Liposome: Eine Revolution in der Bioverfügbarkeit

 

Bei der Behandlung von Krankheiten mit Medikamenten oder Nahrungsergänzungen werden Therapeuten immer wieder von Absorptionsproblemen herausgefordert: Was passiert mit dem Wirkstoff im Körper? Kommt er tatsächlich am Zielort an? Die intravenöse Verabreichung scheint die sicherste Lösung zu sein. Doch nun gibt es eine Revolution in dem Bereich der Bioverfügbarkeit: Die liposomale Absorptionstechnologie.

LIPOSOMALE ABSORPTIONSTECHNOLOGIE

Seit der Entdeckung von Liposomen war ihre Verwendung auf die gezielte Arzneimittelabgabe beschränkt. Im Bereich der Pharmakologie werden sie als „eines der besten Medikamentenabgabesysteme, aufgrund ihrer Fähigkeit der Einkapselung verschiedenartiger Arzneistoffe, ausgezeichneten Biokompatibilität und einfachen Interaktion mit Biomembranen“ gefeiert.1 Erst im letzten Jahrzehnt wurde damit begonnen, die liposomale Absorptionstechnologie auch für Nahrungsergänzungsmittel anzuwenden. Die orale Bioverfügbarkeit von Nahrungsergänzungsmitteln kann mit Hilfe von Liposomen erhöht werden, so dass der Wirkstoff sicher das beabsichtigte Ziel erreicht. Es werden Plasmaspiegelwerte erreicht, die nur mit der Verwendung von handelsüblichen Tabletten oder Kapseln nicht möglich sind. Obwohl die liposomale Absorptionstechnologie kein Ersatz für eine IV-Therapie ist, ist die Absorption des Wirkstoffs für beide ähnlich. Italienische Wissenschaftler verglichen den Anstieg des durch IV-Abreichung erreichten Plasmaspiegels mit dem Plasmaspiegelanstieg der durch orale Liposome erzielt werden kann. Während mit IV-Abreichung ein schnellerer Anstieg erreicht wurde, war die endgültige Zunahme bei beiden Behandlungen ähnlich. Jedoch war die Häufigkeit von Nebenwirkungen in der oralen Gruppe signifikant niedriger.2

WAS IST EIN LIPOSOM?

Ein Liposom ist definiert als ein minimales, sphärisches Säckchen aus Phospholipidmolekülen, welche eine wässrige Flüssigkeit einschließen. Sie sind synthetisch gebildet, um Medikamente oder andere Substanzen in das Gewebe zu transportieren. Die winzige Blase (Vesikel) ist aus dem gleichen Material wie eine Zellmembran und kleiner als eine normale Körperzelle. Liposome können mit Stoffen wie Arzneimitteln gefüllt werden und haben sich so als effektive Werkzeuge gegen Krebs und andere Krankheiten bewiesen. Aus diesem Grund wurde die liposomale Absorptionstechnologie auch auf dem Gebiet der Nahrungsergänzungsmittel angewendet.

HISTORIE

Liposome wurden erstmals 1961 vom britischen Hämatologen Dr. Alec Bangham beschrieben, obwohl ihre erste Publikation erst 1964 auftrat. Sie wurden von Dr. Bangham und Robert Horne beobachtet, als sie das neue Elektronenmikroskop des Babraham Instituts, eine renommierte Life Sciences Forschungseinrichtung in Cambridge, testeten und dabei Lecithin (ein Phospholipid) zu Wasser hinzufügten. 3

professor-gerald-weissmanDas Babraham Institut in Cambridge, England

1974 setzten Professor Gerald Weissman und sein Team Liposome neu ein. Mit dem Prinzip des trojanischen Pferdes erreichten sie die Lieferung von Enzymen durch Liposome an mangelhafte Zellen.4 Seit ihrer Entdeckung hat sich die liposomale Absorptionstechnologie mit derzeit fast 50.000 Literaturverweisen auf PubMed, einer medizinischen Datenbank, gut entwickelt.5

LÖSUNG ZUR VERABREICHUNG VON MEDIKAMENTEN

Liposomale Absorptionstechnologie wurde von Herstellern von Pharmazeutika verwendet, um Probleme in der Arzneimittelverabreichung zu überwinden, da viele Medikamente abgebaut werden, sich an Proteine im Blut binden oder nicht an ihre Zielstelle gelangen. Liposome liefern Medikamente intakt, verhindern die Bindung von Medikamenten an Proteine im Blut und diffundieren leicht durch Membranen, um ihren Inhalt zum beabsichtigten Ziel zu liefern.6

PHOSPHOLIPIDE

phospholipideDie Membranen von sowohl Liposomen als auch Zellen sind in der Regel aus Phospholipiden aufgebaut. Dies sind Moleküle mit einem Phosphatkopf und einem Fettsäureschwanz. Der Kopf ist hydrophil (von Wasser angezogen), und der lange Schwanz ist hydrophob (von Wasser abgestoßen). Aufgrund dieser Kombination sind sie in der Lage, Doppelschichten zu bilden und sind Hauptbestandteil aller Zellmembranen. Wenn Phospholipide in Wasser dispergiert werden, bilden sie spontan eine geschlossene Struktur mit innerer wässriger Umgebung, die durch Phospholipid-Doppelschichtmembranen ähnlich der von Zellmembranen begrenzt ist. Die hydrophilen Köpfe reihen sich zu einer dem Wasser zugewandten Oberfläche an, während die hydrophoben Schwänze eine vom Wasser entfernte Oberfläche bilden.

phospholipide2


ZELLMEMBRANEN

In der Natur sind Phospholipide in stabilen Membranen aus zwei Schichten (einer Doppelschicht) zu finden. Die Phospholipide in der Doppelschicht-Zellmembran wirken wie diejenigen, die in Wasser dispergiert sind: Eine Schicht von Köpfen zeigt nach außen, angezogen durch extrazelluläres Wasser und eine weitere Schicht von Köpfen zeigt nach innen, angezogen von intrazellulärem Wasser. Die Kohlenwasserstoff-Schwänze einer Schicht sind den Kohlenwasserstoff-Schwänzen der anderen Schicht zugewandt. Die kombinierte Struktur bildet eine Doppelschicht.

phospholipide_layer-png

ABSORPTION

Mit Liposomen kann eine hohe Absorption sowohl von hydrophoben als auch von hydrophilen Molekülen erreicht werden, die in der Lipidmembran bzw. im wässrigen Kern des Liposoms getragen werden. Von besonderem Interesse ist ihre Fähigkeit, Zellmembranen zu kreuzen und ihre Nutzlast an die Zielstelle innerhalb des menschlichen Körpers zu liefern. Eine europäische Studie beschrieb Liposome als „geschätzt für ihre biologischen und technologischen Vorteile und betrachtet als das bisher erfolgreichste Arzneimittelträgersystem.“7

Dank der strukturellen Ähnlichkeit mit der Zellmembran, vereinigt sich die Doppelschicht eines Liposoms leicht mit der Membran, wodurch ihr Inhalt in der Zelle freigesetzt werden kann. Koreanische Wissenschaftler fanden heraus, dass die orale Bioverfügbarkeit eines Arzneimittels in einem Liposom 2,7-mal größer ist als die des in wässriger Lösung verabreichten Arzneimittels. Sie berichteten auch, dass die lymphatische Lokalisation des Arzneimittels im Vergleich zu den anderen Formulierungen beträchtlich erhöht wurde. Somit können Liposome als Träger verwendet werden, um den intestinalen lymphatischen Transport und die orale Bioverfügbarkeit von hydrophilen Verbindungen mit schlechter Bioverfügbarkeit zu erhöhen.8

liposome-into-cell

Eine kleine Einzelblindstudie zeigte überraschend, dass große orale Dosen von liposomalem Ascorbat zu einem doppelt so hohen Plasmaspiegel führten wie das zuvor angenommene Maximum von 220 ?M / L.9

KLINISCHE BEWEISE

Bei der Verbesserung der oralen Bioverfügbarkeit einer Vielzahl von aktiven Bestandteilen, einschließlich Peptid und Proteinen, hydrophilen und lipophilen Verbindungen waren Liposome erfolgreich.10

Holländische Forscher fanden klinische Beweise dafür, dass liposomale Wirkstoffe wie Vitamin C einfacher absorbiert werden. Ihr Befund, dass die Absorption bis zu 3-mal höher ist als mit Tabletten oder Pulver, bestätigte die oben genannte koreanische Studie. Die bessere Aufnahme und  verzögerte Freisetzung von liposomalem Vitamin C führten zu höheren Plasmaspiegelwerten für einen längeren Zeitraum. Die maximalen Vitamin C-Werte im Blut für Tabletten und Pulver, 220 ?mol / l, lassen sich mit der liposomalen Absorptionstechnologie leicht überschreiten, während die Blutspiegelwerte über einen Zeitraum von 6 Stunden hoch bleiben, wie der folgenden Grafik zu entnehmen ist.11

Liposomale PlasmakonzentrationenPlasmakonzentrationen (mcmol / l) nach einer Einzeldosis von 36 g
liposomaler Ascorbinsäure bei zwei gesunden Personen.

Einige Nährstoffe wie Vitamin C können Magenbeschwerden verursachen. Dies wird durch liposomale Verabreichung verhindert, da der Wirkstoff im Magen im Liposom eingekapselt ist. Weniger Magenbeschwerden haben den zusätzlichen Vorteil, höhere Dosierungen zu erleichtern.

Weitere Tests wurden mit Vitamin B12, Curcumin und Coenzym Q10 durchgeführt. Alle bestätigten, dass die liposomale Absorption weit über die der anderen oralen Einnahmemethoden hinausging (um den Faktor 2,5 bis 5).

QUALITÄT DER LIPOSOME

Obwohl es nicht schwierig ist, Liposome herzustellen, gibt es nur sehr wenige Hersteller, die qualitativ hochwertige Liposome mit einer Haltbarkeit von über einem Jahr herstellen können. Liposome sind anfällig und können aus verschiedenen Gründen instabil sein. Hersteller müssen mit einigen Sachen fertig werden:

  • Aggregation (vergleichbar mit winzigen Fettkugeln in der Suppe, die sich zu größeren zusammenschließen)
  • Auslaufender Inhalt
  • Chemisch instabile Phospholipide (Oxidation, Hydrolyse)12
  • Kurze Halbwertszeit
  • Geringe Löslichkeit

Es gibt Produkte auf dem Markt, die behaupten, liposomal zu sein, aber es nicht wirklich sind. Wenn sie mit Fetten (Triglyceride) oder Ölen kombiniert werden, lösen sich die Liposome. Als Resultat wird ihr Inhalt in der Emulsion freigesetzt. Handelt es sich um einen qualitativ hochwertigen Inhalt, kann dieser zwar trotzdem noch eine positive Wirkung verursachen, die jedoch deutlich besser wäre, wenn die hohe Bioverfügbarkeit durch die liposomale Absorptionstechnologie erhalten geblieben wäre.

Aus wirtschaftlichen Gründen sind Nahrungsergänzungsmittel in Liposomen immer in flüssiger Form. Liposomales Pulver kann nur ein gefriergetrocknetes Produkt sein, um die Integrität der liposomalen Struktur aufrechtzuerhalten und existiert nur in kleinen Mengen für Injektionszwecke. Für Nahrungsergänzungsmittel wäre es nicht nur viel zu teuer solche Liposome zu produzieren sondern würde auch eine Menge an Chemikalien zur Stabilisation erfordern.

Gute Qualitätsliposome werden so hergestellt, dass sie nicht nur eine lange Haltbarkeit aufweisen, sondern werden auch vor der Massenproduktion auf eine wirksame Erhöhung des Plasmaspiegels des Wirkstoffs getestet. Schließlich ist letzteres der von Therapeuten angestrebte Effekt.

FAZIT

Die liposomale Arbsorptionstechnologie bietet neue therapeutische Möglichkeiten für die effektive Aufnahme von Nahrungsergänzungen mit weniger Nebenwirkungen als IV-Therapie.

In der Tat ist sie eine Revolution in der Bioverfügbarkeit.

REFERENZEN

  1. Wei W, et al., Oral delivery of liposomes, Ther. November 2015 ,Vol. 6, No. 11, Pages 1239-1241 , DOI 10.4155/tde.15.69
  2. Pisani A, et al., Effect of oral liposomal iron versus intravenous iron for treatment of iron deficiency anaemia in CKD patients: a randomized trial, Nephrol Dial Transplant. 2015 Apr;30(4):645-52. doi: 10.1093/ndt/gfu357
  3. Bangham AD, Horne RW, Negative staining of phospholipids and their structural modification by surface-active agents as observed in the electron microscope, Journal of Molecular Biology, Volume 8, Issue 5, 1964, Pages 660, Pages IN2-668-IN10
  4. Rodney Cotterill, Biophysics: An Introduction, ISBN: 978-0471485384
  5. National Center for Biotechnology Information, National Library of Medicine, National Institutes of Health: liposomes
  6. Muenster A, et al. HIV Drug Targeting, Amrestekanasa – The “Miracle Drug”, Pharmaceutics IV Course, The University of the Sunshine Coast, Queensland, Australia
  7. Bozzuto G, Molinari A, Liposomes as nanomedical devices, Int J Nanomedicine, 2015; 10: 975–999, doi:  2147/IJN.S68861
  8. Hyeongmin K, et al., Liposomal formulations for enhanced lymphatic drug delivery, Asian Journal of Pharmaceutical Sciences 8 (2013) 96-103
  9. Hickey S, Roberts HJ, Miller NJ, pharmacokinetics of oral vitamin C, Journal of Nutritional & Environmental Medicine, July 2008 DOI: 10.1080/13590840802305423
  10. Daeihamed M, et al. Potential of Liposomes for Enhancement of Oral Drug Absorption. Curr Drug Deliv. 2016 Jan 15
  11. Horsten SFAJ, Plasmalevels on a single dosis of liposomal Vitamin C. 2014, unpublished work.
  12. Crommelin DJA, et al. Stability of Liposomes on Storage, doi:10.1007, published in Targeting of Drugs With Synthetic Systems, pp 277-287, edited by Gregory Gregoriadis, ISBN: 978-1-4684-5187-0
Comments are closed.

Gesponsert von

Interessante Berichte über Entwicklungen und Neuigkeiten
...
...