Artikel zur Langlebigkeit

Tomaten und die Parkinson-Krankheit: Kann diese bescheidene Frucht den Weg für bessere Behandlungsmöglichkeiten bei Parkinson ebnen?

gentechnisch veränderte Tomaten könnten eine neue Möglichkeit sein, L-Dopa-Medikamente gegen die Parkinson-Krankheit bereitzustellen

Vom Gedächtnis über die Motivation bis hin zur motorischen Kontrolle ist der Neurotransmitter Dopamin an mehreren Schlüsselaspekten der Entwicklung der Parkinson-Krankheit (PD) beteiligt. Dieser Neurotransmitter wird aus L-Dopa hergestellt, dem aktuellen Goldstandard der Parkinson-Behandlung. 

Aber L-Dopa ist nicht ohne Kosten, sowohl im wörtlichen als auch im übertragenen Sinne. Die Herstellung ist nicht billig und kann schwerwiegende Nebenwirkungen haben. Da derzeit weltweit über 10 Millionen Menschen mit der Parkinson-Krankheit leben, suchen Forscher nach einem besseren und zugänglicheren Weg zur Behandlung mit L-Dopa – und dies könnte ihnen mit der bescheidenen Tomatenfrucht gelungen sein.

Was ist der Zusammenhang zwischen Dopamin und der Parkinson-Krankheit?

Obwohl die vier Hauptsymptome der Parkinson-Krankheit bewegungsbedingt sind – Zittern, Steifheit, Bradykinesie oder langsame Bewegung und Gleichgewichtsinstabilität – kann die Krankheit auch Demenz oder Verwirrtheit, Apathie, Müdigkeit, Angstzustände und Depressionen verursachen. 

Dopamin – oder besser gesagt, der Mangel daran – ist die Ursache all dieser Symptome. Die Entwicklung und das Fortschreiten der Parkinson-Krankheit sind auf den Verfall dopaminerger Neuronen zurückzuführen, bei denen es sich um Zellansammlungen in einer Gehirnregion handelt, die als „Dopaminerge Neuronen“ bezeichnet wird substantia nigra. Die Neuronen darin wichtige Gehirnregionen produzieren Dopamin zur Steuerung der motorischen Funktion und degenerieren bei Parkinson-Patienten schnell. Mit fortschreitender Parkinson-Krankheit werden immer mehr dopaminerge Neuronen funktionsunfähig, was die Symptome verschlimmert und die schädlichen Nebenwirkungen von synthetischem L-Dopa verstärkt. 

L-Dopa, auch als Levodopa bekannt, ist eine revolutionäre Therapie für Millionen von Menschen mit Parkinson-Krankheit. Allerdings hat das Medikament auch einige Nachteile. Synthetisches L-Dopa kann unerwünschte Nebenwirkungen wie Übelkeit, Erbrechen und Schwindel verursachen. Bis zu zwei Drittel der L-Dopa-Konsumenten entwickeln leichte bis schwere Dyskinesien, bei denen es sich um unwillkürliche, unregelmäßige und ruckartige Bewegungen handelt. Zusätzlich zu diesen Nebenwirkungen sind die Zugänglichkeit und Erschwinglichkeit von L-Dopa-Medikamenten für viele Menschen begrenzt, da die durchschnittlichen Kosten für das Medikament 2.821,95 € pro Jahr betragen. 

Aufgrund der unerwünschten Nebenwirkungen, die synthetisches L-Dopa verursachen kann, könnte die Lösung in L-Dopa-Medikamenten aus natürlicher Quelle liegen. 

Die Parkinson-Krankheit führt zu Funktionsstörungen dopaminerger Neuronen

Tomaten so konstruieren, dass sie L-Dopa enthalten

Forscher des John Innes Centre im Vereinigten Königreich stellten die Hypothese auf, dass Tomaten die perfekte Frucht seien, um sie genetisch in eine natürliche Quelle für L-Dopa umzuwandeln. Veröffentlicht in Stoffwechseltechnik im November 2020 deuten die Ergebnisse dieser Studie darauf hin, dass gentechnisch veränderte Tomaten eine kostengünstige und zugängliche Alternative zu synthetischen L-Dopa-Medikamenten sind. 

Obwohl einige Pflanzen wie die Rote Bete L-Dopa produzieren, enthalten sie es nicht in ihrem Fruchtfleisch, sodass wir es verzehren können. Stattdessen wird das L-Dopa vollständig zur Herstellung von Betalainen verwendet, Verbindungen, die bestimmten Gemüsesorten ihre rote und gelbe Farbe verleihen. Die Hülsenfrucht Mucuna pruriensdie Samtbohne, auch bekannt als Samtbohne, enthält große Mengen an natürlichem L-Dopa in ihren Samen und wird zur Behandlung von PD-Symptomen eingesetzt. Allerdings ist die Ernte und Verarbeitung der Bohne ein komplizierter Prozess.

Deshalb entschied sich die britische Forschungsgruppe für Tomaten, weil sie kein Betalain produzieren – was bedeutet, dass die Pflanze nicht ihr gesamtes L-Dopa zur Herstellung von Betalain verbrauchen würde – und die Frucht leicht und weit verbreitet angebaut werden kann.

Die Forscher begannen den Prozess, indem sie Tomaten so veränderten, dass sie das Gen trugen CYP76AD6, das in Roter Bete vorkommt und für das Enzym kodiert, das für die Synthese von L-Dopa verantwortlich ist. Dieses Enzym, Tyrosinase, nutzt die Aminosäure Tyrosin, um in Pflanzen L-Dopa zu erzeugen. Daher führte die Überexpression dieses Gens dazu, dass die Tomaten auf natürliche Weise aus Tyrosin L-Dopa bildeten. Anstatt tyrosinreiche Pflanzen zu verwenden – die tendenziell Betalain produzieren – verwendete das Forschungsteam die von Natur aus tyrosinarme Tomate und veränderte sie so, dass sie reich an Aminosäuren ist.

In einem zweiten Experiment gelang dem Forschungsteam genau das. L-Dopa-reiche Tomaten wurden mit Tomaten gekreuzt, die das Gen tragen MYB12. Dieses Gen gilt als Hauptregulator des Stoffwechsels in Tomaten und sorgt für einen erhöhten Tyrosinspiegel. Diese gekreuzten Tomaten hatten einen um 30 % erhöhten L-Dopa-Gehalt im Vergleich zu Tomaten mit nur diesem CYP76AD6 gen. 

Das Fruchtfleisch der Hybridtomaten enthielt 150 mg L-Dopa pro Kilogramm. Da eine Standarddosis von Levodopa 300–500 mg pro Tag beträgt, könnte dies mit etwa 2 Kilogramm frischen Tomaten erreicht werden.  

Hält eine Tomate am Tag die Parkinson-Krankheit in Schach?

Legt diese Forschung also nahe, dass Parkinson-Patienten sich mit gentechnisch veränderten Tomaten vollstopfen sollten, um ihre L-Dopa-Dosis zu erhalten? Nicht unbedingt, denn das würde über 16 Tomaten pro Tag entsprechen. Ziel der Forscher ist es vielmehr, ein nachhaltiges und skalierbares Modell zur Gewinnung von L-Dopa aus Tomaten zu entwickeln und ein gereinigtes L-Dopa-Arzneimittel zu entwickeln. Mit dem Ziel, Gebiete mit begrenzten Ressourcen oder Zugang zu synthetischem L-Dopa zu behandeln, könnten diese modifizierten Tomaten leicht angebaut, auf eine größere Produktion ausgeweitet und vor Ort verarbeitet werden. 

Klinisch gesehen führen natürliche L-Dopa-Quellen tendenziell zu besseren Therapieergebnissen mit weniger Nebenwirkungen als synthetisches L-Dopa. Da L-Dopa-Medikamente aus diesen gentechnisch veränderten Tomaten jedoch nicht bei Menschen mit Parkinson untersucht wurden, kennen wir noch nicht die vollständigen Auswirkungen und langfristigen Aussichten der Behandlung. 

gentechnisch veränderte Tomaten könnten eine kostengünstige und skalierbare Möglichkeit sein, L-Dopa-Medikamente gegen die Parkinson-Krankheit bereitzustellen

Wichtigste Erkenntnisse aus dieser Forschung:

  • Gentechnisch veränderte Tomaten mit Überexpression der Gene CYP76AD6 und MYB12 führt zur natürlichen Produktion von L-Dopa, der Vorstufe von Dopamin.
  • Synthetische L-Dopa-Medikamente gelten als Goldstandard für die Behandlung der Parkinson-Krankheit. Allerdings haben diese Medikamente ihren Preis – sowohl wörtlich in Höhe von 2.821,95 € pro Jahr als auch im übertragenen Sinne, da sie schwächende Nebenwirkungen verursachen können.
  • Diese gentechnisch veränderten Tomaten könnten eine kostengünstige, zugängliche und skalierbare Option für die Herstellung natürlicher L-Dopa-Medikamente zur lokalen und weltweiten Behandlung der Parkinson-Krankheit sein.

Verweise:

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Cacabelos R. Parkinson-Krankheit: Von der Pathogenese zur Pharmakogenomik. Int j mol sci. 2017;18(3):551. Veröffentlicht am 4. März 2017. doi:10.3390/ijms18030551

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Parkinson-Statistiken verstehen. https://www.parkinson.org/Understanding-Parkinsons/Statistics. veröffentlicht 2020. Zugriff am 10. Dezember 2020. 



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