Das wissenschaftliche Kommen eines alten Begriffs: Hormese

Wenn eine kleine Dosis die Kraft hat, zu heilen

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Winslow Homers “Snap the Peitsche”, 1872, einer von Homers Favoriten. Eltern sollten Kinder nicht vor den kleinen Belastungen des Lebens schützen. Es kann einen „Segen in einem enthäuteten Knie“ geben.

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“Wenn Eltern sich beeilen, um sie aus der Not zu retten, haben Kinder keine Gelegenheit zu erfahren, dass sie selbst leiden und sich erholen können”, schreibt Wendy Mogel in ihrem Buch mit dem treffenden Titel ” Der Segen eines enthäuteten Knies”. (2001) Sie fährt fort: „Eltern müssen Kinder auf raue Bedingungen vorbereiten, indem sie ihnen beibringen, einige Belastungen und Extreme zu tolerieren.“ Mogels Gefühl ist ähnlich wie Friedrich Nietzsches Motto von 1888: „Selbst in einer Wunde gibt es Kraft zur Heilung… Kraft wächst durch eine Wunde “( Vorwort zur Dämmerung der Idole ) und seine häufiger zitierte Maxime:„ Was mich nicht zerstört, macht mich stärker. “( Maxims und Arrows , aus der Dämmerung der Idole) Die Belastung durch ein gewisses Maß an Stress (d. h , eine Störung der Homöostase), mit der ein Kind oder Erwachsener erfolgreich zurechtkommt, ist ein Zeichen der Widerstandsfähigkeit. (Eine ausführlichere Diskussion über Stress finden Sie in meinem vorherigen Blog, The Obliterative, Dislocating Effects of Stress, https://bit.ly/2C7UeWO.)

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Paracelsus, Alchemist und Arzt, geboren 1493, der der Meinung war, dass Alchemie zur Herstellung von Medikamenten verwendet werden sollte.

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Die Quantifizierung der Exposition beinhaltet das Konzept der Dosis und wurde im Laufe der Geschichte beschrieben. Die alten Griechen schrieben “Nichts im Überfluss” über den Tempel des Apollo in Delphi. (Tsatsakis et al., Toxicology Reports , 2018) und der Alchemist und Arzt Paracelsus aus dem 16. Jahrhundert schrieb berühmt: „Alle Dinge sind Gift und nichts ist ohne Gift; Nur die Dosis macht aus einem Ding kein Gift “(zitiert in Gohlke und Allison, Obesity , 2013; Pai-Dhungat und Parikh, Journal der Association of Physicians of India , 2015). Es war jedoch der Physiologe Claude Bernard aus der Mitte des 19. Jahrhunderts, der zuerst über die Dosisreaktion schrieb. (Tsaksakis et al., 2018)

Später im 19. Jahrhundert bemerkte der mit Hefe arbeitende Professor für Pharmakologie Hugo Schulz, dass etwa ein Dutzend Desinfektionsmittel die Hefe in niedrigen Konzentrationen zu stimulieren schien, während sie den Stoffwechsel in höheren Konzentrationen hemmen. (Calabrese, Mutation Research , 2002; Calabrese, International Journal of Molecular Sciences , 2018) Schulz interpretierte diese zweiphasige Antwort als das „erklärende Prinzip“ der Homöopathie. (Calabrese, Microbial Cell, 2014.) Die Homöopathie ist ein Studienzweig, der erstmals von Arzt Samuel Hahnemann (1755-1843) vorgeschlagen wurde, dessen Hauptsatz “wie Heilungen” ist und Substanzen ihre biologische Wirksamkeit auch nach erheblicher Wiederholung beibehalten können Verdünnungen. (Ernst, British Journal of Clinical Pharmacology , 2002) Als Pseudowissenschaft mit Ergebnissen, die nicht besser als Placebo sind, wurde dies als äußerst kontrovers angesehen und war damals eine große Bedrohung für die traditionelle Medizin. (Ernst, 2002) Als Schulz seine zweiphasige Reaktion mit der Homöopathie feststellte, machte er einen Fehler in der Karriereende. Er wurde von seinen medizinischen Kollegen völlig diskreditiert und marginalisiert und damit auch seine Entdeckung. (Calabrese, 2014) Seit Jahrzehnten haben Forscher und Kliniker akzeptiert, dass die Medikamentendosis einem linearen Muster folgte und „eine enorme Ignoranz im Wissen über Reaktionen im Niedrigdosisbereich hervorbrachte“ (Bhakta-Guha und Efferth, Pharmaceuticals , 2015).

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Samuel Hahnemann, Arzt und Begründer der Homöopathie, gilt nun als Pseudowissenschaft mit Ergebnissen, die nicht besser als Placebo sind. Diese Bronzestatue von Charles Henry Niehaus wurde 1900 gewidmet und ist ein Denkmal für ihn am Scott Circle in Washington, DC.

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Erst als der Forscher Charles Southam an einer Arbeit über Forstwirtschaft (1941) arbeitete, wurde das Konzept einer so genannten Dosis-Antwort-Kurve wiederbelebt. Southam, der später Arzt wurde, untersuchte die Auswirkungen eines Extrakts aus dem westlichen roten Zedernbaum auf invasive Pilze. Er fand heraus, dass ein heißer Wasserextrakt dieses Baumes für die Pilze toxisch war, aber nach mehreren Verdünnungen (dh einer sehr geringen Konzentration) stimulierte derselbe Extrakt tatsächlich das Wachstum der Pilze. Seine ursprüngliche These, in der er zuerst den Begriff Hormese verwendete , aus dem Altgriechischen, Eifer, Drang, in Bewegung gesetzt (Tsatsakis et al., 2018), ist im Internet verfügbar (siehe Stone et al., Dose Response , 2018 für den link) und leichter verfügbar als das Papier, das er 1943 mit John Ehrlich in der Zeitschrift Phytopathology veröffentlichte. (Noch ausstehende Fernleihe!)

Das Konzept der Hormese hatte in den 1980er Jahren ein „Wiederaufleben“, als die Environmental Protection Agency (EPA) und andere Aufsichtsbehörden Interesse an der Einschätzung des Krebsrisikos bekamen und nach einer toxischen Verseuchung die Hormese benutzten, um zu fragen: „Wie sauber ist sauber?“ (Calabrese, 2002)

Obwohl einige Forscher behaupten, dass es keine klare Definition der Hormese gibt (Mushak, Science of the Total Environment, 2013; Tsatsakis et al., 2018), akzeptieren die meisten, dass sie “eine Zwei-Phasen-Dosis-Antwort-Beziehung” definiert, bei der niedrige Dosen stimulieren eine wohltuende Wirkung und hohe Dosen wirken hemmend oder toxisch. (Zimmermann et al., Microbial Cell, 2014) Nicht alle sind sich jedoch darüber einig, dass eine Stimulation mit niedriger Dosis notwendigerweise eine positive Wirkung hat und „Stimulation sollte nicht mit Nutzen kombiniert werden.“ (Mushak, 2013) Zum Beispiel, wenn Bakterien mit einem Eine subletale Dosis von Antibiotika kann zu einem Anstieg resistenter Bevölkerungsgruppen führen. (Zimmermann et al, 2014)

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“Der Totentanz: Die Apotheke”, farbige Aquatinta von Thomas Rowlandson, 1816. “Ich habe ein Geheimnis, um jede Krankheit zu heilen …”

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Im Allgemeinen wird Hormese jedoch als Eustress – guter Stress – betrachtet und kann nicht nur bei Toxinen angewendet werden, sondern auch bei anderen Störungen der Homöostase, einschließlich solcher durch chemische, thermische und radiologische Belastungen. (Murugaiyah und Mattson, Neurochemistry International , 2015; Gems und Partridge, Cell Metabolism , 2008) Zum Beispiel spiegelt es die erworbene Resilienz wider (analog zum Konzept der erworbenen Immunität ) (Stone et al. 2018), die sich mit geringen Sonnenlichtdosen entwickelt. sekundäre Pflanzenstoffe, Bewegung und Kalorieneinschränkung bei ausreichender Ernährung, dh „die Belastungen des Alltags“ (im Unterschied zu sehr hohen Dosen derselben Belastungen, die toxisch sind.) Sie können sogar dazu beitragen, die sogenannte Hygienehypothese zu erklären, nämlich dass Allergien und Asthma heutzutage häufiger sind, weil Kinder anfangs weniger Krankheitserregern ausgesetzt sind. (Gems and Partridge, 2008) Hormesis erstellt eine typische U-förmige oder J-förmige (oder invertierte U- oder J-förmige) Dosis-Antwort-Kurve (Stone et al., 2018), die manchmal als bimimale oder bidirektionale Kurve bezeichnet wird .

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Der größte bekannte Western Red Cedar. Auf einem Extrakt aus der Western Red Cedar experimentierte Southam mit Pilzen und fand eine Stimulation mit niedriger Dosis und eine Hemmung der hohen Dosis, das Muster, das er “Hormese” nannte. Foto von Wsiegmund.

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Diese Dosis-Antwort-Beziehung der Hormese wurde als “der wichtigste Aspekt in der Toxikologie” bezeichnet und wird seit vielen Jahren als “historischer blinder Fleck in der Toxikologie” ignoriert (Calabrese, EMBO Reports, 2004) bedeutende Auswirkungen “für die Entwicklung von Medikamenten und die Resistenz gegen Krankheiten, schließlich ist sie„ wissenschaftlich volljährig “(Calabrese, 2018). Beispielsweise zeigen viele Medikamente, einschließlich der zur Behandlung von Angststörungen, Epilepsie und Alzheimer-Krankheit verwendeten, hormonelle Eigenschaften. (Calabrese, 2018) Dies gilt auch für die Cortisolproduktion unseres Körpers: Es gibt biphasische Effekte unserer Glucocorticoide, einschließlich der Verbesserung der synaptischen Funktion und der adaptiven Plastizität (z. B. Vermittlung von dendritischem Remodeling.) (McEwen , Chronic Stress , 2019).

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Ein Patient, der die Nebenwirkungen einer Arsenbehandlung erleidet. Farbige Lithographie, ca. 1850. Manchmal kann eine sehr kleine Dosis einer Substanz therapeutisch sein, während eine große Dosis toxisch sein kann. Bildnachweis: James Morison.

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Der am meisten vorhersagbare Aspekt der Hormese ist, dass die stimulierenden Wirkungen der niedrigen Dosis „normalerweise bescheiden“ sind, die Reaktion jedoch unabhängig vom biologischen Modell, Endpunkt oder Induktionsmittel ist. (Calabrese, 2018) Aufgrund des bescheidenen Anfalls kann es vorkommen, dass die Hormese nicht oder nur schwer zu replizieren ist. Die Erkennung hängt von der Qualität des Forschungsdesigns, der Anzahl der Dosen / Konzentration und dem Dosisabstand bei der Verabreichung der niedrigen Dosis ab. und die statistische Aussagekraft der Studie. (Calabrese und Mattson, Nature Partner Journals , 2017) Darüber hinaus gibt es mehrere Arten von Dosierungen, einschließlich der Expositionsdosis, der absorbierten Dosis, der verabreichten Dosis und der biologisch wirksamen Dosis. (Tsatsakis et al., 2018)

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Arzneimittelglas für Quecksilberpillen, Italien, 1731-1770. Vor Jahren wurde Quecksilber zur Behandlung von Syphilis eingesetzt. In hohen Dosen ist es jedoch durchaus toxisch.

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Fazit : Die Dosis-Antwort-Kurve der Hormese, die eine vorteilhafte Stimulation mit niedriger Dosis und die Hemmung der hohen Dosis (dh Toxizität) widerspiegelt, wurde aufgrund ihrer anfänglichen Verbindung mit der Pseudowissenschaft der Homöopathie jahrelang oft übersehen oder ignoriert. Obwohl die Forschung mit einem verdünnten Extrakt aus einem Baum und seiner Wirkung auf invasive Pilze in den frühen 1940er Jahren das Interesse an dem Phänomen der Dosisreaktion erneuerte, wurde die Hormese erst in den 80er Jahren im Zusammenhang mit Umweltschadstoffen umfassend untersucht. Heute gibt es buchstäblich Tausende von Beispielen für die Hormese. Das Konzept kann sogar für die Kindererziehung relevant sein: Wenn Kinder etwas Stress wie einem knochigen Knie erfahren, können sie einer viel größeren Belastung im Leben standhalten. Manchmal wächst Kraft durch eine Wunde und eine kleine Dosis hat die Kraft zu heilen.