Brokkoli (Brassica italica)

Beschreibung

Weil die ältesten Brokkoliarten bereits in der Römerzeit angebaut wurden, wird Brokkoli auch als italienische Brassica (Brassica oleracea italica) bezeichnet. Diese Kohlart ist von Italien aus zu einem Siegeszug durch die ganze Welt angetreten. Neben der Tatsache, dass Brokkoli ein sehr schmackhaftes Gemüse ist, zieht er auch zunehmendes wissenschaftliches Interesse auf sich, da er im Vergleich zu allen anderen Kohlarten die höchsten Konzentrationen der fol-genden schwefelhaltigen Verbindungen mit starken therapeutischen Wirkungen enthält: Glucosinolate und insbesondere die davon abgeleiteten Verbindungen (zum Beispiel Isothio-cyanate, Sulforaphan und Indole). Brokkoli (Brassica oleracea italica) ist ein Mitglied der Fami-lie der Kohlgewächse (Brassica oleracea), die nachweislich schon vor 6000 Jahren angebaut wurden und wahrscheinlich die älteste kultivierte Gemüseart sind. Hinweise auf Kohl finden sich überall in der Literatur der Antike und des Mittelalters. Die ersten Brokkoliarten gab es bereits in der Römerzeit, wo sie wegen ihrer markanten Blütenstände geschätzt wurden. Brokkoli, wie wir ihn heute kennen, stammt also ursprünglich aus Italien und hat sich im 19. und 20. Jahrhundert von dort aus über den Rest der Welt verbreitet. Der Name leitet sich vom italienischen Wort „Brocco“ her, das soviel wie „Sprössling“ oder „Trieb“ bedeutet (abgeleitet vom lateinischen Wort "Brachium", das ebenfalls „Spross“ bedeutet) und bezieht sich auf den typischen Aufbau der Blütenstände, die in Form von kleineren Trieben aus einem kompakten Spross herauswachsen.
In epidemiologischen Untersuchungen zeigt sich immer wieder, dass der Verzehr von Brassica-Arten (Brassicaceae) und vor allem Kohl viel deutlicher mit einem verminderten Risiko für ver-schiedene Arten von Krebs einhergeht als der generelle Verzehr von Obst und Gemüse. Die Familie „Brassica“ umfasst alle Arten von Kohl (zumeist Varietäten von Brassica oleracea), aber auch Senf, Raps, Pok Choi und Rüben (siehe Abbildung). Innerhalb dieser Gruppen scheint Brokkoli die größte wissenschaftliche Aufmerksamkeit auf sich zu ziehen. Dabei beschränkt sich die Forschung sicherlich nicht nur auf Krebs, sondern auf den allgemeinen Einfluss insbesondere von Sulforaphan auf zahlreiche Erkrankungen.

BIOCHEMIE
Die gesundheitlichen Wirkungen von Brokkoli sind in der Regel auf die hohen Konzentrationen an Glucosinolaten zurückzuführen, insbesondere auf die aus ihnen abgeleiteten Verbindun-gen. Glucosinolate sind eine Familie von in Brokkoli enthaltenen organischen Schwefelverbin-dungen, deren wichtigste Vertreter die Indole und Isothiocyanate sind. Auch andere Brassica-Arten enthalten Glucosinolate, aber Brokkoli enthält die höchsten Konzentrationen (sodass er eine gute Quelle von Sulforaphan darstellt). Aus den Glucosinolaten entstehen durch Hyrolyse die folgenden wichtigen Gruppen von Verbindungen:
  • Isothiocyanate: Isothiocyanate sind schwefelhaltige Verbindungen, die vor allem in Kreuzblütlern vorkommen. Insbesondere das Sulforaphan, ein im Brokkoli enthaltenes Isothiocyanat, zieht in den letzten Jahren beträchtliches wissenschaftliches Interesse auf sich. In der Pflanze ist Sulforaphan nur in gebundener Form enthalten, als Bestandteil von Sulforaphanglucosinolat (Glucoraphanin). Aber auch Brassica-Inhaltsstoffe wie Phenylmethylisothiocyanat und Allylisothiocyanat stehen im wissenschaftlichen Ram-penlicht. Samen und Keime enthalten die größten Mengen dieser Stoffe. Im Durch-schnitt enthalten Keime zwanzig bis fünfzig Mal [1] höhere Konzentrationen an Gluco-raphanin als eine ausgewachsene Brokkolipflanze und in Brokkolisamen sind die Kon-zentrationen sogar noch höher. Auch durch die Art des Anbaus, der Ernte, der Böden oder den Einsatz von Herbiziden und Pestiziden können enorme Unterschiede auftreten. In einem standardisierten Präparat sind diese Konzentrationen innerhalb eines gewissen Spielraums garantiert.
  • Indole: Auch die in den Brassica-Arten enthaltenen Indole sind von großem Interesse. Wie die Isothiocyanate zählen sie zur Gruppe der indirekten Antioxidantien, stimulieren die Produktion von entgiftenden Leberenzymen und sind so an der Ausscheidung schädlicher freier Radikale beteiligt. Durch Hydrolyse von Glucobrassicin entstehen Substanzen wie Indol-3-carbinol (3C), Diindolylmethan (DIM, ein Dimer von I3C) und Ascorbigen (an Ascorbinsäure gebunden). Obwohl diese Stoffe genau wie die Ioso-thiocyanate auch auf die Phase-1- und Phase-2-Enzymsysteme einwirken, konzentriert sich die wissenschaftliche Forschung zurzeit auf ihre Wirkung auf den Östrogen-stoffwechsel und hormonabhängige Krebsarten [2-3].

Darüber hinaus enthält Brokkoli in reichem Maße noch weitere bioaktive Verbindungen mit therapeutischen Eigenschaften. Von allen Gemüsen enthalten Kreuzblütler wahrscheinlich die größte Vielfalt an sekundären Pflanzenstoffen mit therapeutischem Potenzial. Hier seien nur die wichtigsten aufgezählt:
  • Cabagin (S-Methylmethionin, manchmal auch als Vitamin U bezeichnet), eine dem SAMe verwandte Substanz mit entzündungshemmender Wirkung und schützender Wirkung auf die Schleimhäute des Magens und des Darmes
  • Lutein und andere Carotinoide 
  • D-Glucarat, notwendig für die Glucuronidierung, einen wichtigen Teil der Phase-2-Entgiftung. 
  • Flavonoide, insbesondere Quercetin und Apigenin 
  • Selen. Brokkoli enthält Selen in Form von methylierten Selenverbindungen (zum Beispiel Se-Methylselenocystein), die leicht in das antikarzinogene Methylselenol umgewandelt werden können [4] 
  • Eisen mit einer recht hohen Bioverfügbarkeit 
  • Zink 
  • Entsäuernde Mineralien wie Kalium und Magnesium 
  • Vitamin B6 und Folsäure
  • Vitamine C, E und K 
  • Protocatechusäure 
  • Chlorogensäure 
  • Carotinoide 
  • Ballaststoffe

Glucoraphanin --> Sulforaphan
Glucoraphanin kann auf zwei Arten in Sulforaphan umgewandelt werden:
  1. Über das Enzym Myrosinase (siehe Abbildung), das beim Beißen und Kauen freigesetzt wird. Myrosinase benötigt eine feuchte Umgebung, um wirksam zu werden.
  2. Durch Umwandlung in der Darmflora. Bei einem pH-Wert über 5 wird mehr als 80 % des Glucoraphanins in Sulforaphan umgewandelt. Aus diesem Grund wirkt die saure Form von Vitamin C (Ascorbinsäure) der Sulforaphanbildung entgegen. Bei Vitamin C in Form von Mineralascorbaten tritt dieses Problem nicht auf.

ROH, (LEICHT) GEDÄMPFT ODER ANGEDÜNSTET
Der Gehalt an Glucoraphanin (Sulforaphanglucosinolaten) in zubereitetem Brokkoli kann stark variieren, je nach Anbaumethode, Umgebungsbedingungen und der Art der Zubereitung: Ein typischer Durchschnittswert liegt bei 30 mg Glucoraphanin pro 300 mg zubereitetem Brokkoli.
Die hohen Temperaturen beim Kochen inaktivieren das Myrosinaseenzym, sodass keine Sul-foraphanbildung stattfinden kann. Außerdem löst sich das meiste Glucoraphanin (wie andere Glucosinolate) in der Kochflüssigkeit, die daher eine sehr gesunde Grundlage zum Beispiel für Suppen abgibt. Beim Dämpfen verläuft das Erhitzen wesentlich langsamer, wodurch im Brok-koli viel mehr Sulforaphan gebildet wird (siehe Abbildung). Außerdem wird zum Dämpfen viel weniger Wasser verwendet, sodass das meiste Glucoraphanin im Brokkoli bleibt. Wahrschein-lich hat Andünsten eine ähnliche Wirkung. Tiefkühlgemüse wird blanchiert, um die Enzyme (die zum schnelleren Verderben beitragen könnten) zu inaktivieren, wodurch auch die Myrosinase inaktiviert wird. Allerdings muss die Bildung von Sulforaphan und anderer Isothiocyanate nicht unbedingt im Gemüse selbst stattfinden. Auch die Darmflora enthält Enzyme mit dieser Fähigkeit. Nach der Aufnahme von Glucoraphanin aus Brokkoli kann die Darmflora das Glucoraphanin in Sulforaphan umwandeln [6].

Wirkung

Sulforaphan ist eine der stärksten bekannten entgiftenden Substanzen und schützt die Zellen gegen zahlreiche schädliche Einflüsse, insbesondere solche, bei denen die DNA irreversibel beschädigt werden kann. Aus diesem Grund sind Sulforaphan und die Gruppe der Isothiocy-anate, zu der Sulforaphan gehört, von großer pharmazeutischer Bedeutung und es wurden bereits verschiedene synthetische Analoga entwickelt (wie zum Beispiel Oxomat und Isose-lenocyanat [7]). Weitere befinden sich zurzeit in Entwicklung. Sulforaphan erhöht die Aktivität von Phase-II-Proteinen und -Enzymen, die einen der wichtigsten natürlichen Abwehrmecha-nismen darstellen.

  • Anregung der Phase-2-Entgiftung: Ein wichtiges Merkmal der Brassica-Familie ist die Fähigkeit, Gene „zu ermutigen“, zelluläre Enzyme zu erzeugen, die zur optimalen Zell-funktion benötigt werden. Am wichtigsten sind dabei die folgenden drei Gene, die für die Phase-2-Entgiftungsenzyme zuständig sind: Quinonreductase (QR), Glutathion-S-Transferase (GST) und Uridinediphosphat-Glucuronosyltransferase (UGT). Diese Enzyme wandeln Toxine in wasserlösliche Substanzen um, die leicht ausgeschieden werden können. Selbst bei den in normalen Lebensmitteln vorkommenden Konzentrationen ist Sulforaphan ein potenter Modulator dieser xenobiotika-metabolisierenden Enzymsys-teme. Dieser Mechanismus ist eine wichtige Erklärung für den Zusammenhang zwischen dem Verzehr von Brokkoli und einem reduzierten Krebsrisiko, weil die Induktion von Phase-2-Enzymen die Menge der Giftstoffe reduziert, die zur Entstehung und Progression von Krebs führen können. Darüber hinaus hemmt Sulforaphan die Phase-1-Enzyme, die häufig prokarzinogene Substanzen aus der Nahrung in Karzinogene umwandeln [8-9]. Möglicherweise kompensiert Sulforaphan eine Unfähigkeit des Körpers, selbst die richtigen Phase-2-Enzyme zu induzieren. Die größte Wirkung von Brokkoli tritt immer bei Menschen mit einer Mutation (Inaktivierung) von mindestens einer der folgenden Arten von Glutathion-S-Transferase auf: M1-Typ (GSTM1) oder T1-Typ (GSTT1). Bei diesen Personen bleiben die Isothiocyanate im Körper präsent, wodurch andere Glutathion-S-Transferasen aktiviert werden [10].
  • Indirektes Antioxidans: Weiterhin fördert die Induktion von Phase-2-Proteinen das Ein-fangen von Oxidantien oder hemmt deren Bildung. Das Ergebnis ist ein enormer „Mul-tiplikatoreffekt“: Ein Phase-2-Protein-Induktor übt die gleiche Wirkung aus wie ver-schiedene typische Antioxidantmoleküle (zum Beispiel die Vitamine C und E). Freie Radikale werden übrigens größtenteils im Phase-1-Enzymsystem aktiviert, wo Brassica-Inhaltsstoffe erneut hemmend auf sie einwirken können. Brokkoli ist übrigens auch selbst reich an Antioxidantien und enthält zum Beispiel Carotinoide, Flavonoide, Vitamin C und Isothiocyanate. Durch die Anwesenheit von Cystein und Methionin fördert er die Bildung von Glutathion – eines wichtigen endogenen Antioxidans [11]. 
  • Anti-inflammatorisch (Herz-Kreislauf, Gelenke). Es liegen viele Beweise dafür vor, dass Sulforaphan entzündlichen Prozessen entgegenwirkt. Sulforaphan übt wahrscheinlich eine Wirkung auf NF-kappa-B, den zentralen Steuerungsfaktor von entzündlichen Pro-zessen aus [12-13]. Darüber hinaus wird bei jeder entzündlichen Reaktion ein Überschuss an freien Radikalen freigesetzt, der während des gesamten Entzündungsprozesses bestehen bleibt. Die Einnahme von Phase-2-Protein-Induktoren wirkt diesem Prozess möglicherweise entgegen. In einer Tierstudie hemmte Sulforaphan altersbedingte degenerative und entzündliche Veränderungen im zentralen Nervensystem [14]. 
  • Antibakteriell und antimykotisch: Abbauprodukte von Sulforaphan und anderen Glu-cosinolaten wirken sich stark hemmend auf das Enterobakterium Helicobacter pylori aus [15]. Die schützende Wirkung des Brassica-Inhaltsstoffs S-Methyl-Methionin (Caba-gin) wurde bereits im Jahr 1952 von Cheney entdeckt, der diesem Stoff als Vitamin U bezeichnete [16]. Heute ist bekannt, dass eine ganze Reihe von Schwefelverbindungen für diesen Effekt verantwortlich ist und dass die antibakterielle und antimykotische Aktivität weit mehr als nur H. pylori betrifft [17]. 
  • Immunmodulation: Sulforaphan übt eine Wirkung auf das Immunsystem aus, unter an-derem durch Stimulation der zellulären Immunantwort und von Interleukin-2 (IL-2) und Interferon-gamma. Gleichzeitig hemmt es die proinflammatorischen Zytokine IL-1-beta, IL-6, TNF-alpha und GM-CSF [18-19]. 
  • Einfluss auf den Östrogenstoffwechsel: Eine Supplementierung mit Brassica-Indolen, zum Beispiel mit I3C und DIM, kann den Östrogenstoffwechsel positiv beeinflussen [20]. Dies äußert sich unter anderem in Form von Besserungen bei hormonell bedingten Er-krankungen, nicht nur bei Wechseljahresbeschwerden, sondern auch bei hormo-nabhängigen Krebsarten [2-3].

Indikationen

  • Krebsprävention und -therapieunterstützung: Epidemiologische Untersuchungen zeigen deutlich, dass bei Menschen, die reichlich Kreuzblütler-Gemüsesorten zu sich nehmen, weniger Fälle von Krebs auftreten – dies gilt besonders für Lungen-, Darm-, Brust-, Blasen-und Eierstockkrebs. In-vitro- und In-vivo-Studien zeigen, dass vor allem Sulforaphanglucosinolate und Indole in beträchtlichem Umfang zu diesem positiven Effekt beitragen. Sulforaphan beeinflusst viele Stufen des Prozesses der Krebsentstehung, auch in den fortgeschrittenen Stadien. In den frühen Stadien (Initiation) hauptsächlich durch Modulation der Phase-1- und Phase-2-Enzymsysteme, die eine Rolle bei der Bioaktivierung und -eliminierung krebserregender Stoffe spielen. Sulforaphan kann krebserregende chemische Stoffe in einem frühen Stadium unschädlich machen und damit das Krebsrisiko vermindern. In den Promotions- und Progressionsphasen geschieht dies vor allem durch Beeinflussung von Prozessen wie der Apoptose, der Zellproliferation und der Angiogenese [21-24].
  • Inhibierung von Helicobacter pylori: Hemmung des Magensäure-Bakteriums Helico-bacter pylori durch Brokkoli-Inhaltsstoffe wurde nicht nur wiederholt in vitro nachge-wiesen [15], sondern jetzt auch in Studien am Menschen [25-26]. 
  • Immunstärkung: Bei Mäusen kann Sulforaphan das altersbedingte Nachlassen des Immunsystems an mehreren Fronten umkehren und wieder auf das Niveau viel jüngerer Mäuse anheben [18-19] [27]. 
  • Sonnenschutz: Eine Creme, die aus jungen Brokkolitrieben hergestellt wird, scheint die Haut vor den schädlichen Auswirkungen der UV-Strahlung zu schützen. Sulforaphan regt die Hautzellen dazu an, Enzyme zu produzieren, die die Haut von innen her schüt-zen. Dadurch verringert sich das Risiko von Hautkrebs. Die Symptome von Sonnen-brand scheinen bei Menschen, die eine brokkolihaltige Creme verwenden, um fast 40 % niedriger auszufallen. Außerdem hielt die Schutzwirkung mehrere Tage lang an [28]. 
  • Herz-Kreislauf-Gesundheit: Bei Menschen, die eine Woche lang jeden Tag 100 Gramm Brokkoli aßen, sank das Gesamt-Cholesterin und der HDL-Cholesterinwert stieg. Wei-terhin verringerte sich der Umfang des oxidativen Stresses [29]. In einer Tierstudie konnten Brokkolisprossen bei Tieren mit Bluthochdruck die Gewebekonzentration von Glutathion erhöhen. Außerdem verringerte die Supplementierung den Blutdruck und die Entzündungsbiomarker bei den Tieren. Den Autoren der Studie zufolge können Phase-2-Proteininduktoren das Risiko von Herz-Kreislauf-Erkrankungen wie zum Beispiel von Bluthochdruck und Arteriosklerose verringern [30]. 
  • Kataraktprävention. Männer, die mehr als zweimal in der Woche Brokkoli zu sich nehmen, reduzieren ihr Risiko, an Grauem Star zu erkranken, im Vergleich zu Männern, die keinen Brokkoli konsumieren, um 23 % [31]. Eine vorbeugende Behandlung mit Sul-foraphan ist in der Lage, die Zellen der Retina gegen chemische und photo-oxidative Schädigungen zu schützen [32]. 
  • Degenerative Erkrankungen des zentralen Nervensystems: Entzündungen sind ein wichtiger Faktor bei kognitivem Abbau und verwandten Krankheiten. Die Induktion von Phase-2-Enzymen durch Brokkoli-Inhaltsstoffe wirkt der entzündungsbedingten Al-terung des zentralen Nervensystems entgegen [14].

Interaktionen

Isothiocyanate stehen auch im Ruf, goitrogene Verbindungen zu sein. Goitrogene sind Ver-bindungen, die unter Umständen die Aufnahme von Jod durch die Schilddrüse oder die Pro-duktion der Schilddrüsenhormone hemmen und damit eine Vergrößerung der Schilddrüse (Struma) verursachen können [33]. Die zu ihrer Bildung benötigten Enzyme werden durch Ko-chen inaktiviert, auch schon bei leichtem Dämpfen. Ob dies wünschenswert ist, ist jedoch sehr fraglich, da doch gerade dem Sulforaphan und anderen Isothiocyanaten der größte Nutzen für die Gesundheit zugeschrieben wird. Es wurde sogar vermutet, dass die goitrogene Wirkung ein wichtiger Wirkmechanismus der Isothiocyanate ist. Dennoch besteht kein Grund zur Annahme, dass beim Verzehr von (Isothiocyanaten aus) Brassica bei Menschen, die nicht an einer Schilddrüsenerkrankung leiden, eine negative Auswirkung auf die Schilddrüse auftreten würde, besonders, wenn eine ausreichende Jodzufuhr gewährleistet ist [34-35]. Trotzdem kann es ratsam sein, bei Schilddrüsenpatienten mit der Verwendung von Brassica zurückhaltend zu sein. Weiterhin lässt es sich nicht völlig ausschließen, dass aufgrund der Wirkung von Brokkoli-Inhaltsstoffen auf das Cytochrom-P-450-System (über das verschiedene Medikamente metabolisiert werden), möglicherweise Wechselwirkungen mit diesen Medikamenten auftreten könnten.

Referenzen

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