Angelicin

Angelicin ist ein natürlich vorkommendes, photoreaktives Furocumarin (Summenformel: C₁₁H₆O₃; Molare Masse: 186,16 g/mol) pflanzlichen Ursprungs. Es bildet die Grundstruktur der sogenannten Angelicine (anguläre Furocumarine). Strukturisomer ist das Psoralen, der Grundkörper der linearen Furocumarine.

Das Molekül besteht aus einem Cumarin-Grundgerüst, an das ein Furanring winkelförmig kondensiert ist. Diese anguläre Anordnung unterscheidet Angelicin von den linear aufgebauten Psoralenen. Die fehlende beziehungsweise stark eingeschränkte Fähigkeit zur DNA-Quervernetzung ist die wichtigste photochemische Besonderheit des Angelicins.

Natürliches Vorkommen:

Angelicin kommt vor allem in Pflanzen der Familien

• Apiaceae (Doldenblütler),
• Fabaceae (Hülsenfrüchtler) und
• Moraceae (Maulbeergewächse)

vor. Nachgewiesen wurde es unter anderem in Arten der Gattungen:

• Angelica (s.u. Angelicae radix)
• Pastinaca,
• Heracleum,
• Psoralea beziehungsweise Bituminaria.

Es findet sich beispielsweise in Pastinaken, Selleriearten und verschiedenen Engelwurzarten. Gehalt und Zusammensetzung der Furocumarine können je nach Pflanzenteil, Entwicklungsstadium, Verletzung, Pilzbefall und Umweltbedingungen erheblich schwanken.

Angelicin gehört zu den pflanzlichen Phytoalexinen beziehungsweise Abwehrstoffen. Es schützt die Pflanze vor Fraßfeinden, Mikroorganismen und anderen biologischen Belastungen. Die photochemische Aktivierbarkeit erhöht seine toxische Wirkung auf exponierte Schädlinge. In Pflanzen liegt Angelicin meist zusammen mit anderen, teilweise stärker phototoxischen Furocumarinen vor. Eine durch Pflanzenkontakt ausgelöste Phytophotodermatitis lässt sich daher meist nicht einer einzelnen Substanz zuordnen.

Angelicin ist bei gleichzeitiger UVA-Exposition photosensibilisierend, phototoxisch, DNA-schädigend und potenziell photomutagen. Obwohl die überwiegende Bildung reparabler Monoaddukte eine geringere Genotoxizität als bei quervernetzenden Psoralenen erwarten lässt, ist Angelicin nicht als harmlos einzustufen. Das Risiko hängt wesentlich von Konzentration, Hautkontakt, Eindringtiefe, UVA-Dosis und der Anwesenheit weiterer Furocumarine ab.

Angelicin absorbiert ultraviolette Strahlung, insbesondere im UVA-Bereich. Nach Photoaktivierung kann es:

sich zwischen die Basenpaare der DNA einlagern,

kovalent an Pyrimidinbasen – vor allem an Thymin – binden,

überwiegend monofunktionelle DNA-Photoaddukte bilden,

DNA-Replikation und Transkription beeinträchtigen,

DNA-Reparaturmechanismen, insbesondere die Nukleotid-Exzisionsreparatur, aktivieren.

Aufgrund seiner gewinkelten Molekülstruktur ist eine zweite Photoreaktion mit dem gegenüberliegenden DNA-Strang räumlich weitgehend ausgeschlossen. Angelicin erzeugt deshalb – im Gegensatz zu 8-Methoxypsoralen – normalerweise keine ausgeprägten Interstrang-Crosslinks (Kaye J et al. 1980).  Daneben können photoaktivierte Angelicine mit Proteinen und Membranlipiden reagieren sowie reaktive Sauerstoffspezies und Lipidperoxidationsprozesse induzieren.

Angelicin hat gegen mehrere Zelllinien krebshemmende Eigenschaften gezeigt (I-Hsiao C et al. 2023), wobei es über sowohl die intrinsischen als auch die extrinsischen Apoptosewege wirkt, und es hat zudem die Fähigkeit bewiesen, die Tubulin-Polymerisation in höherem Maße zu hemmen als Psoralen. Darüber hinaus zeigte Angelicin über die Hemmung des MAPK/NF-κB-Signalwegs auch entzündungshemmende Aktivität (Liu F et al. 2013). Angelicin zeigte zudem osteogenfördernde und chondrogenfördernde Wirkungen auf Osteoblasten bzw. Prächondrozyten (Mahendra CK et al. 2020).

Nach Hautkontakt und anschließender Sonnen- beziehungsweise UVA-Exposition kann Angelicin zu einer phototoxischen Dermatitis beitragen. Klinisch sind möglich:

• scharf begrenzte ödematöse Erytheme, brennende Schmerzen. Je nach Einwirkintensität Blasenbildung möglich. Auch nachfolgende, teilweise lang anhaltende Hyperpigmentierung.

Pharmakologische Bedeutung

Angelicin und synthetische Angelicin-Derivate wurden als Photosensibilisatoren und pharmakologische Modellsubstanzen untersucht. Beschrieben sind experimentell unter anderem:

• antiproliferative, antitumorale, antimikrobielle, antiinflammatorische, knochenstoffwechselmodulierende und neuroprotektive Wirkungen.

Einige Derivate, insbesondere 4,5′-Dimethylangelicin, wurden als potenzielle Photosensibilisatoren für photochemotherapeutische Verfahren untersucht. Angelicin selbst besitzt jedoch keine etablierte Bedeutung als reguläres Arzneimittel; die publizierten pharmakologischen Wirkungen beruhen überwiegend auf Zellkultur- und Tierexperimenten (Mahendra et al. 2020)

1. I-Hsiao C et al. (2023) Angelicin inhibits the growth and migration of triple-negative breast cancer cells. Pak J Pharm Sci 36:51-57.
2. Kaye J et al. (1980) DNA repair in human cells containing photoadducts of 8-methoxypsoralen or angelicin. Cancer Res 40:696-702.
3. Liu F et al. (2013) Angelicin regulates LPS-induced inflammation via inhibiting MAPK/NF-κB pathways. J Surg Res 185:300-309.
4. Mahendra CK et al. (2020) Angelicin-A Furocoumarin Compound With Vast Biological Potential. Front Pharmacol 11:366