Kurkuma und die Bioverfügbarkeit

Dank seiner vielfältigen Wirkungsweise befindet sich Kurkuma schon seit längerem im Fokus zahlreicher Studien. Befasst man sich genauer mit dem Thema, stößt man schnell auf einen Begriff: Die Bioverfügbarkeit. Diese scheint für die Wirkung von Kurkuma von großer Bedeutung zu sein. Doch was genau ist die Bioverfügbarkeit? Wie wird sie ermittelt? Und welche Bedeutung hat sie wirklich für Kurkuma?

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Was ist Bioverfügbarkeit?

Die Bioverfügbarkeit beschreibt, in welchen Mengen, zu welcher Zeit und wo im Körper ein Stoff nach der Einnahme wirkt. Sie hängt stark von der Art des eingenommenen Stoffes ab und wie der Körper ihn aufnimmt. Medikamente, die intravenös verabreicht werden, haben nach Definition eine Bioverfügbarkeit von 100 Prozent. Stoffe, die oral eingenommen werden, werden so immer mit der intravenösen Aufnahme verglichen. Dies wird auch „absolute Bioverfügbarkeit“ genannt. Wenn ein Stoff ins Blut gespritzt wird, so kommen 100 Prozent von ihm auch dort an. Wird ein Mittel oral verabreicht, bestimmt man den Anteil der Dosis, der ins Blut gelangt.

Um die genaue Bioverfügbarkeit eines Stoffes zu messen, wird die Konzentration im Blut zu verschiedenen Zeitpunkten gemessen. Grafisch dargestellt ergibt das eine Kurve mit der Konzentration über die Zeit. Die Fläche unter dieser Kurve (AUC) zeigt, wie viel und zu welcher Zeit der Stoff im Blut ankommt. Auch der Zeitpunkt der maximalen Wirkstoffkonzentration (Cmax) zu welcher Zeit (tmax) wird bestimmt (1).

Der beliebteste Weg, um Medikamente oder Stoffe einzunehmen, ist oral, also als Tablette zum Schlucken. Diese Methode gilt als am wenigsten invasiv. Das bedeutet, dass zum Beispiel im Vergleich zu einer intravenösen Gabe kein Infektionsrisiko besteht. Die orale Einnahme wird jedoch durch eine geringe Bioverfügbarkeit erschwert. Sie führt dazu, dass oft große Mengen eingenommen werden müssen. Das wiederum führt zu hohen Kosten und einem Risiko der Überdosierung mit unvorhersehbaren Reaktionen (2).

Daher ist es wichtig, die Bioverfügbarkeit nach Möglichkeit zu erhöhen. Dadurch kommt ein Großteil des Stoffes im Blut an und die Wirkstoffmenge wird so gering wie möglich gehalten.

In Studien zur Steigerung der Bioverfügbarkeit wird der unbehandelte Stoff mit dem modifizierten verglichen. Beide Stoffe werden in gleicher Menge verabreicht. Dann wird die im Blut angekommene Menge der beiden verglichen. Daraus ergibt sich der Faktor, um welchen die Bioverfügbarkeit gesteigert wurde. Man spricht von der “relativen Bioverfügbarkeit”.

Dieser Wert ist in Studien leichter zu bestimmen, wird jedoch auch schnell fehlinterpretiert. Das lässt sich leicht an einem Beispiel veranschaulichen:

  • In Studie A wird ein Plasmaspielgel für den unbehandelten Wirkstoff von 0,1mg/dL gemessen. Für den Wirkstoff mit gesteigerter Bioverfügbarkeit wird 1mg/dL bestimmt. Man ermittelt also eine Steigerung der relativen Bioverfügbarkeit um den Faktor 10.
  • In Studie B wird exakt derselbe Ablauf wiederholt. Diesmal erhält man jedoch Spiegel von 0,2mg/dL (unbehandelter Stoff) und 1mg/dL (mit Steigerung).
  • Von 0,1mg/dL (Studie A) zu 0,2mg/dL (Studie B) ist der Unterschied nur 0,1mg/dL. Dies liegt vollkommen im Rahmen der sogenannten biologischen Schwankung. In beiden Fällen wurde die Bioverfügbarkeit deutlich verbessert. Rein mathematisch wurde die relative Bioverfügbarkeit in der einen Studie jedoch doppelt so effektiv gesteigert, wie in der anderen.

Darstellungen wie diese führen häufig zu Missverständnissen. Sie machen deutlich, dass man unterschiedliche Studien immer nur begrenzt miteinander vergleichen sollte. Speziell die relative Bioverfügbarkeit ist ein Parameter, der keine absoluten Werte beinhaltet. Stattdessen liefert er einen relativen Eindruck der Größenordnung, in der die Bioverfügbarkeit gesteigert wird.

Die Bioverfügbarkeit von Curcumin

Curcumin gilt als wichtigster Inhaltsstoff der Kurkuma. Es wird maßgeblich mit dem gesundheitlichen Nutzen der Wurzel in Verbindung gebracht. Curcumin hilft bei chronischen Entzündungen und wirkt antibakteriell und antiviral. Darüber hinaus beeinflusst es Blutzuckerspiegel und Blutfettwerte positiv.

Jedoch wird nach Einnahme von reinem Curcumin bloß eine sehr geringe Konzentration im Blut detektiert. Diese geringe Bioverfügbarkeit ist auf mehrere Faktoren zurückzuführen: Die schwache Absorption, die schnelle Verstoffwechslung, die chemische Instabilität und die schnelle Ausscheidung des Stoffes. Um die 90 Prozent des oral eingenommenen Curcumins werden wieder ausgeschieden (3).

Die Hauptursachen hierfür sind zum eine die lipophile Natur von Curcumin, sowie der ausgeprägte Fremdstoffmetabolismus in der Leber (4).

Lipophil bedeutet, dass ein Stoff nicht wasserlöslich ist. Solche Stoffe mischen sich nicht in Wasser, sondern nur in Fetten und organischen Lösungsmitteln wie beispielsweise Ethanol. Sie werden erst im Dünndarm aufgenommen, wenn sie mithilfe der Gallensäure emulgieren und zu Mizellen geformt werden. Mizellen sind Aggregate, die einen Stoff, der von einer einfachen Membran umschlungen ist, beinhalten. Auf der Außenseite der Membran sitzen dann wasserlösliche Moleküle und im Inneren der nicht-wasserlösliche Stoff (5). Erst dann können sie mit der Membran der Epithelzellen verschmelzen und somit in den Blutkreislauf gelangen. Dieser Vorgang ist ein natürlicher Bestandteil der Verdauung von Nahrungsfetten, oder auch fettlöslichen Vitaminen (6).

Nimmt der Körper jedoch eine stark lipophile Substanz in isolierter Form auf, wird dieser Vorgang gestört. So muss die Freisetzung von Gallensäuren erst durch Anwesenheit von genügend Fetten im Darm stimuliert werden. Ist diese Voraussetzung nicht gegeben, findet auch die anschließende Mizell-Bildung nicht statt (6).

Gelangt eine Substanz nichtsdestotrotz über die Darmschleimhaut, wird sie in der Leber weiter verstoffwechselt. Hier werden 90 Prozent aller Medikamente verarbeitet und für den Körper zugänglich gemacht. Dafür sind vor Allem sogenannte Cytochrome verantwortlich. Diese Proteine wandeln hydrophobe in wasserlösliche Stoffe um (7). Curcumin wird hier ebenfalls zu großen Teilen verstoffwechselt. Allerdings werden die entstehenden Verbindungen anschließend größtenteils wieder in den Darm abgegeben und ausgeschieden (8).

Ist die Bioverfügbarkeit überhaupt wichtig?

Nun ist die Bioverfügbarkeit zwar ein relevanter Parameter für die Wirkung eines Stoffes. Sie muss jedoch nicht zwangsweise mit ihr zusammenhängen. Die Mehrzahl der Humanstudien mit Curcumin, die auch zu einem positiven Ergebnis kamen, wurde mit ganz normalem Curcumin durchgeführt. In diesen Fällen war die Bioverfügbarkeit also nicht gesteigert. Trotzdem konnte man eine Wirkung erzielen. Das legt den Schluss nahe, dass es andere, “indirekte” Wirkungsweisen zu geben scheint (4).

In manchen Studien konnte bereits nachgewiesen werden, dass Darmbakterien das unbehandelte Curcumin aufnehmen und davon positiv beeinflusst wurden (9). Da das Curcumin nach der oralen Aufnahme größtenteils im Darm landet, kann es hier ohne weiteres wirken: Es wirkt auf Entzündungen, Infektionen und oxidativen Stress. Außerdem stärkt es die Dichte des Zellverbandes der Darmschleimhautzellen. Ist dieser Verband geschwächt, spricht man vom “Leaky gut”. Dieser Zustand steht im Verdacht, Krankheiten zu begünstigen. Insgesamt könnte Curcumin damit durch Hemmung krankhafter Prozesse im Darm durchaus Erkrankungen des restlichen Körpers beeinflussen (4).

Um positive Effekte zu erzielen, muss jedoch eine sehr große Menge an Curcumin eingenommen werden. In einer Studie war ein Nachweis von metabolisiertem Curcumin im Blut nur mit zehn bis zwölf Gramm Curcumin möglich (10). Zwar ist der Stoff selbst in einer so hohen Dosierung nicht toxisch (11). Eine solch hohe Menge an Curcumin ist jedoch nur schwer täglich einnehmbar.

Es besteht also doch ein Vorteil darin, die Bioverfügbarkeit von Curcumin zu steigern und damit die Dosis zu reduzieren. Hinzu kommt, dass bestimmte Gewebe im Körper von Natur aus nur schwer zugänglich für von außen zugeführte Substanzen sind. Gelenkgewebe beispielsweise ist kaum von Blutgefäßen durchzogen und wird “diffusiv” ernährt. Dazu muss die Konzentration einer Substanz in nächster Umgebung zum Gelenk möglichst hoch sein (21). Will man also nicht nur von der indirekten, sondern auch von der direkten Wirkung des Curcumins profitieren, sollte die Bioverfügbarkeit durchaus gesteigert werden.

Wie kann die Bioverfügbarkeit von Curcumin gesteigert werden? 

Doch wie steigert man die Bioverfügbarkeit von Curcumin am effizientesten?

Um dies zu beantworten ist es wichtig, zwischen Kurkuma und Curcumin zu unterscheiden. Kurkuma ist die Wurzel, in welcher neben dem Farbstoff Curcumin noch viele weitere Stoffe enthalten sind. Diese finden sich auch weiterhin in dem zu Pulver verarbeiteten Gewürz Kurkuma. Zu diesen Stoffen gehören beispielsweise ätherische Öle und weitere lipophile Substanzen (12). Diese Inhaltstoffe werden gut vom Körper aufgenommen. Außerdem scheinen sie auch die Bioverfügbarkeit von Curcumin zu erhöhen: In einer Studie wurde die Aufnahme von Curcumin aus Kurkuma und purem Curcumin untersucht. Sie verglichen Männer, die entweder ein Gericht mit Curcumin-Pulver, Kurkuma-Pulver oder geriebene frische Kurkuma zu sich genommen hatten. Männer, die Kurkuma-Pulver oder frische Kurkuma zu sich genommen hatten, wiesen dabei den höchsten Curcumin-Gehalt im Plasma auf (13).

Auch durch das Erhitzen von Curcumin konnte seine Bioverfügbarkeit gesteigert werden. Wahrscheinlich ist dies auf eine erhöhte Wasserlöslichkeit zurückzuführen. Kurien et al. demonstrierten, dass sich die Löslichkeit von Curcumin um das zwölf-fache erhöhte, wenn es für zehn Minuten in Wasser gekocht wurde (14).

Diese zwei Methoden zur besseren Aufnahme von Curcumin helfen jedoch nur bedingt. Selbst wenn Curcumin aus Kurkuma eine bessere Bioverfügbarkeit aufweiset, lassen sich nur überschaubare Mengen des Gewürzes ins Essen integrieren: Sein Geschmack ist erdig, bitter und dominiert schnell jedes Gericht.

Im Laufe der Zeit wurden so unterschiedliche Verfahren entwickelt, um verkapseltes Curcumin mit höherer Bioverfügbarkeit zu generieren.

Eine Möglichkeit zur Steigerung ist die Zugabe von ätherischen Ölen. Diese werden aus der Kurkuma-Wurzel selbst gefiltert. Die Verbindung mit den Ölen konnte die Bioverfügbarkeit von Curcumin um das 6,9-fache erhöht werden (15).

Curcumin als Phytosom ist eine weitere Möglichkeit, den Stoff in die Zellen zu bekommen. Phytosome sind Verbindungen aus pflanzlichen Stoffen (Curcumin) und einem Phospholipid. Letzteres beschreibt ein Molekül mit einem hydrophilen Kopf und einem hydrophoben Schwanz. Die Phospholipide sorgen dafür, dass Curcumin nicht von Enzymen abgebaut wird und gleichzeitig in die Zellen gelangt. Die Bioverfügbarkeit von Curcumin konnte so um das 29-fache erhöht werden (15).

Eine weitere Möglichkeit, die Bioverfügbarkeit von Stoffen zu steigern, ist, mithilfe von Piperin. Dies ist ein Inhaltsstoff von schwarzem Pfeffer. Es gilt als starker Hemmstoff der Verstoffwechselung von Curcumin in der Leber (16). Mit Piperin wird die Bioverfügbarkeit von Curcumin um das 20-fache gesteigert (15). Ein Problem mit Piperin ist allerdings, dass es auch die Bioverfügbarkeit von anderen Stoffen beeinflusst. Nimmt man Medikamente zu sich, so werden diese unter Umständen ebenfalls in höheren Mengen vom Körper aufgenommen. Dabei kann es zu einer schädlichen Überdosierung kommen. Die Kombination von Curcumin mit Piperin geht daher mit einem schlechten Kosten-Nutzen-Verhältnis einher (17).

Auch mit Cyclodextrin wird die Bioverfügbarkeit von Curcumin erhöht. Cyclodextrin ist ein Zucker, der sich ringförmig um lipophile Stoffe wie Curcumin formt. Die Innenseite dieses Ringes ist lipophil und die Außenseite hydrophil. Somit ist der geformte Komplex wasserlöslich und gelangt durch die Zellmembran (15,18). Mit Cyclodextrin wird die Bioverfügbarkeit um das 85-fache gesteigert (15).

Die höchste Steigerung der Bioverfügbarkeit erzielt man jedoch mit mizallarem Curcumin. Mizellen sind Zusammensetzungen aus amphiphilen Molekülen. Dies sind Stoffe, die aus einer hydrophilen sowie hydrophoben Gruppe bestehen. Ab einer gewissen Konzentration dieser Stoffe in Wasser, lagern sich die amphiphilen Moleküle aneinander. An der Außenseite sitzen dann die hydrophilen Köpfe und an der Innenseite die hydrophoben Schwänze (19).

Die Mizell-Bildung ahmt damit den oben erwähnten, natürlichen Ablauf der Fettverdauung nach.

Gelangt das mizellare Curcumin in den Darm, so wird es dank seiner hydrophilen Hülle nicht direkt verstoffwechselt. Wegen seiner geringen Größe und ihrer hydrophilen Außenseite, gelangen die Mizellen in ihrer intakten Form durch die Zellmembran (20).

Die Steigerung der Bioverfügbarkeit bleibt natürlich ein relativer Wert. Damit lassen sich die Werte nur begrenzt ins Verhältnis setzen. Nichtsdestotrotz erfolgt die Steigerung der Bioverfügbarkeit durch eine mizellare Darreichung in deutlich höherem Maße als bei anderen Formulierungen. Entsprechend lässt sich eine grundlegende Überlegenheit nicht bestreiten (15).

Tatsächlich ist mizellares Curcumin aber auch die einzige Formulierung, die einen Direktvergleich mit anderen Curcumin-Präparaten durchlaufen hat. So wurde in ein und derselben Studie die Bioverfügbarkeit von mizellarem Curcumin mit sechs anderen Formulierungen verglichen. Im Gegensatz zu einem Vergleich zwischen unterschiedlichen Studien, lässt sich der Einfluss auf die Bioverfügbarkeit hier also durchaus vergleichen. Das Ergebnis war dabei eindeutig: Mizellares Curcumin erzielte die mit Abstand größte Steigerung der Bioverfügbarkeit. Lediglich Curcumin mit Cyclodextrin konnte auch noch ein gutes Ergebnis erzielen. Trotzdem blieb auch diese Formulierung deutlich hinter dem Mizell-Curcumin zurück (22).

Fazit

Die Bioverfügbarkeit von Curcumin ist ein komplexeres Thema, als man zunächst denken könnte. Sie ist ein relevanter Faktor, wenn man Curcumin therapeutisch einsetzen will. Sie ist jedoch auch nicht ein derart einschränkender Faktor, dass die Wirkung von Curcumin vollständig von ihr abhängt.

Für die therapeutische Anwendung scheint es nichtsdestotrotz sinnvoll, auf Präparate mit gesteigerter Bioverfügbarkeit zurückzugreifen. Dadurch wird am ehesten auch die Wirkung in schwer zugänglichem Gewebe maximiert. Dabei stellt mizellares Curcumin die wahrscheinlich beste Darreichungsform dar. Es wird am effizientesten aufgenommen und auch weniger schnell im Körper abgebaut. Somit müssen keine hohen Dosierungen verwendet werden und die langfristige, therapeutischen Anwendung erleichtert.

Quellenverzeichnis

  1. Was gibt die Bioverfügbarkeit eines Wirkstoffs an? (progenerika.de) (4.2.2023)
  2. Fasinu P, Pillay V, Ndesendo VM, du Toit LC, Choonara YE. Diverse approaches for the enhancement of oral drug bioavailability. Biopharm Drug Dispos. 2011 May;32(4):185-209. doi: 10.1002/bdd.750. Epub 2011 Apr 7. PMID: 21480294.
  3. Lopresti, A. L. (2018). The problem of curcumin and its bioavailability: Could its gastrointestinal influence contribute to its overall health-enhancing effects? In Advances in Nutrition (Vol. 9, Issue 1, pp. 41–50). Oxford University Press. https://doi.org/10.1093/advances/nmx011
  4. Lopresti AL. The Problem of Curcumin and Its Bioavailability: Could Its Gastrointestinal Influence Contribute to Its Overall Health-Enhancing Effects? Adv Nutr. 2018 Jan 1;9(1):41-50. doi: 10.1093/advances/nmx011. PMID: 29438458; PMCID: PMC6333932.
  5. Mizellen (chemie.de) (5.2.2023)
  6. 8.1 Resorption. (n.d.).
  7. Leber – wichtig für Nebenwirkungen von Medikamenten | | Cardiopraxis® (5.2.2023)
  8. Sohn, S. I., Priya, A., Balasubramaniam, B., Muthuramalingam, P., Sivasankar, C., Selvaraj, A., Valliammai, A., Jothi, R., & Pandian, S. (2021). Biomedical applications and bioavailability of curcumin—an updated overview. Pharmaceutics, 13(12). https://doi.org/10.3390/pharmaceutics13122102
  9. Scazzocchio, B.; Minghetti, L.; D’Archivio, M. Interaction between Gut Microbiota and Curcumin: A New Key of Understanding for the Health Effects of Curcumin. Nutrients 2020, 12, 2499. https://doi.org/10.3390/nu12092499
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  11. Preetha Anand, Ajaikumar B. Kunnumakkara, Robert A. Newman, and Bharat B. Aggarwal. Molecular Pharmaceutics 2007 4 (6), 807-818 DOI: 10.1021/mp700113r
  12. Sturm, V. K. (n.d.). Superfood Kurkuma.
  13. Nasef, N. A., Loveday, S. M., Golding, M., Martins, R. N., Shah, T. M., Clarke, M., Coad, J., Moughan, P. J., Garg, M. L., & Singh, H. (2019). Food matrix and co-presence of turmeric compounds influence bioavailability of curcumin in healthy humans. Food and Function, 10(8), 4584–4592. https://doi.org/10.1039/c9fo01063g
  14. Kurien, B. T., & Scofield, R. H. (2009). Heat-solubilized curcumin should be considered in clinical trials for increasing bioavailability. In Clinical Cancer Research (Vol. 15, Issue 2, p. 747). https://doi.org/10.1158/1078-0432.CCR-08-1957
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  21. Bora, F. W. J., & Miller, G. (1987). Joint physiology, cartilage metabolism, and the etiology of osteoarthritis. Hand Clinics, 3(3), 325–336.  
  22. Flory, S., Sus, N., Haas, K., Jehle, S., Kienhöfer, E., Waehler, R., Adler, G., Venturelli, S., & Frank, J. (2021). Increasing Post-Digestive Solubility of Curcumin Is the Most Successful Strategy to  Improve its Oral Bioavailability: A Randomized Cross-Over Trial in Healthy Adults and In Vitro Bioaccessibility Experiments. Molecular Nutrition & Food Research, 65(24), e2100613. https://doi.org/10.1002/mnfr.202100613