Det er almindeligt anerkendt, at naturlige antioxidanter og antioxidanter i kosten spiller en afgørende rolle i forebyggelsen af forskellige sygdomme forårsaget af oxidativ stress. Oxidativ stress påvirker CVD-risikoen, herunder åreforkalkning, ved at standse produktionen af frie radikaler og LDL-oxidationsprocessen (Kovanen og Pentikäinen, 2003). Reaktive oxygenarter (ROS) fører til produktion og ophobning af oxideret LDL på stedet for åreforkalkningslæsioner (Yla-Herttuala, 1999). Oxidativt stress fører også gradvist til udvikling af åreforkalkning ved at bidrage til dannelsen af skumceller fra makrofager og forårsage endotheldysfunktion (Mietus-Snyder et al., 2000). RS viste sig at reducere oxidative stressmarkører, herunder glykeret albumin i serum og 8-hydroxyguanosin i urinen, signifikant hos spontant hypertensive rotter, der var udsat for slagtilfælde (Mizutani et al., 2001). RS øger også aktiviteterne af katalase og reducerer ROS-produktionen i hjertevæv hos marsvin (Floreani et al., 2003). Rocha et al. (2009) har vist en reduktion i oxideret LDL hos rotter, der blev fodret med fedtholdig diæt, og som blev behandlet med RS i 45 dage i en dosis på 1 mg/kg pr. dag. Alle ovenstående resultater tyder på, at RS effektivt hæmmer lipidperoxidation in vivo. RS’ antioxidative egenskaber blev foreslået som den mekanisme, der ligger til grund for dens forskellige virkninger, herunder anti-atherogene virkninger (Fremont, 2000).
Hæmmende virkning af RS på ROS-produktion og lipidperoxidation
Numre undersøgelser har rapporteret, at RS hæmmer oxidativ stress ved at fange ROS og dæmpe peroxylradikaler og hydrogenperoxid (Jang og Surh, 2001; Liu et al, 2003; Shigematsu et al., 2003; Chen et al., 2004; Leiro et al., 2004). Hæmning af både intracellulær og ekstracellulær produktion af ROS med RS er blevet påvist med en koncentration på mellem 1 og 100 μmol/l (Jang og Surh, 2001). RS har vist stærke antioxiderende egenskaber ved at reducere hastigheden af cytochrom C-oxidation ved hydroxylradikaler, der produceres ved ultraviolet bestråling af hydrogenperoxid (H2O2) (Turrens et al., 1997). RS har også vist sig at kunne opsamle hydroxylradikaler (Soares et al., 2003) og hæmme superoxidradikaler og H2O2 produceret af makrofager, der er stimuleret af lipopolysaccharider (LPS) eller phorbolestere. RS reducerer effektivt frigivelsen af 3H-arachidonsyre induceret af LPS, phorbolestere eller eksponering for superoxid eller H2O2 (Martinez og Moreno, 2000) og sænker signifikant niveauet af thiolproteiner i blodplader isoleret fra mennesker (Olas et al., 2004). Leonard et al. (2003) har vist, at RS er en stærk antioxidant ved at fange hydroxyl- og superoxidradikaler og beskytte cellerne ved at forhindre lipidperoxidation i cellemembranerne samt DNA-skader. RS har vist sig at forhindre lipidperoxidation og hæmme optagelsen af oxideret LDL (Fremont et al., 1999; Leighton et al., 1999; Bhavnani et al., 2001). Denne hæmning af lipidperoxidation ved hjælp af RS kan skyldes RS’ stærke antioxidante virkning og dens evne til at hæmme ROS-generering (Fremont et al., 1999; Olas og Wachowicz, 2002).
Oxidation af LDL-kolesterol er stærkt forbundet med risikoen for CVD (Holvoet, 2004). I mikrosomer fra rottelever hæmmer RS jerninduceret såvel som ultravioletbestrålet lipidperoxidation og forhindrer LDL-oxidation ved kobber (Fauconneau et al., 1997; Miura et al., 2000). RS kunne effektivt forhindre oxidativ LDL-modifikation ved at hæmme lipoxygenase-enzymaktivitet (Maccarrone et al., 1999; Kovanen og Pentikäinen, 2003). Polyphenoler i rødvin, herunder RS, er blevet rapporteret til at hæmme LDL-oxidation; denne virkning viste sig at være stærkere end den velkendte antioxidant α-tocopherol (Frankel et al., 1993). RS forhindrer også oxidation af flerumættede fedtsyrer, der findes i LDL (Miller og Rice-Evans, 1995) og hæmmer den oxiderede LDL-optagelse i karvæggen på en koncentrationsafhængig måde (Fremont, 2000), samt forhindrer skader på lipider forårsaget af peroxidation (Frankel og Waterhouse, 1993; Leighton et al.., 1999).
RS undertrykker oxidativt stress ved at øge syntesen af nitrogenoxid i iskæmisk re-perfunderet væv (Hattori et al., 2002). RS har vist sig at forhindre produktion af ROS stimuleret af LPS (Martinez og Moreno, 2000) og at hæmme ROS og lipidperoxidation induceret af tumornekrosefaktor (TNF) i en lang række celler, herunder myeloide, lymfoide og epithelceller (Manna et al., 2000). RS hæmmer lipidperoxidation ved effektivt at fange forskellige frie radikaler, herunder peroxyl- og hydroxylradikaler, i det post-ischæmiske re-perfunderede myokardie (Ray et al., 1999). Hæmning af inducerbar nitrogenoxidsyntase og forebyggelse af cytotoksiske virkninger blev også observeret efter behandling med RS (Tsai et al., 1999; Matsuda et al., 2000).
Bradamante et al. (2004) har i detaljer forklaret virkningsmekanismen for RS ved hæmning af lipidperoxidation. Der er foreslået forskellige mekanismer, hvormed RS udøver antioxidante virkninger (Zini et al., 1999). For det første kan RS konkurrere med coenzym Q og nedsætter den oxidative kæde kompleks III. For det andet er det blevet konstateret, at RS øger den intracellulære frie radikalfanger glutathion, da RS opretholder cellens levedygtighed og hæmmer oxidation (Savaskan et al., 2003). For det tredje kan RS øge endogene antioxidanter og fase 2-enzymer i kardiomyocytter, og disse øgede cellulære forsvarsmekanismer giver beskyttelse mod oxidativ skade (Cao og Li, 2004). RS og dens analoger er påvist som effektive antioxidanter mod peroxidation af linolsyre i natriumdodecylsulfat- og cetyltrimethylammoniumbromidmikeller (Fang et al., 2002; Fang og Zhou, 2008). Resultaterne tydede på, at de antioxiderende virkninger involverer indfangning af de forplantede peroxylradikaler på mikellens overflade og regenerering af α-tocopherol.
Modulering af anti-oxidante enzymer med RS
Behandling med RS har vist sig at reducere den oxidative stress og forebygge forskellige sygdomme ved at øge aktiviteterne af flere anti-oxidante enzymer, herunder superoxiddismutase, katalase, glutathion, glutathionreduktase, glutathionperoxidase og glutathion-S-transferase i aortiske glatte muskelceller fra rotter (Yen et al, 2003; Li et al., 2006). Det er blevet påvist, at RS opretholder glutathionniveauet i oxidativt stressede humane perifere blodmononukleære celler og øger glutathionniveauet i humane lymfocytter, der er aktiveret af hydrogenperoxid (Losa, 2003; Olas et al., 2004). Der blev påvist en stærk dosisafhængig induktion af fase II lægemiddelmetaboliserende enzymer og antioxidantgener, da rotter blev suppleret med 0,3, 1 og 3 g/kg kropsvægt pr. dag af RS i 28 dage (Hebbar et al., 2005). Signifikante reduktioner i oxidativ stress efter behandling med RS ved at mindske lipidhydroperoxid og øge anti-oxidante enzymer, herunder superoxiddismutase, hos rotter fodret med fedtholdig kost er blevet vist af Rocha et al. (2009).
Anti-inflammatoriske virkninger af RS
Inflammationens rolle i ateroskleroseprocessen er blevet stadig mere anerkendt i løbet af det seneste årti. Inflammation spiller en væsentlig rolle på alle stadier af åreforkalkning, herunder initiering, progression og plakdannelse. (Libby et al., 2002; Jawien, 2008). Der er blevet foreslået både in vivo og in vitro antiinflammatoriske virkninger af RS og den underliggende mekanisme (Udenigwe et al., 2008). RS hæmmer aktiviteten af cyclooxygenase-2, som er det enzym, der producerer PGE2, der er en vigtig komponent til at formidle inflammation (Donnelly et al., 2004). Interleukin-6 er blevet impliceret som en vigtig markør i inflammationsprocessen og udviklingen af aterosklerotiske plaques (Ikeda et al., 2001). Det er blevet påvist, at dyrkede murine makrofager efter behandling med RS reducerer genekspression, syntese og sekretion af interleukin-6 (Zhong et al., 1999). Det blev konstateret, at den inflammatoriske proces blev undertrykt af RS gennem formidling af forskellige inflammatoriske markører såsom hæmning af sekretion af interleukin-8 og granulocytmakrofag-koloni-stimulerende faktorer (Culpitt et al., 2003; Donnelly et al, 2004), endothelial-leukocyt-adhæsionsmolekyler, vaskulær celleadhæsionsmolekyle-1 og ved at hæmme sekretionen af histamin og tumornekrosefaktor-α (Carluccio et al., 2003).
Hæmning af vaskulær endothelialvækstfaktor-induceret angiogenese synes at ske ved RS-hæmning af den ROS-afhængige vej i humane navleåre-endothelceller. (Lin et al., 2003). Reduktion af proinflammatorisk cytokin tumor necrosis factor-α blev også vist af Rivera et al. (2009) efter behandling af Zucker rotter med RS i en dosis på 10 mg/kg kropsvægt i 8 uger. Pervaiz (2003) har påvist RS’s indflydelse på virkningen af nuclear factor-κB, en vigtig transkriptionsfaktor, der regulerer forskellige inflammationsmediatorer, herunder cytokiner, vækstfaktorer og adhæsionsmolekyler. RS har en stærk antiinflammatorisk virkning ved at hæmme leukocytadhæsion i en iskæmi-reperfusionsrottemodel ved en dosis på 0,7 mg/kg (Shigematsu et al., 2003).
Endotheldysfunktion rapporteres også at være en vigtig risikofaktor for CVD (Rodriguez-Porcel et al., 2001). Fukuda et al. (2006) har fundet, at RS signifikant øger myokardiel angiogenese i eksperimentelle myokardieinfarktinducerede rotter gennem en vaskulær endotelvækstfaktor-medieret mekanisme. Saiko et al. (2008) har gennemgået de gavnlige virkninger af RS på arachidonsyremetabolismen, hvor det blev fundet, at RS hæmmer omdannelsen af fosfolipider til arachidonsyre. Endvidere undertrykker RS inflammation ved at hæmme cyclooxygenase-1, -2; lipoxygenaser, epoxygenaser og syntesen af prostaglandiner og eicosanoider (Saiko et al., 2008). Hattori et al. (2002) og Hung et al. (2000) påviste, at RS hæmmer inflammation og dannelse af ateromatøse plakater ved at ændre nitrogenoxidproduktionen fra vaskulært endotelium. RS modulerer produktionen og sekretionen af inflammatoriske mediatorer og undertrykker derved polymorphonukleære cellers trombogeniske funktion (Rotondo et al., 1998).
Rolle af RS på produktionen af vasodilatatorer og vasokonstriktorer
Endothelceller er kendt for at regulere og opretholde en balance mellem vasodilatatorer såsom nitrogenoxid og vasokonstriktorer såsom endothelin-1, samt at reducere risikoen for åreforkalkning ved at forebygge åreforkalkning (Davignon og Ganz, 2004). RS er blevet rapporteret til at påvirke og opretholde en balance mellem produktionen af henholdsvis vasodilatatorer og vasokonstriktorer (Fan et al., 2008). Reduktion af nitrogenoxidproduktionen resulterer i vasokonstriktion, trombocytaggregation og oxidativ stress. Desuden hæmmer RS enzymet cyclooxygenase-1, som er en stærk vasokonstriktor og har en vigtig rolle i blodpladeaggregation (Szewczuk et al., 2004). Der blev fundet øget aktivitet af nitrogenoxidsyntase i endothelceller i lungearterierne ved behandling med RS, hvilket indikerer nitrogenoxids direkte tilknytning til vasorelaxation (Klinge et al., 2003). RS har vist sig at øge ekspressionen af nitrogenoxidsyntase og dermed potentielt beskytte perfunderede arbejdende hjerter (Hattori et al., 2002), selv om RS ikke viste en sådan beskyttende virkning i nitrogenoxidsyntase knockout-mus (Imamura et al., 2002). Disse resultater bekræfter virkningen af RS med hensyn til at afbalancere vasokonstriktorer og vasodilatatorer og derved forhindre trombocytaggregation og oxidativt stress, hvilket fører til reduktion af CVD-risikoen.
Suppression af trombocytaggregation ved hjælp af RS
Trombocytaggregation har en vigtig rolle i formidlingen af åreforkalkning, hvorved trombocytter klæber til celleoverflader, frigiver trombocytafledt vækstfaktor og inducerer åreforkalkning. Forbedret eller nedsat trombocytaggregation resulterer i forskellige komplikationer, herunder myokardieinfarkt, iskæmi og slagtilfælde. RS har imidlertid vist sig at hæmme blodpladernes aggregering (Bertelli et al., 1996b; Bhat et al., 2001; Fan et al., 2008). Der blev også påvist undertrykkelse af trombocytaggregation ved hjælp af RS hos kaniner, der fik tilskud af hyperkolesterolholdig kost, og reduceret åreforkalkning hos genetisk hyperkolesterolholdige mus (Zini et al., 1999; Wang et al., 2002b). RS kunne imidlertid ikke påvise sådanne virkninger i fuldblod, da mekanismen måske er gennem hæmning af mitogen-aktiverede proteinkinaser i blodplader (Kirk et al., 2000). Forskellige virkningsmekanismer for RS er blevet vist at hæmme trombocytaggregation, herunder hæmning af trombocytters adhæsion til type I kollagen, det vigtigste trin i trombocytaktivering. Olas et al. (2002) viste, at forbehandling af trombocytter med RS forhindrer LPS- eller thrombin-stimuleret trombocytadhæsion til kollagen og fibrinogen. Disse resultater giver mere indsigt i den undertrykkende virkning af RS på trombocytaggregation.
Sikkerhedsaspekter af RS-behandling
Flere undersøgelser med mennesker og forskellige dyremodeller har vist fravær af betydelige toksiske virkninger efter tilskud med RS over en bred vifte af doser. Der blev ikke fundet nogen toksiske virkninger hos rotter efter oral indgift af 20 mg/kg pr. dag i 28 dage (Juan et al., 2002). De doser, der blev anvendt i disse undersøgelser, var 1000 gange højere end den mængde, der indtages af mennesker, som drikker et glas rødvin om dagen. Desuden blev der ikke set nogen skadelige virkninger hos rotter, der fik et tilskud af RS på 300 mg pr. dag i 4 uger (Crowell et al., 2004). Boocock et al. (2007) rapporterede ingen toksicitet hos mennesker, der fik en enkelt dosis RS på op til 5 g. Resultaterne af disse undersøgelser signalerer, at RS kan indtages for sine gavnlige virkninger uden nogen tilsyneladende toksicitet.