Curcumin – Definition, Synthese, Resorption, Transport und Verteilung

Curcumin ist ein natürlich vorkommendes Polyphenol, das in der Kurkuma-Wurzel enthalten ist. Kurkuma gehört zur Familie der Ingwergewächse (Zingiberaceae). Innerhalb der Gattung Kurkuma gibt es etwa 100 Arten, wovon die wenigsten erforscht sind. Curcuma longa ist die bekannteste Art und aus der indischen Küche nicht wegzudenken. Aus medizinischer Sicht wird sie vor allem wegen ihrer antiinflammatorischen (antientzündlichen) Wirkung sehr geschätzt.

Curcumin ist der Hauptbestandteil der Stoffklasse der Curcuminoide, zu denen auch Demethoxycurcumin (DMC) und Bisdemethoxycurcumin (BMC) gehören und sich einzig in der Anzahl ihrer Methoxygruppen unterscheiden. Die chemische Struktur der Curcuminoide besteht aus zwei Benzolringen, die über eine konjugierte Doppelbindung miteinander verbunden sind. Diese Doppelbindung bildet eine sogenannte enolische Gruppe, die für die biologische Aktivität von Curcumin von entscheidender Bedeutung ist. Diese Struktur verleiht Curcumin seine Fähigkeit, freie Radikale zu neutralisieren und seine vielfältigen gesundheitsfördernden Wirkungen auszuüben [1-4, 9, 10].

Synthese

Die Synthese von Curcumin beginnt mit der Bildung von Cinnaminsäure und 4-Coumarinsäure aus den Aminosäuren Phenylalanin und Tyrosin. Diese Säuren werden dann enzymatisch in Curcumin umgewandelt, wobei mehrere Enzyme beteiligt sind, darunter Curcumin-Synthasen. Diese Enzyme katalysieren die Kondensation von Ferulasäure und Malonyl-CoA zu Curcumin, einem Prozess, der mehrere Zwischenschritte und biochemische Reaktionen umfasst.

Resorption

Curcuminoide sind nahezu unlöslich in Wasser und werden daher nach oraler Einnahme über den Gastrointestinaltrakt (Magen-Darm-Trakt) schlecht resorbiert. Bei Ratten wurde Curcumin nach oraler Verabreichung (mittels Schlundsonde) einer sehr hohen Dosis von 1 g pro kg zu etwa 75 % unverändert mit den Fäzes (Stuhl) ausgeschieden. Im Urin konnten lediglich sehr geringe Mengen Curcumin nachgewiesen werden [1]. Auch nach oraler Verabreichung von 500 mg Curcuminoiden (410 mg Curcumin, 80 mg DMC, 10 mg BDMC) bei Probanden konnten nur niedrige Konzentrationen von Curcumin bzw. Curcumin-Konjugaten (Sulfate und Glucuronide) in Blut und Urin gemessen werden [6].

Metabolisierung

Die Metabolisierung (Verstoffwechselung) von Curcuminoiden erfolgt rasch in der Leber und im Darm. Curcumin selbst unterliegt im Phase I-Metabolismus einer sukzessiven Reduktion seiner vier Doppelbindungen durch ein endogenes Reduktasen-System. In den meisten Studien sind Tetrahydrocurcumin und Hexahydrocurcumin die vorherrschenden Metaboliten, während Dihydrocurcumin und Octahydrocurcumin entweder als Nebenprodukte auftreten oder nicht gebildet werden. Diese Reduktasen sind in Leber- und Darmgeweben lokalisiert [7].

Im Rahmen des Phase II-Metabolismus wird Curcumin bevorzugt durch UDP-Glucuronosyltransferasen zu Glucuroniden konjugiert oder durch Sulfotransferasen sulfatiert. Nach der oralen Aufnahme stellen die Glucuronide sowie die Konjugate von Glucuronsäure und Sulfat die hauptsächlichen Metaboliten von Curcuminoiden im Plasma dar. Es wird angenommen, dass auch Glutathion-Konjugate auftreten können, jedoch scheinen sie eine eher untergeordnete Rolle zu spielen [8].

Bioverfügbarkeit

Curcuminoide werden aufgrund ihrer kaum vorhandenen Wasserlöslichkeit schlecht resorbiert (aufgenommen). Zur Erhöhung der Bioverfügbarkeit werden folgende unterschiedliche Verfahren angewendet, die die Stabilität der Curcuminoide und deren Löslichkeit erhöhen [4]:

• Zugabe von Piperin (Hauptbestandteil des schwarzen Pfeffers; kann bei Personen mit empfindlichem Magen aufgrund der Schärfe problematisch sein)
• Mizellierung* ("Mizell-Kurkuma")
• Komplexbildung mit Cyclodextrin**
• Liposomale Formulierungen***
• Nanotechnologische Verfahren

*Mizellen sind Molekülkomplexe, die sowohl aus einem fett- als auch aus einem wasseraffinen Teil bestehen. Sie umhüllen das Curcumin und ermöglichen so, dass es unbeschadet den Darm erreicht, wo es resorbiert wird und ins Blut gelangt.

**Das ringförmige Zuckermolekül hat im Inneren einen hydrophoben Hohlraum, in dem das lipophile Curcumin aufgenommen werden kann. Dadurch erhält das Curcumin sozusagen eine hydrophile "Verpackung" und kann so im Darm freigesetzt und über die Darmwand resorbiert werden.

***Einbettung des Wirkstoffs in eine Membranhülle aus einer Phospholipid-Doppelschicht, welche das Curcumin durch einen unerwünschten Abbau durch Enzyme des Speichels oder durch die Magensäure schützt. Zudem fördert die zellmembranähnliche Struktur der Liposome die Aufnahme des Wirkstoffs im Darm.

Literatur

1. Pahlow M: Das große Buch der Heilpflanzen. Nikol-Verlag. August 2013
2. Chevallier A: Das große Lexikon der Heilpflanzen. Dorling Kindersley Verlag GmbH. März 2017
3. Frohne D: Heilpflanzenlexikon. Ein Leitfaden auf wissenschaftlicher Grundlage. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft Stuttgart. 9. Auflage, 2021
4. BVL, BfArm (2020) Gemeinsame Expertenkomission zur Einstufung von Stoffen: Stellungnahme zur Einstufung von Produkten, die Curcumin mit verbesserter Bioverfügbarkeit enthalten (02/2020)
5. Henrotin Y, Gharbi M, Dierckxsens Y, Priem F, Marty M, Seidel L, Albert A, Heuse E, Bonnet V, Castermans C. Decrease of a specific biomarker of collagen degradation in osteoarthritis, Coll2-1, by treatment with highly bioavailable curcumin during an exploratory clinical trial. BMC Complement Altern Med. 2014 May 17;14:159
6. Henrotin Y, Malaise M, Wittoek R, de Vlam K, Brasseur JP, Luyten FP, Jiangang Q, Van den Berghe M, Uhoda R, Bentin J, De Vroey T, Erpicum L, Donneau AF, Dierckxsens Y. Bio-optimized Curcuma longa extract is efficient on knee osteoarthritis pain: a double-blind multicenter randomized placebo controlled three-arm study. Arthritis Res Ther. 2019 Jul 27;21(1):179
7. Asai A, Miyazawa T. Occurrence of orally administered curcuminoid as glucuronide and glucuronide/sulfate conjugates in rat plasma. Life Sci. 2000 Oct 27;67(23):2785-93
8. Shoji M, Nakagawa K, Watanabe A, Tsuduki T, Yamada T, Kuwahara S, Kimura F and Miyazawa T. (2014). Comparison of the effects of curcumin and curcumin glucuronide in human hepatocellular carcinoma HepG2 cells. Food Chem. 2014 May 15:151:126-32
9. Hahn A, Ströhle A, Wolters M. Ernährung. Physiologische Grundlagen, Prävention, Therapie. 4. Auflage, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart 2023
10. Sharma AK, Sharma A: Natural Secondary Metabolites. From Nature, Through Science, to Industry, 1st Edition Springer Verlag, Heidelberg 2024