BAM (Fach) / Artemisia annua - der Neophyt (Lektion)

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• Artemisia annua Steckbrief dt. Name: Einjähriger Beifuß Stammpflanze: Artemisia annua L. Familie: Asteraceae Droge: Artemisiae annuae herba Verwendung: Artemisinin als Malariamittel
• Was sind Neophyten? - Definitionen 1. Pflanzenarten, die nach 1492 unter direkter oder indirekter Mitwirkung des Menschen in ein bestimmtes Gebiet gelangt sind und dort wild leben (seit mind. 25 J./3 Generationen) 2. Alle Arten, die durch menschlichen Einfluss neue Gebiete besiedelt haben → griech. neóphytos = neu gepflanzt Vor 1492 eingeschleppte Arten = Archäophyten
• Neophyten - Einteilung Gebietsfremde Arten, nach 1492 eingebracht: unbeständige Arten/etablierte Arten bisher nicht invasiv potentiell invasiv invasiv → invasiv: Verdrängung heimischer Pflanzen (im Naturschutz) keine Neophyten: Nutzpflanzen Zierpflanzen Pflanzen aus botanischen oder zoologischen Gärten
• Neophyten - Anforderungen Anforderungen, um in einem neuen Biosystem überleben zu können: Anpassungsfähigkeit, Ertragen eines breiten Spektrums von Umwelteinflüssen rasches Höhenwachstum leicht verbraitungsfähige Art Fehlen natürlicher Feinde hohe Samenproduktion, große Samen
• Wege der Verbreitung natürliche Ausbreitung unbeabsichtige Einschleppung (Schiff, Flugzeug, ..) unbeabsichtigte Einbürgerung absichtliche Einfuhr zur Zucht/Kultur und anschließender Verwilderung
• Nachteile invasiver Arten Verdrängung/Gefährdung heimischer Arten Konkurrenz bei gleicher ökologischer Nische Veränderung heimischer Ökosysteme wirtschaftlicher Schaden durch Bekämpfungskosten Gefährdung der Gesundheit des Menschen (z.B. durch Riesenbärenklau) →nationale und europäische rechtliche Regelungen / internationale Verträge
• Riesen-Bärenklau Heraceleum mantegazzianum Apiaceae ursprünglich aus dem Kaukasus Neophyt in Europa/Nordamerika weit gestreutes Vorkommen: Samenverbreitung über den Wind Samen bis zu 3 Tage schwimmfähig invasive Art: Furanocumarine photosenibilisierend Verdrängung heimischer Arten Bekämpfung mit Schutzkleidung!
• Drüsiges Springkraut Impatiens glandulifera Balsamicaceae ursprünglich: westlicher Himalaya im 19. Jahrhundert Zierpflanzen in Nordamerika/Europa eingebürgert rasches Höhenwachstum bevorzugt nasse Böden Samen werden aus der reifen Kapsel herausgeschleudert (bis 7 m weit) auch Fernverbreitung durch Hochwasser Verdrängung heimischer Arten (z.B. kleines Springkraut, Brennnessel)
• Artemisia annua einhähriger Beifuß Asteraceae einjährige Sommerpflanze Lebensdauer: 2,5-7 Monate (Mitteleuropa) Keimung im Frühjahr bis Frühsommer Blütezeit ab Mitte August Ernte im Herbst (Blütezeit) anemophil (windblütig) kleine Achänen: Lichtkeimer
• Verbreitungsstrategie Artemisia annua hohe Keimfähigkeit hohe Diasporenproduktion phänotypische Plastizität Anpassung der Sprosslänge und Köpfchenzahl an die Aussaatmenge große Toleranz der Keimungstemperatur geringe Ansprüche an das Substrat
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• Verbreitung Artemisia annua ursprünglich aus gemäßigter Zone Asiens Vorkommen an sandigen Fluss- und Seeufern sowie an Wadis (ausgetrockneter Fluss in der Wüste) der Halbwüsten und Steppen inwischen als Neophyt in: Zentralrussland Zentral- und Südeuropa Nordamerika in Deutschland Verbreitung von der Saale entlang der Elbe
• Morphologie Artemisia annua Stängel: aufrecht, kahl Blätter: dreifach gefiedert, mit kammförmig gesägten Zipfeln untere Blätter langgestielt obere direkt am Stängel sitzend kahl, nur unten mäßig behaart Blüten: in Rispen am Ende der Triebe angeordnet gelblich bis bräunlich, länglich bis kugelförmig zu mehreren Hunderten, kurz gestielt, nickend Achänen aromatischer Geruch
• Artemisia annua Verwechslungsmöglichkeiten Gattung Artemisia L. 200-400 Arten, 57 Arten in Europa Verwechslung möglich mit: Artemisia absinthium Artemisia vulgaris
• Artemisia absinthium Wermut Verbreitung: trockene Gebiete Europas/Asiens Wuchshöhe: bis 1 m Blüten: an Rispen, gelb, klein, kugelförmig Blätter: 2-3-fach gefiedert, beidseitig weißfilzig behaart Blütenstandsboden: behaart Stängel: behaart
• Artemisia vulgaris gewöhnlicher Beifuß Verbreitung: ganz Europa, Asien, Nordamerika Wuchshöhe: 0,5-1,5 m Blüten: an Rispen, gelblich-rötlich, klein, kugelförmig Blätter: 12fach gefiedert, nur unterseits filzig behaart Blütenstandsboden: nicht behaart Stängel: oft rot überlaufen, leicht behaart
• Artemisia annua Verwendung schon seit dem 4. Jahrhundert nach Christus ist die Wirkung gegen Fieber und Malaria bekannt Inhaltsstoffe: ätherisches Öl Bitterstoffe (Sesquiterpenlactone) Flavonoide Cumarine Polyine Triterpene Carotinoide Artemisinin (Sesquiterpenlacton) als Malariamittel
• Artemisininderivate Artemisinin ist selbst schlecht wasserlöslich und hat eine geringe Bioverfügbarkeit für die Malariatherapie werden daher verschiedene Derivate verwendet Dihydroartemisinin und seine Derivate Artemether, Arteether, Artelinat und Artesunat
• Artemisinin Synthese Biosynthese: Acetat-Mevalonat-Weg und Methylerythritolphosphatweg die vollständige Synthese von Artemisinin ist schwierig und unökonomisch, daher: Synthese von Artemisininsäure mit Hilfe von genetisch veränderten Mikroorganismen (Hefen) Isolierung von Artemisininsäure aus der Pflanze, bzw. der Hefe, und anschließende semisynthetische Weiterverarbeitung
• Artemisinin Wirkung Artemisininoide (Endoperoxide) → (Aktivierung durch Fe, frei oder an Häm gebunden) → freies Radikal oder elektrophiles Zwischenprodukt → ("Malariazielproteine" + Alkylierung) → alkylierte "Malariazielproteine" Membranschäden Hemmung der SERCA (PfATP6), einziger SERCA-Typ im Genom von Plasmodium falciparum Endoperoxidstruktur essentiell für Wirkung antiparasitär, entzündungshemmend (NF-κB), tumorhemmend bereits nanomolar wirksam gegen Plasmodien erst mikromolar toxisch gegen humane Zellen kurze HWZ selektive Aufnahme durch infizierte Erythrozyten (100-fach) wirksam gegen erythrozytäre, asexuelle Stadien Wirksam gegen Gametozyten unwirksam gegen Schizonten (Leberstadien) → Unterbrechung des Infektionsweges Mensch-Mücke-Mensch
• WHO-Richtlinien zur Malaria-Behandlung mit Artemisinin hohe Rezidivrate bei Monotherapie nur ACT (Artemisinin Combination Therapy Kombination mit lang wirkenden Malariamitteln, z.B. Mefloquin, Lumefantrin) ACT: First-Line-Therapie bei unkompliziertem Plasmodium-falciparum (;alaria tropica) Februar 2015: Artemisinin-Resistenzen in 5 Ländern (Verbreitung in Südostasien bid kurz vor der Grenze Indiens), erste Resistenzen 2008

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