Diallyldisulfid

Physikalische Eigenschaften

DADS riecht intensiv nach Knoblauch mit einer metallischen Note. Die klare gelbliche Flüssigkeit siedet bei 138–139 °C (gilt für die 80-prozentige Rohsubstanz), hat ihren Flammpunkt bei 50 °C, eine Dichte von etwa 1,0 g/ml und weist einen Dampfdruck von 1 mm Hg bei 20 °C auf. Die gute Fettlöslichkeit und die Unlöslichkeit in Wasser erklärt sich durch die fehlende Polarität des Moleküls.

Chemische Reaktionen

Siehe Abbildung rechts:

• Diallyldisulfid kann zu Allicin oxidiert werden, aus dem es durch Dissoziation entsteht.
• Katalytische Reaktion zu Diallylpolysulfiden.
• Addition an Alkylhalogenide führt zu 1-Alkylthio-3-allylthio-1-propenen und 1,3-di(alkylthio)propenen.
• DADS ist möglicher Teilnehmer an Rutheniumkomplex-katalysierten Cyclisierungsreaktionen, die zu schwefelhaltigen Hetero-Polycyclen führen.

Geruch und Geschmack

Die Ursache für das unangenehme Geruchsempfinden und die geschmackliche Schärfe, die von vielen Lebewesen bei der Anwesenheit von DADS wahrgenommen werden, ist TRPA1. Dieser Ionenkanal ist entwicklungsbiologisch bedeutsam und bereits bei Pilzen zu finden. Die Lauchgewächse haben offensichtlich bereits früh auf die Wirkung des Diallyldisulfid auf TRPA1 selektiert, um sich vor Invasivfeinden wie Pilzen und später Fraßfeinden wie Tieren zu schützen.

Umgekehrt lässt sich der Knoblauchgeschmack und -geruch von Nahrungsmittelzubereitungen durch das Hinzufügen spezieller Nahrungsmittel wie Kiwi, Spinat, Petersilie, Basilikum, Speisepilze und insbesondere Kuhmilch, rohe Hühnereier, gekochter Reis und Serum-Albumin vom Rind neutralisieren. Die Reaktion betrifft dabei das Diallyldisulfid und ist im Fall von Spinat und Spargel enzymatisch.

Entgiftung und Vergiftung

Aus den Eingriffen in das Zellentgiftungssystem leiten sich viele der Wirkungen von Diallyldisulfid, insbesondere die antimikrobielle, die mutationshemmende, die krebsverhindernde und -hemmende Wirkung, und der Schutz vor Herz-Kreislauf-Erkrankungen ab.

Der Hauptangriffspunkt von Diallyldisulfid ist der ‚Phase II‘ genannte Teil des Entgiftungsmechanismus der Zelle.

Besonders erwähnenswert ist dabei die Rolle bei der Entgiftung mithilfe des GSH/GST-Systems: DADS erhöht signifikant die Produktion des Enzyms Glutathion-S-Transferase (GST) in Zellen. Dieses vermittelt normalerweise die Bindung von Glutathion (GSH) an elektrophile Giftstoffe in der Zelle. Knoblauch unterstützt daher einerseits zum Beispiel die Entgiftungsfunktion von Leberzellen in vitro und schützt Nervenzellen vor oxidativem Stress in vitro. Gleichzeitig reagiert DADS direkt und dosisabhängig mit GSH (zu Allylglutathionsulfid), was in Zellen, die größeren Mengen DADS ausgesetzt sind, dazu führt, dass nun genau umgekehrt vermehrt reaktive Sauerstoffspezies entstehen, die ultimativ den Zelltod zur Folge haben (sogenannter oxidativer Stress). Hohe Dosen DADS können also zum Beispiel bei Nervenzellen von Mäusen in vitro die Schutzwirkung zunichtemachen und das Gegenteil bewirken.

Dass der Entgiftungseffekt auch präventiv wirkt und im Darm Entzündungssymptome verhindern kann, wurde an einer Studie sichtbar, bei der Ratten nach längerer Einnahme von DADS mit Endotoxin behandelt wurden und danach vor der Schädigung der Darmzellen durch das Gift geschützt waren. Diese Studie machte auch deutlich, dass gewisse Nebenwirkungen von Knoblauchöl in hoher Dosierung nicht dem Diallyldisulfid zuzuschreiben sind.

Durch Unterstützung der Entgiftungsaktivität in der Leber bietet sich Diallyldisulfid theoretisch als Leberschutz während der Chemotherapie an. Als Polysulfid ist es Substrat für Cyanidionen und daher theoretisch direkt und indirekt für die Cyanidentgiftung geeignet. Untersuchungen am Menschen gibt es dazu nicht.

Antimikrobielle Wirkung

Die bei der Zerstörung von Pflanzenzellen freiwerdenden organischen Schwefelverbindungen haben durch ihre antimikrobiellen, sowie insektenabweisenden und larviziden Eigenschaften für die Lauchgewächse einen großen Nutzen. Der Mensch macht sich diese Eigenschaften seit Jahrtausenden zu eigen.

DADS ist das wirksame Prinzip von Knoblauchöl bei der Hemmung des Wachstums von Schimmelpilzen, grampositiven und -negativen Bakterienstämmen. Gegen den Magengeschwür-Keim Helicobacter pylori scheinen allerdings das Allicin und die höherwertigen Polysulfide im Knoblauch noch wirksamer. In einem Diabetes-Modell bei Mäusen konnte nach systemischer Infektion mit MRSA durch mehrfache Diallyldisulfidgabe mehrere Infektionsmarker (CRP, TNF, IL-6) normalisiert werden. Im Rattenmodell von Pneumocystis-jirovecii-Infektionen kann DADS Cotrimoxazol bei gleicher Effizienz ersetzen. Beim Hefepilz Candida schließlich führt DADS zu oxidativem Stress und Zelltod durch Erzeugung von Glutathionmangel, Block der Elektronentransportkette und der mitochondrialen ATP-Synthase. Die antifungalen Wirkungen waren in einer retrospektiven Beobachtungsstudie die mutmaßliche Ursache für signifikant verringertes Risiko von beatmeten Intensivpatienten, an Pilzinfektionen der unteren Atemwege zu erkranken.

Aufgrund der antimikrobiellen Wirkungen ist Diallyldisulfid zusammen mit Tobramycin Bestandteil einer Zubereitungen für die präoperative selektive Darm-Dekontamination. In einer klinischen Studie konnte deren Nutzen zur Verhinderung von Endotoxämie bei Herzklappen-Operationen nachgewiesen werden.

Schutz vor Darmkrebs

Knoblauch kann im Labormodell die Entstehung von Darmkrebs verhindern. In verschiedenen Studien wurde die Vermutung erhärtet, dass Diallyldisulfid einer der Knoblauchbestandteile ist, die eine Rolle bei der Krebsverhinderung und -hemmung spielen können, und zwar durch Eingriff auf mehreren Ebenen des Zellstoffwechsels. Diese Wirkungen sind meist dosisabhängig und diese Dosisabhängigkeit erklärt, warum in vivo beim Verzehr von Knoblauch vor allem Darmkrebszellen betroffen sind. Durch Injektion der Substanz dagegen können auch Leukämiezellen erreicht werden, wie im Mausmodell gezeigt werden konnte.

Die Wirkungsweise von DADS auf Krebszellen unterscheidet sich von der auf normale Zellen: Krebszellen sind wesentlich empfindlicher auf die Substanz und leiten schneller den Zelltod ein. DADS führt außerdem dosisabhängig zu einer plötzlichen starken Anhäufung reaktiver Sauerstoffspezies und damit, und durch Aktivierung weiterer Enzyme, zum Start des Apoptose-Programms von Krebszellen. Dieser Effekt kann allerdings, wie an einer Zelllinie demonstriert werden konnte, durch eine erhöhte Glutathion-Menge und Produktion von Glutathionperoxidase in den Zellen verhindert werden. Durch Acetylierung von Histonen in Krebszellen kann DADS zudem dosisabhängig das Tumorwachstum und die -ausbreitung verhindern. Dies konnte sowohl an Darmkrebs- als auch an Leukämiezellen bei Ratten in vivo gezeigt werden. Schließlich konnte gezeigt werden, dass die Substanz direkt in den Zellzyklus von menschlichen Darmkrebszellen eingreift. Krebs wird unter anderem durch die Anhäufung reaktiver Sauerstoffspezies in der Zelle verursacht, wenn die üblichen Entgiftungsmechanismen der Zelle nicht mehr ausreichen. Diallyldisulfid beeinflusst den Teil des Zellstoffwechsels, der für die Entgiftung der Zelle sorgt und hilft, in geringer Menge, bei der Entgiftung, und damit bei der Verhinderung von Krebs (s. Entgiftung und Vergiftung).

Schutz vor Herz-Kreislauf-Erkrankungen

Es gibt Hinweise darauf, dass Knoblauch die Entstehung von Herz-/Kreislauferkrankungen verhindern kann. Eine mögliche Ursache für manche dieser Krankheiten, wie zum Beispiel Arteriosklerose oder Koronare Herzkrankheit, ist oxidativer Stress, welcher von Diallyldisulfid durch Hilfe bei der Entgiftung der Zelle verringert wird. DADS ist daher für die genannten Wirkungen des Knoblauchs mitverantwortlich. Dies ist aber nicht der einzige Wirkmechanismus der Substanz.

Diallyldisulfid verringerte in einer klinischen Studie die Surrogatmarker atherosklerotische Plaques und CRP. Die Literatur zum Thema Diallyldisulfid und Blutfettwerte allgemein ist allerdings widersprüchlich.

Durch Aktivierung des TRP-Ionenkanals TRPA1 führt DADS zu einer kurzfristigen Erniedrigung des Blutdrucks.

Sonstige Wirkungen

DADS aktiviert das Transportprotein Ferritin im Eisen-Stoffwechsel, wie in vivo an Ratten gezeigt werden konnte.

In einem anderen Tierversuch erhöhte sich bei Ratten, die eine stark proteinhaltige Diät bekamen, durch Zufütterung von Knoblauchpulver der Testosteronspiegel. Gleichzeitig sank der Plasmagehalt an Corticosteron. Eine signifikante Erhöhung von Luteinisierendem Hormon durch Diallyldisulfid stellt wahrscheinlich die Ursache dar.