Seit Jahrtausenden gilt der Weihrauch als buchstäblich heilig. Wie sich nun zeigt, hat ein Inhaltsstoff des Weihrauchharzes tatsächlich einen fast magisch wirkenden Effekt: Die Boswelliasäure verwandelt ein körpereigenes Protein, das normalerweise Entzündungen fördert, in eine Version mit hemmender Wirkung. In der Substanz steckt somit Potenzial für die Entwicklung von entzündungshemmenden Arzneimitteln, sagen die Wissenschaftler.
Den berühmtesten Auftritt hat der Weihrauch im Neuen Testament: Neben Gold und Myrrhe schenkten die Heiligen Drei Könige dem Jesuskind Weihrauch. Diese Geschichte verdeutlicht, wie kostbar das Harz der Boswellia-Bäume damals eingeschätzt wurde. Über Jahrtausende hinweg besaß der Weihrauch in vielen unterschiedlichen Kulturen neben der kultischen auch eine medizinische Bedeutung. Dies basierte auf Wirkungen, die mittlerweile wissenschaftlich belegt wurden und zunehmend in den Fokus der Forschung rücken: „Das aus dem Weihrauchbaum gewonnene Harz enthält entzündungshemmende Substanzen, die es untere anderem für die Therapie von Krankheiten wie Asthma, rheumatoider Arthritis oder Neurodermitis geeignet machen“, sagt Oliver Werz von der Friedrich-Schiller-Universität Jena.
Dem Wirkmechanismus auf der Spur
Bereits seit einigen Jahren erforschen Werz und sein Team das entzündungshemmende Potenzial von Weihrauchharz. Wie sie berichten, hat sich als Drahtzieher dieser Wirkung die sogenannte Boswelliasäure herausgestellt. In ihrer aktuellen Studie konnten sie nun die interessante Wirkungsweise dieser Substanz aufklären. Wie sie berichten, beeinflusst die Boswelliasäure die Wirkung eines Proteins, dem eine Schlüsselrolle bei der Entstehung von Entzündungsprozessen im Körper zukommt: der 5-Lipoxygenase. „Seit mehr als 40 Jahren weiß man, dass dieses Enzym die Bildung von Leukotrienen fördert, einer wichtigen Gruppe von Entzündungsbotenstoffen im menschlichen Körper“, erklärt Werz.
Im Rahmen ihrer Studie ist es den Wissenschaftlern zunächst gelungen, durch moderne Modellierungsverfahren am Computer die Struktur der 5-Lipoxygenase aufzuklären und detailliert darzustellen. Wie sie erklären, beleuchten die Strukturinformationen nicht nur das Enzym, sondern auch seine möglichen Wechselwirkungen mit bestimmten Wirkstoffen. Die Forscher können dadurch nun darstellen, wie Hemmstoffe an das Enzym binden und welche Molekülkomplexe sich dabei bilden. Entsprechende Analysen haben sie mit dem synthetischen Entzündungshemmer Zileuton durchgeführt sowie mit Naturstoffen, die ebenfalls Potenzial als Wirkstoff besitzen. Darunter befand sich auch die Boswelliasäure des Weihrauchs.
Molekulare Verwandlungskraft
Wie Werz und seine Kollegen berichten, überraschte sie das ungewöhnliche Bindungsverhalten der Boswelliasäure: Während Zileuton und die anderen Wirkstoffe direkt im aktiven Zentrum des Enzyms andockten und auf diese Weise seine entzündungsfördernde Funktion hemmten, zeigte sich bei der Boswelliasäure ein ganz anderes Bild.Die Substanz verband sich an einer vom Zentrum entfernten Stelle mit dem Enzym. Wie die Forscher zeigen konnten, verursacht diese ungewöhnliche Bindung ebenfalls strukturelle Veränderungen im aktiven Zentrum, wodurch die Enzymaktivität gehemmt wird. Doch dies erwies sich nur als ein Teil des Wirkprinzips der Weihrauchsubstanz.
„Der Einfluss der Boswelliasäure geht deutlich über diesen Effekt hinaus“, sagt Co-Autorin Jana Gerstmeier. „Durch die Bindung kommt ein Domino-Effekt zustande, wodurch sich zusätzlich die Spezifität des Enzyms verändert“, erklärt die Wissenschaftlerin. Aus den Analysen des Molekülkomplexes und seiner möglichen Wirkungen geht hervor, dass die 5-Lipoxygenase unter dem Einfluss von Boswelliasäure seine Funktion umkehrt: Statt die Bildung entzündungsfördernder Leukotriene auszulösen, produziert die 5-Lipoxygenase dann entzündungshemmende Substanzen, geht aus den Modellierungen hervor. „Das heißt, vereinfacht gesagt, der Weihrauchinhaltsstoff programmiert das Entzündungsenzym zu einem entzündungsauflösenden Enzym um“, sagt Gerstmeier.
Wie die Wissenschaftler erklären, steckt in ihren Erkenntnissen nun Potenzial für die Entwicklung von entzündungshemmenden Medikamenten, die sich zur Behandlung von Asthma, rheumatoider Arthritis oder Neurodermitis eignen. So könnten durch die Aufklärung der Proteinstruktur der 5-Lipoxygenase nun verschiedene potenzielle Arzneistoffe aufgespürt und ihre Wirksamkeit als Entzündungshemmer experimentell getestet werden. Die Eignung der Boswelliasäure des Weihrauchs als Medikament wollen die Forscher nun auch weiter ausloten. Möglicherweise könnte also die Kraft des uralten Heilmittels einmal gezielt Entzündungsreaktionen lindern.
Quelle: Friedrich-Schiller-Universität Jena: Nature Chemical Biology, doi: 10.1038/s41589-020-0544-7
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