Swainsonin ist ein in der Natur vorkommendes Indolizidin-Alkaloid mit starker pharmakologischer Wirkung. Swainsonin hemmt reversibel die Enzyme α-Mannosidase im Lysosom und Golgi-α-Mannosidase II von Zellen, was zu einer Anreicherung (Akkumulation) von mannosereichen Oligosacchariden im Lysosom dieser Zellen führt. Bei Weidetieren, die Swainsonin über die Nahrung aufnehmen, kann dies zum sogenannten Locoismus, einer induzierten Mannosidose, führen.

Vorkommen

→siehe Hauptartikel Locoweed

Swainsonin ist das Toxin in Locoweed. Das sind mehrere Pflanzengattungen und Pilzarten, die vor allem im Westen Nordamerikas vorkommen. Der Verzehr dieser Pflanzen führt bei Weidetieren zum so genannten Locoismus, einer schweren neurologischen Erkrankung.

Biosynthese

Die Biosynthese von Swainsonin wurde bei dem parasitären Pilz Rhizoctonia leguminicola ausführlich untersucht. Aus L-Lysin wird zunächst L-Saccharopin gebildet. In der nächsten Stufe entsteht L-2-Aminoadipinsäuresemialdehyd, das unmittelbar zur Δ1-Piperidin-6-carbonsäure cyclisiert. Über die Zwischenprodukte (S)-Pipecolinsäure und 1-Ketooctahydroindolizin entsteht letztlich das Swainsonin.

Pharmakologisches Potenzial

Swainsonin und einige seiner Epimere zeigen im Tierversuch eine starke pharmakologische Wirkung. Die Bildung von Metastasen und das Tumorwachstum werden unterdrückt. Daneben wird die Bildung von NK-Zellen und das makrophagenmediierte Abtöten von Tumorzellen stimuliert. Ebenso wird im Knochenmark die Proliferation von Zellen aktiviert. Als Inhibitor der lysosmalen α-Mannosidase wird die Bildung von tumorspezifischen Glycosylierungsmustern unterbunden und die katabolischen Glykosidasen gehemmt. Beides führt im Tierversuch zu einem verminderten Tumorwachstum und einer Reduzierung der Metastasenbildung.

Swainsonin befindet sich derzeit in der klinischen Erprobung. In einer Phase-II-Studie konnte bei den behandelten Patienten mit fortgeschrittenem oder metastasiertem Nierenzellkarzinom jedoch keine Anti-Tumor-Wirkung gezeigt werden.

Swainsonin ist ein Appetitzügler.

Die Giftwirkung bei Weidetieren beruht auf der Inhibierung des Enzyms α-Mannosidase. Die Symptome bei Locoismus ähneln daher denen einer α-Mannosidose, einer genetischen Erkrankung. Swainsonin hemmt reversibel die Enzyme α-Mannosidase im Lysosom und Golgi-α-Mannosidase II von Zellen, was zu einer Akkumulation von mannosereichen Oligosacchariden im Lysosom führt.

Entdeckung

Swainsonin wurde erstmals 1973 aus dem Pilz Rhizoctonia leguminicola und später aus der namensgebenden Leguminose Swainsona canescens und Astragalus lentiginosus isoliert.

Weiterführende Literatur

• Gerhard Habermehl: Naturstoffchemie. Springer, 2008, ISBN 978-3-540-73733-9, S. 209 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
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• D. R. Tulsiani u. a.: Production of hybrid glycoproteins and accumulation of oligosaccharides in the brain of sheep and pigs administered swainsonine or locoweed. In: Arch Biochem Biophys 264, 1988, S. 607–617, PMID 3135781.
• D. R. Tulsiani u. a.: The similar effects of swainsonine and locoweed on tissue glycosidases and oligosaccharides of the pig indicate that the alkaloid is the principle toxin responsible for the induction of locoism. In: Arch Biochem Biophys 232, 1984, S. 76–85, PMID 6430242.
• D. R. Tulsiani u. a.: Swainsonine inhibits the biosynthesis of complex glycoproteins by inhibition of golgi mannosidase II. In: J Biol Chem 257, 1982, S. 7936–7939, PMID 6806288.

Einzelnachweise

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