ZUSAMMENFASSUNG
Tamm-Horsfall-Protein (syn. THP, Uromodulin) ist ein im distalen Tubulus der
Niere sekretiertes Protein, welches in der Lage ist, uropathogene E. coli
zu binden und somit deren Ausscheidung zu verbessern und die
Pathogen-Wirt-Interaktion zu reduzieren. Die Erhöhung der Sekretion von
THP durch spezielle Induktoren stellt eine neue und innovative Therapiestrategie
zur Prophylaxe und/oder Behandlung von Harnwegsinfekten dar.
In einer biomedizinischen Studie mit n=10 Probanden wurde der Einfluss
eines Schachtelhalmkraut-Trockenextraktes (DEV 4–7:1, Auszugsmittel
Wasser) aus Equisetum arvense L. nach siebentägiger Einnahme auf
die THP-Sekretion untersucht. Die jeweilige Tagesdosis des Extraktes
(1,30 g) entspricht 7,2 g Droge und somit der
Dosierungsempfehlung des HMPC. Die Quantifizierung der THP-Konzentrationen in
den Einzelproben und in gepooltem Urin erfolgte aus den an den Studientagen 0,
3, 6 und 8 gesammelten morgendlichen Mittelstrahlurinen mittels validiertem
ELISA. Zusätzlich wurden die Elektrolyte in allen Urinproben sowie der
Kreatinin-Gehalt quantifiziert. Routineparameter wurden mittels Urinteststreifen
bestimmt.
Das THP/Kreatinin [µg/mg]-Verhältnis (=
THP-Ausscheidungsrate) unter der Anwendung von Schachtelhalmextrakt zeigte
signifikante Steigerungen über die jeweilige Anwendungsdauer (bis zu
400%, bezogen auf den Ausgangswert des Tag-0-Urins). Ebenfalls zeigte
sich eine diuretische Wirkung, die über die erniedrigte
Osmolarität und die erhöhte Elektrolytausscheidung
(Na+, Cl–, Ca2+
sowie Silicium-Derivate) erkennbar war. Weiterhin wurde der Einfluss der
Urinproben im ex-vivo-Assay auf die Adhäsion von UPEC (Stamm
NU14) auf humane T24-Blasenzellen untersucht. Dabei zeigte sich, dass die
relative bakterielle Adhäsion an die Wirtszellen im Laufe der
Schachtelhalmbehandlung signifikant abnahm. Die Hemmung der bakteriellen
Adhäsion korreliert sehr gut mit der THP-Zunahme in den jeweiligen
Urinproben. Der über LC-MS vollständig charakterisierte
Schachtelhalmextrakt zeigte selbst keine anti-adhäsiven Eigenschaften,
sodass daraus zurückgeschlossen werden kann, dass entweder die renale
Stimulation von THP oder die induzierte Diurese zu einer Verringerung der
bakteriellen Adhäsion führt. Die vorliegenden Untersuchungen
könnten dazu dienen, die traditionelle Verwendung von Ackerschachtelhalm
bei unkomplizierten Harnwegsinfektionen zu rationalisieren.
Abstract
Tamm-Horsfall protein (syn. THP, Uromodulin) is a protein secreted in the distal
tubule of the kidney, which is able to bind uropathogenic E. coli and
thus improves the bacterial excretion and reduces the pathogen-host interaction.
Increasing the secretion of THP by specific inducers represents a novel and
innovative therapeutic strategy for the prophylaxis and/or treatment of
urinary tract infections.
In a biomedical study with n=10 subjects the influence of a dry extract
of horsetail herb (herb extract ration 4–7:1, solvent water) from
Equisetum arvense L. on THP secretion was investigated after seven
days of oral ingestion. The respective daily dose of the extract
(1.30 g) corresponds to 7.2 g of the herbal drug material and
thus to the dosage recommendation of the HMPC. Quantification of THP
concentrations in individual samples and pooled urine were performed from
morning midstream urines, collected on study days 0, 3, 6, and 8, using
validated ELISA. In addition, electrolytes in all urine samples and creatinine
levels were quantified. Routine parameters were determined by urine test
strips.
The THP/creatinine [µg/mg] ratio (= THP excretion
rate) under application of horsetail extract showed significant increases over
the respective application periods (up to 400%, relative to the baseline
day 0 urine value). A diuretic effect was evident by decreased osmolarity and
increased electrolyte excretion (Na+, Cl–,
Ca2+, also Silicon derivatives). Furthermore, the
influence of the urine samples within a specific flow cytometric ex vivo
assay on the adhesion of fluorescent-labelled UPEC (strain NU14) to human T24
bladder cells was investigated. The data indicated that the relative bacterial
adhesion to host cells decreased significantly during the course of horsetail
treatment. The inhibition of bacterial adhesion correlated well with the THP
increase in the respective urine samples. The horsetail extract itself, fully
characterized by LC-MS, did not show any anti-adhesive properties, so it can be
concluded that either renal stimulation of THP or induced diuresis explains a
decrease in bacterial adhesion. The present studies may serve to rationalize the
traditional use of horsetail herb in uncomplicated urinary tract infections.