Ein in der Zeitschrift veröffentlichter Übersichtsartikel Antioxidantien bietet einen detaillierten Überblick über nanopartikelbasierte Strategien zur Verbesserung der Bioverfügbarkeit und Bioaktivität von Curcumin.

Studie: Verbesserung der Bioverfügbarkeit und Bioaktivität von Curcumin zur Vorbeugung und Behandlung von Krankheiten. Bildnachweis: Microgen / Shutterstock

Hintergrund

Curcumin, die wichtigste bioaktive Verbindung von Kurkuma, ist ein Polyphenol, das in enthalten ist Curcuma longa Wurzeln. Diese Verbindung hat zahlreiche gesundheitliche Vorteile, darunter krebsbekämpfende, antioxidative, entzündungshemmende, Fettleibigkeit bekämpfende, antidiabetische, antimikrobielle, wundheilende und lipidsenkende Eigenschaften.

Curcumin hat eine geringe Bioverfügbarkeit in menschlichen Organen und wird nach der Darmresorption schnell in eine Reihe bioaktiver Metaboliten umgewandelt. Getrocknetes Kurkumapulver, hergestellt aus Curcuma longa Wurzeln enthalten etwa 2-5 % Curcumin.

Über die Nahrung aufgenommenes Curcumin reicht aus, um die Darmmikrobiota zu beeinflussen. Aufgrund des schnellen Stoffwechsels wird die Konzentration von intaktem Curcumin im Kreislauf jedoch sehr niedrig (submikromolare Konzentrationen), was nicht ausreicht, um zelluläre Signale und Genexpression auszulösen, wie in beobachtet in vitro Studien mit kultivierten Zellen.   

Beispiele für Curcumin-Nano-Abgabesysteme.

Strategien zur Erhöhung der Curcumin-Bioverfügbarkeit

Curcumin aus der Nahrung wird nur unzureichend über das Darmepithel absorbiert und unterliegt einem schnellen Stoffwechsel und einer systemischen Elimination. In einer wässrigen Lösung mit neutralem pH-Wert entsteht der Enolzustand von Curcumin, der die Stabilität von Curcumin verringert.

Es wurden mehrere Nanoformulierungen entwickelt, um die Curcuminkonzentration im Kreislauf sowie in bestimmten Zellen, Geweben und Organellen zu erhöhen. Diese Nanoformulierungen wurden entwickelt, um die Löslichkeit von Curcumin zu erhöhen, die Stabilität während der gastrointestinalen Absorption zu verbessern, Absorptionswege zu verändern und Entgiftungsenzyme mithilfe von Adjuvantien zu hemmen.

Die neueste Generation von Curcumin-Nanoformulierungen kann die Bioverfügbarkeit von freiem Curcumin im Plasma um mehr als das Hundertfache erhöhen und die Absorption, Zellaufnahme, Permeabilität durch die Blut-Hirn-Schranke und Gewebeverteilung verbessern.

Zu den Faktoren, die die Bioverfügbarkeit von Curcumin verbessern, gehören Zusammensetzung, Größe und Verabreichungsweg von Nanopartikeln. Es wurde festgestellt, dass Curcuminpräparate mit Nanopartikeln kleinerer Größe bei oraler Verabreichung die Bioverfügbarkeit erhöhen. Im Gegensatz dazu wurde festgestellt, dass größere Nanopartikel die Bioverfügbarkeit erhöhen, wenn sie intravenös verabreicht werden.

Curcumin-Nanoformulierungen können die Seneszenz bösartiger und normaler Zellen induzieren und so verschiedene Krebsarten und altersbedingte Krankheiten wirksam behandeln, darunter Herz-Kreislauf-Erkrankungen, neurodegenerative Erkrankungen sowie Leber-, Lungen- und Magen-Darm-Erkrankungen.

Bezüglich der Wirkungsweise deuten bestehende Erkenntnisse darauf hin, dass Curcumin als antioxidative und entzündungshemmende Verbindung wirkt, um die Produktion reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) zu reduzieren und die zelluläre Signalübertragung und Genexpression im Zusammenhang mit Entzündungswegen zu modulieren. Diese Aktivitäten wirken synergetisch, um die Homöostase zellulärer Makromoleküle (Proteine, DNA und Lipide) aufrechtzuerhalten.

Diese Aktivitäten können durch die Einbindung von Curcumin in nanopartikelbasierte Formulierungen, wie beispielsweise polymeres Curcumin-Bioperin-PLGA, gesteigert werden. Es ist bekannt, dass die Isomerisierung von Curcumin zu cis-trans-Curcumin seine Fähigkeit erhöht, Adenosinrezeptoren zu binden. Der Einbau von cis-trans-Curcumin in Nanoformulierungen gilt als wertvolle Strategie zur Verbesserung seiner therapeutischen Wirkung Wirksamkeit gegen entzündliche Erkrankungen.        

Was das Sicherheitsprofil betrifft, deuten aktuelle klinische Studien darauf hin, dass die meisten Curcumin-Nanoformulierungen gut verträglich und sicher für die Anwendung beim Menschen sind.

Antimikrobielle Aktivitäten

Es ist bekannt, dass Curcumin eine antimikrobielle Wirkung sowohl gegen grampositive als auch gegen gramnegative Bakterien ausübt, und diese Aktivität ist vorteilhaft für topische Anwendungen gegen Hautinfektionen sowie orale und intestinale Anwendungen. Darüber hinaus kann Curcumin indirekt Infektionen vorbeugen, indem es das Bakterienwachstum in Lebensmitteln hemmt. 

Die antimikrobielle Wirkung von Curcumin kann durch die Einbindung in Nanoformulierungen verstärkt werden. Die Verabreichung von Curcumin zusammen mit anderen Verbindungen wie Antibiotika, Honig oder anderen Polyphenolen kann ebenfalls seine antimikrobielle und biofilmhemmende Wirkung verstärken.

Auswirkungen von Curcumin-Nanoformulierungen im Magen-Darm-Trakt  

Es wurde festgestellt, dass mehrere auf Nanotechnologie basierende Systeme wie Mizellen, Liposomen, Exosomen, Phospholipidkomplexe, Nanoemulsionen, nanostrukturierte Lipidträger und Biopolymer-Nanopartikel die orale Bioverfügbarkeit von Curcumin erhöhen.

Es wurde festgestellt, dass Nanopartikel-Curcumin namens „Theracurmin“ Kolitis bei Mäusen unterdrückt, indem es die Darmmikrobiota moduliert. Eine Verbesserung der Zusammensetzung der Darmmikrobiota wurde auch durch den Einsatz von Nanobläschen-Curcumin-Extrakt erreicht. Es wurde festgestellt, dass Curcumin, das mit nanostrukturierten Lipidträgern beladen ist, Darmentzündungen bei Tieren reduziert.

Es wurde festgestellt, dass der Einbau von Curcumin in Liposome seine krebshemmende Wirkung steigert, indem es die gastrointestinale Absorption verbessert. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Verabreichung von Curcumin zusammen mit anderen bioaktiven Verbindungen wie Piperin und Salsalat die Bioverfügbarkeit und Bioaktivität von Curcumin erhöht.

Auswirkungen von Curcumin-Nanoformulierungen auf Leber und Fettgewebe  

Es wurde festgestellt, dass Curcumin-Nanoformulierungen mit Adjuvantien wie Piperin und Quercetin seine Bioverfügbarkeit und Bioaktivität erheblich erhöhen. Es wurde festgestellt, dass verschiedene auf Nanotechnologie basierende Abgabesysteme wie Mizellen, Liposomen, Polymer-, Metall- und feste Lipid-Nanopartikel die Bioverfügbarkeit von Curcumin erhöhen.

Die entzündungshemmenden, antioxidativen und antifibrotischen Eigenschaften von Curcumin machen es zu einem potenziellen therapeutischen Wirkstoff bei Lebererkrankungen. Es wurde festgestellt, dass Curcumin-Nanoformulierungen bei Lebererkrankungen die therapeutische Wirksamkeit erhöhen, indem sie die Löslichkeit, Bioverfügbarkeit und Membranpermeabilität von Curcumin erhöhen und seine Pharmakokinetik, Pharmakodynamik und Bioverteilung verbessern.   

Auswirkungen von Curcumin-Nanoformulierungen auf das Herz-Kreislauf-System   

Es wurde festgestellt, dass Curcumin, eingekapselt in Carboxymethyl-Chitosan-Nanopartikel, konjugiert mit einem Myozyten-spezifischen Homing-Peptid, die kardiale Bioverfügbarkeit von Curcumin erhöht. Es wurde auch festgestellt, dass die Formulierung die Herzfunktion verbessert, indem sie die Expression von Hypertrophie-Markergenen und apoptotischen Mediatoren reduziert.

Es wurde festgestellt, dass mehrere Curcumin-Nanoformulierungen, wie z. B. Nanokapseln auf Hyaluronsäurebasis, in PLGA eingekapselte Nanopartikel oder Nanoemulsionssysteme, die Wasserlöslichkeit von Curcumin erhöhen und anschließend Bluthochdruck bei Tieren verhindern. Ähnliche kardioprotektive Wirkungen wurden bei Nanocurcumin-Polymer-basierten Nanopartikeln und Curcumin- und Nisin-basierten Polymilchsäure-Nanopartikeln beobachtet. Es wurde festgestellt, dass diese Formulierungen Myokardschäden vorbeugen und die Herzmuskelfunktionen verbessern.

Auswirkungen von Curcumin-Nanoformulierungen auf das Gehirn   

Es wurde festgestellt, dass mit Galactomannanen komplexiertes Curcumin sowohl bei Menschen als auch bei Tieren eine bessere Durchlässigkeit der Blut-Hirn-Schranke und eine höhere Wirksamkeit bei der Vorbeugung von Neuroinflammationen, Angstzuständen, Müdigkeit und Gedächtnisverlust aufweist.

Es wurde festgestellt, dass mit Curcumin beladene Liposome in Tier- und Zellmodellen der Alzheimer-Krankheit eine antiamyloidogene und entzündungshemmende Wirkung haben. Die präventive Wirkung von Curcumin gegen die Alzheimer-Krankheit hängt mit seiner Fähigkeit zusammen, die Amyloid-Beta-Produktion und die Tau-Aggregation zu reduzieren, die Hauptmerkmale der Alzheimer-Krankheit sind.   

Klinische Studien mit Patienten mit leichter bis mittelschwerer Alzheimer-Krankheit konnten jedoch keine positive Wirkung von Curcumin auf die Reduzierung von Krankheitsbiomarkern und die Verbesserung kognitiver Funktionen feststellen.

Eine kürzlich durchgeführte klinische Studie mit nicht dementen Erwachsenen hat hingegen gezeigt, dass eine orale Behandlung mit Curcumin das Gedächtnis verbessern und die Ansammlung von Amyloid und Tau in der Amygdala und im Hypothalamus reduzieren kann.   

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• Quelle: https://www.news-medical.net/news/20240317/Nanoparticles-turbocharge-turmerics-curcumin-for-enhanced-health-benefits.aspx