Blutfettregulierende Monacoline des roten Reismehls
Die therapeutische Hauptkomponente für die Lipidregulation ist das Monacolinspektrum im roten Reismehl. Es setzt sich aus verschiedenen Monacolintypen zusammen, die in der Lage sind, die HMG-CoA-Reduktase in der Leber kompetitiv zu hemmen. Wie die nachfolgende Abbildung zeigt, ist der Angriffspunkt der Monacoline die Hemmung der HMG-CoA-Reduktase in der Leberzelle.

Die HMG-CoA-Reduktase wandelt 3-Hydroxy-3-Methylglutaryl-Coenzym A in Mevalonat um. Die Monacoline bieten sich der Reduktase als Substrat an und dämpfen auf diese Weise deren Effektivität für{+++} eine gewisse Zeit. Ein Monacolin-Mokekül verdrängt während seiner aktiven Wirkdauer 10.000 3-Hydroxy-3-Methylglutaryl-Coenzym A-Moleküle, so dass die HMG-CoA-Reduktase mit einer Art von ‘Placebo’ beschäftigt wird. Durch diesen kleinen Trick resultiert am Ende eine Senkung der Produktion von Cholesterin-Vorstufen.
Durch die zeitweise leichte Hemmung der Reduktase kommt es einer leichten Anhäufung von Vorstufen des 3-Hydroxy-3-Methylglutaryl-Coenzym A, nämlich dem Acetoacetyl-CoA und dem Acetyl-CoA. Diese Vorstufen stauen sich ein wenig an und stehen anderen Stoffwechselvorgängen (z.B. der Gluconeogenese) in höherem Umfange zur Verfügung. Entscheidend ist hier das Acetyl-CoA als letztes Glied in der Kette der Cholesterinsynthese.
Acetyl-CoA ist eine energiereiche Schlüsselsubstanz, die normalerweise aus Pyruvat entsteht, das selbst wiederum aus Nahrungsstoffen entsteht. Zuviel Acetyl-CoA bremst nun die eigene Erzeugung aus Pyruvat, weil durch die Reismehl-induzierte Dämpfung genügend Acetyl-CoA vorhanden ist und eine steigende Acetyl CoA-Konzentration ein chemisches Signal zur Produktionsdämpfung aus Pyruvat ist. Gleichzeitig stimuliert ein leichtes Überwiegen von Acetyl-CoA die Umwandlung von Pyruvat in Oxalacetat (siehe Abbildung).

Oxalacetat wiederum ist ein wesentlicher Bestandteil zum Neuaufbau von Blutzucker in der Leberzelle. Man nennt diesen reichlich komplizierten Vorgang auch Gluconeogenese. Der dazu notwendige Kreislauf ist energieintensiv, kann aber innerhalb weniger Minuten angeschaltet werden. Er dient dazu, dem Organismus genügend Blutzucker (Glukose) bereit zustellen, denn Glukose ist der einzige Treibstoff, den z.B. das Gehirn im Normalzustand verwenden kann. Die nachfolgende Abbildung zeigt, wie aus Oxalacetat der Blutzucker hergestellt wird.

Dieser indirekt blutzuckerstabilisierende Effekt des roten Reismehls führt dazu, dass man bei Diabetikern mit nicht-insulinpflichtigem Diabetes (sog. Typ 2-Diabetes oder NIDDM) eine Senkung erhöhter Nüchternblutzuckerwerte erreichen kann. Man kann auch den Blutzucker, der nach einer Mahlzeit gemessen wird (sog. postprandialer Blutzucker) senken. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, den HbA1c-Wert (ein Maß für einen stabil eingestellten Diabetes mellitus) in den Normbereich senken. Dies besonders bei Diabetikern, die noch nicht insulinpflichtig geworden sind.
Auf die gleiche Art funktioniert auch die Gewichtsreduktion mit rotem Reismehl, denn Patienten, die an Hungerattacken durch starke Blutzuckerschwankungen leiden, können mit rotem Reismehl ihre Blutzuckerschwankungen stabilisieren. Dies führt zu einer drastischen Reduktion des Hungergefühls und eine kalorienreduzierte Kost kann der deutlich weniger gestresste Übergewichtige viel leichter durchhalten.
Die Monacoline können die Produktion der für die Cholesterinsynthese notwendigen Grundgerüste nicht vollständig blockieren, sondern lediglich dämpfen. Man bezeichnet die Monacoline deshalb auch als kompetitive HMG-CoA-Reduktase-Inhibitoren. Ihre Wirkung ist reversibel und nach dem die Monacoline abgebaut sind, lässt die Wirkung nach. Eine dauerhafte Gabe der Monacoline ist deshalb zwingend. Ihre Wirkdauer ist unterschiedlich. Die Halbwertszeit beträgt etwa 1.5-2 h, so dass mehrfach täglich Reismehl eingenommen werden muss. Die Zeitspanne bis zum Eintritt der Wirkung ist mit 30-60 Minuten zu kalkulieren.
In Monascus purpureus Went-fermentiertem roten Reismehl sind Monacoline in unterschiedlicher Menge vorhanden. In den Produkten Monachol (4 mg Monacoline pro Gramm Reismehl), Xuezhikang (8 mg Monacoline pro Gramm Reismehl) und Zhibituo (3 mg Monacoline pro Gramm Reismehl) sind die Monacolingehalte produktionsbedingt verschieden. Auch muss berücksichtigt werden, dass bei den Fermentationsprozessen Schwankungen von 10-20% des Monacolingehaltes unvermeidlich sind.
Unter den diversen Monacolinen dominiert die Mevinolinsäure (Synonyme: Lovastatin Hydroxy Acid, Mevinolinic Acid, Monacolin K Hydroxy Acid) gemeinsam mit dem korrespondierenden Lakton Lovastatin (Synonyme: Monacolin K, alpha-6-Methylcompactin) mit einem Volumenanteil von insgesamt 85-90%. Die Summenformeln beider Substanzen sind unterschiedlich und lauten C24H38O6 (Mevinolinsäure) bzw. C24H36O5 (Lovastatin). Bei der Mevinolinsäure handelt es sich um eine sog. Hydroxysäure, beim Lovastatin um das dehydrolysierte bzw. um ein H2O verringerte Lakton. Das Verhältnis dieser beiden Monacolinformen ist unterschiedlich und schwankt je nach Produkt zwischen 3:2 bis 2:1.

Die chemischen Strukturformel des Laktons Monacolin K (=Lovastatin) lautet [(1S,3R,7S,8S,8aR)-8-{2-[(2R,4R)-4-Hydroxy-6-oxotetrahydropyran-2-yl]ethyl}-3,7-dimethyl-1,2,3,7,8,8a-hexahydro-1-naphthyl][(S)-2-methylbutanoat]. Die Strukturformel der korrespondierenden Hydroxysäure Mevinolinsäure hingegen lautet (2-[((1S,2S,6R,8S,8AR)-1,2,6,7,8,8a-hexahydro-8-[(s)-2-methyl-butanonylhydroxy]-2,6-dimethyl-1-naphthyl])-3-R,5R-dihydroxy-heptanolische Säure.
Das Monacolin-Spektrum aus Mevinolinsäure und Monacolin K wird durch andere Monacoline ergänzt. Es handelt sich dabei um den Methylester von Monacolin K, Monacolin L (Hydroxysäureform und Laktonform), den Methylester von Monacolin L sowie Dehydromonacolin K und Dihydromonacolin K.

Die pharmakologisch wirksamen Monacoline weisen alle einen offenen Laktonring auf, der dem Substrat der HMG-CoA-Reduktase, dem 3-Hydroxy-3-Methylglutaryl-Coenzym A (siehe oben), chemisch sehr ähnlich ist. Die Wirkung der Monacoline liegt nach Endo (1985) darin begründet, dass ihre Affinität zur HMG-CoA-Reduktase bis zu 10.000 mal höher sein kann als zu deren natürlichem Substrat (3-Hydroxy-3-Methylglutaryl-Coenzym A). Gesichert ist eine microsomale HMG-CoA-Reduktasehemmung für alle genannten Monacoline und dies schon vor etwa 20 Jahren: Monacolin K (Endo 1980), Monacolin L (Endo et al. 1985) und De- bzw. Dihydromonacolin K (Endo 1985), wobei nach Endo (1985) die Wirkung aller der genannten Monacolinetypen auf die HMG-CoA-Reduktase in etwa gleich ist.
Monacolin-Analytik durch deutsches Speziallabor
Das Gemeinschaftslabor für Biochemische, Toxikologische und Umweltmedizinische Analytik (Postfach 1169, D-69493 Hirschberg, www.GBU-net.de) bietet ein HPLC-gestütztes Verfahren zur Monacolinanalytik an. Auf diese Weise kann jederzeit eine Kontrolle des Monacolin-Gehaltes von rotem Reismehl erfolgen.
Pharmakologie von Mevinolinsäure und Lovastatin (Monacolin K)
Da die Mevinolinsäure im roten Reismehl das dominierende Monacolin ist, hat es auch den größten Anteil an der pharmakologischen Wirksamkeit. Da im Westen vielfach die Mevinolinsäure mit Lovastatin verwechselt wird, muss man einen intensiven Blick auf beide Substanzen werfen. Ihr kleiner Unterschied, der nur aus einem einzigen, zusätzlichen H2O-Molekül in der Mevinolinsäure besteht, führt zu erheblichen Unterschieden in der Wirksamkeit.
Grundsätzlich muss betont werden, dass sowohl die Mevinolinsäure als auch Monacolin K (=Lovastatin) in der Natur vorkommen. So beschrieben Schneweis et al. (2001) in einer Untersuchung von 233 Silageproben deutscher Bauernhöfe, die am Lehrstuhl für Tierhygiene untersucht wurden, in 19% der Fälle einen Befall der Silage mit dem Hefepilz Monascus ruber – einem engen Verwandten von Monascus purpureus Went. Pro Gramm Silage fanden die Autoren Keimmengen zwischen 10.000 – 9 Mio. Keimeinheiten (sog. Colony Forming Units/CFU). Die konnten mittels LC-MS (Massenspektrographie) Monascus ruber-besiedelte Proben finden, in denen nur Mevinolinsäure (n=50; 21%), nur Monacolin K (n=45; 19%) oder beide Substanzen (n=43; 18%) nachweisbar waren. Damit war der Beweis erbracht, dass Mevinolinsäure und Monacolin K in der Natur frei vorkommende Substanzen sind, die u.a. von Monascus ruber produziert werden.
Da in der Volksrepublik China die Herstellung von rotem Reismehl unter Zuhilfenahme von Monascus ruber nicht erlaubt ist (M. ruber produziert häufig unerwünschtes Citrinin), verwendet man Monascus purpureus Went. Bisher ist die genaue Produktion der Monacoline in den allen Hefepilzen der Monascus-Familie nicht im Detail geklärt, aber für Monascus ruber ist zumindest ein hypothetisches Modell durch Hutchinson et al.(2000) vorgestellt worden.

Aus einer Reihe unterschiedlicher Vorstufen synthetisiert Monacus ruber zunächst die Hydroxysäure von Dihydromonacolin L, die dann nach einem Zwischenschritt in die Hydroxysäureform von Monacolin L überführt wird. Nach Umwandlung in die Hydroxysäure von Monacolin J endet die Synthese letztlich in der Hydroxysäure von Lovastatin (= Mevinolinsäure bzw. Lovastatin acid form).
In wässriger, saurer Umgebung wandelt sich Monacolin K (Lovastatin) bevorzugt in die Hydroxysäureform um bzw. das Fließgleichgewicht zwischen der Hydroxysäure Mevinolinsäure und dem Lakton Monacolin K ist stets deutlich zugunsten von Mevinolinsäure verschoben. Ursache dafür ist, dass die Laktonisierung von Mevinolinsäure zu Monacolin K Energie (4,93 kcal/Mol) benötigt, während der umgekehrte Weg (Hydrolyse von Mevinolinsäure zu Monacolin K) 2,42 kcal/Mol freisetzt. Aus diesem Grund findet sich in der Natur, wie auch im roten Reismehl, stets ein hoher Anteil Mevinolinsäure.
Wird das Lakton Lovastatin in wässrige, saure Umgebung (z.B. Magensaft) gebracht, hydrolysiert es ohne Gegenwart von Enzymen selbstständig zu einem gewissen Prozentsatz zu Mevinolinsäure, jedoch wandelt sich die Mevinolinsäure unter diesen Umständen kaum noch in die Laktonform zurück. Deshalb liegt nach oraler Gabe von rotem Reismehl, einem Gemisch mit viel Mevinolinsäure und wenig Monacolin K, innerhalb kurzer Zeit die Mevinolinsäure/Monacolin K-Komponente in Form der Mevinolinsäure im Magen vor.
Mevinolinsäure ist gut wasserlößlich, aber schlecht fettlöslich. Das Lakton Monacolin K (Lovastatin) hingegen ist schlecht wasser-, aber gut fettlöslich. Diese Löslichkeitseigenschaften bestimmt der offene (Mevinolinsäure) oder geschlossene (Monacolin K) Laktonring. Mevinolinsäure wird zu 83-100% aus dem Verdauungstrakt resorbiert, das Lakton Monacolin K hingegen nur zu etwa 30% (Reinoso et al. 2002). Die unterschiedliche Fettlöslichkeit macht es auch nach dem Übergang beider Produkte ins Serum der Mevinolinsäure (im Gegensatz zum Monacolin K) nahezu unmöglich, die Fetthülle von Zellen zu durchdringen. Es benötigt ein aktives Transportsystem, das offenbar nur in der Leberzelle existiert, denn dort findet sich nach relativ kurzer Zeit die überwiegende Menge oral aufgenommener Mevinolinsäure, während demgegenüber das Monacolin K/Lovastatin dort nur teilweise nachweisbar ist.
Der wesentlichste Unterschied von Mevinolinsäure und Monacolin K liegt jedoch in der pharmakologischen Wirkung. Monacolin K (Lovastatin) ist als Lakton inaktiv und wird erst nach Umwandlung in aktive Wirksubstanzen (u.a. Mevinolinsäure) zur wirksamen Arznei. Die Mevinolinsäure hingegen hat bereits den ringoffenen Laktonring, was sie sofort zu einer wirksamen Komponente macht. Mevinolinsäure hemmt direkt die HMG-CoA-Reduktase in der Leber.
Monacolin K (Lovastatin) hingegen wird außerordentlich umständlich aktiviert. Zunächst zerfällt es zu einem Teil nicht enzymatisch im Magen in Mevinolinsäure. Ein Teil der oral gegebenen Lovastatinmenge wird aber als Lakton aufgenommen, dann teilweise im Serum enzymatisch in Mevinolinsäure umgesetzt und der verbleibende Lovastatinrest wirkt erst dann, wenn er in der Leber mit Hilfe eines Enzyms (CYP3A4) des Cytochrom P450-Enzymsystems chemisch aktiviert wird. Dabei entstehen drei verschiedene Hydroxysäure- und Laktonformen aus Lovastatin, nämlich jene der Substanzen 6′beta-Hydroxy-Lovastatin, 3″-Hydroxy-Lovastatin und 6′-exomethylene Lovastatin. Während als die natürliche, im Reismehl in hohem Anteil vorkommende, Mevinolinsäure direkt wirksam ist, muss das Lakton Monacolin K erst in insgesamt mindestens sieben Strukturen umgewandelt werden, um wirksam zu sein.
Der Unterschied im pharmakologischen Verhalten von Mevinolinsäure und Monacolin K macht sich auch in der klinischen Anwendung bemerkbar. In einer Untersuchung von Tatsanavivat und Wang (1999), die bisher allerdings nur als in Form eines Abstracts vorliegt, zeigte sich, dass die Gabe von 4 Kapseln Xuezhikang (8 mg Monacolingemisch pro Gramm Reismehl, Dosierung 4 x 300 mg Kapseln täglich bzw. 4 x 2,4 mg Monacolingemisch täglich) über eine achtwöchige Beobachtungsdauer hinweg eine analoge Wirkung wie 20 mg Lovastatin hatte. Im Vergleich zum Ausgangswert wurde das Gesamtcholesterin um 20,8% (Xuezhikang) bzw. 19% (Lovastatin), die Triglyzeride um 23% bzw. 18,6% und das LDL um 24,7% bzw. 21,1% reduziert, während das HDL um 10,9% bzw. 8,3% erhöht wurde. Die Werte unterschieden sich nicht signifikant (p = 0,89) voneinander. Aus dieser Studie kann geschlossen werden, dass knapp 10 mg Monacolingemisch täglich ebenso wirksam sind wie 20 mg Lovastatin. Dieses Resultat erklärt sich aus der besseren Verfügbarkeit des höheren Anteils natürlich vorkommender Mevinolinsäure im Red Yeast Rice im Vergleich zum ineffektiveren Lovastatin-Fertigarzneimittel.
Zusammenfassend betrachtet ergibt sich das Bild eines im Vergleich zum Fertigarzneimittel Lovastatin pharmakologisch eleganter wirkenden roten Reismehls.