Extrakte aus Eleutherococcus senticosus (Rupr. und Maxim.) Maxim. Wurzeln: Eine neue Hoffnung gegen das durch Nosemose verursachte Honigbienensterben

Kurzfassung:

Bestäuber, die Eckpfeiler unseres terrestrischen Ökosystems, stehen im Mittelpunkt unserer Besorgnis. Der Grund dafür ist, dass wir heutzutage einen gefährlichen Rückgang der Insekten beobachten können. Da die Zahl der Bestäuber weltweit dramatisch zurückgeht, macht sich die wissenschaftliche Gemeinschaft zunehmend Sorgen um die Zukunft der Insekten als grundlegende Elemente der meisten terrestrischen Ökosysteme. Um dieses Problem anzugehen, haben wir nach Substanzen gesucht, die die Widerstandsfähigkeit der Bienen erhöhen könnten. Zu diesem Zweck haben wir die Auswirkungen von pflanzlichen Adaptogenen auf Honigbienen in Labortests und während Feldstudien an 30 Honigbienenvölkern in zwei Jahreszeiten untersucht.

In dieser Studie haben wir Extrakte aus Eleutherococcus senticosus, Garcinia cambogia, Panax ginseng, Ginkgo biloba, Schisandra chinensis und Camellia sinensis getestet.

Der 75%ige Ethanol-Extrakt aus der E. senticosus-Wurzel erwies sich als am wirksamsten, sowohl als Heilmittel als auch zur Prophylaxe der Nosemose. Eleutherococcus senticosus und seine Wirkstoffe, die Eleutheroside, werden daher als die stärksten Adaptogene aller für das Screening ausgewählten Extrakte zur Unterstützung der Immunität und zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit der Honigbienen angesehen. Die optimale wirksame Konzentration von 0,4 mg/ml E. senticosus-Extrakt entsprach ca. 5,76, 2,56 und 0,07 µg/ml Eleutherosid B, Eleutherosid E bzw. Naringenin.

Die Wirkung von E. senticosus-Extrakten auf Honigbienen ist mit einer ähnlichen adaptogenen Reaktion verbunden wie bei anderen Tieren, einschließlich des Menschen. In dieser Studie zeigen wir zum ersten Mal eine solche adaptogene Wirkung auf wirbellose Tiere, d. h. die Wirkung auf Honigbienen, die durch Nosemose gestresst sind. Darüber hinaus stellten wir die Hypothese auf, dass diese adaptogenen Eigenschaften mit den Eleutherosiden zusammenhängen – sekundären Metaboliten, die ausschließlich in der Gattung Eleutherococcus vorkommen und in anderen untersuchten Extrakten nicht nachgewiesen wurden.

Wie in dieser Studie festgestellt wurde, sind die Eleutheroside chemisch sehr stabil und können auch zwei Jahre nach der Extraktion noch in ähnlichen Mengen in den Extrakten gefunden werden. In Anbetracht der Rolle, die Bienen in der Natur spielen, können wir schlussfolgern, dass der Nachweis der adaptogenen Eigenschaften von Pflanzenextrakten bei Insekten die bedeutendste Erkenntnis dieser Forschung ist. Dieses Wissen könnte zahlreiche wirtschaftliche und ökologische Vorteile mit sich bringen.

Einleitung

Die Existenz des Menschen auf unserem Planeten hängt vom Wohlergehen anderer Organismen ab, auch von Insekten, insbesondere von der Honigbiene, dem wichtigsten Bestäuber. Wir leben heute im Anthropozän – einer geologischen Epoche, die durch den Beginn eines bedeutenden menschlichen Einflusses auf die Geologie und die Ökosysteme der Erde gekennzeichnet ist.

Es ist durch das sechste Massenaussterben gekennzeichnet. Bei Insekten ist die Aussterberate bis zu achtmal höher als bei anderen Gruppen der am stärksten gefährdeten Arten. […..]

Sánchez-Bayo und Wyckhuys verglichen in ihrer Übersicht 73 Langzeituntersuchungen von Insekten und zeigten, dass der Verlust an biologischer Vielfalt bei dieser Tiergruppe so groß ist, dass in den nächsten Jahren 40 % der Insektenarten weltweit aussterben könnten. [……] Dieses rasante Insektensterben steht im Zusammenhang mit Unterernährung, dem übermäßigen Einsatz von Pestiziden und Krankheiten, die geschwächte Insekten befallen.

Die Nosemose ist eine dieser Krankheiten, die geschwächte Honigbienen angreift. Sie wird durch Mikrosporidien aus der Gattung Nosema verursacht. Bis vor kurzem ging man davon aus, dass nur zwei Arten von Nosema-Arten Bienen parasitieren, nämlich Nosema apis und N.ceranae, 2017 wurde jedoch die dritte Gattung, N.neumanni, beschrieben.

Die Nosemose wirkt sich negativ auf die Erneuerungsrate des Darmepithels aus und bildet eine Schicht aus reifen Sporen auf der Darmoberfläche, was zu einer Unterernährung der Bienen und einer veränderten Zusammensetzung der Mikroelemente führt. Die Nosemose verändert auch den Mikrobiomgehalt im Darm der Honigbienen, sowohl auf bakterieller als auch auf hefeartiger Ebene.

Darüber hinaus verursacht sie Beeinträchtigungen zahlreicher Drüsenfunktionen, beschleunigt den Alterspolyethismus bei jungen Honigbienen, verringert die Hormonausschüttung und verursacht anatomische Veränderungen in den Eierstöcken der Bienenköniginnen, und schließlich beeinträchtigt sie die Fruchtbarkeit und die Überlebensrate älterer Honigbienenmännchen. All diese Faktoren wirken sich sowohl auf einzelne Honigbienen als auch auf das gesamte Bienenvolk aus und verringern dessen Überlebensrate.

Daher sind verschiedene Maßnahmen wichtig, die das Wohlergehen der Bestäuber verbessern, wie die Anlage von Blühstreifen, bestäuberfreundliche Gärten, die Verringerung des Einsatzes von Pestiziden und die Sensibilisierung der Öffentlichkeit für die Bedeutung der Bestäuber. Es ist auch wichtig, nach verschiedenen Möglichkeiten zu suchen, die Immunität der Bestäuber zu stärken, um ihr Überleben zu sichern.

Zu den Substanzen, die die Immunität erhöhen, können einzelne pflanzliche Sekundärmetaboliten gehören, die, wenn sie in den Nektar gelangen, für die Bestäuber von Vorteil sein können. Andere Wirkstoffe, die wie wirksame „Bienenarzneimittel“ aussehen könnten, sind natürliche Produkte wie Pflanzenextrakte, ätherische Öle und Phytochemikalien.

Die folgenden Extrakte wurden bisher getestet, wenn auch ohne großen Erfolg: Achillea alpina (Ledeb), Achyranthes japonica (Miq.),Allium senescens L. var. senescens,Amaranthus mangostanys L., Aster tataricus L.f., Astilboides tabularis(Hemsl.) Engl, Astragalus membranaceus Bunge var. membranaceus,Cinnamomum cassia (L.) J. Presl,Cirsium nipponicum (Maxim.) Makino, Cryptocarya alba (Molina) Looser, Cyrtomium fortune J. Sm., Disporum uniflorum Baker, Eucalyptus citridora (Hook.) K.D. Hill, L.A.S.Johnson, Lythrum salicaria L.,Mentha arvensis L., Perilla frutescens var. acuta Kudo, Physalis alkekengi var. francheti (Mast.) Hort,Rheum undulatum L., Symphytum officinale L. und Veratrum oxysepalum Turcz..

Hervorzuheben ist, dass nur Extrakte aus zwei Vertretern der Compositae-Familie, Artemisia dubia (Wall.) und Aster scaber Thunberg, in nicht-toxischen Konzentrationen eine Anti-Kosemose-Wirkung zeigten, Melisse (Melissa officinalis L.), Koriander (Coriander sativum L.), Thymian (Satureja hortensis L.), andere sekundäre Pflanzenstoffe wie Caffeine, Nelkenöl, Gallussäure, Kaempferol und p-Cumarsäure und sogar Propolis die Lebenserwartung der Honigbienen und verringerten in gewissem Maße die Nosemosewerte [27-35].

Phytochemikalien wie Nelkenöl, Lorbeerextrakt und Sulforaphan verringerten die Nosemose-Infektion mäßig, verkürzten aber gleichzeitig die Lebensspanne der Honigbienen stark. Andere getestete Phytochemikalien wie Amygdalin, Anabasin, Aucubin, Catalpol, Nikotin und Thymol hatten keine Wirkung gegen Nosema-Infektionen.

Dennoch sollte nach neuen „Bienenarzneimitteln“ gesucht werden, vor allem jetzt, da Fumagillin bei der Behandlung von Nosemose nicht mehr wirksam ist, da N. ceranae ausweichen könnte, und weil seine Verwendung in den EU-Ländern verboten ist (Rückstandshöchstmenge, MRL; Verordnung der Kommission, EU, 2010, Nr. 37/2010). Die Verwendung von Arzneimitteln in der Imkerei sollte sowohl für die Honigbiene als auch für den Menschen sicher sein. Fumagillin verursacht Veränderungen in der Ultrastruktur der Hypopharynxdrüsen bei Bienen und verursacht chromosomale Aberrationen und Karzinogenität beim Menschen [40].

Auf der Suche nach Substanzen, die die Widerstandsfähigkeit der Bienen erhöhen könnten, haben wir die Wirkung von pflanzlichen Adaptogenen untersucht, die als natürliche Verbindungen oder Pflanzenextrakte bezeichnet werden, die die Anpassungsfähigkeit, die Widerstandsfähigkeit und das Überleben von Lebewesen, die Stress ausgesetzt sind, erhöhen. In dieser Studie, die Teil eines Programms zur Suche nach bioaktiven Bestandteilen ist, wurde untersucht, ob adaptogene Pflanzen (Eleutherococcus senticosus (Rupr. et Maxim.) Maxim. und Oliv, Eleutherococcus henryi Oliv, Garcinia gummi-gutta (L.) N. Robson, Panax ginseng C.A. Meyer, Schisandra chinensis (Turcz.) Baill.,Camellia sinensis (L.) Kuntze und Ginkgo biloba L.) effektive und sichere Kandidaten für die Behandlung und Prophylaxe von Nosemose sein könnten.

Schlussfolgerungen und Zukunftsperspektive

Eleutherococcus-senticosus-Extrakt verringerte das Ausmaß der Nosemose bei Honigbienen, sowohl nach der Infektion als Heilbehandlung als auch bei der Verwendung als Prophylaxe.

Da es sich bei E. senticosus um ein anerkanntes pflanzliches Adaptogen handelt, ist davon auszugehen, dass der Mechanismus seiner Wirkung auf Honigbienen demjenigen bei anderen Tieren, einschließlich des Menschen, ähnelt. Die getesteten Extrakte beeinträchtigten weder die Lebensfähigkeit der Nosema-Sporen noch ihre Fähigkeit, Honigbienen zu infizieren. Daher muss es andere Mechanismen geben, die bewirken, dass die Verabreichung von E. senticosusextrakten die Lebensspanne der Honigbienen verlängert und die Entwicklung der Nosemose begrenzt.

Die Hämolymphe von mit Nosemose infizierten Honigbienen, die mit E. senticosus-Extrakten behandelt wurden, wiesen im Vergleich zu Honigbienen, die nicht mit E. senticosus-Extrakten behandelt wurden, viel höhere Mengen an PO auf. Wir vermuten, dass es einen Synergismus aller im Extrakt enthaltenen Verbindungen gibt; dennoch könnte die Wirkung der Eleutheroside (Eleutherosid B + E) als Hauptbestandteile des Extrakts auf das Immunsystem der Honigbiene am stärksten sein, insbesondere weil Adaptogene in kleinen Dosen wirken, was in dieser Arbeit bewiesen wurde, da die niedrigste wirksame Dosis c. a. 5,76µg Eleutherosid B, 2,56µg Eleutherosid E und 0,07µg Naringenin.

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