Сърдечно-съдова терапия

Тази статия е част от изследователската тема

Протеин S- глутатионилирането Превежда регулаторен превключвател за здраве и заболявания Вижте всички 4 статии

Редактиран от
Андрю Дж. Уеб

King's College London, Великобритания

Прегледан от
Марк Р. Милър

Университет в Единбург, Великобритания

Кристен Бъб

Monash University, Австралия

Принадлежностите на редактора и рецензенти са най-новите, предоставени в техните профили за проучване на Loop и може да не отразяват тяхното положение по време на прегледа.

съдовата

  • Изтеглете статия
    • Изтеглете PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Допълнителни
      Материал
  • Цитат за износ
    • EndNote
    • Референтен мениджър
    • Прост ТЕКСТ файл
    • BibTex
СПОДЕЛИ НА

Преглед на СТАТИЯ

  • 1 Abbott Nutrition, Columbus, OH, САЩ
  • 2 Отдел по сърдечно-съдова медицина, Катедра по вътрешни болести, Медицински колеж, Институт за изследвания на сърцето и белите дробове на Дейвис, Държавният университет в Охайо, Колумб, Охайо, САЩ
  • 3 Програма „Спящо сърце“, Отдел „Белодробна критична грижа и сън“, Колумб, Охайо, САЩ
  • 4 Стоматологичен колеж, Държавният университет в Охайо, Колумб, Охайо, САЩ
  • 5 лаборатории Abbott, Чикаго, Илинойс, САЩ

Въведение

Атеросклерозата и сърдечно-съдовите заболявания (ССЗ) имат голямо влияние върху обществото. Почти половината от населението на Съединените щати има поне един от основните рискови фактори за сърдечни заболявания, който включва високо кръвно налягане, повишен холестерол с ниска плътност (LDL), стареене и пушене (1), както и евентуално друг модифицируем риск фактори като диабет тип 2, затлъстяване, диета, липса на физическа активност и съдова ендотелна дисфункция (VED) (2, 3). Лекарствените терапии като понижаващи холестерола или антихипертензивни лекарства са насочени само към даден рисков фактор, така че са необходими множество лекарства, тъй като има повече рискови фактори. Въпреки това, различни хранителни вещества и антиоксиданти могат да защитят предимно от VED (4, 5) и могат да се справят с множество рискови фактори, което предполага, че може да се създаде цялостен хранителен режим, насочен към много от рисковите фактори, които допринасят за VED и ССЗ.

Въпреки че остават въпроси относно метаболитните промени, които водят до ССЗ, оксидативният стрес/редокс-дисбалансът е замесен като централен механизъм на ССЗ (13). Има изобилие от литература, както положителна, така и отрицателна, която се фокусира върху ефектите на множество антиоксиданти от растителни/хранителни продукти върху ССЗ. Целта на този преглед не е да обобщи тази обширна и подробна литература за опитите на антиоксиданти при ССЗ, тъй като това вече се появи в предишни рецензии (14, 15). Целта обаче е да се представи и проучи предложението, че може да съществува нов централен механизъм, чрез който хранителните антиоксидантни съединения да намалят риска от ССЗ.

Следователно нашата хипотеза е, че: (1) обратимият окислителен процес на протеина С-глутатионилиране (Pr-С-SG) на eNOS, който служи като молекулярен превключвател, модулиращ съдовата функция чрез баланса на азотен оксид (NO) и производството на супероксид на eNOS (26), е критичен при появата на VED, който е централен механизъм, водещ до ССЗ и ( 2) че този редокс превключвател може да бъде модулиран от диетични фактори и антиоксиданти, намаляващи риска от поява на ССЗ. По този начин този преглед се фокусира върху нов механизъм на съдова редокс регулация и потенциалната роля на храненето и добавянето на антиоксиданти при модулирането на този процес и предотвратяването на VED и последващото ССЗ, вижте Фигура 1.

Оксидативен стрес, eNOS разединяване и VED

Дисбалансът между физиологичните прояви на реактивни кислородни видове (ROS) и способността на организма да детоксикира свободните радикали води до състояние на оксидативен стрес и има много ефекти върху клетъчните процеси. Нормалното редокс състояние на клетките е предизвикано поради образуването на свободни радикали и нерадикални ROS, включително супероксид (O 2 ⋅ -) и хидроксилни радикали (⋅ OH), както и водороден прекис (H2O2) (27). Оксидативният стрес участва в прогресирането на сърдечни и белодробни заболявания (28, 29), рак (30), болестта на Алцхаймер и невродегенеративни заболявания при хората (21). Съдовият оксидативен стрес възниква по редица пътища, включително; eNOS С-глутатионилиране (eNOS-С-SG; eNOS разединяване), вижте Фигура 2, ксантиноксидаза и никотинамид аденин динуклеотид фосфат оксидаза (27, 31). И обратно, въпреки че не е обсъждано тук, ROS може да бъде от полза като преобразувател на сигнал при фагоцитоза, упражнения и профилактика на стареенето (32), както и при много други състояния/състояния.

Фигура 2. Схематична илюстрация, изобразяваща механизма на eNOS С-глутатионилиране в ендотелните клетки. С-глутатионилиране в ендотелните клетки (насложена жълта флуоресценция - eNOS-С-SG) поради ендотелна азотна оксидна синтаза (eNOS) (зелена стрелка надолу) и глутатионилирана eNOS (червена стрелка надолу) при сондиране с общо GSH антитяло. Регулаторен превключване се случва с физиологичен стрес (оксидативен стрес), често по време на болестни състояния, където eNOS прави супероксид в неговата глутатионилирана форма (свиване на кръвоносните съдове), вместо азотен оксид (разширяване на кръвоносните съдове) в сравнение с нормални (здрави) условия.

Друг ключов механизъм на eNOS разединяване е чрез окислително изчерпване на неговия кофактор тетрахидробиоптерин (BH4); считан за антиоксидант сам по себе си (42). Редокс чувствителният кофактор BH4 също е от съществено значение за производството на NO от eNOS, а нивата на BH4 се стабилизират от витамин С (аскорбат) (43, 44). Фолатните и клетъчните редуциращи еквиваленти също са необходими за неговите de novo пътища на синтез и спасяване (44). Освен това е доказано, че eNOS С-глутатионилирането може да предизвика изчерпване на BH4, което води до по-нататъшно разединяване на eNOS със загуба на производство на NO и засилено генериране на супероксид. Доказано е, че изчерпването на BH4 се наблюдава при различни модели на болести при животни и хора (45, 46), въпреки че проучванията на хора за перорална заместителна терапия с BH4 дават смесени резултати (47). Интересното е, че добавките с BH4 (10 mg/kg/ден) значително намаляват различни видове вродени сърдечни дефекти в ембрионите на прегестационни мишки с диабет (42), което предполага значението на достатъчно антиоксидантни и противовъзпалителни съединения по време на бременност. Понастоящем няма известни хранителни източници на BH4, въпреки че чревната микробиота може да бъде източник (48), което предполага, че бъдещите изследвания могат да покажат ниски нива на BH4, произвеждащи бактерии при пациенти със ССЗ или при други хронични състояния/заболявания.

През последните две десетилетия беше доказано, че има два основни пътя на производство на NO, един чрез ендогенен съдов ендотел чрез l -аргинин конверсия чрез eNOS свързване, а другата чрез хранителен прием на нитрати, нитрити и антиоксиданти. При физиологични концентрации NO повишава цикличните нива на GMP в кръвоносните съдове, които инхибират съкратителната протеинова функция, за да предизвикат релаксация на гладката мускулатура (49). Освен това, произведеният от ендотел NO също така контролира производството на коагулационни фактори, които регулират активността на тромбоцитите, каскадата на съсирването и възпалителния процес. NO упражнява хипотензивни, антитромбоцитни и цитопротективни ефекти (50). Пътят на l-аргинин става дисфункционален с възрастта, докато диетичният път на образуване на NO от нитрати или нитрити изглежда не се влияе от фактори, свързани с възрастта. По този начин, диета, богата на нитрати/нитрити, заедно с антиоксиданти, за да улесни редукцията до NO, може да бъде в състояние да преодолее или компенсира недостатъчността на произведен от ендотел NO (23). Може да се наложи да се преразгледат препоръките за хранителни нитрити и нитрати (51) предвид ниския прием на антиоксиданти в диетата на Съединените щати (25).

Тъй като изчерпването на BH4 и eNOS С-глутатионилирането се причинява от оксидативен стрес, може да има съвпадение на тези два механизма на eNOS разединяване във VED, придружаващо ССЗ. Докато последните доклади в клетъчните модели предполагат, че тези пътища се сближават, връзката им при човешките болести остава неизвестна (52, 53). Проучванията вече са показали значението на оксидативните модификации на цистеин в модулирането на съдовата функция и както беше отбелязано по-горе, включването на лошо хранене като рисков фактор за ССЗ (54). Следователно терапевтичните интервенции за обръщане на VED и последващото прогресиране към ССЗ могат да включват хранителни съединения, хранителни добавки или модификации и това може да се обърне към регулаторните механизми на разединяване на eNOS или да осигури алтернативни източници на NO от диетичния нитрит.

Диетични антиоксиданти в съдовата консервация

Въпреки че няма конкретно споменаване на протеини С-глутатионилиране, антиоксиданти или противовъзпалителни съединения в насоките за AHA/ACC, диетите като MED, DASH, AHA и USDA имат относително високо съдържание на антиоксиданти и противовъзпалителни хранителни вещества и съединения (55). Препоръките на AHA/ACC се основават на специфични клинични резултати, като например понижаващия кръвен липид ефект от тези диети (22). Ако ползите от такива режими на хранене или избор са свързани с по-висок антиоксидантен и противовъзпалителен капацитет, тогава насоките, свързани с оптималното време и контрол на порциите (56), могат да предполагат чести приема (на всяко хранене) на антиоксиданти и противовъзпалителни съединения от храната са по-добри от по-големите дози в случаен момент или евентуално по-ниските нива на прием.

В рецензията си Pastore и Piemonte (37) посочиха това С-глутатионилирането може да защити цистеиновите остатъци в протеините и следователно трябва да бъде временно събитие; запазване на по-нататъшното окисление на протеините, докато клетъчните условия се нормализират. Следователно, хронично или неконтролирано, С-глутатионилирането може да е по-обезпокоително. Тогава този процес може да бъде подобен на възпаление; острото (временно) възпаление е физиологичен отговор на стрес или инфекция, но хроничното възпаление е патофизиологично състояние с отрицателни последици за здравето (57). Клетъчният метаболизъм е проектиран да се справя с присъщите ROS, всъщност цялата ROS и редокс система, включително Pr-С-SG, е вътреклетъчна сигнална система. В рамките на тази система Pr-С-SG паралелно с фосфорилирането, което го прави регулаторен механизъм, свързващ митохондриалната функция (генериране на енергия) с протеиновата активност на цялата клетка (58). Тази връзка предлага обяснение защо Pr-С-SG трябва да бъде краткосрочен, за да защити протеините по време на повишени ROS и хранителните антиоксиданти също могат да предотвратят последващия процес на окисление.

Систематичен преглед и метаанализ на Cochrane показват, че зеленият и черен чай могат да бъдат полезни за първичната профилактика на ССЗ, поради понижаващите им ефекти върху LDL холестерола и кръвното налягане (67), въпреки че са необходими по-дългосрочни проучвания за по-ясни препоръки . Какаовите продукти, например шоколад, в краткосрочен план (приблизително 4 месеца) имат ефект на понижаване на кръвното налягане (2-3 mmHg) (68), но по-ранен мета-анализ установи, че ефектът може да бъде само при хипертоници (69). LDL холестерол и общ холестерол понижаващ ефект на какаовите продукти също са открити в отделен мета-анализ (70). Интересното е, че въпреки че диетичните насоки AHA/ACC насърчават повече плодове и зеленчуци, систематичният преглед на Cochrane не показва ясна полза от плодовете и зеленчуците за първичната профилактика на рисковите фактори за ССЗ поради невъзможността да се отделят плодовете и зеленчуците от другите диетични и битови компоненти (71).

Доказано е, че зеленият чай (6 g) подобрява медиираната от потока ендотел-зависима вазодилатация (ЯВР) при здрави индивиди в рамките на 30 минути след консумация (72). При млади относително здрави корейски пушачи 8 g зелен чай на ден в продължение на 2 седмици доведоха до значително подобрение (7,2 ± 2,8 срещу 9,3 ± 2,4, стр Ключови думи: антиоксиданти, свързване на ендотелен азотен оксид синтаза, азотен оксид, кръвен поток, съдово здраве

Цитиране: Varadharaj S, Kelly OJ, Khayat RN, Kumar PS, Ahmed N и Zweier JL (2017) Роля на диетичните антиоксиданти в запазването на съдовата функция и модулацията на здравето и заболяванията. Отпред. Кардиоваск. Med. 4:64. doi: 10.3389/fcvm.2017.00064

Получено: 12 юни 2017 г .; Приет: 25 септември 2017 г .;
Публикувано: 01 ноември 2017 г.

Андрю Джеймс Уеб, King’s College Лондон, Великобритания

Kristen J. Bubb, Университет в Сидни, Австралия
Марк Ръсел Милър, Университет в Единбург, Великобритания