Houttuynia / Moerasanemoon

In 1783 beschreef Carl Peter Thunberg het geslacht Houttuynia aan de hand van H. cordata. Deze plant is inheems in een groot aantal provincies van China, wat ook het gebruik in de TCG verklaart. Ook in andere Zuidoost-Aziatische landen zoals Vietnam, Laos, Zuid-Korea, India, Nepal, Thailand en Japan, komt de moerasanemoon van nature voor.

De geslachtsnaam Houttuynia is een eerbetoon aan Maarten Houttuyn, een 19e -eeuwse arts en bioloog in Amsterdam. De soortnaam cordata verwijst naar de hartvormige bladeren. Deze vaste plant wordt 30-40 cm hoog en bloeit in juni-augustus met bloemen in eindstandige 1-2 cm lange aren met daaronder een kraag van vier witte schutbladen. Naast de botanische soort H. cordata zijn er de cultivars ‘Chameleon’, een bontbladige selectie met groene, gele en rode strepen, en ‘Plena’ met gevulde bloemen.

De moerasanemoon doet het goed op een vochtige, half-beschaduwde plaats op venige of kleiachtige grond. Geplant langs de oever van een natuurlijke vijver of in een moerassig deel van de tuin doet de moerasanemoon z’n naam eer aan. Op een zonnige standplaats zijn de rode bladkleuren van H. cordata ‘Chameleon’ overigens het sterkst. In de tropen is de moerasanemoon een lastig onkruid; in Nederland is het weliswaar een krachtige groeier die door de ondergrondse uitlopers kan gaan woekeren, maar die ’s winters ook wel terrein verliest. Omdat de plant zich snel kan uitbreiden, is hij ook geschikt als bodembedekker. Naast het gebruik als geneeskruid of sierplant, is het ook een voedingsgewas: in Vietnam wordt de plant als groente gekweekt en worden de bladeren verwerkt in salades.

Antibacteriële en antivirale activiteit van Houttuynia cordata

De moerasanemoon (Houttuynia cordata Thunb.) wordt soms toegevoegd aan een Lymeprotocol vanwege zijn effectiviteit in de bestrijding van bacteriële co-infectie door Bartonella spp. Zo’n co-infectie treedt op naast de infectie door de Borrelia-bacterie, de veroorzaker van de ziekte van Lyme. Vanuit Aziatische landen is de afgelopen tien jaren diverse keren gepubliceerd over de rol van de moerasanemoon bij verschillende bacteriële en virale infecties.

Het waterextract van H. cordata (HCWE) in een concentratie van 100 g luchtgedroogd plantenmateriaal op 400 ml water, wordt bijvoorbeeld in Korea gebruikt bij de behandeling van herpes simplex, chronische sinusitis en neuspoliepen. Ook heeft het anti-leukemische, anticarcinogene en/of antioxidatieve activiteit. Daarnaast wordt het beschouwd als een immunologische hulpstof [1].

Houttuynia wordt al tientallen jaren in China gebruikt voor de behandeling van onder andere hoest, witte vloed en ontsteking van de urineleider. Er is onderzoek gedaan naar de vluchtige oliën van H. cordata met een GC-MS-analysemethode (gaschromatografie in combinatie met massaspectrometrie) [2]. Zo werden meer dan 55 verbindingen gedetecteerd, waarbij de concentraties van het alifatische keton methylnonylketon en de monoterpenen bornylacetaat en β-myrceen het hoogst waren. Carvacrol kwam in kleine hoeveelheden voor. De hoeveelheid van de aanwezige componenten was afhankelijk van het plantendeel: sommige verbindingen zaten vooral in de bovengrondse delen, andere weer meer in de ondergrondse delen. De onderzoekers hebben naast H. cordata ook H. emeiensis Z.Y. Zhu & S.L. Zhang onderzocht. In

The Plant List [3] wordt H. emeiensis echter als synoniem van H. cordata aangemerkt. De vluchtige oliën in H. cordata hadden een antibacteriële werking tegen Staphylococcus aureus en Sarcina ureae, een urinewegbacterie die ook wel als Sporosarcina ureae wordt aangeduid. Het effect van de bovengrondse delen was groter dan dat van de ondergrondse delen. Daarbij was het effect van de geteelde planten groter dan dat van wilde planten. Het sterktste effect van de bovengrondse delen van gecultiveerde planten was vergelijkbaar met dat van het antibioticum ampicilline. De antibacteriële werking van H. cordata is ook in overeenstemming met het feit dat methylnonylketon, een van de actieve verbindingen in HCWE, een remmend effect heeft op de groei van Escherichia coli.

Chinese wetenschappers vestigden in 2002/2003 bij gebrek aan westerse therapeutica hun hoop op H. cordata om SARS te lijf te gaan, omdat deze plant al traditioneel werd gebruikt bij longaandoeningen [4, 5]. H. cordata is bekend uit de traditionele Chinese geneeskunde (TCG) en wordt al honderden jaren gebruikt bij longgerelateerde problemen, zoals longabcessen, slijmproblemen, hoest en kortademigheid. Het traditionele waterextract (gedroogd kruid, tweemaal een uur gekookt) is antiviraal effectief tegen het SARS-virus bij onder andere longontsteking en heeft ook een ontstekingsremmende werking. De onderzoekers richtten zich op het effect van HCWE op het mechanisme van SARS-preventie op basis van immunologische en antivirale parameters.

H. cordata zorgt bij muizen voor een sterke aanmaak / groei van lymfocyten in de milt. Ook vergrootte het extract de groei van T-celpopulaties significant. Meer specifiek ging het daarbij om CD4+ helper T-cellen en CD8+ cytotoxische T-cellen. Daarnaast heeft H. cordata in klinisch onderzoek een remmende werking laten zien op het SARS-coronavirus: vanaf 200 µg/ml is er een significant effect (p < 0,05). Dit effect is gebaseerd op een vertraging van de replicatie van het RNA van het SARS-coronavirus, waardoor het virus minder schade kan aanrichten [4,5]. De werking van HCWE bij SARS verloopt dus waarschijnlijk langs twee wegen: een activering van de immuniteit voorafgaand aan de infectie, waardoor een infectie mogelijk wordt voorkomen en een vertraging van de virusgroei wanneer een infectie toch heeft plaatsgevonden.

Zelfs bij een dosis van 16 g/kg lichaamsgewicht was er geen acuut toxisch effect detecteerbaar na orale toediening aan de gebruikte proefdieren (muizen) [4].

REFERENTIES |

[1] Li GZ, Chai OH, Lee MS, Han EH, Kim HT, Song CH. Inhibitory effects of Houttuynia cordata water extracts on anaphylactic reaction and mast cell activation. Biol. Pharm Bull 2005;28(10):1864-1868.

[2] Lu H, Wu X, Liang Y, Zhang J. Variation in chemical composition and antibacterial activities of essential oils from two species of Houttuynia Thunb. Chem Pharm Bull 2006;54(7):936-940.

[3] www.theplantlist.org,

[4] Lau KM, Lee KM, Koon CM, Cheung CSF, Lau CP, Ho HM, Lee MYH, Au WNS, Cheng CHK, Lau CB, Tsui KWS, Wan CCD, Waye MYM, Wong KB, Wong CK, Lam WKC, Leung PC, Fung KP. Immunomodulatory and anti-SARS activities of Houttuynia cordata. J Ethnopharmacol 2008;118(1):79-85.

[5] Fung KP, Leung PC, Tsui KWS, Wan CCD, Wong KB, Waye MYM, Au WNS, Wong CK, Lam WKC, Lau CB. Immunomodulatory activities of the herbal formula Kwan Du Bu Fei Dang in healthy subjects: a randomised, double-blind, placebo-controlled study. Hong Kong Med J 2011;17(Suppl 2):s41-s43.

Houttuynia cordata Thunb. (Saururaceae) (HC) is a traditional Chinese medicine (TCM)

used for hundreds of year to relieve lung-related symptoms such as lung abscess, phlegm, cough and dyspnea (State Pharmacopoeia Commission of People's Republic of China, 2005) and is effective in treating pneumonia, infectious disease, refractory hemoptysis as well as malignant pleural effusion (Anon, 1997). Recently, several studies also provided scientific data to support and unveil its anti-inflammatory (Park et al., 2005, Lu et al., 2006), anti-allergic (Li et al., 2005, Kim et al., 2007), virucidal (Hayashi et al., 1995, Chiang et al., 2003), anti-oxidative (Chen et al., 2003, Cho et al., 2003, Ng et al., 2007) and anti-cancer (Chang et al., 2001, Kim et al., 2001) activities.

During severe acute respiratory syndrome (SARS) outbreak in late 2002 to mid 2003, there were more than 8000 probable cases reported to WHO, of which over 7000 cases were found in China (http://www.who.int/en/). Owing to the high infectious rate and the absence of definitive therapeutic Western medicines, State Administration of Traditional Chinese Medicine of the People's Republic of China proposed six TCM formulae to general public as preventive measures on 24 April 2003 (http://www.satcm.gov.cn/zhuanti/jbfz/20060901/100052.shtml). Houttuynia cordata was one of the component herbs in a heat-removing and detoxifying formula. In order to reveal its underlying mechanisms in preventing SARS, HC was investigated for its immunomodulatory effect in mouse splenic lymphocytes and inhibitory activity on SARS coronaviral 3C-like protease (3CLpro) and RNA-dependent RNA polymerase (RdRp) in this work.

T cells are essential for adaptive immunity against viral infections. Anti-viral CD4+ helper T cells (Th) help the production of virus-specific antibodies by B cells, while CD8+ cytotoxic T cells (Tc) can kill virus-infected host cells. Lymphopenia was usually observed in SARS patients at the initial phase of infection (Li et al., 2003, Yu et al., 2003, He et al., 2005). Virus-induced apoptosis of lymphocytes has been suggested as a cause for lymphopenia seen in SARS patients (O’Donnell et al., 2003). Since monocytes and T cells are involved in both the innate and adaptive immune response, destruction of these cells may result in a compromised immune response and the development of disease. Our results demonstrated that HC extract could exhibit immunostimulatory effect. It was found to stimulate the proliferation of CD4+ helper T cells and CD8+ cytotoxic T cells, which may help to prevent SARS-CoV infection. CD4+ helper T cells can be divided into different subtypes, based on the specific profiles of cytokines that they release. Th1 cells have been found to produce IL-2, IFN-γ and lymphotoxin-α, whereas Th2 cells produce IL-4, IL-5, IL-9 and IL-13 (Romagnani, 2006). Th1 cells assist in activating macrophages and Tc cells, which are particularly useful for eliminating intracellular infections; Th2 cells mediate anti-helminth and allergic responses. Type 1 regulatory T (Tr1) cells are distinct from the classical Th1 or Th2 cells. They produce high levels of IL-10, with or without TGF-β, IFN-γ and IL-5, and low or no IL-2 and IL-4 (Veldman et al., 2006). IL-10 has a key effect on the suppression of Th1 cell responses and has a role in host protection against harmful effects of an exacerbated cellular immune response during acute infection. In order to investigate how HC extract affect the T cell differentiation, we measured the levels of IL-2, IL-4, IL-10 and IFN-γ secreted by mouse splenic lymphocytes. From our results, IFN-γ and IL-4 that are secreted by Th1 and Th2, respectively, did not increase. On the contrary, IL-10 that is secreted by Tr1 increased significantly after treatment. We speculated that HC extract caused the induction of Tr1. In the 3H-thymidine incorporation assay, the stimulatory response in 72 h is lower than that of 48 h (Fig. 1). This may due to the negative feedback by Tr1 cells that suppress Th cells response. Induction of Tr1 cells can assist in turning off immune response after pathogen elimination and prevent harmful effect. However, further in-depth studies are needed to confirm the induction of Tr1 by HC extract.

The SARS-CoV main protease, 3CLpro , is responsible for releasing the key replicative enzymes such as RdRp and helicase from the polyprotein precursors (Thiel et al., 2003). This functional importance of 3CLpro in the life cycle of virus makes it a key target for the development of drugs directed against SARS (Anand et al., 2003, Gan et al., 2006, Wu et al., 2006) and for screening the anti-SARS effect of traditional Chinese medicines (Lin et al., 2005). In order to study the effect of HC extract on SARS-CoV 3CLpro, a convenient protein-based fluorescence resonance energy transfer (FRET) assay system was set up for measuring the enzyme activity. The substrate for assay is a recombinant protein that has a cleavable linker sequence (TSAVLQ↓SGFRK) between two fluorescent proteins, viz CFP and YFP. The former one is the donor protein of which the emission spectrum overlaps with the excitation spectrum of the latter acceptor protein. If these two fluorophores are very close to each other, FRET will occur. When excited at 430 nm, CFP will emit fluorescent at 486 nm that will in turn excite YFP and cause it to emit fluorescent at 530 nm. If the SARS-CoV 3CLpro is active, the linker sequence will be cleaved, two fluorophores separated and the fluorescence ratio at 530/486 decreased. HC extract, at 200 μg/ml or above, could effectively inhibit the decrease in fluorescence ratio of the substrate, implying that it could inactivate the SARS-CoV 3CLpro.

The SARS-CoV RNA-dependent RNA polymerase is a key enzyme responsible for both positive and negative strand RNA synthesis. It is the essential enzyme in a replicase complex that is expected to contain additional viral and cellular proteins (Thiel et al., 2003). Given the crucial role of RdRp in the virus life cycle and the success obtained with polymerase inhibitors in the treatment of viral infections including human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1), human hepatitis B virus (HBV) (Korba et al., 2006), HCV and herpes virus, SARS-CoV RdRp is an attractive target for the development of anti-SARS drugs. At present, there are no structural and very limited biochemical data on coronavirus polymerase. Thus, study on the polymerization mechanisms is likely to aid the development of anti-SARS agent. It is reported that during purification, the full-length enzyme is found to be hydrolytically cleaved into three main fragments: an N-terminal p12 fragment, a middle p30 fragment, and a C-terminal p64 fragment which comprises the polymerase catalytic domain (Cheng et al., 2005). Currently, the recombinant SARS-RdRp expressed in E. coli is characterized by radioactive assay (Al et al., 1998, Yamashita et al., 1998, Cheng et al., 2005) and we demonstrated that radiolabeled nucleotides incorporation increased with increasing SARS-CoV RdRp protein (Data not shown). HC extract, at 50 μg/ml or above, could effectively inhibit [α-32P] UTP incorporation, implying that it can inactivate the SARS-CoV RdRp activity.

Taking all the results into account, the actions of HC extract on SARS may be biphasic. Before the invasion of SARS-CoV, HC extract may activate the cell-mediated immunity to prevent viral infection. In case of infected, HC extract may slow down the viral replication process by inhibiting the pivotal enzymes and trigger negative feedback control in immune system.