelt und es zeigten sich in vielen Zellen mit hohem Carbonylniveau geschwollene, ungesunde Zellkörper.

Die Kentucky-Studie konnte ebenfalls die Erkenntnisse früherer Studien in Bezug auf Zusammenhänge zwischen Proteinoxidation und verminderter Aktivität des Energieübertragungsenzyms Kreatinkinase, das gegenüber der Oxidation sehr empfindlich ist,
stützen. Dies führt zu verringertem Energiemetabolismus im Gehirn – ein wesentliches Merkmal der Alzheimer Krankheit.

Erregungsvergiftung und Schlaganfall

Eine vielen neurologischen Störungen zugrunde liegende Pathologie ist die Erregungsvergiftung. Sie wird verursacht durch exzessive Freisetzung durch oder einer exzessiven Sensibilität gegenüber Glutamat, einem wichtigen neuronalen Erregungsüberträger. Erregungsvergiftung führt zu einer Kaskade von Vorgängen einschließlich zu Zelltod durch Membranpolarisierung. Oxidative Belastungen und Erregungsvergiftungen können sich wie in einem viziösen Zirkel sogar noch gegenseitig verstärken.

Es ist möglich, dass eine Erregungsvergiftung mit Komplikationen die Auswirkungen eines Schlaganfalles bestimmen. Im Hinblick auf die Alzheimer Krankheit haben Laborexperimente gezeigt, dass Beta-amyloid kultivierte Neuronen in den erregungsvergifteten Tod führen kann (Doble A, 1999).

Carnosin und Glutamat werden zusammen in presynaptischen Endungen im Gehirn gefunden.
Experimentelle Ergebnisse zeigen, dass Carnosin die Zellen vor dem erregungsvergiftenden Tod zu schützen vermag, was die Annahme stützt, dass Carnosin dem gleichen Zweck in unserem Gehirn dient. Eine interessante russische Studie zeigt, dass Carnosin ausgesetzte Gehirnzellen von Ratten gegenüber dem erregungsvergiftenden Tod durch das Glutamatanalogon NMDA resistent sind (Boldyrev A et al., 1999).

Wissenschaftler setzten Rattenneuronen physiologischen Kupfer- und Zinkkonzentrationen aus und die Neuronen starben, wohingegen bereits moderate Gaben von Carnosin die Neuronen vor den giftigen Auswirkungen dieser Metalle zu schützen vermochte (Horning MS et al., 2000).
Eine wahre Flut neuester Untersuchungspapiere zeigen die zentrale Rolle von Kupfer und Zink im Zusammenhang mit der Entstehung der Alzheimer Krankheit. Das Niveau dieser Substanzen ist im Gehirn der Alzheimer Patienten erhöht, besonders aber in der Beta-amyloid-Plaque („senile Plaque“), welches die zentralen Verursacher dieser Krankheit sind (siehe auch den Zwischentext „Kupfer, Zink und Alzheimer“)

Ein Durchbruch zu neuen Erkenntnissen gelang einer Untersuchung, die zu der Entdeckung führte, dass Chelatbildner für Kupfer und Zink in der Lage sind Beta-amyoid-Ablagerungen in post-mortalen menschlichen Gewebemustern aus dem Gehirn von Alzheimer Patienten aufzulösen Cherry RA et al., 1999). Die Wissenschaftler schlossen daraus, dass „Agenzien, die speziell mit Kupfer- und Zinkionen Chelate bilden, jedoch Mg(II) und Ca(II) enthalten, von großem therapeutischem Nutzen zur Behandlung der Alzheimer Krankheit sein könnten“.

Carnosin entspricht diesen Anforderungen und besitzt daneben die Fähigkeit der pH-Pufferung und Neutralisation von Hydroxylradikalen. Nicht nur vermag Carnosin mit Kupfer und Zink Chelate zu bilden, sondern die Gegenwart von Kupfer- und Zinkionen vermag das Potential von Carnosin zur Neutralisierung der Superoxydradikale noch zu erhöhen (Gulyaeva NV, 1987).
Dies ist besonderns bedeutsam, da Beta-amyloid Endothelzellen (in den Wänden der Blutgefäße) im Gehirn besonders schnell zu schädigen vermag und bereits in niedrigen Konzentrationen oxidative Belastungen verursacht, speziell in der Form von Superoxydradikalen (Thomas T er al., 1996). Mikrovaskulare Schädigungen sind die Vorläufer für die Alzheimer Krankheit, die allen anderen pathologischen Erscheinungen vorangeht.

Eine Theorie zur Entwicklung der Alzheimer Krankheit behauptet, dass die beobachteten mikrovaskulären Schädigungen die eigentliche Ursache der Krankheit sind, da sie die Nahrungszufuhr für die Gehirnzellen beeinträchtigen (de la Torre JC, 1997). Ein Experiment mit Endothelzellen aus dem Gehirn der Ratte zeigt, dass Carnosin in der Lage ist, vor derartigen Schädigungen einen ausreichenden Schutz zu bieten. Wurde das Endothelium Beta-amyloid einer physiologischen Carnosinlösung ausgesetzt, dann zeigten sich die Schädigungen an den endothelialen Zellen in deutlich verringertem Maße oder waren gänzlich verschwunden (Preston JE et al-. 1998).

Ein anderes Experiment das vom gleichen britischen Team durchgeführt worden war, konnte den Nachweis erbringen, dass Carnosin in der Lage ist, endotheliale Gehirnzellen vor Schädigungen durch MDA (Malondialdehyd), einem giftigen Produkt der Lipidperoxidation, zu schützen. Carnosin verhinderte die Proteincarboxilierung und die Überkreuzbindung, während gleichzeitig zelluläre und mitochondriale Funktionen geschützt wurden (Hipkiss AR et al., 1997). Ein drittes Experiment zeigte, dass Carnosin diese Zellen ebenfalls vor Schädigungen durch Acetaldehyde als Alkoholabbauprodukte zu schützen vermag HipKiss AR et al., 1998).

AGE und Amyloid-Ablagerungen (Plaque)

Carnosin arbeitet entlang vieler Stoffwechselwege zum Schutz vor Amyloidablagerungen, bietet Schutz vor Vergiftung durch diese Ablagerungen, es verhindert sie und kann sogar den Abbau dieser Ablagerungen unterstützen wie Laborexperimente gezeigt haben. Eine Untersuchung darüber, wie die Ablagerungen einen zusätzlichen Stoffwechselweg aufdecken.
Der erste Schritt zur Plaquebildung vollzieht sich langsam und besteht in der umkehrbaren Entwicklung eines Kerns, gefolgt von einer Phase schneller Überkreuzbindung und Wachstum.
AGE (siehe „Glykolisierung und AGE-Bildung“) beschleunigt diese beiden Schritte durch Überkreuzbindung löslicher Monomere zur Bildung unlöslicher Aggregate. Die Untersucher vermuten, dass der entscheidende Schritt in der Bildung eines stabilen Amyloidkerns und der Überkreuzbindung von Beta-amyloid durch AGE besteht (Munch G et al., 1997).

Die Wissenschaftler fanden heraus, dass die Beta-amyloid Überkreuzbindung durch drei AGE-Faktoren unterbunden wurde: Die Pharmazeutika Aminoguanadin und Tenilsetam und Carnosin.
Tenilsetam hat seinen klinischen Nutzen für die Alzheimer Krankheit demonstriert. Die Untersucher inkubierten Beta-amyloid mit Fruktose, die im Gehirn einen großen Anteil ausmacht und mit Proteinen um bis das Zehnfache schneller mit Proteinen Überkreuzbindungen eingeht als Glukose. Lösliches Amyloid verschwindet und angetrieben durch AGE Überkreuzbindungen bilden sich die unlöslichen Aggregate. Alle drei AGE-Inhibitoren konnten Überkreuzbindungen von Beta-amyloid verhindern und sie nahezu 100%tig in löslicher Form halten. Sehen wir die Abhängigkeit des Gehirns von der Glukose für den nötigen Energiestoffwechsel und den ungewöhnlich hohen Anteil an Fruktose im Verhältnis zur Glukose (etwa 1:4 verglichen mit 1:20 im Plasma), dann scheint es, dass Carnosin als eine Art natürlicher Schutz vor dem Glykolisierungsprozess fungiert.

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