FORSCH U NGSBE RICHTE DES WIRTSCHAFTS- UND VERKEHRSMINISTERIUMS NORDRH EIN -WESTFALEN Herausgegeben von Staatssekretär Prof. Leo Brandt Nr.94 Prof. Dr. phil. habil. G. Winter, Bonn Die Heilpflanzen des MA TTH 10 LUS (1611) gegen Infektionen der Harnwege und Verunreinigung der Wunden bzw. zur Förderung der Wundheilung im Lichte der Antibiotikaforschung Als Manuskript gedruckt WESTDEUTSCHER VERLAG/KOLN UND OPLADEN 1954 ISBN 978-3-663-03444-5 ISBN 978-3-663-04633-2 (eBook) DOI 10.1007/978-3-663-04633-2 ForsohungBberiohte des Wirtsohafts- und Verkehrsministeriums Nordrhein-Westfalen G 1 i e der u n g . . . . . . . . . . . . . . . . . Vorwort , s. 5 .... Einleitung und Allgemeines . • • . • • • • • S. ( Methodisches • • • • • • • • • • • • • • •• S. 11 . . . . . . . . . s. Ergebnisse und Diskussion 13 . . . . . . . . . . . . . . s. Zusammenfassung 19 Literaturverzeichnis • • • • . • • • • • • • s. 46 Seite 3 Forschungsberichte des Wirtschafts- und Nordrhein-Westfalen Verkehr~ministeriums Vor w 0 r t Die in folgender Publikation zusammengefaßten Untersuchungen wurden wäh rend der Jahre 1949 - 1952 durch finanzielle Unterstützung des Ministers für Wirtschaft und Verkehr des Landes Nordrhein-Westfalen ermöglicht, für die an dieser Stelle nochmals verbindliehst gedankt sei. Wir konnten anfangs als Garantie für einen Erfolg der geplanten Arbei ten nur unsere bisherigen Erfahrungen und Publikationen über antibioti sche Vorgänge bei Bodenmikroben unterbreiten. Wir gingen von der Vor stellung aus, daß es sinnlos sei, der fließbandartigen Suche der Ameri kaner nach antibiotischen Substanzen mikrobieller Entstehung nach Art des Penicillin, Streptomycin, Aureomycin usw. mit unseren bescheid- nen Mitteln Konkurrenz zu machen. Wir hatten vielmehr die Vorstellung, daß aller Wahrscheinlichkeit nach auch in unserer Nahrung, der Beikost, aber auch Heilpflanzen, die seit alters her gegen Infektionen eingesetzt werden, solche antibiotischen Stoffe vorhanden sein müßten, die man in ihrer Wirkung in etwa den bisher bekannten Antibiotika an die Seite stel len könnte. Daher begannen diese Arbeiten zunächst ohne Berührung mit medizinischen Aspekten als reine Grundlagenforschung mit der systematischen Suche nach solchen Substanzen in Blütenpflanzen. Dabei wurden sehr deutliche Hinwei se gefunden, daß die im Mittelalter gegen Wund- und Harnwegsinfektionen verwendeten Heilpflanzen in einer den Durchschnitt der Pflanzen weit überragenden Häufigkeit "antibiotische" Substanzen enthalten. Damit lag es aber nahe, den Sprung in die medizinische Prüfung und zur evtl. theoretischen Verwendung dieser Pflanzen zu wagen. So fanden wir Pflanzen wie die Garten- und Kapuzinerkresse und auch den Meerrettich, die hochwirksame flüchtige Antibiotika enthalten, die sich nicht nur in vitro, sondern auch in vivo - im Körper - in ihren Eigenschaften dem Penicillin und Streptomycin an die Seite stellen lassen und therapeu tisch in mancher Beziehung ergänzen. Diese Feststellung hatte zwangsläufig zur Folge, daß die Arbeiten über den kleinen Rahmen eines Privat-Laboratoriums hinauswuchsen und 1952/53 bei der Firma Dr. Madaus & Co., Köln-Merheim, zwecks Intensivierung die ser Forschungsrichtung eine botanische Abteilung aufgebaut wurde. Seite 5 Forschungsberichte des Wirtschafts- und Verkehrsministeriums Nordrhein-Westfalen So wurde innerhalb von 4 Jahren aus der neuen Grundlagenforschung der Übergang zur industrienahen, wirtschaftswichtigen Forschung gefunden, die dann in diesem Jahr in gewisser Weise mit der Entwicklung des Prä parates "Tromalyt" (WiWi 192) seinen Abschluß fand. Das Tromalyt stellt als erstes innertherapeutisch verwendbares Antibiotikum aus Blütenpflan zen in Universitätskliniken (GERMER, STICKL, HALBEISEN, WICHER) seine Wirk samkeit bei einer Reihe infektiöser Krankheiten unter Beweis (Cystitis, Pyelitis, Otitis, Bronchitis, Bronchopnenmonie, "grippale Infekte"). Ebenso gelang es, weitgehende Aufschlüsse über die chemische Natur der wirksamen Substanzen zu erhalten (KLESSE und LUKOSCHEK, WINTER) und Wir kungsweise und Verhalten im Körper zu klären (STICKL). Abgesehen von der klinischen und wirtschaftlichen Bedeutung dieser Er gebnisse darf aber besonders darauf hingewiesen werden, daß hier ~ ersten Mal der Nachweis gelungen ist, daß wir mit der normalen Nahrung, und zwar insbesondere der Rohkost, antibiotische Substanzen in Mengen auf nehmen, die u.U. für die Gesundheit des Organismus prophylaktisch oder therapeutisch von Bedeutung werden können. GERMER, W.D. Dtsch. med. Wschr. ]2, 1445 (1954) HALBEISEN, TH. Die Medizinische J22!, 1212 Die Naturwiss. Al, 378 (1954) Vortrag Therapiewoche Karlsruhe 1954 KLESSE und LUKOSCHEK Arzneimittel-Forschung (im Druck) STICKL, H. Dtsch. med. Wschr. ]2 (1954) (im Druck) Vortrag bei der Tagung Rhein. Westf. Pädiater Köln, Mai 1954 Vortrag Therapiewoche Karlsruhe 1954 WICHER, W. Die Medizinische J22!, 1215 WINTER, A.G. Die Naturwiss. Al, 337 (1954) Die Naturwiss. Al, 379 (1954) Planta medica 1., 425 (1954) Madaus Jahresbericht VI, 43 (1952) Madaus Jahresbericht VII, 7 (1953) Die Medizinische 1954 (im Druck; - Vortrag Akademie für ärztliche Fortbildung Karlsruhe Mai 1954 Vortrag Therapiewoche Karlsruhe 1954 Seite 6 Forschungsberichte des Wirtschafts- und Verkehrsministeriums Nordrhein-Westfalen Einleitung und Allgemeines Die groBen Botanikerärzte des Mittelalters zählen u.a. eine groBe Anzahl von Pflanzen auf, die bei Krankheiten mit infektiösem Charakter (Blasen und Nierenent zündung , Schwindsucht, Ruhr, Wundinfektionen usw.) verord net wurden. Angenommen, zumindest ein Teil dieser Angaben beruhe wirklich auf empi rischen Grundlagen, so bleiben doch zunächst zur Erklärung der Wirkung dieser Heilpflanzen auf Entzündungsprozesse in den Harnwegen, äußerli chen Wunden usw. zumindest zwei Möglichkeiten: 1. Histotrope Effekte, die auf irgendwelchen, hier nicht zu diskutieren den Wegen die Entwicklungsbedingungen für die Parasiten ungünstiger gestalten, also eine Veränderung der "Abwehrleistung" des Gewebes auslösen. 2. Antibiotische Wirkungen der Pflanzen, die zu einer unmittelbaren Hemmung oder Abtötung der infektiösen Keime führen. Uns interessierte im Zusammenhang mit unseren Untersuchungen über Hemm stoffe aus höheren Pflanzen (WINTER und WILLEKE 1951a, 1951b, 1951c, 1952a, 1952b, 1952c, 1953) zunächst nur die zweite Alternative. Wir sind dabei aber, das sei nochmals betont, niemals der Ansicht gewesen, die infektionsverhütende oder entzündungsmindernde Wirkung dieser Heilpflan zen sei ausschließlich auf ihren Gehalt an bakteriostatischen oder bakte riziden Substanzen zurückzuführen. Schon 1927 untersuchten HAlM und TORRES die Wirkung von Morphin, Atropin Hyoscyamin, Aconitin und Cocain auf Escherichia coli, Staph.aureus und Salm. typhi. Die Grenze der bakteriostatischen Wirkung wurde allerdings schon bei einer Verdünnung von 1 Teil Alkaloid in wenigen hundert Teilen Wasser beobachtet. Es folgen der Nachweis der bakteriziden Wirksamkeit von Berberin (aus Berberis vulgaris) und von Chelidonin, Chelerythrin und Sanguinarin (aus Chelidonium maius) gegen Staph. aureus bzw. B. an thracis bis zu einer Verdünnung von 1 : 1000 bzw. bei Chelerythrin und Sanguinarin gegen Staph. aureus 1 : 5000 durch STICKL (1928). Besonders bemerkenswert ist in diesem Zusammenhang der Effekt des Conessins (C24H40N2) aus Holarrhena antidysenterica (Indian kurchi bark), eines lokalen Heilmittels gegen Amoebenuhr und Tuberkulose, das bis zu einer Seite 7 Forschungsberichte des Wirtschafts- und Verkehrsministeriums Nordrhein-Westfalen Verdünnung des wirksamen Bestandteils Conessin von 1 : 10 000 eine Wir kung auf Myc. tuberculosis erkennen ließ (MEISSNER und HESSEL 1930). Eine verwandte Art, H. febrifuga, wird nach LIVINGSTONE (Missionary Travels 1854) von den Eingeborenen in Nordrhodesien gegen Influenza, Bilharzien und Syphilis verwandt. Andere Arbeiten beschäftigen sich mit dem Gehalt von Kernholz an fungi ziden Substanzen. Solche gegen Fomes annosus toxischen Extrakte isolier ten HAWLEY, FLECK und RICHARDS (1924). KITAJIAMA (1933) fand hemmende Effekte von Substanzen aus Thujopsis dolabrata gegen Polyporus vapora rius bis 1 : 2000. ANDERSON und CHERRARD (1933) isolierten aus Kernholz von Thuja plicata eine Substanz, die bis 1 : 20 000 Fomes annosus am Wachstum hinderte. Schließlich sei noch der Nachweis von ERDMANN (1939) und RENNERFELT (1945) erwähnt, daß zwischen dem Gehalt des Kiefernholzes an Pinosylvin und Pinosylvinmonomethyläther und seiner Resistenz gegen Pilzfäule Parallelität besteht. Weiter fand JORDANOFF (1927) gegen S.typhi, S.enteritidis und Esch.coli wirksame Hemmstoffe in Capsicum annuum. SHERJlAN und HODGE (1936) beobach teten Esch.coli, Bact.aerogenes und Xanthomonas campestris hemmende Wirk stoffe in Kohl und Wurzeln von "turnips", und VALETTE und LIBER (1938) erkannten, daß Resine aus Convolvulus - Convolvulin und Jalapin - Pneumo kokken bzw. auch (Jalapin) Myc.tuberculosis hemmten. Sehr eingehend hat sich dann auch G. MADAUS - angeregt durch die Arbeiten von BOAS und BORNEBUSCH (1932) über die bakterizide Wirkung des Anemonins mit dem Gehalt der Pflanzen an bakteriostatischen, aber auch bakteriziden Wirkstoffen befaßt (vgl. Lehrbuch der biolog. Heilmittel 1938, Verlag Thieme, Leipzig). Doch standen methodische Unzulänglichkeiten einer ra schen und systematischen Bearbeitung des Gebietes im Wege. Erst die Ausarbeitung einfacher quantitativer Methoden zum Nachweis von Hemmstoffen im Zuge der Entwicklung des Penicillins öffnete einer syste matischen Erforschung der antibiotischen Substanzen aus niederen und höhe ren Organismen den Weg (Diffusionsteste auf festen Nährböden). Vor allem aber bewiesen die Antibiotika mikrobieller Herkunft endgültig, daß nicht nur in vitro Hemmungseffekte auftreten, sondern auch in vivo eine Besei tigung der Infektion zu erreichen ist. Seite 8 Forsohungsberiohte des Wirtsohafts- und Verkehrsministeriums Nordrhein Westfalen So folgen nunmehr systematische Erhebungen über den Gehalt höherer Pflan zen an antibiotisch wirksamen Substanzen, so von OSBORN (1943) - 2300 Arten -, SANDERS, WEATHERWAX und McCLUNG (1945) - 120 Arten -, ATKINSON und RAINSFORD (1946) - 450 Arten -, HAYES (1947) - 231 Arten - und eine Reihe von Arbeiten über die Hemmstoffe aus Melica indica (Nimbidin), Eleocharis tuberosa (Puchiin), Tomate (Tomatin), Moringa pterygosperma (Pterygospermin) , Crepis tracifolia (Crepin), Spiraea aruncus, Arctium minus, Sorbus aucuparia, Inula spiraeifolia, Lapsana communis, Plumbago europaea, Juglans nigra, Asarum canadense, Cheiranthus Cheiri (Cheirolin), Raphanus raphanistrum (Raphanin) und Allium sativum (Allicin). Bedingt durch Krieg und Kriegsfolgen wurde die von G. MADAUS zuerst in tensiv betriebene Forschungsrichtung in Deutschland ohne Kenntnis der angelsächsischen Arbeiten erst in den Jahren 1949/1950 mit moderner Me thodik aufgegriffen. FREERKSEN und BOENICKE (1951) untersuchten 550 Arten und WINTER und WILLEKE (1951a, 1951b, 1951c, 1952a, 1952b, 1952c, 1953) 1283 Arten. Man sollte annehmen, daß bei dieser Vielzahl aktiver Substanzen inten sive Versuche gemacht worden wären, Heilpflanzen, insbesondere der im Mittelalter führenden deutschen Botanikerärzte, aber auch der Kräuter heilkunde primitiver Völker auf dieser Grundlage zu prüfen. Zwar hat man bei Kawa-Kawa, einem Heilmittel der Polynesier gegen Infektion der Geni talorgane aus Piper methysticum, isländisch Moos (gegen Tuberkulose), Holarrhena antidysenterica (Lokalmittel in Indien gegen Amoebenruhr und Tuberkulose), Ipecacuanha (südamerikanisches Volksheilmittel gegen Amoe benruhr), Dichroa febrifuga (lokales Malariamittel in China) und Melica indica (in Indien als Heilmittel gegen Wundinfektionen viel angebaut) eine Aktivität gegenüber den entsprechenden Krankheitserregern beobach ten können, trotzdem aber kommt ABRAHAM (1949) nach einer sehr eingehen den Besprechung der vorliegenden Untersuchungen zu der Feststellung (S.599): ~Ungeachtet der unzähligen und enthusiastischen Zeugnisse, die man durch zahlreiche Jahrhunderte den Kräutern zugesprochen hat, wenn es galt, Krankheiten zu heilen, die wir heute als bedingt durch Bakterien infektionen erkannt haben, hat die moderne Forschung bisher kein pflanz liches Produkt aufzufinden vermocht, das erheblichen Nutzen bei der direk ten Behandlung von Bakterienkrankheiten verspricht.~ Dieser Auffassung möchten wir die Worte von G. MADAUS (1938, S. 272) ge- Seite 9 Forschungsberichte des Wirtschafts- und Verkehrsministeriums Nordrhein-Westfalen genüberstellen, die er auf Grund seiner großen Erfahrung auf dem Gebiet der Heilpflanzenkunde und unter dem Eindruck der ersten eigenen experi mentellen Erfahrungen bezüglich des Gehaltes der Pflanzen an bakterien hemmenden und -fördernden Substanzen gewann: "Zusammenfassend ist zu sa gen, daß es sich bei dem studium der keimvermehrenden und keimhemmenden Stoffe um eine Art der biologischen Differenzierung pflanzlicher Wirk stoffe handelt, die geeignet ist, bestimmte Wirkungen von Pflanzen zu er klären." Wir haben nun (s.o.) in mehrjährigen Arbeiten 1283 Arten höherer Pflanzen auf ihren Gehalt an Hemmstoffen untersucht. Wir waren dabei zunächst nicht nach Gesichtspunkten vorgegangen, wie sie die Heilpflanzenkunde nahelegt, da wir diese Arbeiten im Anfang von Perspektiven der Bodenmikrobiologie und Bodenkunde und auch der Pflanzensoziologie (Beeinflussung des Boden mikrobenlebens, der Verrottungsvorgänge im Boden und der Samenkeimung durch Auswaschung wasserlöslicher Substanzen aus der Blattstreu) aus be trieben. Im Laufe der Untersuchungen drängten sich uns jedoch medizinische Gesichtspunkte mehr und mehr auf. Angesichts des umfangreichen Materials, das uns vorlag und zahlenmäßig einer statistischen Bearbeitung zugänglich war, schien uns der Versuch reizvoll, folgende Vergleiche anzustellen: 1. Wie hoch ist der Anteil antibiotisch wirksamer Pflanzen an der Gesamt zahl untersuchter Pflanzenarten? 2. Wie hoch bemißt sich andererseits der Anteil antibiotisch aktiver Heil pflanzen, wenn man die von MATTHIOLUS (Auflage von 1611 in der Bearbei tung von CAMERARIUS) für Infektionen der Harnwege ("Tröpflinge, Blut harnen, Versehrung und Geschwär der Blasen") und für die Wundheilung bzw. Wundreinigung angegebenen Heilpflanzen untersucht? Wir wollen mit anderen Worten versuchen, durch diesen Vergleich die Fra, ge zu entscheiden, ob 1~TTHIOLUS bei den genannten Erkrankungen insbeson dere Heilpflanzen verordnet hat, die sich insgesamt durch einen höheren Prozentsatz aktiver Pflanzen auszeichnen, als er sich bei der Prüfung ei ner größeren Zahl beliebiger Pflanzenarten ergibt. Den Gesetzen des Zu falls zufolge könnte dieser Anteil bei den Arzneipflanzen etwas höher und etwas tiefer ausfallen, sofern ihr Gehalt an antibiotischen Substanzen bei der Heilung bedeutungslos ist. Hat also der bakterizide oder bakterio statische Effekt dieser Heilpflanzen in der ärztlichen Kunst des MATTHIO LUS eine Rolle gespielt, dann müssen wir verlangen, daß der Prozentsatz Seite 10 Forschungsberichte des Wirtschafts- und Verkehrsministeriums Nordrhein-Westfalen der aktiven Pflanzen wesentlich höher ist als bei beliebiger Auswahl der zu untersuchenden Arten. Methodisches Zur Untersuchung auf ihren Gehalt an antibiotischen Substanzen wurden die Pflanzen im frischen Zustand im Mörser zerrieben. Der Blattbrei wurde in das für die Testsubstanz mit dem sterilen Korkbohrer in den Peptonagar ausgestanz.te Loch eingefüllt. War der Blattbrei wasserarm, so wurde die Substanz mit einem Nickelspatel so fest in das Loch hineingedrückt, daß überall ein unmittelbarer Kontakt mit dem Agar hergestellt war. Diese Prozedur ist bei holzigem und sperrigem Material sorgfältig insbesond~re durchzuführen, da andernfalls die Diffusion gestört und nicht-reprodu zierbare Werte erhalten werden. Auch sollte man stets darauf achten, daß Schalen mit ebenem Boden gebraucht werden, da auch auf diese Weise Schwankungen auftreten können. Die Schalen wurden mit radialem, vom Testloch ausgehenden Strich (je zwei dicht beieinander liegende Striche des gleichen Testbakteriums) mit drei Bakterienarten beimpft: Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Bacillus subtilis (Abb.). Es wurden stets Kulturen einheitlicher Vorbehandlung und Alters verwandt. 5cm3 Fleischextraktpeptonwasser (1% Liebig-Fleisch ex~rakt, 1% Pepton, 0,3% NaC1, 02% Na2 RP04, PR 7,2) wurden mit einer Öse (2 mm lichte Weite) von einer F1eischextraktpeptonagarku1tur beimpft und 24 Stunden bei 31 0 C bebrütet. Von dieser Kultur wurden für jeden radi alen Strich auf dem für den Lochtest (Diffusionstest) benutzten F1eisch extraktpeptonagar (0,3% Fleischextrakt, 0,5% Pepton, PR 7,4, 2% Agar) , vo~ dem je Petrischale 10 cro3 gebraucht wurden, eine Öse verimpft. Von einer Sterilisation (etwa Filtration) der Testsubstanz wurde abgese hen, da nach unseren Erfahrungen der Gehalt an Bakterien niemals stört, sofern die Platte nur bei einer Temperatur von nicht mehr als 31 0 C be brütet wird. Die Diffusion der in der Testsubstanz vorhandenen hemmenden und fördernden Stoffe und die Herausbildung der der Remmungshöfe Gren~en ist offensichtlich bereits beendet, wenn die Entwicklung der im Blattbrei vorhandenen Bakterien zu störenden Nebeneffekten führen könnte. Jeden falls hat sich in unseren Zehntausenden von Testen gezeigt, daß die Er gebnisse voll reproduzierbar sind. Auch hat die Menge der in das Testloch loch eingefüllten Blattbreimenge im Rahmen der ohne Abwägen der Substanz Seite 11