Vet en ontstekingen bestrijden: wetenschappers hebben nieuwe stoffen ontwikkeld

Gemodificeerde derivaten van natuurlijke producten hebben de afgelopen jaren geleid tot aanzienlijke therapeutische vooruitgang en commercieel succes. Menthol is een natuurlijk voorkomende cyclische mentholalcohol die voorkomt in diverse planten, met name in planten uit de muntfamilie, zoals pepermunt en groene munt. Het is een veelgebruikt ingrediënt in een breed scala aan zoetwaren, kauwgom en mondverzorgingsproducten. Interessant is dat menthol ook een hoge medicinale waarde heeft vanwege de pijnstillende, ontstekingsremmende en kankerbestrijdende werking.

In een recent onderzoek heeft een team wetenschappers onder leiding van professor Gen-Ichiro Arimura van de afdeling Biowetenschappen en Technologie van de Universiteit van Tokio in Japan menthylesters van valine (MV) en isoleucine (MI) ontwikkeld en bestudeerd. Dit zijn derivaten van menthol die worden verkregen door de hydroxylgroep ervan te vervangen door respectievelijk valine en isoleucine.

Hun resultaten werden gepubliceerd in het tijdschrift Immunology.

Professor Arimura deelde de motivatie achter het huidige werk en zei: "Functionele componenten van planten die bijdragen aan de menselijke gezondheid hebben me altijd geïnteresseerd. De ontdekking van nieuwe moleculen uit natuurlijke materialen inspireerde onze onderzoeksgroep om deze aminozuurderivaten van menthol te ontwikkelen."

De onderzoekers begonnen met de synthese van menthylesters van zes aminozuren, gekenmerkt door minder reactieve zijketens. Vervolgens evalueerden ze de eigenschappen van deze esters met behulp van in-vitrostudies op cellijnen. Ten slotte voerden ze experimenten uit op muizen om de effecten van deze verbindingen bij geïnduceerde ziekten te bestuderen. De uitzonderlijke ontstekingsremmende eigenschappen van MV en MI werden bepaald door de transcriptieniveaus van tumornecrosefactor-α (Tnf) in gestimuleerde macrofaagcellen te bepalen.

Verrassend genoeg presteerden zowel MV als MI beter dan menthol in de ontstekingsremmende test. RNA-sequentieanalyse toonde aan dat 18 genen die betrokken zijn bij ontstekings- en immuunreacties effectief werden onderdrukt.

De onderzoekers gingen verder en bestudeerden het werkingsmechanisme van menthylesters. Ze ontdekten dat de lever-X-receptor (LXR), een intracellulaire nucleaire receptor, een belangrijke rol speelt bij de ontstekingsremmende effecten, en dit onafhankelijk is van de koudegevoelige transiëntreceptor TRPM8, die voornamelijk menthol detecteert.

Door dieper in te gaan op de LXR-afhankelijke activering van MV en MI, ontdekten ze dat het Scd1-gen, centraal in het lipidenmetabolisme, door LXR werd geactiveerd. Bovendien werden de ontstekingsremmende effecten bij muizen met geïnduceerde intestinale colitis verder bevestigd door de onderdrukking van de transcriptionele niveaus van de Tnf- en Il6-genen door MV of MI op een LXR-afhankelijke manier.

Geïnspireerd door de ontdekking van de intracellulaire mechanica van LXR-SCD1, stelden professor Arimura en zijn team de hypothese op dat menthylesters anti-obesitaseigenschappen hebben. Ze ontdekten dat deze esters de adipogenese, de vetophoping, remden, met name in de mitotische clonische expansiefase in 3T3-L1 adipocytcellen. In dierstudies werd door voeding geïnduceerde obesitas bij muizen verminderd en werd de adipogenese onderdrukt.

Menthylesters hebben unieke voordelen ten opzichte van andere ontstekingsremmende of anti-obesitasverbindingen die momenteel worden onderzocht of gebruikt. Hun specifieke werkingsmechanismen, die bijdragen aan hun dubbele ontstekingsremmende en anti-obesitaswerking, onderscheiden ze van andere verbindingen en maken ze mogelijk bijzonder effectief bij de behandeling van zowel ontstekingsaandoeningen als stofwisselingsstoornissen. Ze kunnen nuttig zijn voor bepaalde populaties, zoals mensen met chronische ontstekingsziekten, het metaboolsyndroom of obesitasgerelateerde complicaties.

"Hoewel deze studie zich richtte op hun functies en werkingsmechanismen in ontstekings- en obesitasgerelateerde ziektemodellen, verwachten we dat deze verbindingen ook effectief zullen zijn tegen een breed scala aan metaboolsyndroom-gerelateerde ziekten zoals diabetes en hypertensie, evenals allergische symptomen", merkte professor Arimura optimistisch op.

Concluderend benadrukt deze studie het belang en de waarde van multifunctionele moleculen afkomstig van natuurlijke stoffen. Toekomstig onderzoek naar deze nieuwe en superieure menthylesters kan leiden tot de ontwikkeling van therapeutische verbindingen om de groeiende gezondheidsproblemen die gepaard gaan met obesitas en ontstekingsaandoeningen te bestrijden.