Seite 1 (10) Dartsch Scientific GmbH Oskar-von-Miller-Str. 10 D-86956 Schongau Medizinisches Beratungszentrum GmbH & Co. KG c/o Herrn Michael Schellenberger Seestraße 38 82211 Herrsching Oskar-von-Miller-Straße 10 D-86956 Schongau, Germany Fon Diessen: +49 8807 2759-650 Fon Schongau: +49 8861 256-5250 Fax: +49 8861 256-7162 Email: info@dartsch-scientific.com Web: www.dartsch-scientific.com 25. März 2013 Testbericht und Fachinformation ARTHROBONUM horse Tierversuchsfreie zellbiologische Untersuchungen zu antioxidativen und entzündungshemmenden Wirkeffekten 1 Hintergrund Ohne Sauerstoff können wir nicht leben, aber Sauerstoff in Form von hochreaktiven freien Sauerstoffradikalen (ROS = reactive oxygen species) kann pathophysiologische Veränderungen bewirken und auch den vorzeitigen Alterungsprozess fördern. Freie Radikale werden als natürliche Stoffwechselprodukte permanent in unserem Körper produziert und erfüllen grundsätzlich wichtige Aufgaben bei der zellulären Signalübermittlung. Zudem stehen sie in einem ständigen Gleichgewicht mit den regulierenden natürlichen Entgiftungsmechanismen wie den Enzymen Glutathion, Katalase und Superoxid-Dismutase. Umweltbelastungen, Ernährungsmängel, körperlicher oder seelischer Stress, aber auch Medikamente, Verletzungen und Entzündungen können zu einer unkontrollierten Überproduktion der Radikale führen. Die Selbstregulation durch den Körper ist gestört. Übersteigt die Aufnahme oder Bildung freier Radikale deren körpereigene Entgiftung, so spricht man von oxidativem Stress. Die schnell und aggressiv wirkenden freien Radikale stören und zerstören wichtige Funktionen und Strukturen im Körper; sie können oxidative Veränderungen verursachen und damit Schädigungen aller wichtigen Biomoleküle wie Nukleinsäuren, Proteine, Lipide und Kohlenhydrate. Speziell bei Verletzungen und Entzündungen spielt die Freisetzung von reaktiven Radikalen in der Frühphase eine wichtige Schlüsselrolle, da in der Folge weitere Gewebeschädigungen resultieren, die ein rasches und unkompliziertes Abheilen des betroffenen Gewebes negativ beeinflussen können. 2 Produktbeschreibung ARTHROBONUM horse ist ein Naturprodukt nach Dr. Dehoust in höchster Reinheit und Lebensmittelqualität. Es wird empfohlen bei Gelenk- und Arthrosebeschwerden sowie bei Verletzungen im Bereich von Bändern, Sehnen sowie dem Bindegewebe.
Seite 2 (10) Lt. Hersteller zeichnet sich das Produkt durch folgende Eigenschaften aus: Entwickelt auf der Grundlage von Arthrobonum, dem bewährten Produkt zur Arthrose- Behandlung aus dem Humanbereich Patentiertes Herstellungsverfahren in Lebensmittelqualität, erfüllt allerhöchste Ansprüche im Spitzensport sowie in der Aufzucht und Rekonvaleszenz Basiert auf den wissenschaftlichen Erkenntnissen über den Knorpelstoffwechsel und die Synovialbildung (Gelenkschmiere) Keine Verwendung von genmanipulierten Organismen gemäß Verordnung (EC) 1829/2003 und 1830/2003 Therapiebegleitend in der Rehabilitation Kann bei NSAR (Nichtsteroidales Antirheumatikum)-Therapie unterstützend wirken Kann zur positiven Beeinflussung von Entzündungsmediatoren beitragen Kann körpereigene Stoffwechselprozesse unterstützen Kann zur Stabilisierung der Knorpelmatrix beitragen Keinerlei Belastung des Organismus 3 Fütterungsempfehlung und Testkonzentrationen Die Fütterungsempfehlung für Pferde sieht die tägliche Gabe von ca. 15 g ARTHRO- BONUM horse je 100 kg Körpergewicht vor. Etwa 8 % des Körpergewichts bei Pferden entspricht dem Blutvolumen. Somit verteilen sich 15 g Wirkstoffe auf 8 Liter Blut je 100 kg Körpergewicht. Das Blut setzt sich beim Pferd zu etwa 60 % aus der Blutflüssigkeit und zu etwa 40 % aus den für die Verteilung der Wirkstoffe weitaus weniger wichtigen korpuskulären Bestandteilen (Blutkörperchen) zusammen. Damit verteilen sich 15 g auf 5 Liter Blutflüssigkeit oder umgerechnet beträgt die Wirkstoffkonzentration in der Blutflüssigkeit etwa 3 mg/ml. Diese Überlegungen gelten für eine vollständige Resorption der Wirkstoffe. Entsprechend dieser Überlegungen betrugen die Testkonzentrationen für ARTHRO- BONUM horse: 0 (= unbehandelte Kontrolle) 0,5 1 2,5 5 10 mg/ml, die aus jeweils 10x konzentrierten Stammlösungen in phosphatgepufferter Salzlösung mit Calcium und Magnesium (PBS+) hergestellt wurden. 4 Antioxidative Wirkung bei frei im Blut zirkulierenden Sauerstoffradikalen Ist eine Testsubstanz in der Lage, freie im Blut zirkulierende Sauerstoffradikale zu inaktivieren, so spricht man von einer antioxidativen Wirkung. Solche Radikale können durch ein metabolisches Ungleichgewicht (z.b. oxidativen Stress) oder auch durch Umweltnoxen, Medikamente etc. entstehen. Experimentelles Vorgehen: In diesem zellfreien Testsystem wurde ohne die Verwendung von Zellen im Testansatz geprüft, ob verschiedene Konzentrationen der Testsub-
Seite 3 (10) stanz in der Lage sind, freie Sauerstoffradikale zu inaktivieren. Für die Untersuchung wurden die verschiedenen Konzentrationen ARTHROBONUM horse sowie der Tetrazoliumfarbstoff WST-1 (Roche Diagnostics, Mannheim) vorgelegt und dazu Kaliumsuperoxid in Aqua dest. (1 mg/ml) pipettiert. Die nicht durch ARTHROBONUM horse inaktivierten und damit noch reaktionsfreudigen Superoxidanion-Radikale führen dabei zu einer Spaltung und damit auch zu einer Änderung der optischen Dichte (Farbe) des Tetrazoliumfarbstoffes. Dessen optische Dichte wurde als Differenzmessung OD = 450 690 nm kontinuierlich aufgezeichnet und nach linearer Regression der erhaltenen Kurvenzüge in Form der Steigung in mod/min ausgewertet. Die Ergebnisse wurden als Relativwerte im Vergleich zur unbehandelten Kontrolle dargestellt und gegen die Konzentration aufgetragen. Ergebnis: Wie aus Abb. 1 hervorgeht, konnte ARTHROBONUM horse die exogenen und frei im Blut zirkulierenden Sauerstoffradikale bei Testkonzentrationen > 2,5 mg/ml dosisabhängig und statistisch signifikant reduzieren (Student s t-test; p < 0,01). Bei der theoretisch berechneten Blutflüssigkeitskonzentration von 3 mg/ml wurden die Radikale zu einem Drittel inaktiviert; die maximale Inaktivierung lag bei etwa 55 % bei der höchsten Testkonzentration von 10 mg/ml. Die EC50, d.h. die Konzentration, bei der die Hälfte der Radikale inaktiviert wurde, betrug 5 mg/ml. Eine prooxidative Wirkung, d.h. die verstärkte Bildung von Radikalen durch Oxidation der Inhaltsstoffe, wurde nicht beobachtet. Durch die ausgeprägte antioxidative Wirkung von ARTHROBONUM horse können im Blut zirkulierende freie Radikale effizient inaktiviert und somit in ihrer unerwünschten Wirkung abgeschwächt werden. 5 Zellprotektive Wirkung gegenüber reaktiven Sauerstoffspezies nach zellulärer Resorption Bei diesem Versuchsansatz war die Frage, ob die im Blut zirkulierenden Wirkstoffe von ARTHROBONUM horse von Bindegewebszellen aufgenommen werden und bei Einwirkung von reaktiven schädigenden Sauerstoffspezies eine protektive Wirkung haben. Experimentelles Vorgehen: Bei 80 bis 90 % konfluenten Kulturen von Bindegewebsfibroblasten in 96-Loch-Platten (Zelllinie L-929, DSMZ, Braunschweig; Aussaat von 10.000 Zellen/Vertiefung; Inkubationsdauer 2 Tage) wurde das Kulturmedium abgesaugt und pro Vertiefung 180 µl Kulturmedium mit 10 % fötalem Kälberserum, Penicillin/Streptomycin und Amphotericin B pipettiert und die 10fach konzentrierten insterilen Lösungen ARTHROBONUM horse zugegeben. Danach wurde eine Inkubation für 4 h bei 37 C im Brutschrank durchgeführt, damit die Zellen die Wirkstoffe aufnehmen konnten. Schließlich wurde das Inkubationsmedium vollständig abgesaugt und 180 µl Kulturmedium sowie 20 µl aus einer 10fach konzentrierten H 2 O 2 -Stammlösung zur Herstellung der gewünschten Konzentrationen im Test (= 1,5 mmol/l H 2 O 2 ) zugegeben. Die Zellen wurden für 24 h bei 37 C mit den reaktiven Sauerstoffspezies inkubiert und danach das Kulturmedium abgesaugt, einmal mit 200 µl temperierter insterilem PBS+ gewaschen und 180 µl Kulturmedi-
Seite 4 (10) um und 20 µl XTT ((2,3-Bis-(2-methoxy-4-nitro-5-sulfophenyl)-2H-tetrazolium-5-carboxanilid; Xenometrix, Allschwil) zum Nachweis der Aktivität der mitochondrialen Dehydrogenasen zugegeben. Die optische Dichte in jeder Vertiefung wurde nach 0 und 120 min Inkubation bei 37 C als Differenzmessung OD = 450 690 nm am Elisareader (Endpunktbestimmung) gemessen und durch Subtraktion die Absolutwerte ermittelt. Ergebnis: Wie aus Abb. 2 ersichtlich, bewirkte die Aufnahme der Wirkstoffe aus ARTHROBONUM horse in die Bindegewebszellen einen ausgeprägten dosisabhängigen Schutz vor reaktiven Sauerstoffspezies. Bereits bei der niedrigsten Testkonzentration von 0,5 mg/ml war die protektive Wirkung statistisch signifikant (Student s t-test, p < 0,01) und nahm mit zunehmender Wirkstoffkonzentration bis auf das Dreifache im Vergleich zur unbehandelten Kontrolle zu, so dass in der Folge eine erheblich verbesserte Zellvitalität resultierte. Auch die extrapolierte EC50 lag deutlich unter 1 mg/ml und war somit annähernd 5 mal niedriger als für die antioxidative Wirkung im zellfreien Testsystem ermittelt wurde. 6 Entzündungshemmende Wirkung bei einem lokalen Überschuss körpereigener (endogener) Sauerstoffradikale Bei Verletzungen, Entzündungen und komplizierten Wundheilungen kommt es durch die Einwanderung von entzündungsvermittelnden Zellen aus dem Blut ins Gewebe und die Bildung von Radikalen zu einer lokalen Gewebetraumatisierung. Ist eine Testsubstanz in der Lage, diese Bildung und/oder Freisetzung von reaktiven Sauerstoffradikalen zu hemmen, so kann sie positiv auf den Entzündungs- und Heilungsprozess einwirken. Experimentelles Vorgehen: Humane Promyelozyten (Zelllinie HL60, ECACC 98070106) wurden als permanente Zelllinie in Routinekultur durch sechstägige Behandlung mit Dimethylsulfoxid zu sog. funktionalen Neutrophilen differenziert (Abb. 3). Dies sind Zellen, welche die Eigenschaften von phagozytierenden und entzündungsvermittelnden Zellen (neutrophile Granulozyten) im Blut besitzen. Nach Stimulation bilden diese Zellen in einem sog. oxidativen oder respiratorischen Burst Superoxidanion-Radikale, welche das Gewebe lokal zerstören können. Ein solcher Burst stellt nach der Einwanderung dieser Zellen aus dem Blut ins betroffenene Gewebe einen Teilaspekt des komplexen Entzündungsprozesses dar und kann durch die weitere Gewebezerstörung diesen Prozess dauerhaft in Gang halten. Die funktionalen Neutrophilen wurden durch Zugabe eines Phorbolesters (Phorbol-12- myristat-13-acetat; Sigma-Chemie, Taufkirchen) dazu angeregt, Superoxidanion-Radikale zu bilden. Die Radikale führen zu einer Spaltung des ebenfalls dem Versuchsansatz zugesetzten Tetrazoliumfarbstoffes WST-1. Dabei ist die Menge der gebildeten Sauerstoffradikale direkt proportional zur Farbstoffspaltung, d.h. je mehr reaktive Radikale vorhanden sind, desto stärker ist die Farbstoffspaltung und damit auch die Änderung der optischen Dichte. Werden die von den Zellen gebildeten Radikale durch den Wirkstoff inaktiviert, so
Seite 5 (10) verändert sich die optische Dichte (Farbe) weniger stark. Es wurde die optische Dichte als Differenzmessung OD = 450 690 nm kontinuierlich aufgezeichnet und nach linearer Regression der erhaltenen Kurvenzüge in Form der Steigung in mod/min ausgewertet. Die erhaltenen Ergebnisse wurden dann als Relativwerte im Vergleich zur unbehandelten Kontrolle dargestellt und gegen die Konzentration aufgetragen. Ergebnis: Wie in Abb. 4 dargestellt, zeigte ARTHROBONUM horse eine ausgeprägte dosisabhängige entzündungshemmende Wirkung im zellbasierten Testsystem. Bereits bei Testkonzentrationen unterhalb der berechneten theoretischen Blutflüssigkeitskonzentration von 3 mg/ml war die Wirkung statistisch signfikant (Student s t-test; p < 0,01). Die EC50 betrug 5 mg/ml und die maximale Inaktivierung war 65 % bei der höchsten Testkonzentration von 10 mg/ml. Bemerkenswerterweise beruhte die entzündungshemmende Wirkung von ARTHROBONUM horse nicht auf dem Wegfangen bereits gebildeter Radikale, sondern auf einer dosisabhängigen Stoffwechselhemmung der entzündungsvermittelnden Zellen. In der Folge dürften weniger Radikale in einem oxidativen Burst gebildet und zusätzlich die Einwanderung dieser Zellen aus dem Blut ins entzündete Gewebe reduziert werden. Durch diese ausgeprägte Wirkung von ARTHROBONUM horse kann die Produktion und schädigende Wirkung von reaktiven Sauerstoffradikalen direkt im Gewebe vermindert und entzündliche Prozesse mit ihren lokalen Folgen für das Gewebe effizient gehemmt werden. Anschließend kommt es zu einem verbesserten Heilungsprozess des betroffenen Gewebes oder Gelenkes. 7 Zusammenfassung & Schlussfolgerungen ARTHROBONUM horse wird vom Hersteller als Naturprodukt nach Dr. Dehoust in höchster Reinheit und Lebensmittelqualität bei Gelenk- und Arthrosebeschwerden sowie bei Verletzungen im Bereich von Bändern, Sehnen sowie dem Bindegewebe empfohlen. Die in den hier durchgeführten tierversuchsfreien Untersuchungen mit zellfreien und zellbasierten Testsystemen erhaltenen Ergebnisse zeigen, dass ARTHROBONUM horse die exogenen und frei im Blut zirkulierenden Sauerstoffradikale bei Testkonzentrationen > 2,5 mg/ml dosisabhängig reduziert. Dadurch werden die im Blut zirkulierenden freien Radikale effizient inaktiviert und somit in ihrer unerwünschten Wirkung abgeschwächt (antioxidative Wirkung bei oxidativem Stress). ARTHROBONUM horse nach Aufnahme der enthaltenen Wirkstoffe in Bindegewebszellen einen ausgeprägten dosisabhängigen Schutz vor reaktiven Sauerstoffspezies bietet. Dieser ist selbst bei der geringsten Testkonzentration von 0,5 mg/ml (und damit weit unterhalb der berechneten Wirkstoffkonzentration in der Blutflüssigkeit) schon gegenüber den unbehandelten Kontrollzellen erheblich verbessert und äußert sich in einer höheren Überlebensfähigkeit der Zellen (zellprotektive Wirkung).
Seite 6 (10) ARTHROBONUM horse eine ausgeprägte dosisabhängige entzündungshemmende Wirkung im zellbasierten Testsystem mit entzündungsvermittelnden Zellen besitzt. So kann die Produktion und schädigende Wirkung von reaktiven Sauerstoffradikalen direkt im Gewebe vermindert und entzündliche Prozesse mit ihren lokalen Folgen für das Gewebe effizient gehemmt werden. Anhand der vorliegenden Untersuchungsergebnisse kann daher die Einnahme von ARTHROBONUM horse zur Verbesserung der Situation bei entzündlichen Prozessen im Bereich der Gelenke, Sehnen und Bänder und damit zur schnelleren Heilung des Bewegungsapparates bestens empfohlen werden. Versuchsleiter und verantwortlich für die Richtigkeit der dargestellten Testverfahren und Ergebnisse unter Einhaltung der GLP-Richtlinien. Schongau, 25. März 2013. Prof. Dr. Peter C. Dartsch Diplom-Biochemiker
Seite 7 (10) Inaktivierung freier Sauerstoffradikale.. in % vs. unbehandelte Kontrolle.. 70 60 50 40 30 20 10 0 BF -2 0 2 4 6 8 10 12 Konzentration in mg/ml Abb. 1: Dosisabhängige Inaktivierung von exogenen Sauerstoffradikalen durch ARTHRO- BONUM horse. Bei der theoretisch berechneten Blutflüssigkeitskonzentration (= BF) von etwa 3 mg/ml werden die Radikale zu einem Drittel inaktiviert. Die EC50, d.h. die Konzentration, bei der die Hälfte der Radikale inaktiviert wird, liegt bei 5 mg/ml. Angegeben ist der Mittelwert ± Standardabweichung aus jeweils drei Messungen.
Seite 8 (10) 400 Inaktivierung exogener Radikale.. in % vs. unbehandelte Kontrolle.. 300 200 100 0 BF -2 0 2 4 6 8 10 12 Konzentration in mg/ml Abb. 2: Dosisabhängige Protektion gegenüber reaktiven Sauerstoffspezies (hier: H 2 O 2 ) durch ARTHROBONUM horse nach zellulärer Wirkstoffresorption. Bereits ab einer Konzentration von 0,5 mg/ml erfolgt eine ausgeprägte Inaktivierung der reaktiven Sauerstoffspezies. BF = berechnete Blutflüssigkeitskonzentration von etwa 3 mg/ml. Angegeben ist der Mittelwert ± Standardabweichung aus jeweils drei Messungen.
Seite 9 (10) Funktionaler neutrophiler Granulozyt, welcher durch chemische Differenzierung aus einer Zellkultur mit Promyelozyten (Zelllinie HL60) erhalten wird. Stimulation durch einen Phorbolester Bildung von Superoxidanion-Radikalen durch einen oxidativen oder respiratorischen Burst Wirkstoffe, welche endogen gebildete Radikale entgiften Spaltung des roten Farbstoffes unter Bildung einer gelben wasserlöslichen Verbindung Kontinuierliche Messung der optischen Dichte als Differenzmessung 450 690 nm Abb. 3: Messprinzip des zellbasierten Testsystems zur Bewertung des entzündungshemmenden Potenzials von ARTHROBONUM horse. Weitere Erläuterungen im Text.
Seite 10 (10) Inaktivierung endogener Sauerstoffradikale.. in % vs. unbehandelte Kontrolle.. 80 70 60 50 40 30 20 10 0 BF -2 0 2 4 6 8 10 12 Konzentration in mg/ml Inaktivierung des Zellstoffwechsels.. in % vs. unbehandelte Kontrolle.. 80 70 60 50 40 30 20 10 0 BF -2 0 2 4 6 8 10 12 Konzentration in mg/ml Abb. 4: Entzündungshemmende Wirkung durch die dosisabhängige Inaktivierung von endogen gebildeten Sauerstoffradikalen durch ARTHROBONUM horse. Auf der linken Seite ist die direkte Inaktivierung der gebildeten Radikale dargestellt und auf der rechten Seite die Wirkung von ARTHROBONUM horse auf den Stoffwechsel der funktionalen Neutrophilen. Es ist deutlich erkennbar, dass ARTHROBONUM horse die Bildung von Radikalen durch die entzündungsvermittelnden Zellen hemmt und nicht die bereits gebildeten Radikale inaktiviert. BF = berechnete Blutflüssigkeitskonzentration von etwa 3 mg/ml. Angegeben ist der Mittelwert ± Standardabweichung aus jeweils drei Messungen.