Sekundäre Pflanzenstoffe (auch Sekundärmetaboliten, sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe, im naturheilkundlichen Bereich auch Phytamine genannt) sind bestimmte chemische Verbindungen, die von Pflanzen weder im Energiestoffwechsel, noch im aufbauenden (anabolen) oder im abbauenden (katabolen) Pflanzenstoffwechsel produziert werden. Sie werden nur in speziellen Zelltypen hergestellt und grenzen sich von primären Pflanzenstoffen dadurch ab, dass sie für die Pflanze nicht lebensnotwendig sind.
Sekundäre Pflanzenstoffe gehören zu den Naturstoffen und haben einen hohen Stellenwert für den Menschen. Oft werden Pflanzen nur aufgrund dieser Verbindungen angebaut. Ihre Biosynthesewege fasst man unter dem Begriff Sekundärstoffwechsel zusammen. Sekundärmetaboliten leiten sich von Produkten des anabolen und katabolen Stoffwechsels ab, hauptsächlich Carbonsäuren, Kohlenhydraten und Aminosäuren. Nicht immer lässt sich der Sekundärstoffwechsel eindeutig abgrenzen. Dies hängt damit zusammen, dass Primär- und Sekundärstoffwechsel häufig gemeinsame Reaktionsschritte und die gleichen Enzymsysteme nutzen. So kann die Entscheidung, ob es sich um ein primäres oder um ein sekundäres Stoffwechselprodukt handelt, nur aus der Betrachtung der Funktion, welche die Substanz im pflanzlichen Organismus hat, getroffen werden. Die wichtigsten Gruppen pflanzlicher Sekundärverbindungen sind, geordnet nach ihrer chemischen Struktur:
- Phenolische Verbindungen: einfache Phenole, Polyphenole, Xanthone, Phenylpropanoide, Stilbene und ihre Glykoside
- Isoprenoide Verbindungen: Terpene, Steroide und ihre Glykoside; Carotinoide, Speicherlipide
- Alkaloide: z. B. Koffein und Nikotin
- Aminosäuren wie Alliin oder Canavanin
- obwohl Chlorophyll nur in photosynthetisch aktiven Pflanzenteilen produziert wird, gehört es nicht zu den sekundären Pflanzenstoffen, da es lebensnotwendig für die Pflanze ist.
Bedeutung
Da die Erzeugung sekundärer Pflanzenstoffe in verschiedenen Pflanzenarten sehr unterschiedlich sein kann, hat ihre Untersuchung große Bedeutung für die Taxonomie. Weil sie zeitlich und räumlich begrenzt und oft von Umgebungsbedingungen abhängig produziert werden, ist ihre Untersuchung wichtig für das Verständnis der Zelldifferenzierung in der Pflanze. Sekundäre Pflanzenstoffe wie z. B. Alkaloide und Terpene bilden chemisch sehr unterschiedliche Strukturen und haben für den Menschen daher eine enorme Bedeutung, vor allem in der Pharmakologie und der chemischen Synthese.
Anpassungen an sekundäre Pflanzenstoffe
Trotz der raffinierten und vielfältigen Verbindungen haben sich immer wieder bestimmte Tiere an sie angepasst oder eine Toleranz dagegen entwickelt. Solche Tiere werden als Nahrungsspezialisten bezeichnet. Sie können die Inhaltsstoffe mit der Nahrung aufnehmen und für sich selber nutzbar machen, sie neutralisieren oder schlicht wieder ausscheiden. Manche Tiere sind in der Lage, mittels Sequestration giftige Substanzen im eigenen Körper zu speichern, um sich ebenfalls auf diese Weise vor ihren Fressfeinden zu schützen. Ein interessantes Beispiel dafür ist der Monarchfalter, der Herzglykoside speichern kann. Diese Sekundärstoffe verursachen bei seinem Fressfeind, dem Blauhäher, Lähmungserscheinungen und Erbrechen. Schon nach kurzer Zeit lernen die Vögel, die auffällig gefärbten Schmetterlinge zu meiden.
Bedeutung für den Menschen
Sekundäre Pflanzenstoffe werden im naturheilkundlichen Bereich auch als Phytamine (Phyto = griech. Pflanze) bezeichnet, da einige von ihnen als Teil der Ernährung gesundheitliche Vorteile bieten. Bis jetzt sind unter anderem folgende Wirkungen bekannt:
| Wirkung | Stoffe |
|---|---|
| Senkung des Blutdrucks | Reserpin in Rauwolfia serpentina, Polyphenole in Granatapfel |
| verhindert Thrombosen | Sulfide in Knoblauch |
| Regulierung des Blutzuckerspiegels | Phytin im Getreide |
| Förderung der Verdauung | Polyphenole in Gewürzen |
| Bekämpfung von Bakterien | Phenolsäuren in Früchten |
| Anregung des Immunsystems | Polysaccharide |
| Entzündungshemmend | Saponine in Hülsenfrüchten, Hafer und einigen Gemüsearten; Flavonoide in fast allen Pflanzen |
| Senkung des Cholesterins | Phytosterine in fast allen Pflanzen, Saponine |
| Hemmung der Krebsentstehung | z. B. Carotinoide in grünblättrigem Gemüse, Proteaseinhibitoren (in höherer Dosis giftig) in Kartoffeln, Nüssen, Getreide, Hülsenfrüchten; Granatapfel-Polyphenole wie Punicalagin, Ellagitannin, Crosmin, Gallussäure und Ellagsäure |
| antioxidativ | Flavonoide, Liponsäure |
| hormonähnliche Wirkung | Phytohormone, Phytoöstrogene. |
Viele sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe sind für den Menschen jedoch giftig. Zu diesen natürlich vorkommenden Giftstoffen kann man zum Beispiel die Alkaloide wie etwa Nicotin oder Atropin zählen. Manche dieser natürlichen Gifte kann man sich pharmakologisch zu Nutze machen wie das Gift der Tollkirsche Atropin, die Alkaloide des Schlafmohns (Morphin, Codein, Papaverin, Noscapin) oder die Diterpenoide aus Eibenarten (Taxol A = Paclitaxel). Vielfach dienen Naturstoffe als Leitstruktur für neuartige Wirkstoffe, bei denen die Grundstruktur in Richtung verbesserter Wirkung sowie verminderter Nebenwirkungen optimiert ist.
Literatur
- Katharina Munk (Hrsg.): Grundstudium Biologie – Botanik. Spektrum Verlag, Heidelberg 2001
- P. Schopfer und A. Brennicke: Pflanzenphysiologie. 6. Auflage. Elsevier, 2005, ISBN 3-8274-1561-6
- Harborne, Baxter: Phytochemical Dictionary- A Handbook of Bioactive Compounds from Plants. Verlag Taylor & Frost, London 1983
- Lansky, R. A. Newman: Punica granatum (pomegranate) and its potential for prevention and treatment of inflammation and cancer. In: Journal of Ethnopharmacology. 109 (2007) 177–206
- Walter de Gruyter: Pschyrembel Wörterbuch Naturheilkunde. Berlin, New York 1996, ISBN 3-11-014276-7
- Deutschlandfunk, Sprechstunde, 12. Oktober 2010, Radiolexikon, Renate Rutta: Sekundäre Pflanzenstoffe [3](14. Oktober 2010)
Fundstellen
Das Comeback des Medizinalrharbarbers
Ortstermin in der "Thülala", wie die Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft bei Insidern heißt: Der Agrarwissenschaftler Armin Vetter führt an den duftenden Beeten des Schaugartens in Dornburg vorbei. Üppig wuchert der Medizinalrhabarber. Dessen riesige Blätter ähneln seinem bekannteren Verwandten; Verwendung finden die monströsen Wurzeln; sie enthalten Anthrachenonderivate, aus denen sich ein bewährtes Abführmittel extrahieren lässt.
Die Pflanze ist ein Beispiel dafür, wie schnell Spezialkenntnisse in Vergessenheit geraten: In der DDR wurde Medizinalrhabarber kultiviert. Nach der Wende brach der Absatz jedoch ein. Als man die Produktion knappe zehn Jahre später wieder ankurbeln wollte, war das "ganze Wissen und die Kultursorte weg", erzählt Armin Vetter. Er ließ nicht locker. Aus botanischen Gärten besorgte er sich Pflanzen, ein paar Rentner mit Know-how wurden aufgetan - und von 2001 an wird wieder großflächig geerntet.
Allianzen zwischen der Avantgarde der Esskultur und experimentierfreudigen Landwirten sind zukunftsträchtig. Ein EU-Programm "Naturbiotik - die Apotheke des Ackers" soll der Agrikultur neue Chancen eröffnen. Im niedersächsischen Arenborn züchten die Mitglieder eines Vereins zur Erhaltung der Nutzpflanzenvielfalt alte Sorten neu: Blaue Kartoffeln, Gelbe Zuckererbsen und Zimterdbeeren. In Mecklenburg haben ein Gärtner und ein Koch das Projekt "Essbare Landschaften" aus der Taufe gehoben. Sie demonstrieren, dass ungewöhnliche Feld-, Wald- und Wiesengewächse Leckerbissen sein können: Gänseblümchen und wilde Malve, Bärlauch und Bronzefenchel.
Quelle: GEO WISSEN Nr.28/September 2001
Früchte und Gemüse bewahren vor Herzinfarkt und Schlaganfall
Menschen, die regelmäßig Obst und Gemüse essen, erleiden seltener einen Herzinfarkt oder einen Schlaganfall und versterben seltener an kardiovaskulären Erkrankungen als ihre Mitmenschen, die sich ungesünder ernähren. Eine entsprechende Langzeitstudie veröffentlichten Lydia Bazzano und ihre Mitarbeiter im American Journal of Clinical Nutrition (Am J Clin Nut 2002; 76:93–9).
Eine gesunde Ernährung werde häufig mit einem verminderten Risiko für kardiovaskuläre Erkrankungen in Zusammenhang gebracht, so die Wissenschaftler, die vorliegende Studie habe den Effekt einer gesunden Ernährung jedoch über mehrere Jahrzehnte erfasst und tatsächlich belegen können. Bazzano und ihr Team untersuchten das Essverhalten von 9 608 Erwachsenen zwischen 25 und 74 Jahren.
Keiner von ihnen hatte die Anzeichen einer kardiovaskulären Erkrankung, als die Wissenschafter zwischen 1971 und 1975 mit ihrer Untersuchung begannen. Das Essverhalten der Studienteilnehmer erfassten die Forscher mittels eines Fragebogens, den die Probanden regelmäßig ausfüllten. Außerdem erfassten Bazzano und Mitarbeiter die Erkrankungen der Studienteilnehmer und deren Mortalität.
Diejenigen Probanden, die mindestens drei Stücke Obst oder Gemüse täglich gegessen hatten, zeigten eine um 27 Prozent erniedrigte Inzidenz für Schlaganfälle und eine um 42 Prozent verminderte Mortalität aufgrund eines Schlaganfalles. Ihr Risiko, an einer kardiovaskulären Erkrankung zu versterben, war um rund ein Viertel geringer, als bei Probanden, die weniger als drei Stücke Obst oder Gemüse täglich gegessen hatten.
„Der Effekt von Obst und Gemüse könnte sogar noch höher sein“, vermutet Eric Rimm von der Harvard School of Public Health in einem Editorial in der gleichen Zeitschrift (Am J Clin Nut 2002; 76:1-2). Die Studie habe nämlich nur unterschieden zwischen Probanden, die sehr wenig Obst und Gemüse aßen und solchen, die dies „moderat“ getan hätten (mindestens drei Stück). Eventuell könne, wer mehr davon esse, den Effekt noch steigern.
Quelle: (21.06.02) Deutsches Ärzteblatt
Bitter-Schokolade: Schutz für´s Herz
Schokolade ist gesund - zumindest die bittere Variante. Wie italienische und britische Forscher beobachtet haben, steigt nach dem Genuss von dunkler Schokolade der Gehalt so genannter Antioxidantien im Blutplasma. Diese Stoffe schützen das Herzkreislaufsystem. Das Verschlingen von Milchschokolade lasse sich mit dieser positiven Wirkung allerdings nicht rechtfertigen, berichten die Wissenschaftler im Fachblatt «Nature» (Bd. 424, S. 1013): Milch hebt den herzschützenden Effekt dunkler Schokolade wieder auf. Unter wissenschaftlicher Aufsicht naschten zwölf Freiwillige entweder Bitterschokolade, Milchschokolade oder Bitterschokolade zusammen mit einem Glas Milch. Eine Stunde später maßen die Forscher um Mauro Serafini vom Institut für Ernährungsforschung in Rom die antioxidative Wirkung des Blutplasmas der Probanden. Ergebnis: Im Blut der Bitterschokoladen-Tester war sie um fast 20 Prozent angestiegen. Unter anderem hatten die Probanden dieser Gruppe deutlich mehr Epicatechin im Blut, einen Vertreter aus der Gruppe der Antioxidantien. Die nachteiligen Effekte der Milch erklären die Forscher damit, dass sich die Milchproteine möglicherweise mit den antioxidativ wirkenden Flavonoiden der Schokolade verbinden. Diese seien dann für den Körper nicht mehr zugänglich. Antioxidantien neutralisieren im Körper zellschädigende Sauerstoffmoleküle, so genannte freie Radikale. Sie wirken somit als «Radikalfänger».
Quelle: dpa; 28. August 2003
Polyphenol aus grünem Tee reduziert die Körperfettzunahme bei Mäusen
Ein in grünem Tee enthaltenes Polyphenol (Epigallocatechingallat, EGCG) reduziert dosisabhängig die Körperfettzunahme bei Mäusen. Der Effekt ist nicht auf eine appetithemmende Wirkung der Substanz zurückzuführen, sondern auf eine verminderte Aufnahme der Nahrung im Darm und eine gesteigerte Fettverbrennung. Dieses zeigen neue Ergebnisse einer Forschergruppe unter der Leitung von Frau Prof. Dr. Susanne Klaus vom Deutschen Institut für Ernährungsforschung (DIfE) Potsdam Rehbrücke.
Grüner Tee enthält große Mengen an Polyphenolen, hauptsächlich Catechine, denen zahlreiche gesundheitsfördernde Effekte zugesprochen werden, wie z.B.
antikanzerogene, antioxidative, Blutdruck- und Cholesterinspiegel-senkende Wirkungen. Ebenso belegen Studien an Tier und Mensch, dass diese Substanzen gewichtsreduzierende Eigenschaften besitzen. Da EGCG ein Hauptinhaltsstoff des grünen Tees ist und bislang wenig Daten bezüglich seiner Effekte auf die Entstehung von Übergewicht und den Energiehaushalt vorliegen, führten die Wissenschaftler um Prof. Dr. Susanne Klaus verschiedene Untersuchungen an einem Mausmodell durch. Um den Einfluss anderer Teebestandteile weitestgehend auszuschließen, verwendeten die Forscher ein gereinigtes EGCG-Präparat (TEAVIGOTM). TEAVIGOTM ist ein Extrakt aus grünem Tee und besteht zu über 94 % aus EGCG. Die Versuchstiere erhielten über 4 Wochen unterschiedliche Konzentrationen von TEAVIGOTM zusätzlich zu einer fettreichen Diät, die bei dem verwendeten Mausmodell schnell zu Übergewicht führt. Obwohl die aufgenommenen Futtermengen annähernd gleich waren, hatten die mit EGCG behandelten Tiere im Vergleich zu den Kontrolltieren nach 29 Tagen ein deutlich niedrigeres Körpergewicht mit vermindertem Körperfettanteil. Fäzes-Analysen der Tiere lassen vermuten, dass die verminderte Gewichtszunahme zum Teil auf eine reduzierte Resorption der Nahrung im Darm zurückzuführen ist. Zusätzlich durchgeführte Kurzzeitstudien weisen zudem darauf hin, dass EGCG außerdem die Fettverbrennung steigert.
Quelle: International Journal of Obesity, Klaus et al., 2005
Bewahrt eine Rotwein-Substanz vor Alzheimer?
"Rotwein ist für alte Knaben eine von den besten Gaben", sagte schon Wilhelm Busch. Dem Rebensaft werden gleich mehrere positive Effekte auf die Gesundheit zugesprochen.
So soll Rotwein den Blutdruck senken, vor KHK, aber auch vor Prostatakrebs schützen . Forscher vom Institute for Medical Research in Manhasset im US-Staat New York, haben jetzt eine Substanz aus Rotwein isoliert, die möglicherweise vor Morbus Alzheimer schützen kann (J Biol Chem, 2005, online).
Die Substanz, das Polyphenol Resveratrol, haben die Forscher zu β-Amyloid-produzierenden Zellen in Kultur gegeben. Amyloid-Plaques im Hirn treten bei Morbus Alzheimer auf. Mit Resveratrol war die Menge an Alzheimer-Peptiden in den Zellen deutlich verringert.
Das Trinken von Rotwein reiche für einen Schutz allerdings nicht aus. Die Resveratrol-Konzentration im Wein läge weit unter denen der Zellkulturversuche. Die Forscher wollen nun die molekularen Mechanismen der Wirkung von Resveratrol auf die Amyloid-Synthese untersuchen. Sie sehen darin einen Ansatz für Medikamente gegen Alzheimer.
Quelle: Ärzte Zeitung, 09.11.2005