Stevia en Covid-19

Voorwoord:

Geregeld wordt COVID-19 beschouwd als een oorlog tegen een onzichtbare vijand. Hoe kunnen we ons de mechanismen voorstellen die mensen zo ziek kunnen maken?

De oorlog tegen COVID-19: een voorlinie komt als eerste in contact met de vijand met meestal kleinere wapens die ze bij zich hebben (aangeboren immuniteit) en het is essentieel dat ze aan de achterlinie precieze informatie over de vijand communiceren zodat die de juiste wapens kan kiezen om de vijand zeer gericht te vernietigen. Als de vijand beschikt over machinegeweren en tanks heeft het geen zin om zich met een proppenschieter te verdedigen. De achterste gelederen kunnen na inzamelen van informatie het juiste geschut kiezen om de vijand aan te vallen (verworven immuniteit). Eenmaal de vijand vernietigd, moet de strijd gestaakt worden en mag natuurlijk de achterlinie niet op hol slaan en in het ijle beginnen rond te schieten want dan worden ook de eigen manschappen vernietigd, en dat is een beetje wat er gebeurt bij COVID-19. Vooral zwakkere personen worden getroffen zoals obese personen met een BMI > 30 en dikwijls met hypertensie, personen met hart- en vaatproblemen, diabetes en met longziekten. Dit zijn groepen mensen met specifieke problemen met de oxidatieve status, m.a.w. het broze evenwicht tussen radicalen en antioxidantia is verstoord.

Obese personen zijn dikwijls ondervoed omdat ze meestal een zeer eenzijdige voeding nuttigen rijk aan teveel toegevoegde suiker, vet en zout. Hierdoor is hun metabolisme verstoord door gebrek aan voldoende mineralen, vitamines en andere voedingsstoffen, waardoor er een onevenwicht ontstaat tussen radicalen en antioxidantia (zowel enzymatische, bv. SOD en CAT, als andere componenten, bv. glutathion, vitamine C). De personen lijden aan een chronische inflammatie. Ook bij de andere groepen van patiënten is dit evenwicht verstoord en kunnen ze een verhoogd risico lopen op ernstige onstekingsreacties bij COVID-19.

Wat zijn radicalen?

Het leven is nooit zwart/wit maar is eerder een compromis tussen goede en kwade dingen. Er moet een goed evenwicht zijn. Zuurstofradicalen (ROS) en ook stikstofradicalen (RNS) ontstaan bij verschillende metabole reacties en in een goed functionerend lichaam zijn er voldoende mechanismen om die radicalen te ontgiftigen zodat de redox-status niet in het gedrang komt. Bij de zuurstofradicalen is er het hydroxylradicaal (OH) dat zeer reactief is en waartegen geen natuurlijke bescherming bestaat. Zijn levensduur is in de grootte-orde van nanoseconden. Voor superoxide en waterstofperoxide bestaan er wel enzymatische verdedigingsmechanismen, zoals bv. superoxide dismutase (SOD) tegen superoxide, Catalase (CAT) en peroxidase tegen waterstofperoxide. Daarnaast spelen andere componenten ook een belangrijke rol zoals verschillende vitamines, glutathion en uit het voedsel opgenomen antioxidantia.

Kan Stevia het virus afzwakken of doden?

Neen. We hebben ons immuun systeem en dat zou dit deel van het werk moeten doen. Stevia kan misschien het immuun systeem iets verbeteren.

In de media hoort men trouwens dikwijls dat het virus verzwakt is, maar dat is zeker niet zo. Door in ons kot te blijven hebben we wel de kans op besmetting kunnen verminderen, maar een goed vaccin is dringend nodig.

Stevia zou bij vele mensen het broze evenwicht tussen het teveel aan radicalen en antioxidantia kunnen herstellen (zie artikel hieronder).

Daarnaast zou men toegevoegde fructose moeten verbieden alsook waakzaam zijn over de methanolgehalten in sommige voedingsmiddelen. Bij de mens wordt methanol omgezet in formol die zo reactief is als radicalen en waardoor m.i. veel onheil geschiedt zoals ontwikkeling van auto-immuunziekten [zie ref: Geuns 2018: Little John, what did you (did you not) learn at school today? Annals of short reports, pp. 1-7].

Brazielnoten

In onderstaande tekst is ook sprake van Seleniumtekorten die maken dat er te weinig selenoproteïnen worden aangemaakt die als antioxidant fungeren. U kan uw selenium op peil brengen door elke dag wat brazielnoten te consumeren die rijk zijn aan selenium (5 à 10).

Vertaling van de versie in druk bij: Archives of Food Science and Nutrition Research.

Geuns Jan M.C. Can Stevia Reduce Inflammation in COVID -19 Disease?. Arch Food Sci Nutr Res. 2020; 1(1): 1001.

Kan Stevia de ontstekingsreacties reduceren bij COVID -19?

Geuns Jan M.C.

Laboratory of Functional Biology, KULeuven, Kasteelpark Arenberg 31,

 B3001 Heverlee info@bio.kuleuven.be

Abstract

De relatie tussen COVID-19 en het verstoorde evenwicht tussen radicalen en antioxidanten werd besproken. Stevia en steviolglycosiden zijn bekende natuurlijke zoetstoffen. Maar in grote hoeveelheden bezitten ze ook verschillende heilvolle effecten op ziekten waarin radicalen betrokken zijn. Hun antioxidant-werking (radical scavenging activity) in 5 assays werd besproken evenals hun gerapporteerde immuun-responsen. Vermits er nog geen specifieke COVID-19 therapie beschikbaar is, werden ruwe Stevia extracten en steviolglycosiden gesuggereerd om COVID-19 patiënten te behandelen. Aangezien aangetoond is dat steviolglucuronide in het bloed aanwezig is na inname van Stevia of steviolglycosiden, is zijn werking als antioxidant in verschillende organen van het menselijk lichaam te verwachten, temeer omdat de steviolglucuronide concentratie in het bloed voldoende hoog is (± 5 – 20 µM) en zijn concentratie kan worden verhoogd door een verhoogde inname van Stevia of steviolglycosiden. Ruwe Stevia bladextracten zijn waarschijnlijk nog beter vermits ze naast steviolglycosiden ook mineralen, vitamines, en een grote hoeveelheid polyfenolen, flavonoïden en andere antioxidanten bevatten. Stevia producten kunnen zonder problemen voor de volksgezondheid worden toegediend vermits de gesuggereerde dagelijkse hoeveelheden (3 x 250 mg stevioside) geen gezondheidsproblemen veroorzaken omdat die hoeveelheden van dezelfde grootte zijn als de ADI voor steviolglycosiden. Uit literatuurgegevens kan ook geconcludeerd worden dat inname van 5 g gedroogde Stevia blaadjes (of waterextracten hiervan) geen gezondheidsproblemen veroorzaakt.  

Inleiding

Sinds December 2019 is de wereldbevolking getroffen door een nieuw coronavirus nl. “Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus-2” (SARS-CoV-2) dat acute atypische ademhalingsproblemen veroorzaakt met wereldwijd een zeer groot aantal doden. De WHO verklaarde de “coronavirus disease 19” (COVID-19) een pandemie. Momenteel is er nog geen gerichte therapie beschikbaar [1]. Verschillende factoren beïnvloeden de ernst van de ziekte zoals obesitas (BMI boven 30), hypertensie, cardiovasculaire en long-ziekten [1 – 3]. Deze ziekten worden uitgelokt of zijn gerelateerd aan een onevenwicht tussen radicalen en antioxidantia (enzymatische en niet—enzymatische zoals bv. Vit C en glutathion (GSH)). Het verschijnen van COVID-19 in China was gecorreleerd met een selenium deficientie in de bevolking van de Hubei Provincie waarvan Wuhan de hoofdstad is. Dit Se tekort verhoogde ook al de virulentie van andere RNA virussen zoals inflenza A en coxsackievirus B3, welke de virale cofactor is van de Keshan ziekte (cardiomyopathie). Se supplementatie verlaagde drastisch de Keshan ziekte. Een verlaagde hoeveelheid van selenoproteïnen die de hoeveelheid reactieve zuurstof species (ROS) reguleren zou mogelijk geassocieerd kunnen zijn met de ernst van de ontwikkeling van COVID-19 [4]. Het is bekend dat Se een krachtig nutritioneel antioxidans is dat zijn biologische effecten uitoefent door incorporatie in selenoproteïnen, die de hoeveelheid ROS regelen evenals celsignalering en redox homeostasis in bijna alle weefsels. Se-dieet beïnvloedt ontstekingen en verschillende immuun responsen op verschillende wijzen. Selenoproteïnen zijn belangrijke antioxidante verdedigingssystemen die de redox homeostasis in stand houden, en die ook betrekking hebben op catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), glutathion (GSH), Vitamine E en C, alsook carotenoïden [5, 6]. Het werd aangetoond dat een optimale voedingsstatus noodzakelijk is voor een goed functionerend immuun systeem om bescherming te bieden tegen virale infecties. Vitaminen, waaronder Vit. A, B6, B12, C, D, E en folaat, mineralen zoals zink, ijzer, selenium, magnesium en koper alsook omega-3 vetzuren spelen belangrijke en complementaire functies in het onderhouden van het immuun systeem [7].

Vitamine C infusie (50 mg/kg gedurende 96 uur) had geen significant effect op orgaanfalen of biomarkers van inflammatie en vaatschade bij patiënten in gevorderde stadia van sepsis en ernstig acuut ademhalingsfalen (ARDS)[8]. Er werd wel een significant gereduceerde mortaliteit (28-day all-cause mortality) waargenomen, maar de auteurs besluiten dat dit resultaat eerder richtinggevend is gezien nog meer studies noodzakelijk zijn. Een hoge intraveneuze dossis Vit. C wordt gesuggereerd voor de preventie en behandeling van COVID-19 [9] evenals Vit. D toediening [10]. Nutraceuticals hebben tevens het potentieel om de type 1 interferon respons te stimuleren op RNA virussen zoals influenza en coronavirus en de oxidatieve status te reduceren [11].

Gezien er nog geen gerichte COVID-19 therapie voorhanden is en gezien de ziekte gerelateerd is aan een onevenwicht tussen radicalen en anti-oxidantia, is het mogelijk succesvol om de effecten van steviolglycosiden en zeker van ruwe Stevia extracten te testen gezien hun zeer sterke antioxidant activiteit die veel beter is dan die van Vitamine C [12, 13].

Wat is Stevia en wat zijn steviolglycosiden?

Laat ons eerst enkele definities bespreken. Wat is bedoeld met “Stevia – ruwe extracten – steviolglycosiden – gemodificeerde steviolglycosiden, steviolglucuronide”?

Stevia rebaudiana (Bert.) Bertoni is een kruid afkomstig van Zuid-Amerika dat nu over de hele wereld gekweekt wordt. Zijn blaadjes bevatten zoetstoffen die steviolglycosiden genoemd worden. De zoetende eigenschappen alsook de technische aspecten van extratie, opzuivering en dosering van Stevia en steviolglycosiden zijn goed gedocumenteerd [14 – 18]. In deze tekst wordt het woord Stevia gebruikt om te refereren naar de levende plant of zijn gedroogde blaadjes. Een goed overzicht van de botanie, de inhoudstoffen, fytochemie, synthetisch onderzoek, methoden tot verbetering van de smaak van de zoetstoffen en het gebruik van de zoetstoffen in Japan en Korea is reeds verschenen [19].

Steviolglycosiden: zijn de opgezuiverde zoetstoffen uit Stevia blaadjes. In sommige landen wordt het mengsel van steviolglycosiden “steviosiden” genoemd. Maar deze term is verwarrend en zou moeten vermeden worden gezien stevioside alleen maar 1 specifieke component is van het mengsel van zoetstoffen. Een overzicht van het voorkomen, de biosynthese en distributie van de verschillende steviolglycosiden van Stevia werd ook reeds gepubliceerd [20].

Zuiverheid van steviolglycosiden: De zuiverheid van steviolglycosiden (bevattende de meest voorkomende zoetstoffen stevioside en rebaudioside A) wordt gedefinieerd als de som van alle aanwezige steviolglycosiden in het mengsel en wordt uitgedrukt op drooggewichtsbasis. Een (vereiste) zuiverheid van ≥95 % betekent dat de som van alle steviolglycosiden ten minste 95 % uitmaakt van het drooggewicht van een staal.

Steviolequivalenten: De zoetstoffen hebben verschillende moleculaire massa’s, maar ze worden allemaal door bacteriën van de dikke darm (colon) afgebroken tot steviol. Daarom stelde JEFCA voor om de term “steviolequivalent” te gebruiken om een ADI van 0-4 steviolequivalenten/kg lichaamsgewicht voor te stellen. Dit komt overeen met 10 mg stevioside of 12 mg rebaudioside A/kg lichaamsgewicht.

Ruwe Stevia extracten: ongezuiverde water of alcoholische bladextracten. Ze worden verkocht als Stevia siropen of gedroogde poeders. Hun kleur is donker bruin. De samenstelling van ruwe extracten is zeer complex en na  ast mineralen, vitamines en steviolglycosiden, bevatten ze nog andere glycosiden, evenals verschillende labdanen, triterpenoïden en hun glycosiden, flavonoïden, sesquiterpeen lactonen en polyfenolen [21, 22]. Hoewel een grote hoeveelheid van dergelijke componenten geïdentificeerd werden en hun antioxidant activiteit werd geclaimd (dikwijls slechts in het DPPH assay), ontbraken dikwijls de positieve controles zodat een inter-laboratorium vergelijking zeer moeilijk wordt temeer gezien gele pigmenten, aanwezig in het ruwe extract, interferen met het assay [12]. Bovendien werden dikwijls geen ADME-studies met de geïsoleerde stoffen uitgevoerd (ADME: absorption, distribution, metabolism, excretion). Daarom is het moeilijk te zeggen welke de juiste identiteit is van de stoffen met antioxidant werking die aanwezig zijn in het lichaam. Een ADME studie gaat ook mythen tegen over beweerde gunstige effecten van sommige antioxidantia zoals gebeurde met bv. de polyfenolen in rode wijn.

Gemodificeerde steviolglycosiden: Enzymatisch of chemisch veranderde steviolglycosiden zijn deze glycosiden aan dewelke extra suikereenheden zijn gehecht door enzymen, GMO’s of door een chemische reactie. Het smaakprofiel van deze bekomen mengsels is zeer goed. Hun zoetheid is echter maar ongeveer 100 x deze van een 0,4 % sucrose oplossing, terwijl de zoetheid van ongewijzigde steviolglycosiden ongeveer 250-350 keer zoeter is.

Steviolglucuronide: Na orale inname worden de steviolglycosiden niet geabsorbeerd door de darmen, maar afgebroken door bacteriën van de dikke darm. Daarna wordt het vrije steviol opgenomen en in de lever omgezet tot steviolglucuronide. Deze component migreert naar het perifere bloed en wordt volledig door de nieren uitgescheiden in de urine [23, 24]. Steviolglucuronide is waarschijnlijk de actieve component die alle farmacologische effecten induceert.

 

Pharmacologische effecten

Een duidelijk onderscheid moet gemaakt worden tussen kleine doses van steviolglycosiden gebruikt om te zoeten (geschatte opname tussen 250 – 300 mg/dag), en hoge doses waarbij gunstige farmacologische effecten kunnen optreden. Deze hoge doses (750 to 1500 mg/dag) met farmacologische effecten worden waarschijnlijk enkel bereikt na orale inname van capsules of tabletten met zuivere stevioside, bv. 3 maal per dag 250 mg. De farmacologische effecten werden bekomen met stevioside of mengsels van steviolglycosiden in de meeste gevallen met een grote verhouding aan stevioside. Hoge  doses steviolglycosiden verbeteren hoge bloeddruk, type 2 diabetes en immunologie. Er zijn ook anti-carcinogene effecten en preventieve effecten bekend op de ontwikkeling van aderverkalking [14, 25]. In een muismodel voor obesitas verbeterde stevioside-behandeling de insuline signalering en de antioxidant verdediging (SOD, CAT) zowel in vetweefsel als in de vaatwand, wat leidde tot een afremming van de atherosclerotische plaque afzetting en plaque stabilisatie. In een muismodel voor obesitas en insuline resistentie werd ook aangetoond dat stevioside, rebaudioside A en steviol de vetvorming in de lever verminderde, hoewel er geen invloed was op het gewicht van de proefdieren [26].

Er werd gesuggereerd dat steviolglucuronide het actieve bestanddeel was dat de farmacologische effecten induceerde van hoge doses steviolglycosiden. Het merendeel van de waargenomen farmacologische effecten zijn gerelateerd aan of kunnen worden verklaard door de antioxidant activiteit van stevioside en steviolglucuronide, en/of de synthese van enzymen die radicalen afbreken zoals SOD en CAT. De effecten van andere stoffen die bovenstaande processen beïnvloeden kunnen mogelijks ook verklaard worden door hun antioxidant activiteit. Ruwe Stevia extracten zijn ook zeer sterke en zelfs betere antioxidantia en hebben ook gunstige effecten op bovengenoemde processen [12-14].

Steviolglycosiden worden niet opgenomen door het darmkanaal [27, 28]. Ze worden door bacteriën van het colon afgebroken tot steviol dat gemakkelijk wordt opgenomen en in de lever wordt omgevormd tot steviolglucuronide. Dit steviolglucuronide wordt teruggevonden in het perifeer bloed en wordt door de nieren gefilterd en uitgescheiden in de urine [23, 29]. Steviolglucuronide was de enige component gevonden in het bloed en werd gesuggereerd als de actieve component in het lichaam die de verschillende farmacologische effecten induceerde na orale inname van stevioside in hoge doses van 750 tot 1500 mg/d [23, 24]. Recent werd inderdaad aangetoond dat steviolglucuronide insuline secretie stimuleert in een dosis- en glucose-afhankelijke wijze in muis eilandjes van Langerhans [30].

De vroege rapportering van farmacologische effecten van ruwe Stevia extracten zijn voldoende gedocumenteerd [14, 31]. Waterige Stevia bladextracten hadden een anti-diabetische activiteit in STZ-geïnduceerde diabete muizen op een dosis-afhankelijke wijze (tussen 1.8 en 8.6 mg extract/kg lichaamsgewicht). Bloedglucose en het gehalte aan LDL namen af terwijl de HDL significant toenam [32]. Orale inname van ruwe ethanol extracten van Stevia blaadjes (tussen 200 en 400 mg/kg lichaamsgewicht) veroorzaakte een significante afname in bloedglucose-gehalten bij alloxaan-geïnduceerde diabete ratten [33].

Immunologische effecten

Het immuun systeem is de gastheer verdediging tegen invasieve pathogenen, vreemde stoffen en kankercellen. Ontstekingsprocessen, inclusief de afscheiding van pro-inflammatoire cytokines en de vorming van reactieve zuurstof  (ROS) en reactieve stikstof (RNS) species, zijn een essentieel deel van de immuun respons. Hoewel deze acties gewoonlijk gevolgd worden door een anti-inflammatoire respons, kan een over-productie van pro-inflammatoire cytokines leiden tot chronische ontstekingen. Dit is de situatie zoals gevonden in patiënten met een ernstige Corona ziekte. Pathogene bacteriën en andere infecterende agentia zoals virussen kunnen direct monocyten of macrophagen activeren, waardoor een cytokine cascade ontstaat en het ontstekingsproces en de immunologische respons wordt gestimuleerd. Gestimuleerde monocyten scheiden een breed spectrum van  cytokines uit zoals de biologisch active peptides Tumour Necrosis Factor-α (TNF-α), Interleukin-1β (IL-1β) en IL-6. Bovendien speelt ook het reactieve vrije radicaal stikstof oxide (NO) een rol bij de ontstekingen.

Uit in vitro assays blijkt dat stevioside een gunstig effect zou hebben op de aangeboren immuniteit door de secretie van TNF-α, IL-6 en IL-1β te verminderen [34-36]. Stevioside induceert TNF-α, IL-1β en NO productie in niet-gestimuleerde menselijke monocytische THP-1 cellen, waardoor de macrofaag functie verhoogt en op die wijze bijdraagt aan de verhoging van de aangeboren immuniteit. Daartegenover remt stevioside de afscheiding van TNF-α, IL-1β en NO in door lipopolysacharide (LPS)-gestimuleerde THP-1 cellen en dit zou gunstig kunnen zijn in omstandigheden waarbij er een pathologisch effect optreedt dat resulteert uit een teveel van TNF-α, IL-1β en NO producties. Deze actie wijst op het anti-inflammatoire effect van stevioside. Dus inname van stevioside kan de aangeboren immuniteit verhogen en ook beschermen tegen ontstekingsziekten.

In sommige in vitro assays was stevioside niet actief, maar wel steviol. Het verschil zou kunnen te wijten zijn aan de grootte van de stevioside molecule die te groot is om door de cellen geabsorbeerd te worden, zoals werd aangetoond voor Caco-2 Cellen [28]. Steviol in een concentratie van 1-100 µM remde de productie van TNF-α en IL-1β in een dosis-afhankelijke wijze bij lipopolysacharide-behandelde menselijke CD14+ cellen. Een IL-6 inhibitie werd gevonden bij 10 en 100 µM. Steviol (oraal gegeven, en in vivo dus waarschijnlijk steviolglucuronide), bezit een anti-inflammatoire activiteit [37].

In in vivo experimenten met ratten werd het optreden van inflammatie bestudeerd bij metabole ontregelingen inclusief diabetes mellitus (DM). De pro-inflammatoire cytokines, IL-1β, IL-6 en TNF-α waren hoog in type1 en type2 diabetes [36]. Peripheral Blood Mononuclear Cells (PBMCs) zijn bloedcellen met een ronde nucleus zoals lymfocyten en monocyten. Deze bloedcellen zijn een kritische component van het immuun systeem. TNF-α wordt gewoonlijk niet gedetecteerd bij gezonde individuen. Zijn verhoogde plasma- en weefselgehalten worden meestal gevonden in inflammatoire en infectieuze condities.

Ratten die oraal gevoederd werden met 500 en 1000 mg stevioside/kg bw/dag vertoonden geen effect op plasma TNF-α. Dit resultaat toont aan dat oraal stevioside geen inflammatie veroorzaakte. PBMCs geïsoleerd uit ratten behandeld met 500 en 1000 mg/kg bw/dag vertoonden een afname van TNF-α afscheiding uit LPS-gestimuleerde PBMCs [38]. Het effect van oraal stevioside (500 en 1000 mg/kg BW/dag) werd ook bestudeerd in mannelijke Wistar ratten. In het plasma van controle en met stevioside behandelde groepen konden TNF- α en IL-1β niet worden gedetecteerd. De afgifte van TNF-α uit door LPS gestimuleerde peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) was significant lager in de met stevioside-behandelde groep. De IL-1β gehalten in de met stevioside behandelde ratten waren significant lager dan in de controle [39].

Een immuno-modulatoire activiteit van stevioside (zuiverheid onbekend) bij muizen werd ook genoteerd [40]. Bij 12.5 mg/kg bw stimuleerde stevioside fagocytische functies zoals waargenomen door een verhoogde fagocytische index in een koolstof klaringstest, en een verhoogde humorale respons (antibody gebaseerd), gemeten door een verhoging van antibodies tegenover een test-antigeen. In vitro experimenten toonden gestimuleerde effecten aan op fagocytische activiteit en op B en T celproliferatie gestimuleerd respectievelijk door lipopolysaccharide en concanavalin A. Er is echter nog meer werk nodig om deze waarnemingen te bevestigen.

“Radical scavenging”effecten of antioxidant activiteit

“Reactive oxygen species” (ROS) bestaan als resultaat van het voorkomen van moleculaire zuurstof in de atmosfeer. In vele reacties worden ROS gevormd, zoals bv. in organellen met een hoge metabolische activiteit zoals mitochondriën (ademhaling), microbodies en chloroplasten (fotosynthese, typisch voor planten). Organismen moeten met deze ROS omgaan en verschillende mechanismen werden ontwikkeld om deze ROS in evenwicht te houden. “Nitric oxide” (NO) is ook een belangrijke cellulaire signaalmolecule in verscheidene fysiologische en pathologische processen en het wordt gevormd door “nitric oxide synthase enzyme” (NOS) [41].

Gezien bovenvermelde farmacologische effecten van steviolglycosiden en ruwe Stevia extracten worden geïnduceerd door of gerelateerd zijn aan ROS en NO species, hebben we de mogelijke ROS en RNS scavenging activiteit van steviolglycosiden, steviolglucuronide en ruwe Stevia extracten bestudeerd. Sommige andere componenten (metformine, aspirine, hydroxytyrosol) werden ook opgenomen in de studie gezien ze ook een effect hebben op de hoger genoemde farmacologische effecten. Vitamine C en quercetine deden dienst als positieve controle. De volgende radicalen werden bestudeerd: DPPH, hydroxyl radicalen (OH), superoxide, NO en TBA reactief materiaal. Om de activiteiten van de verschillende componenten met elkaar te kunnen vergelijken werden de IC50 waarden gegeven in mM (IC50 = de concentratie die 50 % van de gevormde radicalen verwijdert) [12, 13].

Tabel 1 laat zien dat de positieve controle quercetine de meest actieve OH scavenger was (IC50: 0.115 mM), gevolgd door de groep van steviolglycosiden (IC50: 0.22 mM) en steviolglucuronide (IC50: 0.21 mM). Ook aspirine had een goede antioxidant activiteit (IC50: 0.305 mM) terwijl metformine en hydroxytyrosol ongeveer hetzelfde scoorden als Vit. C (IC50: 1.154 mM). Bij de superoxide scavenging was ascorbinezuur (Vit.C) het meest actief (IC50: 0.06 mM), gevolgd door steviolglucuronide (IC50: 0.211 mM),

Tabel 1: IC50 waarden in mM van verschillende radical scavengers.

RadicalOHSuperoxideTBADPPHNO
Ascorbinezuur1.1540.05911.30.0550.013
Quercetine0.1150.320.91213.8170.184
Stevioside0.2191.491323 
Rebaudioside A0.1962.529288 
Steviolglucuronide0.2060.211149 
Hydroxytyrosol10.512.340.18634.3
Metformine0.9660.993104
Aspirine0.3050.90423.17

quercetine (IC50: 0.32 mM) en hydroxytyrosol (IC50: 0.51 mM). Steviolglycosiden waren minder efficiënt dan steviolglucuronide (IC50: >1.4 mM). Quercetine was zeer actief bij de reductie van TBA-reactief materiaal (IC50: 0.912 mM), gevolgd door hydroxytyrosol (IC50: 2.34 mM), ascorbinezuur (IC50: 11.3 mM) en metformine (IC50: 104 mM). De waarde voor steviolglucuronide activiteit was intermediair (IC50: 149 mM). Steviolglycosiden waren minder efficient dan steviolglucuronide (IC50: > 300 mM). Enkel de positieve controles en hydroxytyrosol konden interageren met DPPH (IC50: 0.055 mM voor ascorbinezuur; IC50: 0.186 mM voor hydroxytyrosol; IC50: 13.8 mM voor quercitine) en NO radicalen (IC50: 0.015 mM voor ascorbinezuur; IC50: 0.184 mM voor quercitine; IC50: 34.3 mM voor hydroxytyrosol). Alle andere geteste componenten waren zonder activiteit.

Ruwe plantenextracten zijn zeer potente ROS en RNS scavengers in alle gebruikte assays en vernietigden virtueel alle radicalen. IC50 waarden konden niet worden berekend omdat de extracten mengsels waren van een groot aantal (soms onbekende) componenten. Een deel van de scavenging activiteit van ruwe plantenextracten was te wijten aan fenolen of polyfenolen die konden verwijderd worden door binding aan PVPP. Het merendeel van de overblijvende scavenging activiteit na PVPP behandeling kon worden verwijderd door actieve koolstof, hetgeen suggereert dat nog andere radical scavenging componenten aanwezig zijn in ruwe extracten. Actieve koolstof verwijdert tevens de steviolglycosiden uit ruwe extracten [12]. Maar de identiteit van de andere door actieve koolstof verwijderde componenten is nog onbekend (flavonoïden, vitamines…). Een complete analyse van de componenten inclusief een ADME studie is nodig om de waargenomen  farmacologische effecten te relateren aan specifieke componenten uit het mengsel.

Besluit en Werkhypothese

Om de talrijke gunstige effecten van steviolglycosiden en steviolglucuronide te kunnen verklaren is een gemeenschappelijke trigger nodig die verantwoordelijk kan zijn voor alle waargenomen effecten. Radicalen en ROS scavenging activiteit van steviolglycosiden en steviolglucuronide zijn de mogelijk betrokken gemeenschappelijke trigger. Het is bovendien geweten dat steviolglucuronide gevonden wordt in het perifeer bloed in voldoend hoge concentraties om in vivo radical scavenging te kunnen vertonen (tussen 2 en 8 µg/ml plasma (± 5 – 20 µM) na een dagelijkse orale dosis van 3 x 250 mg stevioside)[23, 24]. Steviolglucuronide heeft een sterke ROS scavenging activiteit en kan getransporteerd worden doorheen het ganse lichaam. Door zijn ROS scavenging kan het bovenvermelde ziektes in een positieve zin beïnvloeden vermits die op een of andere manier gerelateerd zijn aan een teveel aan radicalen. Door oxidatieve stress in weefsels te verminderen kunnen antioxidantia ziektes verkomen of behandelen zoals het geval is bij bv. de serum lever enzymen die verbeteren door α-tocopherol (vitamin E) [42]. Door zijn potente anti-inflammatoire activiteit is γ-tocopherol meer effectief dan α-tocopherol bij het behandelen van ziekten waarbij oxidatieve stress en inflammatie betrokken zijn [43].

Ruwe S. rebaudiana blad- en stengelextracten vertoonden een zeer potente radical scavenging activiteit tegenover zowel ROS als RNS. Dit zou kunnen verklaren waarom ruwe bladextracten veel efficiënter waren in het verzorgen van type 2 diabetes [14; 31- 34].

Sinds duizenden jaren worden natuurlijke agentia gebruikt voor het behandelen van diverse ziekten. Recent werd aangetoond dat ruwe bladextracten van Stevia zeer effectief waren in in vitro culturen tegen de verschillende morfologische vormen van Borrelia Burgdorferi [45]. Stevioside was inactief maar dit is waarschijnlijk te wijten aan een gebrek aan opname door de zeer grote afmetingen van de stevioside molecule [19]. Gezien er nog geen gerichte therapie is tegen COVID-19 en vermits ruwe Stevia extracten evenals steviolglucuronide een sterke radical scavenging activiteit vertonen, en vermits de bekende effecten op het verminderen van pro-inflammatoire cytokines IL-1β, IL-6 en TNF-α, zou Stevia een buitengewoon middel kunnen zijn om de sepsis in COVID-19 patiënten te behandelen. Steviolglycosiden kunnen zonder problemen worden toegediend in hoeveelheden die overeen komen met de vastgelegde ADI (bv. dagelijks 3 x 250 mg stevioside), waarbij een plasmaconcentratie tussen 5 en 20 µM steviolglucuronide kon gevonden worden. Deze hoeveelheid kan zeker gunstige effecten hebben op radical scavenging. Zijn concentratie kan worden verhoogd door een hogere inname zonder gezondheidsproblemen te veroorzaken. Ruwe Stevia blad waterextracten kunnen zelfs nog veel beter zijn om de sepsis te behandelen gezien deze extracten zowel de groep van steviolglycosiden bevat, naast een ganse reeks van scavenging componenten zoals vitaminen, polyfenolen, flavonoïden en andere niet-geïdentificeerde componenten. Er is meer onderzoek nodig om alle niet-geïdentificeerde actieve componenten te identifieren. Daarbij mag een degelijke ADME studie niet ontbreken. Nochtans is het wel mogelijk om die extracten reeds te gebruiken omdat er geen risico’s te verwachten zijn. Studies hebben aangetoond dat tot 5 g gedroogde Stevia blaadjes goed worden verdragen en er werden geen nadelige effecten voor de gezondheid waargenomen [14]. Gezien Stevia geen echt medicijn is kan het ook preventief genuttigd worden om de algehele gezondheidstoestand te verbeteren vanwege zijn speciale eigenschappen en dit specifiek in de risicogroepen voor COVID-19, namelijk patiënten met obesitas, diabetes, hartkwalen en/of hypertensie [12-14].

Dankwoord: De auteur dankt de vroegere financiële steun door Medherbs, Duitsland en Stepaja, België.

Referenties

  • Yuki, K., Fujiogi, M. and Koutsogiannaki, S.: COVID-19 pathophysiology: A review. Clinical Immunology (2020)

doi: https://doi.org/10.1016/j.clim.2020.108427 .

  • Simonnet, A., Chetboum, M., Poissy, J., Raverdy, V., Noulette, J., Duhamel, A., Labreuche, J., Mathieu, D., Pattou, F. (2020) High prevalence of obesity in severe acute respiratory syndrome coronavirus-2 (SARS-CoV-2) requiring invasive mechanical ventilation, 2020, doi: 10.1002/oby.22831.
  • Petrilli, C.M., Jones, S.A., Yang, J., Rajagopalan, H., O’Donnell, L., Chernyak, Y., Tobin, K.A., Cerfolio, R.J., Francois, F. and Horwitz, L.I.: Factors associated with hospitalization and critical illness among 4,103 patients with Covid-19 in New York City, (2020) https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.04.08.20057794v1
  • Zhang, J., Taylor, E.W., Bennett, K., Saad, R. and Rayman M.P.: Association between regional selenium status and reported outcome of COVID-19 cases in China. Am. J. Clin. Nutr., 2020, vol:00, 1-3. doi: https://doi.org/10.1093/ajcn/nqaa095.
  • Hoffmann, P.R. and Berry, M.J.: The influence of selenium on immune responses. Mol. Nutr. Food Res., 2008, vol:52, 1273-1280.
  • Guillin, O.M., Vindry, C., Ohlman, T. and Chavatte, L: Selenium, Selonoproteins and Viral Infection. Nutrients, 2019, vol: 11, 1-33.
  • Calder, P., Carr, A.C., Gombart, A.F. and Eggersdorfer, M.: Optimal Nutritional Status for a Well-Functioning Immune System Is an Important Factor to Protect against Viral Infections. Nutrients, 2020, vol: 12, 1181. doi: 10.3390/nu12041181.
  • Fowler A.A., Truwit, J.D., Hite, D. et al.: Effect of Vitamin C Infusion on Organ Failure and Biomarkers of Inflammation and Vascular Injury in Patients with Sepsis and Severe Acute Respiratory Failure. JAMA, 2019, vol: 322 (13), pp. 1261-1270. doi: 10.100/jama.2019.11825.
  • The Author: Can early and high intravenous dose of vitamin C prevent and treat coronavirus disease 2019 (COVID-19)? Medicine in Drug Discovery, 2020, vol: 5, 100028.
  • Grant, W.B., Lahore, H., McDonnell, S.L., Baggerly, C.A., French, C.B., Aliano, J.L. and Bhattoa, H.P.: Evidence that Vitamin D Supplementation Could Reduce Risk of Influenca and COVID-19 Infections and Deaths. Nutrients, 2020, vol:12, 988. Doi:10.3390/nu12040988.
  • McCarty, M.F. and DiNicolantonio, J.J.: Nutraceuticals have potential for boosting the type 1 interferon response to RNA viruses including influenza and coronavirus. Progress in Cardiovascular Diseases, 2020,
https://doi.org/10.1016/j.pcad.2020.02.007.
  • Hajihashemi S. and Geuns J.M.C.: Free Radical Scavenging activity of steviol glycosides, steviol glucuronide, hydroxytyrosol, metformin, aspirin and leaf extract of Stevia rebaudiana. Free Radicals and Antioxidants, 2013, vol: 3, pp. S34-S41.
  • Geuns J.M.C. and Hajihashemi S.: (2015) Stevia and Steviol Glycosides: Phamacologic Effects and Radical Scavenging Activity. in Leaf Sweeteners, ed. Wenbiao Wu, Nova Science Publishers, Inc., 2015, pp. 123-147, ISBN: 978-1-63463-072-6.
  • Geuns, J. M. C.: Stevia and steviol glycosides, Euprint Ed., 3001 Heverlee, Belgium, ISBN: 9789074253116, 2010, pp. 307.
  • Geuns, J.M.C.: Inter-Laboratory Analysis of Steviol Glycosides by an External Standard Method. International Journal of Nutrition and Food Sciences, 2018, vol: 7 (5) pp. 173-179. doi: 10.11648/j.ijnfs.20180705.13 
  • Geuns, J.M.C. and Struyf, T.: EUSTAS round-robin testing of steviol glycosides using an internal standard method. Trends in Chromatography, 2018, vol: 12, pp. 1-35.
  • Bartholomees, U. T. D., Struyf, T., Lauwers, O., Ceunen S. and Geuns, J. M. C.: Validation of an HPLC method for direct measurement of steviolequivalents in foods. Food Chemistry, 2016, vol: 190, pp. 270–275.
  • Jooken, E., Amery, R., Monballiu, A., and Meesschaert, B.: Correlation between Structure and Taste of Steviol Glycosides: Some preliminary results. in: Proceedings of the 7th Stevia Symposium 2013 organised by EUSTAS “Knowledge on tour in Europe”, INP Purpan Graduate School of Agriculture, 24-26 June 2013. Ed. Jan M.C. Geuns, pp. 85-92, ISBN: 978-90-74253-277; pp. 212 (2013).
  • Kinghorn, A.D.: Stevia, the genus Stevia. Medicinal and Aromatic Plants – Industrial Profiles, Taylor and Francis, London and NY, vol: 19, ISBN 0-415-26830-3, pp 211.
  •  Ceunen, S. and Geuns, J.M.C.: Steviol Glycosides: Chemical Diversity, Metabolism, and Function, J. Nat. Prod., 2013, vol: 76, pp. 1201-1228.
  • Kennelly, E.J.: Sweet and non-sweet constituents of Stevia rebaudiana. pp. 68-85 in: Stevia, The genus Stevia. (2002) Ed.: A. D. Kinghorn, Taylor & Francis, London and New York. ISBN 0-415-26830-3. pp.211.
  • Cerda-Garcia-Rojas, C. and Pereda-Miranda, R.: The phytochemistry of Stevia: a general survey. pp. 86-18 in Stevia, The genus Stevia. (2002) Ed.: A. D. Kinghorn, Taylor & Francis, London and New York. ISBN 0-415-26830-3. pp.211.
  • Geuns, J.M.C.: Steviol Glucuronide as Excretion Product of Stevioside in Human Volunteers. Lack of Carcinogenic Properties of Steviol glycosides and Steviol. Proceedings of the ACS Symposium on “Sweetness and Sweeteners”, Atlanta 2006. ACS Symposium Series 979. Ed. Weerasinghe D. K. and Dubois, G., 2008, pp. 573-595. ISBN: 978-0-8412-7432-7.
  • Geuns, J.M.C., Buyse, J., Vankeirsbilck, A., Temme, E. H. T., Compernolle, F. and Toppet S.: Identification of Steviol Glucuronide in Human Urine. J. Agric. Food Chem., 2006, vol: 54, pp. 2794-2798.
  • Geeraert, B., Crombé, F., Hulsmans,M., Benhabilès, N., Geuns, J. M. C. and Holvoet, P.: Stevioside inhibits atherosclerosis by improving insulin signaling and antioxidant defense in obese insulin-resistant mice. Inter. J. Obesity, 2009, vol: 34, pp: 569-577. doi:10.1038/ijo.2009.261.
  • Holvoet, P., Rull, A., García-Heredia, A., López-Sanromà, S., Geeraert, B., Joven, J. and Camps, J.: Stevia-derived compounds attenuate the toxic effects of ectopic lipid accumulation in the liver of obese mice: A transcriptome and metabolomic study. Food and Chemical Toxicology, 2015, vol: 77, pp. 22-33.
  • Koyama, E., Sakai, N., Ohori, Y., Kitazawa, K., Izawa, O., Kakegawa, K., Fujino, A. and Ui, M.: Absorption and metabolism of glycosidic sweeteners of stevia mixture and their aglycone, steviol, in rats and humans. Food Chem. Toxicol., 2003, vol:41, pp. 875-883.
  • Geuns, J. M. C., Augustijns, P., Mols, R., Buyse, J.G. and Driessen, B.: Metabolism of stevioside in pigs and intestinal absorption characteristics of stevioside, rebaudioside A and steviol. Food Chem. Toxicol., vol:41, pp.1599-1607.
  • Geuns, J.M.C., Buyse, J., Vankeirsbilck, A. and Temme, E.H.T.: Metabolism of Stevioside by Healthy Subjects. Exp. Biol. Med., vol:232, pp. 164 – 173.
  • Gu W., Rebsdorf, A., Anker, C., Gregersen, S., Hermansen, K., Geuns, J.M.C. and Jeppesen, P.B.: Steviol glucuronide, a metabolite of steviol glycosides, potently stimulates insulin secretion from isolated mouse islets: Studies in vitro. Endocrinology, Diabetes & Metabolism, 2019, doi: 10.1002/edm2.93.
  • Chatsudthipong, V. and Muanprasat, C.: Stevioside and related compounds: Therapeutic benefits beyond sweetness. Pharmacol. Therapeutics, 2009, vol: 121, pp. 41-54.
  • Susmit, K. and Archana, T.: Viewing anti-diabetic assets and analysis of stevioside from S.rebaudiana crude extract in STZ-induced diabetic BALB/CAN.N (I.B.) mice J. Pharmacy Res., 2011, vol: 4, pp. 112-117.
  • Shukla, S., Mehta, A., Mehta, P. and Bajpai, V.K.: Evaluation of comparative antidiabetic effects of ethanolic extracts of Caesalpinia bouncucella and Stevia rebaudiana in normal and alloxaninduced experimental rats. Romanian Biotechnol. Lett., 2011, vol: 16, pp. 6187-6199.
  • Boonkaewwan, C., Toskulkao, C. and Molvibha, V.: Anti-Inflammatory and Immunomodulatory Activities of Stevioside and its Metabolite Steviol on THP-1 Cells. J. Agric. Food Chem., 2006, vol: 54, pp. 785-789.
  • Boonkaewwan, C., Ao, M., Toskulkao, C. and Rao, M.C.: Specific Immunomodulatory and Secretory Activities of Stevioside and Steviol in Intestinal Cells. J. Agric. Food Chem., 2008, vol: 56, pp. 3777-3784.
  • Boonkaewwan, C. and Toskulkao, C.: Anti-inflammatory and immuno-modulatory activity of stevioside and steviol. Proceedings of the EUSTAS Stevia Symposium, 181-196. June 27th 2008, KULeuven, Belgium Ed.: Jan M.C. Geuns, ISBN: D/2008/6045/50 (2008).
  • Jatuporn, R., Waraporn, B., Autchara, K. and Chaiwat, B.: Assessment of steviol on pro-inflammatory cytokines release in human CD14+ cells. GSC Biological and Pharmaceutical Sciences, 2018, vol: 04(02), 037-.42.
  • Fengyang, L., Yunhe, F., Bo, L. et al.: Stevioside Suppressed Inflammatory Cytokine Secretion by Downregulation of NF-κB and MAPK Signaling Pathways in LPS-Stimulated RAW264.7 Cells. Inflammation, 2012, vol: 35, pp. 1669-1675.
  •  Noosud, J., Lailerd, N., Kayan, A. and Boonkaewwan, C.: In vitro and in vivo assesment of inhibitory effect of stevioside on pro-inflammatory cytokines. Avicenna Journal of Phytomed., 2017, vol: 7(2), 101-106.
  • Sehar, I., Kaul A., Bani, S., Pal, H. C. and A. K. Saxena, A.K.: Immune up regulatory response of a non-caloric natural sweetener, stevioside Chem. Biol. Interac., 2008, vol: 173, pp. 115-121.
  • Hou, Y.C., Janczuk, A. and Wang, P.G.: Current trends in the development of nitric oxide donors. Curr. pharm. des., 1999, vol: 5, pp. 417-441.
  • Mantena, S.H., King, A.L., Andringa, K.K., Eccleston, H.B. and Bailey, S.M.: Mitochondrial dysfunction and oxidative stress in the pathogenesis of alcohol- and obesity-induced fatty liver diseases. Free Rad. Biol. Med., 2008, vol: 44, 1259-1272.
  • Devaraj, S. and Jialal, I.: Failure of Vitamin E in Clinical Trials: Is Gamma-Tocopherol the Answer?.Nutr. Rev., 2005, vol: 63, 290-294.
  • Ferreira, E.B., de Assis Rocha Neves F., de Costa, M.A.D., do Prado, W.A., de Araújo Funari Ferri L. and Bazotte, R.B.: Comparative Effects of Stevia rebaudiana Leaves and Stevioside on Glycaemia and Hepatic Gluconeogenesis. Planta Med., 2006, vol:72, 1-6.
  • Theophilus P.A.S., Victoria, M.J., Socarras, K.M., Filush, K.J., Gupta, K., Luecke, D.F. and Sapi E.: Effectiveness of Stevia rebaudiana whole leaf extract against the various morphological forms of Berrelia Burgdorferi in vitro. European Journal of Microbiology and Immunology, 2015, vol: 5 (4), pp. 268-280.