Széles körben elfogadott, hogy a természetes és étrendi antioxidánsok létfontosságú szerepet játszanak az oxidatív stressz által okozott különböző betegségek megelőzésében. Az oxidatív stressz a szabad gyökök termelődésének és az LDL oxidációs folyamatának megállításán keresztül befolyásolja a CVD kockázatát, beleértve az ateroszklerózist is (Kovanen és Pentikäinen, 2003). A reaktív oxigénfajok (ROS) oxidált LDL termeléséhez és felhalmozódásához vezetnek az ateroszklerotikus léziók helyén (Yla-Herttuala, 1999). Az oxidatív stressz szintén fokozatosan vezet az ateroszklerózis kialakulásához azáltal, hogy hozzájárul a makrofág habsejtek kialakulásához és endotheldiszfunkciót okoz (Mietus-Snyder és mtsai., 2000). Úgy találták, hogy az RS jelentősen csökkenti az oxidatív stressz markereket, beleértve a szérum glikált albumint és a vizelet 8-hidroxi-guanozint stroke-ra hajlamos, spontán hipertóniás patkányokban (Mizutani és mtsai., 2001). Az RS fokozza a kataláz aktivitását és csökkenti a ROS-termelést tengerimalacok szívszövetében (Floreani és mtsai., 2003). Rocha és munkatársai (2009) kimutatták az oxidált LDL csökkentését magas zsírtartalmú diétával táplált patkányokban, amelyeket 45 napon át napi 1 mg/kg dózisban RS-sel kezeltek. A fenti eredmények mind arra utalnak, hogy az RS hatékonyan gátolja a lipidperoxidációt in vivo. Az RS antioxidatív tulajdonságait javasolták a sokrétű hatásainak hátterében álló mechanizmusként, beleértve az antiatherogén hatásokat is (Fremont, 2000).
Az RS gátló hatása a ROS termelésre és a lipidperoxidációra
Számos vizsgálat számolt be arról, hogy az RS gátolja az oxidatív stresszt a ROS elszívásával és a peroxil gyökök és a hidrogén-peroxid mérséklésével (Jang és Surh, 2001; Liu et al., 2003; Shigematsu et al., 2003; Chen et al., 2004; Leiro et al., 2004). Mind az intracelluláris, mind az extracelluláris ROS-termelés RS általi gátlását kimutatták 1 és 100 μmol/l közötti koncentrációban (Jang és Surh, 2001). Az RS erős antioxidáns tulajdonságokat mutatott azáltal, hogy csökkentette a hidroxilgyökök által okozott citokróm C oxidáció sebességét, amelyet hidrogén-peroxid (H2O2) ultraibolya besugárzásával állítanak elő (Turrens és mtsai., 1997). Az RS-ről az is kiderült, hogy elnyeli a hidroxilgyököket (Soares és mtsai., 2003), és gátolja a lipopoliszacharidokkal (LPS) vagy forbolészterekkel stimulált makrofágok által termelt szuperoxid gyökök és H2O2 termelését. Az RS hatékonyan csökkenti a 3H-arachidonsav felszabadulását, amelyet LPS, forbolészterek vagy szuperoxid vagy H2O2 expozíció indukál (Martinez és Moreno, 2000), és jelentősen csökkenti a tiolfehérjék szintjét az emberből izolált vérlemezkékben (Olas és mtsai., 2004). Leonard és munkatársai (2003) kimutatták, hogy az RS erős antioxidáns a hidroxil- és szuperoxid-gyökök elszívásával, és védi a sejteket a sejtmembránok lipidperoxidációjának, valamint a DNS-károsodásnak a megakadályozásával. Kimutatták, hogy az RS megakadályozza a lipidperoxidációt és gátolja az oxidált LDL felvételét (Fremont et al., 1999; Leighton et al., 1999; Bhavnani et al., 2001). A lipidperoxidáció RS általi gátlása az RS erős antioxidáns hatásából és a ROS-termelés gátlásának képességéből eredhet (Fremont és mtsai., 1999; Olas és Wachowicz, 2002).
Az LDL-koleszterin oxidációja erősen összefügg a CVD kockázatával (Holvoet, 2004). Patkánymáj-mikroszómákban az RS gátolta a vas indukálta, valamint az ultraibolya-sugárzás által kiváltott lipidperoxidációt, és megakadályozta az LDL oxidációját rézzel (Fauconneau és mtsai., 1997; Miura és mtsai., 2000). Az RS a lipoxigenáz enzimaktivitás gátlásával hatékonyan megakadályozhatta az oxidatív LDL-módosulást (Maccarrone és mtsai., 1999; Kovanen és Pentikäinen, 2003). A vörösborban található polifenolok, beleértve az RS-t is, a jelentések szerint gátolják az LDL oxidációját; ez a hatás erősebbnek bizonyult, mint a jól ismert antioxidáns α-tokoferolé (Frankel és mtsai., 1993). Az RS megakadályozza az LDL-ben található többszörösen telítetlen zsírsavak oxidációját is (Miller és Rice-Evans, 1995), és koncentrációfüggő módon gátolja az oxidált LDL felvételét az érfalba (Fremont, 2000), valamint megakadályozza a lipidek peroxidáció által okozott károsodását (Frankel és Waterhouse, 1993; Leighton et al, 1999).
Az RS elnyomja az oxidatív stresszt azáltal, hogy növeli a nitrogén-oxid szintézisét az iszkémiás reperfundált szövetekben (Hattori és mtsai., 2002). Kimutatták, hogy az RS megakadályozza az LPS által stimulált ROS termelést (Martinez és Moreno, 2000) és gátolja a tumor nekrózis faktor (TNF) által indukált ROS és lipid peroxidációt számos sejtben, beleértve a myeloid, lymphoid és epithel sejteket (Manna és mtsai., 2000). Az RS gátolja a lipidperoxidációt különböző szabad gyökök, köztük a peroxil- és hidroxilgyökök hatékony elszívásával az iszkémiát követő újraperfundált szívizomban (Ray és mtsai., 1999). Az RS kezelés után az indukálható nitrogén-oxid-szintáz gátlása és a citotoxikus hatások megelőzése is megfigyelhető volt (Tsai és mtsai, 1999; Matsuda és mtsai, 2000).
Bradamante és mtsai (2004) részletesen kifejtette az RS lipidperoxidáció gátló hatásmechanizmusát. Különböző mechanizmusokat javasolnak, amelyeken keresztül az RS antioxidáns hatást fejt ki (Zini és mtsai., 1999). Először is, az RS versenyezhet a Q koenzimmel és csökkentheti az oxidációs lánc III-as komplexét. Másodszor, úgy találták, hogy az RS fokozza az intracelluláris szabadgyökfogó glutationt, mivel az RS fenntartja a sejtek életképességét és gátolja az oxidációt (Savaskan és mtsai., 2003). Harmadszor, az RS növelheti az endogén antioxidánsokat és a 2-es fázisú enzimeket a kardiomiocitákban, és ezek a fokozott sejtvédekezés védelmet nyújt az oxidatív károsodással szemben (Cao és Li, 2004). Az RS és analógjai bizonyítottan hatékony antioxidánsok a linolsav-peroxidáció ellen nátrium-dodecil-szulfát és cetiltrimetil-ammónium-bromid micellákban (Fang és mtsai., 2002; Fang és Zhou, 2008). Az eredmények azt sugallták, hogy az antioxidatív hatás a terjedő peroxilgyököknek a micella felületén történő csapdába ejtésével és az α-tokoferol regenerálásával jár.
Az antioxidáns enzimek RS általi modulációja
Megállapították, hogy az RS-sel való kezelés csökkenti az oxidatív stresszt és megelőz különböző betegségeket azáltal, hogy növeli számos antioxidáns enzim, köztük a szuperoxid-dizmutáz, kataláz, glutation, glutation-reduktáz, glutation-peroxidáz és glutation-S-transzferáz aktivitását patkány aorta simaizomsejtekben (Yen et al, 2003; Li et al., 2006). Kimutatták, hogy az RS fenntartja a glutation szintjét oxidatív stressznek kitett humán perifériás vér mononukleáris sejtekben, és emeli a glutation szintjét hidrogén-peroxiddal aktivált humán limfocitákban (Losa, 2003; Olas et al., 2004). A II. fázisú gyógyszer-metabolizáló enzimek és az antioxidáns gének erős dózisfüggő indukcióját mutatták ki, amikor patkányoknak napi 0,3, 1 és 3 g/testsúlykilogramm RS-t adtak 28 napon keresztül (Hebbar és mtsai., 2005). Az oxidatív stressz jelentős csökkenését RS-kezelés után a lipid-hidroperoxid csökkenésével és az antioxidáns enzimek, köztük a szuperoxid-dizmutáz növekedésével magas zsírtartalmú diétával táplált patkányokban Rocha és munkatársai (2009) kimutatták.
A RS gyulladáscsökkentő hatása
A gyulladás szerepét az ateroszklerózis folyamatában az elmúlt évtizedben egyre jobban felismerték. A gyulladás az ateroszklerózis minden szakaszában jelentős szerepet játszik, beleértve a beindulást, a progressziót és a plakkképződést. (Libby és mtsai., 2002; Jawien, 2008). Az RS in vivo és in vitro gyulladáscsökkentő hatásait és a mögöttes mechanizmust is javasolták (Udenigwe és mtsai., 2008). Az RS gátolja a ciklooxigenáz-2 aktivitását, amely a gyulladás közvetítésében létfontosságú PGE2-t termelő enzim (Donnelly és mtsai., 2004). Az interleukin-6 fontos markerként szerepel a gyulladás folyamatában és az ateroszklerotikus plakkok progressziójában (Ikeda és mtsai., 2001). Kimutatták, hogy tenyésztett egér makrofágok RS kezelés után csökkentik az interleukin-6 génexpresszióját, szintézisét és szekrécióját (Zhong és mtsai., 1999). A gyulladásos folyamatot az RS különböző gyulladásos markerek közvetítésével, mint például az interleukin-8 és a granulocita makrofág kolónia-stimuláló faktorok szekréciójának gátlása, elnyomta (Culpitt et al., 2003; Donnelly et al., 2004), az endotél-leukocita adhéziós molekulák, a vaszkuláris sejtadhéziós molekula-1, valamint a hisztamin és a tumor nekrózis faktor-α szekréciójának gátlásával (Carluccio és mtsai., 2003).
A vaszkuláris endotél növekedési faktor által indukált angiogenezis gátlása úgy tűnik, hogy a ROS-függő útvonal RS általi károsításával történik a humán köldökvéna endotélsejtekben. (Lin és mtsai., 2003). A pro-inflammatorikus citokin tumor nekrózis faktor-α csökkenését Rivera és munkatársai (2009) is kimutatták, miután Zucker patkányokat 8 héten keresztül 10 mg/testsúlykilogramm dózisú RS-sel kezeltek. Pervaiz (2003) kimutatta az RS hatását a nukleáris faktor-κB hatására, amely fontos transzkripciós faktor, amely különböző mediátorokat vagy gyulladást szabályoz, beleértve a citokineket, növekedési faktorokat és adhéziós molekulákat. Az RS erős gyulladáscsökkentő hatással rendelkezik a leukocita adhézió gátlásával iszkémia-reperfúziós patkánymodellben 0,7 mg/kg dózisban (Shigematsu et al., 2003).
Az endotheldiszfunkcióról is beszámoltak, hogy a CVD fontos kockázati tényezője (Rodriguez-Porcel et al., 2001). Fukuda és munkatársai (2006) megállapították, hogy az RS jelentősen növeli a szívizom angiogenezisét kísérleti szívinfarktus által kiváltott patkányokban egy vaszkuláris endoteliális növekedési faktor által közvetített mechanizmuson keresztül. Saiko és munkatársai (2008) áttekintették az RS jótékony hatásait az arachidonsav-metabolizmusra, ahol megállapították, hogy az RS gátolja a foszfolipidek arachidonsavvá történő átalakulását. Továbbá az RS elnyomja a gyulladást a ciklooxigenáz-1, -2; lipoxigenázok, epoxigenázok és a prosztaglandinok és eikozanoidok szintézisének gátlásával (Saiko et al., 2008). Hattori és munkatársai (2002) és Hung és munkatársai (2000) kimutatták a gyulladás és az aterómaszerű plakkok képződésének RS általi gátlását az érrendszeri endotél nitrogén-oxid-termelésének megváltoztatásán keresztül. Az RS modulálja a gyulladásos mediátorok termelését és szekrécióját, és ezáltal elnyomja a polimorfonukleáris sejtek trombogén funkcióját (Rotondo et al., 1998).
A RS szerepe az értágítók és az érszűkítők termelésében
Az endotélsejtekről ismert, hogy szabályozzák és fenntartják az egyensúlyt az értágítók, például a nitrogén-oxid és az érszűkítők, például az endotelin-1 között, valamint csökkentik az ateroszklerózis kockázatát az aterogenezis megelőzésével (Davignon és Ganz, 2004). Az RS a beszámolók szerint befolyásolja és fenntartja az egyensúlyt az értágítók és az érszűkítők termelése között (Fan és mtsai., 2008). A nitrogén-oxid-termelés csökkenése érszűkületet, vérlemezke-aggregációt és oxidatív stresszt eredményez. Továbbá az RS gátolja a ciklooxigenáz-1 enzimet, amely erős vazokonstriktor, és fontos szerepet játszik a vérlemezkék aggregációjában (Szewczuk és mtsai., 2004). A tüdőartéria endotélsejtjeiben RS-sel kezelve megnövekedett nitrogén-monoxid-szintáz aktivitást találtak, ami a nitrogén-monoxid közvetlen kapcsolatára utal a vasorelaxációban (Klinge és mtsai., 2003). Kimutatták, hogy az RS növeli a nitrogén-oxid-szintáz expresszióját, és ezáltal potenciálisan védi a perfundált munkaszívet (Hattori és mtsai., 2002), bár az RS nem mutatott ilyen védőhatást nitrogén-oxid-szintáz knockout egerekben (Imamura és mtsai., 2002). Ezek az eredmények megerősítik az RS hatását a vazokonstriktorok és az értágítók kiegyensúlyozásában, ezáltal megakadályozva a vérlemezkeaggregációt és az oxidatív stresszt, ami a CVD kockázat csökkenéséhez vezet.
A vérlemezkeaggregáció RS általi elnyomása
A vérlemezkeaggregációnak fontos szerepe van az ateroszklerózis közvetítésében, melynek során a vérlemezkék a sejtfelszínekhez tapadnak, felszabadítják a vérlemezkéből származó növekedési faktort és ateroszklerózist indukálnak. A fokozott vagy károsodott vérlemezke-aggregáció különböző szövődményekhez vezet, beleértve a szívinfarktust, az iszkémiát és a stroke-ot. Az RS azonban bizonyítottan gátolja a vérlemezkék aggregációját (Bertelli és mtsai., 1996b; Bhat és mtsai., 2001; Fan és mtsai., 2008). A vérlemezke-aggregáció RS általi elnyomását hiperkoleszterinémiás étrenddel táplált nyulakban és a genetikai hiperkoleszterinémiás egerekben az ateroszklerózis csökkenését is kimutatták (Zini és mtsai., 1999; Wang és mtsai., 2002b). Az RS azonban nem mutatott ki ilyen hatást teljes vérben, mivel a mechanizmus a mitogén-aktivált protein-kinázok gátlásán keresztül történhet a vérlemezkékben (Kirk és mtsai., 2000). Kimutatták, hogy az RS különböző hatásmechanizmusok gátolják a vérlemezkeaggregációt, beleértve a vérlemezkék I-es típusú kollagénhez való tapadásának gátlását, ami a vérlemezkeaktiváció fő lépése. Olas és munkatársai (2002) kimutatták, hogy a vérlemezkék RS-sel történő előkezelése megakadályozza az LPS vagy a trombin által stimulált vérlemezkék kollagénhez és fibrinogénhez való tapadását. Ezek az eredmények további betekintést nyújtanak az RS trombocita aggregációra gyakorolt szuppresszív hatásába.
Az RS kezelés biztonsági aspektusai
A humán és különböző állatmodellekkel végzett számos vizsgálat kimutatta, hogy az RS-szupplementációt követően az adagok széles skáláján nem jelentkeztek jelentős toxikus hatások. Patkányoknál nem találtak toxikus hatást napi 20 mg/kg szájon át történő, 28 napon át tartó orális adagolást követően (Juan és mtsai., 2002). Az ezekben a vizsgálatokban alkalmazott dózisok 1000-szer nagyobbak voltak, mint a napi egy pohár vörösbort fogyasztó emberek által elfogyasztott mennyiség. Továbbá nem észleltek káros hatásokat olyan patkányoknál, amelyeknek 4 héten keresztül napi 300 mg RS-t adtak (Crowell és mtsai., 2004). Boocock és munkatársai (2007) nem számoltak be toxicitásról embereken, akiknek egyszeri adag RS-t adtak be 5 g-ig. E vizsgálatok eredményei azt jelzik, hogy az RS-t jótékony hatásai miatt nyilvánvaló toxicitás nélkül lehet fogyasztani.