Gefahr von PyrrolizidinalkaloidenI K k t tIn Kreuzkrautarten

Helmut WiedenfeldHelmut Wiedenfeld

Pharmazeutisches Institut der Universität, An der Immenburg 4, D-53121 Bonn, Germany

PYRROLIZIDINALKALOIDE

Chemische Struktur: CH2

OHO H

17

9

H

Grundgerüst = NecinN

1

2

35

6

78

C=OR1

C=OR1

R2

C=O

CH2

OHO H

1

26

78

9 CH2

OO

COH CH2

OO

COH

N2

35

6

N N

P li idi lk l id E t d i t di N i iPyrrolizidinalkaloide: Esterderivate dieser Necine zeigen

karzinogene, mutagene, genotoxische, fetotoxische und teratogene Eigenschaften

Hauptvorkommen im Pflanzenreich:Hauptvorkommen im Pflanzenreich:in Vertretern der Pflanzenfamilien:

ASTERACEAEASTERACEAE

BORAGINACEAE

FABACEAE

Beispiele: Kreuzkrautarten: Jakobskreuzkraut, Raukenblättriges Kreuzkraut,

S h lblät i K k t F ühli k k t Al k k tSchmalblätriges Kreuzkraut, Frühlingskreuzkraut, Alpenkreuzkraut

HuflattichBeinwellBorretschBorretschCrotalariaEupatoriumarten: Ageratum

Tephroseris integrifolia

R1RHOHCH3

CH

OR1

R2 H

HR2

R1R2CH2R1H

H3CC C

OOO

CH2

C=OCCHCH2

C=O

Otosenine (6):

Senkirkine (5):

OH

R1

R2CH3

N Hydroxysenkirkine (7):

H

CH2

OH

CH3C

C

CO

O

H3C

H

N

O-7-angeloylheliotridine

Senecio congestus, var. arcticus

COC

CH3

ORCH

CH3

H2CCC

H C

H

OCCH3

OHCH

CH3

H2CC

H

1314

18

19

20

CH2

O

CC

CO

O

H3C

CH2

O

COH2C

CC

CO

O

H3C

178

9

1011

1213

15

16

17

20

21

Platyphylline

CH3

N

R = H

R =Senecionine

N2

345

6

8

CH3

O Platyphylline-acetateR =

Was passiert im Organismus?

Akute Toxizität:•Dosisabhängig•Tritt sofort aufTritt sofort auf•Reversibel (verschwindet nach Absetzen des toxischen Agens)

Langzeittoxizität:g•Häufig nicht dosisabhängig•Tritt erst nach langer Zeit auf (manchmal Jahre)•Nicht reversibel

Pyrrolizidinalkaloide:

Akuttoxizität: für Menschen:geringfür Tiere: deutliche Unterschiede bei verschiedenen Arten

Beispiel: Pferde = hochpRinder = gering

Subakute – chronische Intoxikation: für Mensch und Tier = hochmetabolische Toxifizierung in der Leber:

OO

Metabolische Toxifizierung der Pyrrolizidinalkaloide

- CH2 O

R

O

N

O

CH

OO

O

R

N

ORO R

O

O

IbIa R

N

O

H

OO

O

RCH3

OO O

8

3

IIbII

N

ORO R

O

N

ORO R

O

O

OH

N

ORO R

O

OOH

IIbIIa OOH

O R

O

(DHPAlk)

III

N

ORO R

O

III

HOOH

(DHNec)IXVIII

DHNec cysteine andglutathione conjugates

HydrolysisN

HO

Adducts with DNA, proteins, cysteine,

- necic acid(s)

N

ORO R

O

O

glutathione etc.III

(DHPAlk)

- RCO2

Nu

N

- RCO2

Nu

Nu

N

Nu

N

O R

O

Nu

N

O R

O

3 5 ÅVI

VIV

N 3.5 Å

N

Nu NuN

VII

HH

NN

O

NH

H

OO

OP

O

H

ON

NN

O O

OP

ON

N

O

NH

OO

OP

O

H

ON

NN

O

O O

OP

O

O

H

HNN

N

OP

O

O O

O

PO

OO

O

GUANIN CYTOSIN

O

H

HNN

N

OP

O

O O

O

PO

O

OP

OH

O

NN

O

OP

ON

NN

OO

O3.5 Å

N

O

O

N

O O

O

ONN

OO

O

O OP

OOO

P

H HN

NN

THYMINADENIN

O O

OP

O NN

OOO

OP

O

H HN

NN

N

CO

H2C

C

HO CH3

H3C

H

CO

H2C

C

HO CH3

H

CH3

CO

H2C

C

HO CH3

H3C

H

CH2

O

CC

CO

O

H CH3

CH2

O

C

CO

O

H CH3

CH2

O

CC

CO

O

CH2

PA from Senecio jacobaea:Senecionin Integerrimin Seneciphyllin

HO

N N N

CH

O

CO

H2C

CHC

CO

O

H3C

OHO CH3

H CH3

O

CO

H2C

CHC

COH3C

OHO CH3

CH2

Jacobin

N

CH2O

N

CH2O

Jacobin Jacozin

CO

H2C

C

OHH

Cl

HO CH3

CO

H2C

C

OHH

HO

H C

HO CH3

CH2

O

CC

CO

O

H3C H CH3

CH2

OCO

O

H3C H CH3

Jacolin Jaconin

NN

GC (GC-MS):

Sichere Methode; aber: Probenbereitung kompliziert,PA müssen reduziert werden; Sehr empfindlich (Nachweisgrenze < 0,05µg

Tier - Vergiftungen:Pferd:

Fallbericht aus der Pathologie: Tod eines NorwegersM. Brügmann1, Ute Niemann1, H. Wiedenfeld2, F. Geburek3 und D.F. Jünnemann41 Veterinärinstitut Oldenburg (LAVES-Niedersachsen), Philosophenweg 38, 26121 Oldenburg2 Helmut Wiedenfeld, Pharmazeutisches Institut der Universität Bonn, An der Immenburg 4, 53121 Bonn3 Kli ik fü Pf d Stift Ti ä tli h H h h l H Bi h f h l D 15 301733 Klinik für Pferde, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover, Bischofsholer Damm 15, 30173 Hannover4 Tierärztliche Praxis D.F. Jünnemann, Mühlenstraße 3-5, 49844 Bawinkel

Rind:

Schweiz: massive Vergiftungsfälle auf Almen:Seneio alpinusAmt für Landwirtschaft und Forsten Kempten (Allgäu)mit Landwirtschaftsschulemit LandwirtschaftsschuleAlpenkreuzkraut, Jakobskreuzkraut und Wasserkreuzkraut- eine Bedrohung für ganze Viehherden -Auf extensiv genutzten Grünlandflächen und auf weniger gepflegten Weiden hat sich das gelb blühende Jakobskreuzkraut oder verwandte Arten in den letzten Jahren ansiedeln können. Diese Pflanze stellt jedoch eine tödliche Gefahr dar.Einer weiteren Zunahme muss daher entgegengewirkt werden (in anderenLändern z.B. England, Irland, Schweiz ist die Bekämpfung per Gesetz geregelt).

Deutschland: Jung-Kälber mit massiver Leberintoxikation;Verdacht: Subakute Vergiftung über Muttertiere.g g

Pa-Vergiftung bei MenschenStruktur - Dosis

• Echimidin (z.B. aus Beinwell): 14,1 µg pro Tag, 120 Tage lang.dies entspricht 85 mg oder 1,7 mg/Kg bwsub chronische Lebervergiftungsub-chronische Lebervergiftung

• Beinwell-Extrakt : 20 – 30 µg Einnahme als Tee während der Schwangerschaft: akutes Leberversagen (VOD)Schwangerschaft: akutes Leberversagen (VOD)des Neugeborenen

• Heliotrin (aus Heliotropium-Samen) als Kontamination im Getreide:• Heliotrin (aus Heliotropium-Samen) als Kontamination im Getreide:in Afghanistan 8000 Fälle mit massiven Todesfolgen.Das kontaminierte Brot wurde über einen Zeitraum von 2 Jahrenverwendet. Die ermittelte Gesamtaufnahmemenge betrugverwendet. Die ermittelte Gesamtaufnahmemenge betrug 1,46 g pro Person.

Human intoxications :

Location andyear

Affectedpeople

Observeddamage

Source of PA

S th Af i 11 d lt Abd i l i S i illi if li S USA 1976 1977 4 children Vein congestion Senecio longilobus

Location andyear

Affectedpeople

Observeddamage

Source of PA

South Africa, 1920

11 adult people

Abdominal pain, vomiting, cirrhosis

Senecio illicifolius, S, burchelli

Jamaica, 1954 23 adults VOD Bush-teas with Crotalaria fulva

South Africa, 15 children; VOD Bush-teas; Crotalaria sp.?

USA, 1976, 1977 4 children Vein congestion and necrosis of

liver

Senecio longilobus

UK, 1976 Woman VOD Maté (Paraguay tea) contaminated with PA of

unknown originUSA 1984 49 year old VOD Food supplement containig

1968 10 diedVenezuela, 1969 5 years old

girlVOD Crotalaria anagyroides, C.

pumila consumed as infusion and as vegetable

soup

Kuweit, 1970 Adults Liver carcinoma Heliotropium ramosissimum

USA, 1984 49 year old woman

VOD Food supplement containig Symphytum spp. root

China, 1985 4 women VOD Herbal tea containig Heliotrpopium lasiocarpum

Switzerland, 59 years old VOD Herbal tea consisting of Kuweit, 1970 Adults Liver carcinoma Heliotropium ramosissimum("Ramram")?

Jamaica, 1970 6 children VOD Bush-tea from Crotalariaand Senecio sp.

Iraq, 1970 9 children VOD food contaminated by a Senecio spec

1985 man and 27 years old son

Senecio spp.

Switzerland, 1986

5 days old baby

VOD Herbal tea containing Tussilago farfara consumed

during whole pregnancySenecio spec.Afghanistan ,

1970-727200 people VOD Wheat contaminated with

Heliotropium popovii, ssp. gillianum

India, 1973 486 poeple VOD Cereals contaminated with Crotalaria spp.

during whole pregnancy

UK, 1986 13 years old boy

VOD Herbal tea containing Symphytum spp.

Tadjikistan, 1992, 1993

3906 people Abdominal pain, hepatomegaly,

ascites, alteration

Heliotropium lasiocarpum

Ecuador, 1973 Woman VOD Herbal tea with Crotalaria juncea

India, 1973, 1975

4 male poeple

Endemic ascites Millet contaminated with Crotalaria spp.

China, 1973, 1978

2 adults VOD Gynura segetum

ascites, alteration of consciousness

Peru, 1994 38 year old woman

VOD Herbal tea from Senecio tephrosioides

Spain, 1995 73 years old man

VOD Senecio vulgaris

India, 1974-1977 6 people VOD Heliotropium eichwaldii

Martinique, 1975 2 children VOD Bush-teas with Crotalaria retusa and/or Heliotropium

sp.

Austria, 1995 18 month old boy

VOD Herbal tea with Adenostyles alliariae

Argentina; 1999 23 old woman VOD Herbal tea containing Senecio vulgaris

Germany, 2002 Foetus VOD Symphytum spp.

Heilpflanzen,Phytotherapeutikay p

Huflattich: Kind-Intoxikation

Beinwell: Fetale Intoxikation

Nahrungsmittel,Futterpflanzen

Äthi i K t i ti G t id d hÄthiopien: Kontamination von Getreide durch Ageratum conyzoides: mehr als 300 Tote

LebensmittelÄgypten: PA-haltige Ziegenmilch (von Desfontanei-

Kreuzkraut stammend) führte zu schweren )Leberschäden bei Kleinkindern.

Deutschland / Niederlande: Honigproben:in fast 50% aller bislang untersuchtengProben wurden Gesamtgehalte von biszu 250 µg/ Kg gefunden.

Diagramm: Gehalt in µg PA/ 1g Pflanzenmaterial von Senecio jacobaea (JKK) und Senecio erraticus (SK)

8000

6000

7000

JKK: 7,23,10,26,13,1 SK: 41

4000

5000, , , , ,

JKK: 8,24,11,27,29,3 SK: 42

JKK: 9,25,12,28,30,14 SK: 55

JKK: 15 SK: 56

JKK: 16 SK: 57

1000

2000

3000 JKK: 16 SK: 57

JKK: 32 SK: 43

JKK: 33 SK: 44

JKK: 34 SK: 45

0

1000 SK: 49

SK: 50

SK: 51

F tt / HFutter / Heu

700

800

µg PA / g plant material:

200

300

400

500

600

MW 1,3

MW 14 15 16

0

100

200 MW 14,15,16

MW 32,33,34

F tt / SilFutter  / Silage

JKK-Silage: [µg PA/g Silage]dehydration-loss: ~ 80%

30

35

15

20

25

Silage 17

0

5

10 Silage 18

Silage 19

N h itt l / S l tNahrungsmittel / Salat

In 45 g Salat wurden 2608 µg PA gefunden

In Deutschland gilt seit 1992 der Erlass des damaligen BGA; danach dürfen Phytopharmaka,die Pflanzen oder Zubereitungen hieraus enthalten, die PA mit einem 1,2-ungesättigtemNecingerüst aufweisen, nur in den Verkehr gebracht werden, wenn sichergestellt ist, dass dieNecingerüst aufweisen, nur in den Verkehr gebracht werden, wenn sichergestellt ist, dass dietägliche maximale Aufnahmedosis an diesen PA den Wert von 1µg nicht überschreitet, die Dauerdes Einsatzes ist auf 6 Wochen zu beschränken; ist die Einnahmedauer länger, reduziert sichdieser Wert auf 0,1 µg/ Tag. Zusätzlich muss der Hinweis angebracht werden: „Nicht anzuwendenin der Schwangerschaft und Stillzeit“ (Bundesanzeiger, 1992).in der Schwangerschaft und Stillzeit (Bundesanzeiger, 1992).