Acanthopanacis Senticosi Radix et Rhizoma seu Caulis, algemeen bekend als Siberische ginseng of Ciwujia in het Chinees, is de gedroogde wortel en wortelstok of stengel van Acanthopanax senticosus (voorheen geclassificeerd als Eleutherococcus senticosus). Volgens de Chinese Farmacopee is het een traditioneel Chinees geneesmiddel dat op grote schaal wordt voorgeschreven om de qi te voeden, de milt te versterken, de nieren te versterken en de geest tot rust te brengen. Het is ook een functioneel voedingsmiddel dat bekend staat om zijn anti-vermoeidheid, neuroprotectieve en immunomodulerende activiteiten. In dit overzicht worden de immunomodulerende werking en de overeenkomstige actieve bestanddelen van Ciwujia besproken. Bovendien werd geprobeerd om de kracht van het waterig extract te vergelijken met die van het ethanolextract in het reguleren van de cytokineproductie van menselijke perifere bloedmononucleaire cellen, om zo meer inzicht te krijgen in hoe Ciwujia moet worden bereid om te profiteren van zijn immunomodulerende eigenschappen.
De immunomodulerende werking van Ciwujia werd klinisch bewezen in de jaren 1980. Een dubbelblind placebogecontroleerd onderzoek, uitgevoerd door Bohn en collega’s, toonde aan dat het ethanolpreparaat Ciwujia een drastische toename veroorzaakte van het absolute aantal immunocompetente cellen, met een bijzonder uitgesproken effect op T-lymfocyten, voornamelijk van het helper/inducer-type, en ook op cytotoxische en natuurlijke killercellen van gezonde vrijwilligers. Daarna werd een aantal wetenschappelijke onderzoeken uitgevoerd om de werking in meer detail te verduidelijken.
Waterextract en ethanolextract
Zowel het waterige extract als het ethanolextract van Ciwujia zijn gerapporteerd voor hun immunologische effecten.
Orale toediening van waterige extracten van Ciwujia-monsters van vijf verschillende bronnen aan 1 g/kg lichaamsgewicht gedurende opeenvolgende 9 dagen kon de zwemtijd van mannelijke C57 BL/6J muizen aanzienlijk verlengen. Sommige van de waterige extracten remden de vermindering van de natural killer (NK) activiteit bij gestresste muizen die gedwongen zwommen. Het resultaat van NK-stimulerend effect kwam overeen met dat gerapporteerd door het team van Yoon. Intraveneuze toediening van GF100 (een waterig infuus van Ciwujia) verhoogde de NK-cytotoxiciteit van BALB/c-muizen tegen murine T-cellymfoom Yac-1-cellen aanzienlijk. Anderzijds remde GF100 op een dosis-afhankelijke manier de longmetastase van colon 26-M3.1 cellen en dit effect werd volledig opgeheven als NK cellen werden uitgeput door injectie van konijn anti-asialo GM1 serum. Naast NK-cellen waren ook splenocyten en macrofagen de immunologische doelwitten van GF100. Behandeling met GF100 versterkte de proliferatie van concanavalin A (Con A)-gestimuleerde splenocyten op dosis-afhankelijke wijze. Bovendien induceerde de behandeling van peritoneale macrofagen met GF100 in een in vitro-experiment de productie van verschillende cytokines zoals IL-1β, TNF-α, IL-12 en IFN-γ op een dosis-afhankelijke wijze. Bovendien vertoonden peritoneale macrofagen verkregen van met GF100 behandelde muizen een hogere cytolytische activiteit tegen tumorcellen dan die van de onbehandelde muizen. Daarom werd geconcludeerd dat het antitumor-effect van GF100 geassocieerd was met de activering van macrofagen en NK-cellen. Wang en collega’s meldden ook dat een waterig preparaat van Ciwujia de fagocytische functie van monocyten bij muizen aanzienlijk kon verhogen.
Ethanolextract van Ciwujia oefende ook immunomodulerende activiteit uit. Een farmaceutisch Ciwujia ethanolpreparaat bleek de chemokine- en cytokinesynthese van geactiveerde volbloedculturen van gezonde vrijwilligers duidelijk te beïnvloeden. Het verhoogde de afgifte van Rantes maar verminderde de productie van IL-4, IL-5 en IL-12. Afhankelijk van de gebruikte concentratie zou het effect op G-CSF, IL-6 en IL-13 stimulerend of remmend kunnen zijn. Van een ander 40% waterig ethanolextract (AE) werd gemeld dat het het toxische effect van cadmium, dat veranderingen in de immunoregulatoire mechanismen van een gastheer teweegbracht, kon tegengaan. Orale toediening van AE gedurende 8 weken leidde tot een significante daling van het cadmiumgehalte en verhoogde het aantal macrofagen en zowel B- als T-lymfocyten in de milt van muizen met cadmiumchloride-intoxicatie.
Polysachariden en glycoproteïnen
Polysachariden en glycoproteïnen zijn twee actieve immunomodulerende fracties van Ciwujia.
Ciwujia polysacchariden (PES), wanneer intraperitoneaal geïnjecteerd aan 100 mg/kg gedurende 4-6 opeenvolgende dagen, kon het aantal IgM-antilichaam plaque-vormende cellen aanzienlijk verhogen in muizen uitgedaagd met schapen rode bloedcellen, en ook de anti-BSA antilichamen aanzienlijk verhogen en sterk verbeterde fagocytose van peritoneale macrofagen . Ook vertoonde PES zelf een sterke mitogene activiteit op miltcellen van muizen op een dosis-afhankelijke wijze en het kon de stimulerende activiteit van lipopolysaccharide (LPS) op lymfocytentransformatie vergroten.
Meer recent onderzocht Han’s team het mechanisme van de immunomodulerende werking van een polysaccharidefractie geïsoleerd uit een celcultuur van A. senticosus (ASP) met behulp van in vitro-tests . Zij ontdekten dat ASP de proliferatie van B-cellen verhoogde en de polyklonale IgM-antilichaam productie van B-cellen dosis-afhankelijk verhoogde. Bovendien stimuleerde ASP muizenperitoneale macrofagen, zoals blijkt uit de toename van de mRNA- en eiwitexpressie van cytokines als IL-1β, IL-6 en TNF-α. Bovendien verhoogde ASP de expressie van het gen voor induceerbaar stikstofoxide synthase (iNOS) en de productie van NO. Op basis van de bevinding dat de activiteiten van ASP op B-cellen en macrofagen aanzienlijk werden verminderd door de cellen voorafgaand aan ASP te behandelen met antilichamen tegen Toll-like receptor (TLR)-4 en TLR-2, werd geconcludeerd dat ASP B-cellen en macrofagen activeert via de TLR-signaleringsroute. Er werd echter aangetoond dat ASP geen T-cellen activeerde.
Acanthopanax senticosus polysacchariden werken niet alleen in in vitro systemen of bij normale knaagdieren, maar ook bij immunogecompromitteerde/immunologisch uitgedaagde dieren. Van een zure polysaccharidefractie werd gemeld dat zij de thymus- en miltindex verhoogt, het aantal leukocyten in het perifere bloed doet toenemen, de fagocytische functie van macrofagen verbetert, het TNF-α-, IFN-γ- en serumhemolysinegehalte verhoogt, de proliferatie van splenocyten bevordert en het apoptosecijfer van splenische lymfocyten bij door cyclofosfamide geïnduceerde immunosuppressieve muizen verlaagt. In China wordt A. senticosus door dierenartsen algemeen gebruikt als voedingssupplement om de gezondheid van dieren te bevorderen. Het zou de cellulaire en humorale immuunreacties van gespeende biggen kunnen verbeteren door de productie van lymfocyten, cytokinen en antilichamen te reguleren. Anderzijds moduleerde A. senticosus polysaccharide (ASPS) het vrijkomen van pro-inflammatoire cytokines tijdens immunologische uitdagingen. Het verminderde de verhoging van plasma niveaus en milt mRNA expressies van IL-1β, IL-6 en TNF-α geïnduceerd door LPS challenge bij biggen.
GF-AS was een oplosbare eiwitlaag gefractioneerd uit A. senticosus stamschors. Het induceerde cytokineproductie van peritoneale macrofagen en oefende een profylactisch effect uit tegen longmetastase geïnduceerd door colon26-M3.1 tumorcellen via activering van NK-cellen bij muizen. Met behulp van gelchromatografie en splenocytenproliferatietest werd een glycoproteïne, EN-SP genaamd, geïsoleerd en geïdentificeerd als het actieve bestanddeel. EN-SP was ongeveer 30,5 kDa en bestond voornamelijk uit koolhydraten. Het kon de celproliferatie van murine splenocyten aanzienlijk verhogen zonder mitogene stimuli en bezat een sterkere anti-metastatische activiteit dan GF-AS.
Kleine moleculen
Behalve polysacchariden en glycoproteïnen, krijgen sommige kleine moleculen aanwezig in Ciwujia ook bepaalde aandacht voor hun capaciteiten in het reguleren van het immuunsysteem.
Isofraxidin
Isofraxidin, een actieve coumarineverbinding die wordt gebruikt om ruwe kruiden of commerciële producten van Ciwujia te authentiseren, oefent een breed spectrum van farmacologische effecten uit bij verschillende ziekten, zoals osteoartritis, kanker, vetstofwisselingsstoornis en de ziekte van Alzheimer. Zijn diepgaande effect op de verbetering van oedeem en pijn werd gemedieerd door de remming van de LPS-geïnduceerde productie van pro-inflammatoire cytokinen, waaronder TNF-α en de gefosforyleerde mitogeen geactiveerde proteïne kinase (MAPK) signaalmoleculen p38 en ERK1/2, van macrofagen. Isofraxidine onderdrukte ook de eiwitexpressie van NF-κB, de niveaus van NO en IL-6 in serum en de productie van TNF-α in de lever van muizen met een LPS-uitbraak. Bovendien beschermde het muizen tegen acute longschade via de remming van cyclooxygenase-2 (COX-2) eiwitexpressie en de vermindering van de infiltratie van ontstekingscellen in het longweefsel. Zoals aangetoond in chondrocyten geïsoleerd uit osteoartritis patiënten, kon voorbehandeling met isofraxidine voorafgaand aan IL-1β de IL-1β gestimuleerde expressie van iNOS en COX-2 remmen, die op hun beurt de productie van stikstofmonoxide (NO) en prostaglandine E2 (PGE2) blokkeerden. Bovendien remde isofraxidine op opmerkelijke wijze het mRNA-niveau en de secretie van matrixmetalloproteïnasen (MMP’s). Geconcludeerd werd dat isofraxidine IL-1β-geïnduceerde gewrichtsontsteking remde via de regulatie van NF-κB-signalering.
Syringin (Eleutheroside B)
Syringin, ook wel eleutheroside B genoemd, behoort tot de groep van chemische lignan-verbindingen. Het is de chemische marker die in de 2015-editie van de Farmacopee van de Volksrepubliek China (CP 2015) is opgenomen voor de bepaling van Ciwujia. Volgens de voorschriften moeten gedroogde Ciwujia-monsters ten minste 0,05 gewichtspercent syringine bevatten. Syringine is een van de belangrijkste actieve bestanddelen van Ciwujia en bezit naar verluidt anti-diabetische, anti-vermoeidheid, slaap-potentieverhogende, neuroprotectieve en antioxidant activiteiten.
Syringine vertoont eerder een immunomodulerend dan een immunostimulerend effect. Het remde in vitro immunohemolyse van met antilichamen gecoate schapenerytrocyten, geïnduceerd door cavia-serum, door onderdrukking van C3-convertase van de klassieke complementroute. Naast humorale immuniteit is ook cellulaire immuniteit betrokken bij de door syringine opgewekte immunologische respons. Syringine remde zowel de TNF-α productie van LPS-gestimuleerde murine macrofaag RAW 264.7 cellen als de cytotoxische T-celproliferatie op een dosis-afhankelijke manier. Onlangs toonden Ahmad en collega’s verder aan dat syringine de chemotaxis, fagocytische activiteit, ROS- en NO-productie en afscheiding van IL-1β, TNF-α, IL-6, PGE2 en MCP-1 van geactiveerde RAW 264.7-cellen op krachtige wijze verminderde. Met de waarneming dat syringine fluoresceïne-isothiocynaat (FITC, een hapten dat in staat is om allergische reacties te triggeren)-geïnduceerd ooroedeem bij muizen aanzienlijk onderdrukte, maar niet het ooroedeem geïnduceerd door crotonolie of arachidonzuur, werd gespeculeerd dat syringine een anti-allergisch effect vertoonde, maar geen ontstekingsremmend effect .
Eleutheroside E
Eleutheroside E is een ander lignan geïsoleerd uit Ciwujia. Het zou de door verdoving veroorzaakte cognitieve disfunctie bij oudere dieren kunnen verminderen en diabetes kunnen verbeteren door de glucose-opname te verhogen, de insulineresistentie te verbeteren en het glucosemetabolisme te reguleren bij muizen met type 2 diabetes. Met behulp van bioactiviteit-geleide fractionering, bleek het ook het actieve bestanddeel van Ciwujia te zijn voor het bestrijden van vermoeidheid.
Eleutheroside E vertoonde een immunomodulerend effect en werkte tegen collageen-geïnduceerde artritis (CIA) door het onderdrukken van de afgifte van ontstekingsbevorderende cytokines. De met eleutheroside E behandelde CIA muizen vertoonden significant lagere serumspiegels van TNF-α, IL-6 en IL-23 dan die van de met een medium behandelde muizen. Het immunomodulerende effect werd verder bevestigd in gekweekte macrofagen waarvan de productie van TNF-α en IL-6 diepgaand werd onderdrukt op dosis- en tijdafhankelijke wijze. Zoals gerapporteerd door Kimura en Sumiyoshi, konden twee van de vijf geteste Ciwujia waterige extracten de vermindering van de NK-activiteit bij gestresste muizen met gedwongen zwemmen herstellen. HPLC-analyse onthulde dat deze twee extracten de hoogste hoeveelheid eleutheroside E bevatten. Daarom werd gespeculeerd dat eleutheroside E de actieve immuunstimulerende component was in Ciwujia-extract .