Stabilisierung gegen bakterielle Infektionen
Ausgehend von Beobachtungen, dass Menschen, die regelmäßig Mikroalgen zu sich nahmen, offenbar widerstandsfähiger gegen Infektionskrankheiten waren, wurde dieses Phänomen Mitte der 1960er Jahre in Japan zum ersten Mal systematisch erforscht. Eine Feldstudie mit einer Gruppe von ca. 1000 japanischen Marinesoldaten über einen Zeitraum von 95 Tagen ergab das überraschende Ergebnis, dass die Soldaten der Versuchsgruppe, die täglich 2 g Chlorella vulgaris ein signifikant geringeres Risiko (25 %) hatten, an einer Erkältung zu erk ranken (KASHIWA et al. [2]).
1973 wiesen KOJIMA et al. die immunstimulierende Wirkung von Chlorella nach. Ratten wurden Chlorella-Extrakte injiziert und 24 Stunden später wurden ihnen Kohlepartikel injiziert. KOJIMA et al. beobachteten, dass die Konzentration der Kohlepartikel im Blut in der mit Chlorella behandelten Versuchsgruppe schneller abnahm. Die Untersuchung von Rattengewebe zeigte, dass die Makrophagen bei den mit Chlorella behandelten Ratten wesentlich aktiver waren als bei den Ratten der Kontrollgruppe.
TANAKA et al. beobachteten 1986, dass die Resistenz gegen intraperitoneal geimpfte Escherichia coli bei Mäusen durch intraperitoneale, intravenöse oder subkutane Verabreichung einer aus Chlorella vulgaris (CVE) extrahierten hochmolekularen und wasserlöslichen Fraktion verbessert wurde. Die Elimination des Bakteriums aus der Milz der mit CVE behandelten Mäuse war erhöht, und diese erhöhte Elimination wurde mit der beschleunigten Peroxidbildung und Chemokinese in polymorphkernigen Leukozyten bei der Behandlung mit CVE in Verbindung gebracht. Die verbessernde Wirkung wurde bei Dosen von ca. 2 mg / kg und wenn die Dosen 1, 4 oder 7 Tage vor der Infektion verabreicht wurden, nachgewiesen [4]. Die orale Verabreichung von CVE zeigt ähnliche Effekte, die gewisse Belege für die Stimulierung der unspezifischen zellulären Abwehr liefern. HASEGAWA et al. fütterten männliche Fisher-Ratten 14 Tage lang mit 1000 mg CVE / kg. Die Ratten wurden intraperitoneal mit 2,7.108 Escherichia coli geimpft. Die Bakterienzahl stieg über 1 bis 6 Stunden an und erreichte nach 6 Stunden ihren Höhepunkt, sowohl in der Kontrollgruppe als auch in der Gruppe, der CVE verabreicht worden war. In beiden Gruppen sank die Bakterienzahl innerhalb von 24 Stunden auf ein nicht mehr nachweisbares Niveau. In der Gruppe, der CVE verabreicht wurde, war die Zahl der lebensfähigen Bakterien in jedem Organ (Milz, Leber, Bauchhöhle und Blut) hochsignifikant niedriger als in der Kontrollgruppe, während die Zahl der Leukozyten, insbesondere der polymorphkernigen Leukozyten in der Bauchhöhle und im peripheren Blut, in der Gruppe, der CVE verabreicht wurde, höhere Werte beibehielt [5]. Nach oraler Verabreichung von EVC an Mäuse (20 mg / Maus, 10 aufeinanderfolgende Tage) wurde die Resistenz gegen eine intraperitoneale Infektion mit Listeria monocytogenes verbessert. Die Bakterienzahl in der Gruppe, der CVE verabreicht wurde, war sowohl in der Peritonealhöhle als auch in der Milz signifikant niedriger als in der Kontrollgruppe. Die FCM-Analyse ergab, dass die g/d + Thy 1.2+ Zellen in den nicht anhaftenden Peritonealexsudatzellen (PEC) und in der Milz der Mäuse, denen das CVE verabreicht wurde, im ersten Stadium am 3. oder 5. Tag nach der Infektion im Vergleich zu den Kontrollmäusen zahlenmäßig deutlicher anstiegen. Der Anteil der a/b + Thy1.2+ TCR-Zellen in den nicht anhaftenden PEC der Kontrollgruppe stieg von 13 % am Tag 0 auf 49 % im fortgeschrittenen Stadium am 10. Tag nach der Infektion, während der Anteil bei den mit CVE behandelten Mäusen in diesem Stadium auf 64 % anstieg und mit einer erhöhten DTH-Antwort auf Listeria in Verbindung gebracht wurde.
Die Ergebnisse legen nahe, dass die Verabreichung von Chlorella vulgaris-Extrakt (CVE) die zellvermittelte Immunität gegen Listeria durch die Zunahme von g/d + T-Zellen in der ersten Phase und die Zunahme von a/b + T-Zellen in der fortgeschrittenen Phase der Listeria-Infektion signifikant erhöht (HASEGAWA et al. [6]).
Darüber hinaus zeigt die präventive orale Verabreichung von Chlorella vulgaris-Biomasse (CVB) Auswirkungen auf die Immunität. DANTAS et al. haben diese Wirkungen auf die Aktivität der natürlichen Killerzellen (NK-Zellen) von Mäusen nachgewiesen, die mit einer subletalen Dosis lebensfähiger Listeria monocytogenes infiziert wurden. Die Behandlung mit Chlorella vulgaris bewirkte sowohl bei nicht infizierten als auch bei infizierten Tieren einen signifikanten Anstieg der NK-Zellaktivität im Vergleich zu Tieren, die nur Plazebo (Wasser) erhielten. Wenn CVB an infizierte Mäuse verabreicht wurde, kam es zu einem weiteren Anstieg der NK-Zellaktivität, der erheblich höher war als der in der nur infizierten Gruppe gefundene. Darüber hinaus erzeugte die Behandlung von infizierten Mäusen mit CVB (50 und 500 mg/kg) mit einer Dosis von 3.105 Bakterien/Tier, die für alle unbehandelten Kontrollen tödlich war, einen Schutz als Reaktion auf die Dosis, der zu einer Überlebensrate von 20% bzw. 55% führte [7]. Darüber hinaus fanden DANTAS et al. heraus, dass dieser Schutz zumindest teilweise auf einen Anstieg der koloniebildenden Einheiten von Granulozyten und Makrophagen im Knochenmark und auf einen Anstieg der koloniestimulierenden Serumaktivität im Vergleich zur Kontrollgruppe zurückzuführen ist [8].
Auch Organismen, deren Immunsystem z. B. durch die Anwendung von Immunsuppressiva geschwächt ist, können durch die Gabe von Chlorella vulgaris oder CVE geschützt werden. Im Falle der Verabreichung von CVE beobachteten KONISHI et al. [9] und HASEGAWA et al. [10] eine beschleunigte Erholung der polymorphen nukleären Leukozyten im peripheren Blut von Mäusen und Ratten, die durch Cyclophosphamid neutropenisch gemacht worden waren. In der Milz stieg die Zahl der Granulozyten / Monozyten bildenden Zellen rasch an. Im Gegensatz zu Mäusen, die nicht mit CVE behandelt wurden, zeigten die mit CVE behandelten Tiere eine erhöhte Resistenz gegen eine intraperitoneale Infektion mit E. coli. Es erscheint wahrscheinlich, dass CVE sowohl reife Leukozyten als auch hämatopoetische Erzeugerzellen im Knochenmark aktiviert. Weitere Studien von KONISHI et al. [11] stützen diese Hypothese. „Die subkutane Verabreichung eines sauren Glykoproteins, das aus CVE in 5-Fluoruracil (5-FU) hergestellt wurde, an behandelte Mäuse zeigte protektive Effekte gegen Myelosuppression und einheimische Infektionen.
Die Verabreichung des Glykoproteins reduzierte die Sterblichkeit von tumorfreien Mäusen, denen eine hohe Dosis 5-FU verabreicht wurde, stark und konnte den LD50-Wert von 5-FU bei diesen Mäusen erhöhen. Normalerweise entwickelt sich nach einer Behandlung mit 5-FU eine einheimische Infektion, die auf einem Defekt im Abwehrsystem des Wirts beruht. Das Glykoprotein reduzierte die Inzidenz einheimischer Infektionen, und dieser Effekt ist auf die beschleunigte Erholung von einer durch 5-FU verursachten Myelosuppression zurückzuführen. Im Knochenmark der mit Glykoprotein behandelten Mäuse wurde eine frühe Erholung von hämatopoetischen Erzeugerzellen oder Zellen, die auf Interleukin 3 oder den Granulozyten-Kolonie-stimulierenden Faktor/Makrophagen reagierten, beobachtet. Wenn das Glykoprotein Mäusen mit einem Tumor während der 5-FU-Behandlung verabreicht wurde, verlängerte das Glykoprotein das Überleben der Mäuse, ohne die Anti-Tumor-Aktivität von 5-FU zu beeinträchtigen. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass das Glykoprotein selbst eine Anti-Tumor-Wirkung ausübt. Diese Ergebnisse legen nahe, dass das Glykoprotein bei der Linderung der Nebenwirkungen der Krebs-Chemotherapie von Vorteil sein kann, ohne die Anti-Tumor-Wirkung des Chemotherapeutikums zu beeinträchtigen. Im Hinblick auf die Wirkungen macht es Sinn, die Auswirkungen von Chlorella auf immungeschwächte Wirte zu untersuchen.
HASEGAWA et al. schlugen vor, dass die vorbeugende Verabreichung von Chlorella vulgaris-Extrakt (CVE) bei der Behandlung von opportunistischen Infektionen bei Patienten, die aufgrund eines Retrovirus immungeschwächt sind, wirksam sein kann. Es wurde gezeigt, dass die orale Verabreichung von CVE die Fähigkeit von Mäusen mit einem murinen erworbenen Immundefektsyndrom (bei einer Infektion mit dem murinen Leukämievirus LP-BM5) wiederherstellt, Listeria monocytogenes zu eliminieren, in Verbindung mit einer Verbesserung der verminderten Immunantwort auf Listeria monocytogenes. Die DTH-Antwort auf Listeria monocytogenes bei mit CVE behandelten Mäusen war erheblich höher als in der Kontrollgruppe [12].
Die Autoren stellten die Hypothese auf, dass durch die erhöhte Reaktion der Interferon-g-produzierenden Typ-1-T-Helferzellen das Interferon g die Makrophagen zur Produktion von Interleukin 12 aktiviert und auf diese Weise die Wirtsabwehr gegen Listeria erhöht. Sowohl die höhere Sekretion von Interferon g als auch die höheren Zytokintiter sind nachweisbar (HASEGAWA et al. [13, 14]).
Schutz vor viralen Infektionen
IBUSHUKI et al. bewerteten die antivirale Wirkung von Chlorella vulgaris-Extrakt (CVE), der über den Wirt produziert wird, gegen eine Infektion mit dem murinen Cytomegalovirus (MCMV) bei ICR-Mäusen. Die Mäuse, die 3 Tage und 1 Tag vor dem Virustest mit 10 mg CVE behandelt wurden, überlebten die Infektion. Die schützende Wirkung von CVE wurde durch eine Verringerung der replizierten infektiösen Viren in den Zielorganen der mit CVE behandelten Mäuse nachgewiesen. CVE schützte die Mäuse auch vor histopathologischen Schädigungen der Zielorgane durch die MCMV-Infektion. Sowohl der Serumspiegel von Interferon als auch die Aktivität der 2’5′-Oligoadenylat (2-5)-Synthetase waren erhöht und lagen über den Werten der Kontrollmäuse. Die natürliche Killeraktivität der Milzzellen, die ansonsten durch eine letale MCMV-Infektion vermindert wird, war bei den mit CVE behandelten Mäusen bemerkenswert erhöht. Besonders bemerkenswert ist die Tatsache, dass weder die virulizide noch die virostatische Aktivität von CVE auf MCMV in vitro beobachtet wurde. Die durch Chlorella vulgaris-Extrakt (CVE) induzierte Resistenz scheint über den Wirt erzeugt zu werden [15].
Anti-Tumor-Effekte
Die oben zitierte Literatur zeigt, dass durch die Verabreichung von Chlorella vulgaris, sowohl als Alge (CVB) als auch als Algenextrakt (CVE), eine Reihe von positiven immunstimulierenden Wirkungen hervorgerufen werden. Es scheint, dass über die Aktivierung der Hämatopoese und über die Beschleunigung der Differenzierung der Erzeugerzellen die zellbedingte Immunität erhöht wird, was mit einer zunehmenden Makrophagenaktivität einhergeht. Aus diesem Grund treten die beobachteten Antitumorwirkungen hauptsächlich über die Stimulierung der körpereigenen Abwehrkräfte auf. Neuere Studien haben jedoch gezeigt, dass Chlorella vulgaris auch Substanzen wie Sterole [16] und Glyceroglykolipide [17] mit direkter Anti-Tumor-Aktivität produziert. In Form von sowohl oral verabreichtem CVB (TANAKA et al. [18, 19]) als auch intraperitoneal injiziertem CVE (KONISHI et al. [20]) bei Mäusen, die mit Meth-A-Tumorzellen geimpft wurden, wurde die Überlebenszeit auffällig verlängert. Mäuse, die mit CVB und CVE behandelt wurden, zeigen eine begleitende antigenspezifische Immunität, die durch zytostatische T-Zellen, nicht aber durch zytotoxische T-Zellen erzeugt wird. Natürliche Killerzellen scheinen in diesem System nicht zur Tumorresistenz beizutragen. NODA et al. konnten zeigen, dass ein hochmolekulares Glykoprotein, das in großen Mengen aus dem Extrakt von Chlorella vulgaris (CVE) isoliert werden kann, die zuvor beschriebene Anti-Tumor-Wirkung erzielt.
Für die Screening-Experimente wurden 5 M Methylcholanthren-induzierte Meth A-Fibrosarkomzellen der Herkunft BALB / c subkutan in die rechte und linke Flanke von Mäusen im Alter von 8 bis 12 Wochen geimpft. Jede Glykoproteinfraktion (2 / 10 / 50 mg / kg) wurde ab Tag 2 fünfmal alle zwei Tage in den Tumor der rechten Flanke injiziert, um die Anti-Tumor-Aktivität im Vergleich zu den beiden Tumoren 8, 10 und 12 Tage nach der Tumorinokulation zu bewerten. Die Anti-Tumor-Aktivität wurde als Produkt aus dem längsten und dem kürzesten Durchmesser des ellipsoid wachsenden Tumors auf der Haut bestimmt. Es war möglich, die Glykoproteinfraktion zu identifizieren, die das Tumorwachstum vollständig hemmt. (Dosis von 10 mg /kg pro Injektion). Die aktivste Substanz stellte sich als ein Glykoprotein mit einem Molekulargewicht von 63 000 amu heraus. Es enthält 65 % Kohlenhydrate, hauptsächlich D-Galaktose, und 35 % Proteine. Der Proteinanteil wurde bestimmt und enthielt 15 Aminosäuren. Es wurde gezeigt, dass der Proteinanteil für die Anti-Tumor-Aktivität verantwortlich ist [21]. Die Anti-Tumor-Aktivität war stabil, nachdem sie 30 Minuten lang bei 121 °C autoklaviert worden war, und selbst nach einer 1-stündigen Behandlung mit 1 M HCl bei 80 °C nahm die Anti-Tumor-Aktivität nicht ab. Die beobachtete Anti-Tumor-Wirkung war vergleichbar mit den Effekten einiger anderer bereits ermittelter Bioreaktionsmodifikatoren wie OK – 432 (OKAMOTO et al., hergestellt aus Streptococcus pyogenes [22]) und PSK (TSUKAGOSHI et al., hergestellt aus Coriolus versicolor [23]) und manchmal stärker als die der Standarddosis von OK – 432 (NODA et al.[24]). Biologische Reaktionsmodifikatoren, die aus Pflanzengewebe und bakteriellen Produkten isoliert wurden, zeigen unspezifische Anti-Tumor-Wirkungen, die über T-Zellen erzeugt werden. Die Wirkung von Glykoproteinfraktionen, die aus Chlorella vulgaris extrahiert wurden, könnte von einem Mechanismus abhängen, der über T-Zellen auf antigenspezifische Weise erzeugt wird [24, 19].
TANAKA et al. zeigten, dass das beschriebene Glykoprotein bei Mäusen sowohl gegen spontane als auch gegen experimentell induzierte Metastasen eine Anti-Tumor-Wirkung aufweist. Die antimetastatische Immunpotenzierung wurde bei euthymen Mäusen, nicht aber bei athymen Nacktmäusen beobachtet. Diese Tatsache ist ebenfalls ein Hinweis auf einen Mechanismus, der über die T-Zellen erzeugt wird. Es scheint, dass der Glykoproteinextrakt eine Aktivierung von T-Zellen in den peripheren Lymphknoten von Mäusen mit einem Tumor bewirkt [25].
Reparatur von Strahlenschäden
Im Hinblick auf die oben erwähnte Aktivierung hämatopoetischer Erzeugerzellen und die bei mit Cyclophosphamid behandelten Ratten beobachteten Effekte liegt es nahe, die Auswirkungen von CVE / CVB auf Organismen zu untersuchen, die einen Strahlenschaden erlitten haben. ROTKOVSKA et al. zeigten, dass nach subkutaner, intraperitonealer und intramuskulärer Injektion von CVE die Anzahl der hämatopoetischen Zellen im Knochenmark und in der Milz von Mäusen ansteigt, wie sie es nach einer Bestrahlung tun. Nach der Bestrahlung mit einer letalen Dosis Gammastrahlen 24 Stunden nach der CVE-Injektion überlebten mehr behandelte Mäuse und Ratten im Vergleich zu den unbehandelten. Am ersten Tag nach der Verabreichung schützt CVE sowohl vor der kurzen als auch vor der langen Wirkung der Bestrahlung [26]. Die beobachtete Strahlenresistenz geht mit einer steigenden Anzahl koloniebildender Milzeinheiten im Knochenmark und in der Milz und deren zunehmender Proliferationsaktivität einher. Die Zahl der koloniebildenden Granulozyten-Makrophagen-Zellen im Knochenmark steigt an und die koloniestimulierende Aktivität im Blutserum der Maus steigt nach Injektion der Substanz sehr schnell an. Die Wiederherstellung der Pools koloniebildender Einheiten und koloniebildender Granulozyten-Makrophagen-Zellen im femoralen Knochenmark nach Bestrahlung erfolgt bei den mit CVE behandelten Tieren schneller als in den Kontrollgruppen (VACEK et al., [27], siehe auch DANTAS [7]).
Ein vergleichbarer Schutz vor Strahlenschäden ist auch durch die orale Verabreichung von CVB möglich. Die Fütterung von CVB (400 mg / kg) einmal, zweimal oder dreimal am Tag über 28 Tage und die zusätzliche Gabe einer Dosis spätestens 0,4 h nach der Bestrahlung führten zu einem signifikanten Strahlenschutz (SARMA et al.,[28]).
Studien über die Wirkung von CVB-Dosen und Verabreichungszeiten auf den Strahlenschutz zeigten optimale Ergebnisse, wenn CVB (500 mg / kg) 1 h vor oder unmittelbar nach der Bestrahlung verabreicht wurde. Die LD50/30 für mit CVB vor- und nachbehandelte Mäuse betrug 8,66 bzw. 9,0 Gy im Vergleich zu einem Kontrollwert von 7,8 Gy (SINGH et al., [29]).
Die so beschriebenen Effekte der Stabilisierung und des Immunschutzes eröffnen interessante Möglichkeiten für die Anwendung von CVB / CVE als prophylaktische und therapeutische Behandlung von malignen Tumoren.
In einer zweijährigen Studie an 20 Patienten mit malignen Gliomen fügten MERCHANT et al. [30] CVB und CVE der Ernährung der Patienten hinzu, um mögliche Auswirkungen auf das Immunsystem, die Lebensqualität und die Überlebensdauer zu beobachten. CVB / CVE wurde zusätzlich zur normalen Behandlung mit Bestrahlung, Chemotherapie und Medikamenten wie Antikonvulsiva und Kortikosteroiden verabreicht. Sie fanden heraus, dass das durch Bestrahlung, Chemotherapie und Medikamente reduzierte Immunsystem der Patienten nach der Verabreichung von CVB / CVE fast wieder auf ein normales Niveau zurückkehrt.
Unspezifische Wirkungen
In den folgenden Artikeln werden einige Effekte beschrieben, die nach der Anwendung von CVB / CVE erzielt werden. Die topische Anwendung von CVB (500 mg / kg . Tag) während der Peri-, Post- oder Peri- und Postinitialisierungsstadien der 7,12-Dimethylbenz[a]anthracen-induzierten Papillomgenese modulierte die Tumorlast erheblich auf 5,00, 4,33 und 3,94 (Kontrollgruppe 5,88), die kumulative Anzahl von Papillomen auf 90, 78 und 67 (Kontrollgruppe 106) und die prozentuale Inzidenz von Mäusen mit Papillomen auf 94, 90 und 89 (Kontrollgruppe 100). CVB als alleinige Behandlung oder während der verschiedenen Initialisierungsstadien erhöhte die Sulfhydryl- und Glutathion-S-Transferase-Spiegel im Leber- und Hautgewebe erheblich (SINGH et al., [31]). Der signifikante Anstieg der Leberwerte von Sulfhydryl- und Glutathion-S-Transferase ist auch in den fetalen und neonatalen Systemen nach 14-tägiger CVB-Behandlung von trächtigen oder laktierenden Mäusen nachweisbar. Die Modulation der Spiegel chemisch metabolisierender Leberenzyme deutet auf ein chemopräventives Potenzial von CVB über die perinatale Passage von aktiven Bestandteilen und/oder Metaboliten hin (SINGH et al., [32]). Bei der Bewertung dieser Ergebnisse muss auch berücksichtigt werden, dass nach der Anwendung von CVB große Mengen an Chlorophyll verabreicht werden. Chlorophyll hat antigenotoxische (NEGISHI et al., [33];[34]) und entzündungshemmende (SINGH et al., [35]) Eigenschaften. Aufgrund der geringen Partikelgröße von Chlorella erfolgt die Anwendung des Chlorophylls auf sehr aktive und verfügbare Weise. TANAKA et al. [36] zeigten, dass die orale Verabreichung von CVB deutliche prophylaktische Effekte in Modellen von Wasserimmobilisierungs-, Stress-induzierten und Cystamin-induzierten Geschwüren bewirkt.
MARCHANT et al. [37] berichteten in einer klinischen Vorstudie über die positiven Auswirkungen einer Nahrungsergänzung mit CVB bei Patienten mit Fibromyalgie-Syndrom.