Bitterstoffe dienen Pflanzen u. a. als Abwehrsubstanz gegen Fressfeinde. Leiden pflanzenfressende
Tiere, wie z. B. Schafe, allerdings an Übelkeit, fressen sie die bitter schmeckende
Schafgarbe, obwohl sie sie sonst auf der Weide stehen lassen. Schimpansen in Uganda,
die an Malaria erkrankt sind, heilen sich auch mit Bitterstoffen. Sie fressen dann
die extrem bitteren Blätter des Mahagoni-Gewächses Trichiliar rubescens. Die Inhaltsstoffe wirken dabei ähnlich wie Chloroquin, ein gängiges Malariamittel
des Menschen [1]. Die Schimpansen nutzen allerdings nicht nur die Blätter einer Pflanze, sondern
fressen verschiedene Arten. Eine weitere Pflanze ist z. B. der Mjonso-Baum (Vernonia amygdalina), den Schimpansen normalerweise wegen seiner bitteren und giftigen Blätter nicht fressen
[2], [3]. Doch an Malaria erkrankte Tiere fressen die Blätter oder lutschen das Mark aus
den Zweigen. In diesen Pflanzenteilen konnten Steroidglykoside mit antibakteriellen
und antiparasitischen Eigenschaften gefunden werden [4]. Dadurch, dass mehrere verschiedene Pflanzen gefressen werden, ist es für den Malariaerreger
schwieriger, Resistenzen zu entwickeln – ein häufiges Problem, das beim Menschen u. a.
bei der Malariabekämpfung auftritt [5].
Der Bitterblattbaum Mjonso wird auch von den Stammesmitgliedern der WaTongwe in Zentralafrika
eingesetzt. Dieses Naturvolk kocht die Blätter und isst sie mit Fleisch, um Magenbeschwerden,
Malaria und Darmparasiten zu bekämpfen [5].
Traditionelle und neuzeitliche Nutzung von Bitterstoffen
Traditionelle und neuzeitliche Nutzung von Bitterstoffen
In der ca. 5000 Jahre alten ayurvedischen Medizin spielen bitter schmeckende Heilkräuter
eine wichtige Rolle, insbesondere in der richtigen Ernährung. „Bitterstoffe reduzieren
nach ayurvedischer Auffassung Körpergewebe, v. a. Fett (Meda), reinigen das Blut (Rekta)
und tonisieren Muskelgewebe (Mamsa)“ [6]. Ebenso haben Bitterstoffe als fester Bestandteil ausgewogener Ernährungskonzepte
eine lange Tradition in der chinesischen Medizin: „Der bittere Geschmack ist dem Element
Feuer und somit der Hitze, dem Intellekt, dem Handeln, der Freude, dem Lachen und
dem Wachstum zugeordnet“ [7].
Vom griechischen Arzt Hippokrates (460–360 v. Chr.) über Hildegard von Bingen (1098–1179)
bis ins Spätmittelalter zu Leonhart Fuchs (1502–1566) nahmen bitter schmeckende Pflanzen
in den Kräuterbüchern einen wichtigen Platz ein [8]. Unter den zahlreichen Hinweisen gegen innere Leiden wurde besonders die fiebersenkende
Wirkung hervorgehoben. Dies hat sich bei einigen Drogen noch in der Namensgebung erhalten:
Centaurium umbellatum heißt auch Fieberkraut, und Menyanthes trifoliata Fieberklee.
Mit der Entwicklung erster moderner Analysenmethoden in den Naturwissenschaften begann
die Identifizierung und Isolierung bitter schmeckender Komponenten in Heilkräutern.
Deshalb gab es Anfang des 20. Jahrhunderts ein umfangreiches beschreibendes Wissen
über Bittersubstanzen. Über die physiologische Wirkung der Bitterstoffe war jedoch
so gut wie nichts bekannt. Die medizinische Bedeutung der Bitterstoffe ging in den
nächsten Jahrzehnten immer weiter zurück und Bitterstoffe hatten nur noch eine gewisse
Bedeutung zur Appetitanregung in Form von bitteren Aperitifs oder zur Verdauungsförderung
als Magenbitter [9].
Gleichzeitig wurden aus den meisten Gemüsesorten und Früchten Bitterstoffe zugunsten
eines angenehmeren und milderen Geschmacks herausgezüchtet. In den letzten Jahren
erlebten Bitterstoffe allerdings eine Renaissance aufgrund der vielfach beschriebenen
positiven Eigenschaften, die in den folgenden Abschnitten näher beschrieben werden.
Biochemische Struktur von Bitterstoffen
Biochemische Struktur von Bitterstoffen
Bitterstoff-Heilpflanzen werden heute aufgrund ihrer Inhaltsstoffe oder ihrer sensorischen
Qualitäten in verschiedene sogenannte Amara eingeteilt [
Tab. 1
] [10]. Chemisch gehören pflanzliche Bittersubstanzen zu unterschiedlichen Stoffgruppen:
Es finden sich Monoterpene, Sesquiterpene, Diterpene, Triterpene, Iridoidglykoside,
Secoiridoidglykoside, Phloroglucinderivate, Peptide, Aminosäuren und Alkaloide [10]. Als Bitterstoffe werden dabei alle Substanzen zusammengefasst, die bitter schmecken,
unabhängig von ihrer chemischen Struktur [11]. Eindrücklich sieht man dies am Beispiel des Tryptophans, das in der L-Form bitter
schmeckt und ein Bitterstoff ist, während das Enantiomer in der D-Form süß schmeckt
und deshalb zu den Süßstoffen zählt [12]. Es gibt somit keine einheitliche chemische Struktur, an der man den bitteren Geschmack
ablesen oder gar vorhersagen könnte.
Tab. 1
Einteilung der bitteren Pflanzen (Amara) (modifiziert nach [10]).
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Bezeichnung und Kriterium
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Beispiele
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Amara pura (tonica)
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Enzianwurzel, Bitterholz, Bitterklee, Tausendgüldenkraut, Artischocke, Löwenzahnwurzel
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Amara aromatica (Bitterstoffe und ätherisches Öl)
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Angelikawurzel, Hopfenzapfen, Orangenschalen, Wermutkraut, Kardobenediktenkraut, Schafgarbenkraut
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Amara adstringentia (Bitterstoffe und Gerbstoffe, Tannine)
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Chinarinde, Condurangorinde, Bitterklee
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Amara mucilaginosa (Bitterstoffe und bedeutsame Mengen Schleimstoffe)
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Isländisches Moos
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Amara acria (Bitterstoffe und bedeutsame Mengen Scharfstoffe)
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Ingwerwurzel, Kalmuswurzelstock, Gelbwurz
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Die Bitterqualität kann deshalb nur durch Ermittlung des Bitterwertes bestimmt werden.
Dazu wird die subjektive bittere Empfindlichkeit zu der Referenzsubstanz Chininhydrochlorid
bei Prüfpersonen ermittelt. Der Bitterwert einer wässrigen Lösung von Chininhydrochlorid
beträgt 200 000. Das bedeutet, dass für Prüfpersonen 1 Gramm Chininhydrochlorid in
200 Liter Wasser gelöst gerade noch bitter schmeckt [13]. Der Bitterwert entspricht dann dem Kehrwert der Verdünnung eines Stoffes, einer
Flüssigkeit oder eines Extraktes, die für die Prüfperson gerade noch bitter schmeckt.
Auf diese Weise lassen sich Bitterstoffdrogen nach ihren Bitterwerten einordnen [
Tab. 2
]. Nach diesem Verfahren gilt der Gelbe Enzian, Gentiana lutea, als eine der bittersten bekannten Pflanzen. Sie ist in den Mittelgebirgen und den
Alpen beheimatet. Es handelt sich um eine mehrjährige, bis zu 1,5 m hohe Pflanze mit
großen, goldgelben in Trugdolden stehenden Blüten, die in mehreren Stockwerken aus
den Blattachseln wachsen [
Abb. 1
]. Das in den Wurzeln von Gentiana lutea in einer Konzentration von 0,02–0,04 % enthaltene Amarogentin gilt als die bitterste
natürliche Substanz mit einem Bitterwert von 58 000 000 [
Tab. 2
] [10].
Tab. 2
Beispiele für Bitterwerte (nach [10]).
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Substanz / Droge
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Bitterwert
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Amarogentin
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58 000 000
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Enzianwurzel
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10 000–25 000
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Wermutkraut
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10 000–25 000
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Fieberkleeblätter
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4000–10 000
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Tausendgüldenkraut
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2000–10 000
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Pomeranzenschalen
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1000–2500
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Benediktenkraut
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1000–2500
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Chinarinde
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1000
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Löwenzahnwurzel
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> 100
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Abb. 1 Gelber Enzian (Gentiana lutea L.) am Feldberg. Foto: Stefan Martin
Pharmakologische Wirkungen von Bitterstoffen
Pharmakologische Wirkungen von Bitterstoffen
Bitterstoff-Pflanzen bzw. ihre Extrakte gelten als appetitanregend, sekretionsfördernd
und darmmotilitätssteigernd. Sie werden verwendet zur Behandlung von Appetitlosigkeit,
dyspeptischen Beschwerden bzw. Magen-Darm-Beschwerden und teilweise auch bei Störungen
des Galleflusses [10]. In der Phytotherapie werden den Bittermitteln zusätzlich antidepressive und konstitutionsfördernde
Wirkungen zugeschrieben. Mit Erfolg werden sie auch bei Müdigkeit, Erschöpfung, Stress
oder allgemein somatoformen Störungen eingesetzt [10].
Für einzelne bitter schmeckende Bitterstoff-Heilpflanzen sind weitere therapeutische
Möglichkeiten aufgezeigt worden. Beispielhaft werden hier die Bitterstoffdrogen Wermut
(Artemisia absinthium) und Artischocke (Cynara scolymus) genannt. Wermut zeigte in einer Studie von 2007 eine antientzündliche, steroidmindernde,
symptomlindernde (u. a. auch antidepressive) Wirksamkeit bei Patienten mit Morbus
Crohn [14]. Artischockenblätterextrakte wiesen in verschiedenen Studien antibakterielle, antivirale
(HIV), hepatoprotektive bzw. -stimulierende, cholesterinsenkende, choleretische, diuretische
und antioxidative Effekte auf [15], [16]. Der Anteil der Bitterstoffe an diesen Wirkungen lässt sich aber nicht genau beurteilen,
weil die Artischocke auch relativ hohe Konzentrationen von pharmakologisch wirksamen
Flavonoiden enthält.
Innerlich angewendet, spielen Bitterstoffe vor allem in der anthroposophischen Medizin
(AM) eine Rolle, z. B. bei der Therapie von Hauterkrankungen und Atopien. So spielt
die Behandlung der Haut über die Anregung der Verdauung, speziell der Lebertätigkeit,
eine wichtige Rolle in der AM. Eine Reihe von sog. „Leberdermatosen“ (v. a. Akne und
Rosazea) werden mit bitteren Pflanzenstoffen, z. B. aus dem Löwenzahn (Taraxacum officinale) behandelt [17].
Entdeckung der Bitterstoff-Rezeptoren und ihre physiologische Bedeutung
Entdeckung der Bitterstoff-Rezeptoren und ihre physiologische Bedeutung
Obwohl Bitterstoffe schon seit vorchristlicher Zeit als appetitanregende und tonisierende
Heilmittel eingesetzt wurden, war bis Ende des letzten Jahrhunderts kaum etwas über
die Physiologie des Schmeckens bekannt. Man wusste zwar, dass sich das Schmecken auf
der Zunge und im Mund konzentriert. Aber erst 1992 gelang es, ein Signaltransduktionsprotein
nachzuweisen, das in Geschmackszellen spezifisch exprimiert wird – das Gustducin,
ein trimeres G-Protein (G αβγ) [18], [19]. Erst im Jahr 2000 entdeckte der Molekularbiologe Jayaram Chandrashekar die Gene
für die Bitterstoff-Rezeptoren (T2 R) [20]. In den folgenden Jahren wurden 25 dieser Rezeptoren beim Menschen beschrieben.
Diese Rezeptoren sind hochkonserviert und werden sowohl in Insekten (Drosophila) als
auch in Vertebraten exprimiert [21].
Nach Bindung von Bitterstoffen an den entsprechenden Rezeptor kommt es nach Signalweiterleitung
über Gustducin zur Aktivierung der Phospholipase C-β2 (PLC-β2) und schließlich zur
Öffnung des Kationenkanals TRPM5. Der Einstrom von Natriumionen in die Zelle bewirkt
eine Depolarisation der Geschmackszelle und Signalweiterleitung ins Gehirn, wo das
Geschmacksempfinden ausgelöst wird [22]. Bitterstoff-Rezeptoren werden außerhalb des oberen Gastrointestinaltraktes in der
glatten Muskulatur der Bronchien [23], im respiratorischen Flimmerepithel [24], in den epithelialen Zellen des Magens, des Darms und der Blase [25], im verhornenden Epithel der Haut [26], in den Spermien [27] und im Gehirn [28] gebildet.
Abhängig vom jeweiligen Zelltyp kommt es nach Rezeptoraktivierung zur Vasodilatation
(glatte Muskelzellen der Bronchien), zur NO-Sekretion und Erhöhung der Schlagfrequenz
der Zilien (respiratorisches Flimmerepithel), zur Ausschüttung von gastrointestinalen
Peptiden (Magen-Darm-Trakt) oder zur Steigerung des Neuritenwachstums (Gehirn) [29].
Bitterstoffe für die Haut
Bitterstoffe für die Haut
Bei vielen Hautkrankheiten kommt es zu Entzündungen und zu einer Schädigung der Epidermis,
sodass die Haut keinen vollständigen Barriereschutz mehr besitzt. Dies begünstigt
wiederum ein Austrocknen der Haut und dadurch Juckreiz und Anfälligkeit für bakterielle
Infektionen. Pflanzliche Bitterstoffe, z. B. Amarogentin aus dem Gelben Enzian und
Salicin aus der Weidenrinde, binden an Bitterstoff-Rezeptoren der Haut und induzieren
einen Kalzium-Einstrom. In der Folge kommt es zur Bildung von Proteinen, die beim
Aufbau der Hautbarriere eine wichtige Rolle spielen, z. B. Keratin 10, Involukrin
und Filaggrin [26]. Bitterstoffe des Gelben Enzians regen auch die Synthese von Hautlipiden in Keratinozyten
an [
Abb. 2
]. Zu den Hautlipiden gehören freie Fettsäuren, Cholesterin und Ceramide [30]. Dabei ist Ceramid 3 besonders wichtig für die Ausbildung der Hautbarriere. Dies
zeigt sich daran, dass bei entzündlichen Hautkrankheiten mit beeinträchtigter Hautbarriere,
wie der Neurodermitis und Psoriasis, Ceramid 1 und 3 vermindert vorliegen [31], [32].
Abb. 2 Zusammenfassendes Schema der innovativen Wirkung von Bitterstoffen für die Haut am
Beispiel von Enzianextrakt. Graphik: Matthias Emde
Dabei ist besonders bemerkenswert, dass ein Extrakt aus dem Gelben Enzian die Lipidsynthese
im Stratum corneum in einem prospektiven placebokontrollierten Halbseitenvergleich
am Unterarm bei 33 Probanden statistisch relevant erhöhen konnte [30]. Der Enzian-Extrakt könnte auch bei Patienten mit atopischer Dermatitis die Lipidsynthese
anregen und dadurch möglicherweise die Krankheitssymptome verbessern. Dabei würden
besonders die Hautregionen von einer topischen Behandlung mit dem Enzian-Extrakt profitieren,
in denen die Lipide ausschließlich von epidermalen Zellen gebildet werden, z. B. im
Bereich der Lippen, in den Armbeugen und den Kniekehlen. Interessanterweise sind gerade
diese Körperregionen besonders stark von atopischer Dermatitis betroffen. Dieser Effekt
könnte auch bei trockener Altershaut genutzt werden, denn während der Hautalterung
vermindert sich die Ceramidkonzentration im Stratum corneum ab dem Alter von 20 Jahren
um etwa 10–15 % alle 10 Jahre [33].
Bitterstoffe wirken in der Haut aber nicht nur direkt auf die Keratinozyten, sondern
haben auch eine immunmodulierende Wirkung im Zusammenspiel mit Mastzellen und Keratinozyten.
Amarogentin hemmt die SubstanzP-induzierte Produktion des Entzündungsmediators TNF-α
in humanen Mastzellen. Außerdem reduziert es in Keratinozyten die TNF-α- und Histamin-induzierte
IL-8 und MMP-1-Expression, wodurch die Einwanderung von Entzündungszellen abnimmt.
Diese Wirkung ist vergleichbar mit Azelastin, einem gängigen Antihistaminikum [34].
Mastzellen, T-Zellen und Keratinozyten befinden sich während einer Infektion in enger
Nachbarschaft in der obersten Schicht der Dermis und beeinflussen so die Entzündung.
Bitterstoffe wie Amarogentin modulieren möglicherweise das Milieu der entzündeten
Haut und wirken auf diese Weise antientzündlich. Deshalb könnte eine Therapie mit
Bitterstoffen wie Amarogentin auch bei TNF-α- und Histamin-induzierten entzündlichen
Hauterkrankungen wie der chronischen atopischen Dermatitis und der Urtikaria (Nesselsucht)
unterstützend wirken.
Darüber hinaus ändert sich die Expression von Bitterstoff-Rezeptoren in Abhängigkeit
vom Lebensalter. Während junge Keratinozyten nur eine schwache Färbung des Bitterstoff-Rezeptors
T2R1 zeigen, ist diese Färbung in alten Keratinozyten deutlich verstärkt, das heißt,
alte Keratinozyten besitzen mehr Bitterstoff-Rezeptoren. Dies weist darauf hin, dass
gerade auch ältere Personen von einer topischen Bitterstofftherapie profitieren könnten
[35]. Es könnte sein, dass die Haut im Alter verstärkt Bitterstoff-Rezeptoren bildet,
um der dünner werdenden Hornschicht der Haut entgegenzuwirken. Denn durch die verstärkte
Bildung der Bitterstoff-Rezeptoren können die körpereigenen Liganden (vor allem Aminosäuren)
und Bitterstoffe aus der Nahrung besser ausgenutzt werden. Auch topisch applizierte
Bitterstoffe binden an die Rezeptoren der Epidermis. Somit können Bitterstoffe bei
der Pflege von Altershaut und von trockener Haut von Nutzen sein.
Insgesamt sind Bitterstoffe wie Amarogentin durch ihre hautregenerierende und barrierestärkende
Wirkung für die Behandlung von Hautproblemen mit Barrierestörungen und reduziertem
Lipidgehalt geeignet. Diese liegen besonders bei der Neurodermitis und sehr trockener
Haut, z. B. Altershaut, vor. Doch auch bei Histamin-induzierten Hautkrankheiten, wie
sie bei der chronischen Dermatitis und der Urtikaria vorliegen, könnten Bitterstoffe
eine zusätzliche Therapieoption darstellen.
