Cholesterol-lowering Properties and Safety of Chitosan

Summary

Chitosan (CAS 9012-76-4) is derived by alkaline deacetylation from chitin, an abundant polymeric product of natural biosynthesis especially in crustaceans. It is available in a primary, unorganised structure, but also in a microcrystalline form. As a dietary supplement, chitosan has been claimed to control obesity and to lower serum cholesterol. A variety of chitosan products have been freely available worldwide in health stores and pharmacies. This review summarises the current knowledge about cholesterol-lowering and safety properties of chitosan and focuses its possible application for the treatment of hypercholesterolaemia.

Chitosan behaves as a polycationic(+) cellulose-like fibrillar biopolymer that forms films with negatively charged surfaces. It is not specifically hydrolysed by digestive enzymes in man, but limited digestion of chitosan due to bacterial flora and to the unspecific enzymes might occur. Negatively charged molecules in stomach attach strongly to the positive charged tertiary amino group (-NH₃ ⁺) of chitosan. Therefore, chitosan reduces fat absorption from gastrointestinal tract by binding with anionic carboxyl groups of fatty and bile acids, and it interferes with emulsification of neutral lipids (i.e., cholesterol, other sterols) by binding them with hydrophobic bonds.

In short-term animal studies the safety of chitosan has been good. There are only few studies with chitosan in humans. In man, dietary chitosan has been reported to reduce serum total cholesterol levels by 5.8-42.6 % and low-density lipoprotein levels by 15.1-35.1 %. In short-term trials up to 12 weeks, no clinically significant symptoms have been observed with chitosan compared to placebo. Mild and transitory nausea and constipation have been reported in 2.6-5.4 % of subjects. Although chitosan has been clinically well tolerated, it cannot be recommended to people allergic to crustaceans.

Zusammenfassung

Cholesterinsenkende Eigenschaften und Sicherheit von Chitosan

Chitosan (CAS 9012-76-4) ist ein Derivativ von Chitin, einem reichlich vorhandenen polymerischen Produkt natürlicher Biosynthese besonders in Krebstieren, und wird mittels alkalischer Deacetylierung hergestellt. Es steht in einer primären, unorganisierten Struktur zur Verfügung, aber auch in mikrokristalliner Form. Als Nahrungszusatzstoff verwendet wurde Chitosan die Fähigkeit zugesprochen, ein bestehendes Übergewicht unter Kontrolle bringen zu können und den Serumcholesterin-Spiegel zu senken. Weltweit sind verschiedene Chitosan-Produkte in Apotheken und in Geschäften für Naturprodukte frei erhältlich. Diese Übersicht faßt die cholesterinsenkenden Wirkungen und die Sicherheit von Chitosan zusammen und konzentriert sich auf die Möglichkeiten seiner Anwendung zur Behandlung der Hyperchlolesterinämie.

Chitosan verhält sich wie ein polyka-tionisch positives zelluloseähnliches fi-brilläres Biopolymer, das mit negativ geladenen Oberflächen folienartige Verbindungen eingeht. Es wird von den Verdauungsenzymen des Menschen nicht spezifisch hydrolysiert, aber eine begrenzte Verdauung von Chitosan kann aufgrund der Bakterienflora und der unspezifischen Enzyme auftreten. Negativ geladene Moleküle im Magen gehen mit der positiv geladenen tertiären Aminogruppe (-NH₃ ⁺) des Chitosan feste Verbindungen ein. Aus diesem Grunde verringert Chitosan die Fettabsorption im Gastrointestinaltrakt durch eine Anbindung an die anionische Karboxylgruppe von Fett- und Gallensäure und beeinflußt die Emulgierung neutraler Lipide (z. B. Cholesterin und andere Sterole), indem es mit ihnen hydrophobe Verbindungen eingeht.

In Tierversuchen, die sich über einen kurzen Zeitraum erstreckten, hat man für Chitosan gute Sicherheitseigenschaf ten nachweisen können. Es gibt nur wenige Humanstudien mit Chitosan. Untersuchungsergebnisse haben gezeigt, daß als Nahrungszusatzstoff eingenommenes Chitosan den Gesamtcholesterin-Spiegel beim Menschen um 5,8–42,6 % und den Low-density-Lipoprotein-Spiegel um 15,1–35,1 % senkt. In Kurzzeitversuchen mit einer Dauer bis zu 12 Wochen wurden bei der Einnahme von Chitosan im Vergleich zur Plazebo-Einnahme keine klinisch signifikanten Symptome beobachtet. Ein geringfügiger und vorübergehender Brechreiz sowie Verstopfungsymptome traten bei 2,6–5,4 % der Versuchspersonen auf. Obgleich Chitosan eine gute Verträglichkeit aufweist, ist seine Einnahme bei bestehender Krustentier-Allergie nicht zu empfehlen.

Key words

Atherosclerosis - CAS 9012-76-4 - Chitin - Chitosan, cholesterol-lowering effect, safety aspects