Powszechnie przyjmuje się, że naturalne i dietetyczne antyoksydanty odgrywają istotną rolę w zapobieganiu różnym chorobom wywołanym przez stres oksydacyjny. Stres oksydacyjny wpływa na ryzyko CVD, w tym miażdżycy, poprzez zatrzymanie produkcji wolnych rodników i procesu utleniania LDL (Kovanen i Pentikäinen, 2003). Reaktywne formy tlenu (ROS) prowadzą do produkcji i akumulacji utlenionego LDL w miejscu zmian miażdżycowych (Yla-Herttuala, 1999). Stres oksydacyjny również stopniowo prowadzi do rozwoju miażdżycy, przyczyniając się do powstawania komórek piankowatych makrofagów i powodując dysfunkcję śródbłonka (Mietus-Snyder et al., 2000). Stwierdzono, że RS znacząco zmniejsza markery stresu oksydacyjnego, w tym stężenie albuminy glikowanej w surowicy i 8-hydroksyguanozyny w moczu u podatnych na udar szczurów z nadciśnieniem spontanicznym (Mizutani i in., 2001). RS zwiększa również aktywność katalazy i zmniejsza produkcję ROS w tkance sercowej świnek morskich (Floreani i in., 2003). Rocha et al. (2009) wykazali zmniejszenie utlenionego LDL u szczurów karmionych dietą wysokotłuszczową, którym podawano RS przez 45 dni w dawce 1 mg/kg dziennie. Wszystkie powyższe wyniki sugerują, że RS skutecznie hamuje peroksydację lipidów in vivo. Właściwości antyoksydacyjne RS zostały zasugerowane jako mechanizm leżący u podstaw jego różnorodnych efektów, w tym efektów przeciwmiażdżycowych (Fremont, 2000).
Inhibicyjny wpływ RS na produkcję ROS i peroksydację lipidów
Numerous badania donoszą, że RS hamuje stres oksydacyjny poprzez wymiatanie ROS i tłumienie rodników nadtlenkowych i nadtlenku wodoru (Jang i Surh, 2001; Liu et al…, 2003; Shigematsu et al., 2003; Chen et al., 2004; Leiro et al., 2004). Zahamowanie zarówno wewnątrzkomórkowej jak i zewnątrzkomórkowej produkcji ROS przez RS zostało wykazane w stężeniu od 1 do 100 μmol/l (Jang i Surh, 2001). RS wykazał silne właściwości przeciwutleniające poprzez zmniejszenie szybkości utleniania cytochromu C przez rodniki hydroksylowe, wytwarzane przez promieniowanie ultrafioletowe nadtlenku wodoru (H2O2) (Turrens et al., 1997). Wykazano również, że RS zmiata rodniki hydroksylowe (Soares et al., 2003) i hamuje rodnik ponadtlenkowy i H2O2 wytwarzane przez makrofagi stymulowane lipopolisacharydami (LPS) lub estrami fosforowymi. RS skutecznie zmniejsza uwalnianie kwasu 3H-arachidonowego indukowane przez LPS, estry fosforu lub ekspozycję na rodnik ponadtlenkowy lub H2O2 (Martinez i Moreno, 2000) i znacząco obniża poziom białek tiolowych w płytkach krwi izolowanych od ludzi (Olas i in., 2004). Leonard et al. (2003) wykazały RS jest silnym przeciwutleniaczem przez zmiatanie rodników hydroksylowych i ponadtlenkowych i ochrony komórek poprzez zapobieganie peroksydacji lipidów w błonach komórkowych, jak również uszkodzenia DNA. Wykazano, że RS zapobiega peroksydacji lipidów i hamuje wychwyt utlenionego LDL (Fremont et al., 1999; Leighton et al., 1999; Bhavnani et al., 2001). To hamowanie peroksydacji lipidów przez RS może wynikać z silnego działania antyoksydacyjnego RS i jego zdolności do hamowania generacji ROS (Fremont i in., 1999; Olas i Wachowicz, 2002).
Oksydacja cholesterolu LDL jest silnie związana z ryzykiem CVD (Holvoet, 2004). W mikrosomach wątroby szczura, RS hamował peroksydację lipidów wywołaną żelazem, jak również napromieniowaną ultrafioletem i zapobiegał utlenianiu LDL przez miedź (Fauconneau et al., 1997; Miura et al., 2000). RS może skutecznie zapobiegać oksydacyjnej modyfikacji LDL poprzez hamowanie aktywności enzymu lipooksygenazy (Maccarrone i in., 1999; Kovanen i Pentikäinen, 2003). Polifenole zawarte w czerwonym winie, w tym RS, hamują utlenianie LDL; efekt ten okazał się silniejszy niż znany antyoksydant α-tokoferol (Frankel i in., 1993). RS zapobiega również utlenianiu wielonienasyconych kwasów tłuszczowych znajdujących się w LDL (Miller i Rice-Evans, 1995) i hamuje wychwyt utlenionego LDL w ścianie naczyniowej w sposób zależny od stężenia (Fremont, 2000), jak również zapobiega uszkodzeniom lipidów w wyniku peroksydacji (Frankel i Waterhouse, 1993; Leighton i in…, 1999).
RS tłumi stres oksydacyjny poprzez zwiększenie syntezy tlenku azotu w niedokrwionych tkankach re-perfused (Hattori et al., 2002). Wykazano, że RS zapobiega produkcji ROS stymulowanej przez LPS (Martinez i Moreno, 2000) i hamuje ROS i peroksydację lipidów indukowaną przez czynnik martwicy nowotworów (TNF) w szerokiej gamie komórek, w tym komórek mieloidalnych, limfoidalnych i nabłonkowych (Manna i in., 2000). RS hamuje peroksydację lipidów poprzez skuteczne zmiatanie różnych wolnych rodników, w tym rodników peroksylowych i hydroksylowych w niedokrwionym mięśniu sercowym (Ray et al., 1999). Zahamowanie indukowanej syntazy tlenku azotu i zapobieganie cytotoksyczne skutki były również obserwowane po leczeniu RS (Tsai i in., 1999; Matsuda i in., 2000).
Bradamante i in. (2004) wyjaśnił szczegółowo mechanizm działania RS w hamowaniu peroksydacji lipidów. Różne mechanizmy, poprzez które RS wywiera skutki antyoksydacyjne są sugerowane (Zini i in., 1999). Po pierwsze, RS może konkurować z koenzymem Q i zmniejsza łańcuch oksydacyjny kompleksu III. Po drugie, RS został znaleziony w celu zwiększenia wewnątrzkomórkowego zmiatacza wolnych rodników glutation, jak RS utrzymuje żywotność komórek i hamuje utlenianie (Savaskan et al., 2003). Po trzecie, RS może zwiększyć endogennych antyoksydantów i enzymów fazy 2 w kardiomiocytach, a te zwiększone obrony komórkowej zapewniają ochronę przed uszkodzeniem oksydacyjnym (Cao i Li, 2004). Wykazano, że RS i jego analogi są skutecznymi antyoksydantami przeciwko peroksydacji kwasu linolowego w micelach dodecylosiarczanu sodu i bromku cetylotrimetyloamoniowego (Fang i in., 2002; Fang i Zhou, 2008). Wyniki sugerowały, że działania antyoksydacyjne polegają na wychwytywaniu rozprzestrzeniających się rodników peroksylowych na powierzchni miceli i regeneracji α-tokoferolu.
Modulacja enzymów antyoksydacyjnych przez RS
Znaleziono, że leczenie RS zmniejsza stres oksydacyjny i zapobiega różnym chorobom poprzez zwiększenie aktywności kilku enzymów antyoksydacyjnych, w tym dysmutazy ponadtlenkowej, katalazy, glutationu, reduktazy glutationowej, peroksydazy glutationowej i transferazy glutationowej-S w komórkach mięśni gładkich aorty szczura (Yen i in., 2003; Li et al., 2006). Wykazano, że RS utrzymuje poziom glutationu w ludzkich komórkach jednojądrzastych krwi obwodowej poddanych stresowi oksydacyjnemu i podnosi poziom glutationu w ludzkich limfocytach aktywowanych przez nadtlenek wodoru (Losa, 2003; Olas et al., 2004). Wykazano silną, zależną od dawki indukcję enzymów metabolizujących leki fazy II i genów antyoksydacyjnych, gdy szczury otrzymywały RS w dawkach 0,3, 1 i 3 g/kg masy ciała dziennie przez 28 dni (Hebbar et al., 2005). Znaczące zmniejszenie stresu oksydacyjnego po leczeniu RS poprzez zmniejszenie wodoronadtlenku lipidów i zwiększenie enzymów antyoksydacyjnych, w tym dysmutazy ponadtlenkowej u szczurów karmionych dietą wysokotłuszczową wykazali Rocha i wsp. (2009).
Wpływ przeciwzapalny RS
Rola zapalenia w procesie miażdżycy jest coraz lepiej rozpoznawana w ciągu ostatniej dekady. Zapalenie ma znaczącą rolę na wszystkich etapach miażdżycy, włączając w to inicjację, progresję i tworzenie blaszki miażdżycowej. (Libby i in., 2002; Jawien, 2008). Zarówno in vivo jak i in vitro przeciwzapalne działanie RS i mechanizm leżący u jego podstaw zostały zasugerowane (Udenigwe et al., 2008). RS hamuje aktywność cyklooksygenazy-2, która jest enzymem produkującym PGE2, ważny składnik pośredniczący w zapaleniu (Donnelly et al., 2004). Interleukina-6 została uznana za ważny marker w procesie zapalenia i progresji blaszek miażdżycowych (Ikeda i in., 2001). Wykazano, że makrofagi hodowlane myszy, po leczeniu RS, zmniejszają ekspresję genów, syntezę i wydzielanie interleukiny-6 (Zhong i in., 1999). Stwierdzono, że proces zapalny jest tłumiony przez RS, poprzez pośrednictwo różnych markerów zapalnych, takich jak hamowanie wydzielania interleukiny-8 i czynników stymulujących tworzenie kolonii makrofagów granulocytów (Culpitt i in., 2003; Donnelly i in.., 2004), cząsteczek adhezyjnych śródbłonkowo-leukocytarnych, cząsteczki adhezyjnej komórek naczyniowych-1 oraz poprzez hamowanie wydzielania histaminy i czynnika martwicy nowotworów-α (Carluccio i in., 2003).
Hamowanie angiogenezy indukowanej czynnikiem wzrostu śródbłonka naczyniowego wydaje się zachodzić poprzez RS upośledzenie szlaku zależnego od ROS w ludzkich komórkach śródbłonka żyły pępowinowej. (Lin et al., 2003). Redukcja prozapalnej cytokiny tumor necrosis factor-α została również wykazana przez Rivera et al. (2009) po leczeniu szczurów Zucker z RS w dawce 10 mg/kg masy ciała przez 8 tygodni. Pervaiz (2003) wykazał wpływ RS na działanie czynnika jądrowego-κB, ważnego czynnika transkrypcyjnego, który reguluje różne mediatory zapalenia, w tym cytokiny, czynniki wzrostu i cząsteczki adhezyjne. RS posiada silne działanie przeciwzapalne poprzez hamowanie adhezji leukocytów w modelu niedokrwienia-reperfuzji u szczurów w dawce 0,7 mg/kg (Shigematsu et al., 2003).
Dysfunkcja śródbłonka jest również zgłaszana jako ważny czynnik ryzyka CVD (Rodriguez-Porcel et al., 2001). Fukuda i wsp. (2006) stwierdzili, że RS znacząco zwiększa angiogenezę mięśnia sercowego u szczurów po doświadczalnym zawale serca poprzez mechanizm pośredniczenia czynnika wzrostu śródbłonka naczyniowego. Saiko et al. (2008) dokonali przeglądu korzystnego wpływu RS na metabolizm kwasu arachidonowego, gdzie stwierdzono, że RS hamuje konwersję fosfolipidów do kwasu arachidonowego. Ponadto RS hamuje stan zapalny poprzez hamowanie cyklooksygenazy-1, -2; lipooksygenazy, epoksygenaz i syntezy prostaglandyn i eikozanoidów (Saiko et al., 2008). Hattori et al. (2002) oraz Hung et al. (2000) wykazali hamowanie zapalenia i tworzenia blaszek miażdżycowych przez RS poprzez zmianę wytwarzania tlenku azotu przez śródbłonek naczyniowy. RS moduluje wytwarzanie i wydzielanie mediatorów zapalenia, a tym samym hamuje trombogenną funkcję komórek wielojądrzastych (Rotondo i in. 1998), 1998).
Rola RS w produkcji czynników rozszerzających i zwężających naczynia
Komórki śródbłonka są znane z regulowania i utrzymywania równowagi między czynnikami rozszerzającymi naczynia, takimi jak tlenek azotu i czynnikami zwężającymi naczynia, takimi jak endotelina-1, jak również zmniejszania ryzyka miażdżycy poprzez zapobieganie aterogenezie (Davignon i Ganz, 2004). Stwierdzono, że RS wpływa i utrzymuje równowagę pomiędzy wytwarzaniem odpowiednio substancji rozszerzających i zwężających naczynia krwionośne (Fan i in., 2008). Zmniejszenie produkcji tlenku azotu powoduje zwężenie naczyń, agregację płytek krwi i stres oksydacyjny. Ponadto RS hamuje enzym cyklooksygenazę-1, która jest silnym środkiem zwężającym naczynia krwionośne i odgrywa ważną rolę w agregacji płytek krwi (Szewczuk i in., 2004). Zwiększoną aktywność syntazy tlenku azotu stwierdzono w komórkach śródbłonka tętnicy płucnej pod wpływem RS, co wskazuje na bezpośredni związek tlenku azotu z wazorelaksacją (Klinge i in., 2003). Wykazano, że RS zwiększa ekspresję syntazy tlenku azotu, a tym samym potencjalnie chroni perfundowane serca robocze (Hattori i in., 2002), chociaż RS nie wykazał takiego efektu ochronnego u myszy pozbawionych syntazy tlenku azotu (Imamura i in., 2002). Wyniki te potwierdzają działanie RS w równoważeniu czynników zwężających i rozszerzających naczynia, zapobiegając w ten sposób agregacji płytek i stresowi oksydacyjnemu, co prowadzi do zmniejszenia ryzyka CVD.
Supresja agregacji płytek przez RS
Agregacja płytek ma ważną rolę w pośredniczeniu w miażdżycy, przy czym płytki przylegają do powierzchni komórek, uwalniając płytkopochodny czynnik wzrostu i indukując miażdżycę. Zwiększona lub upośledzona agregacja płytek krwi prowadzi do różnych powikłań, w tym zawału serca, niedokrwienia i udaru mózgu. Wykazano jednak, że RS hamuje agregację płytek krwi (Bertelli i in., 1996b; Bhat i in., 2001; Fan i in., 2008). Wykazano również tłumienie agregacji płytek krwi przez RS u królików suplementowanych dietą hipercholesterolemiczną oraz zmniejszenie miażdżycy u myszy z hipercholesterolemią genetyczną (Zini i in., 1999; Wang i in., 2002b). Jednak RS nie wykazał takich efektów w krwi pełnej, gdyż mechanizm ten może polegać na hamowaniu kinaz białkowych aktywowanych mitogenem w płytkach krwi (Kirk i in., 2000). Wykazano, że różne mechanizmy działania RS hamują agregację płytek, w tym hamowanie adhezji płytek do kolagenu typu I, głównego etapu aktywacji płytek. Olas i wsp. (2002) wykazali, że wstępne traktowanie płytek krwi RS zapobiega stymulowanej przez LPS lub trombinę adhezji płytek do kolagenu i fibrynogenu. Odkrycia te zapewniają lepszy wgląd w supresyjny wpływ RS na agregację płytek.
Aspekty bezpieczeństwa leczenia RS
Kilka badań z udziałem ludzi i różnych modeli zwierzęcych wykazało brak znaczących skutków toksycznych po suplementacji RS w szerokim zakresie dawek. Nie stwierdzono żadnych skutków toksycznych u szczurów po podaniu doustnym 20 mg/kg dziennie przez 28 dni (Juan et al., 2002). Dawki stosowane w tych badaniach były 1000-krotnie wyższe niż ilość spożywana przez ludzi pijących jeden kieliszek czerwonego wina dziennie. Ponadto nie zaobserwowano żadnych negatywnych skutków u szczurów, którym podawano RS w dawce 300 mg dziennie przez 4 tygodnie (Crowell et al., 2004). Boocock et al. (2007) odnotowali brak toksyczności u ludzi, którym podano pojedynczą dawkę RS do 5 g. Wyniki tych badań sygnalizują, że RS może być spożywany dla jego korzystnych efektów bez widocznej toksyczności.
.