Det är allmänt accepterat att naturliga antioxidanter och antioxidanter i kosten spelar en viktig roll för att förebygga olika sjukdomar som orsakas av oxidativ stress. Oxidativ stress påverkar risken för CVD, inklusive ateroskleros, genom att stoppa produktionen av fria radikaler och oxidationsprocessen av LDL (Kovanen och Pentikäinen, 2003). Reaktiva syrearter (ROS) leder till produktion och ackumulering av oxiderat LDL på platsen för aterosklerotiska lesioner (Yla-Herttuala, 1999). Oxidativ stress leder också successivt till utvecklingen av ateroskleros genom att bidra till bildandet av skumceller från makrofager och orsaka endoteldysfunktion (Mietus-Snyder et al., 2000). RS visade sig signifikant minska markörer för oxidativ stress, inklusive glykerat albumin i serum och 8-hydroxyguanosin i urinen, hos stroke benägna, spontant hypertensiva råttor (Mizutani et al., 2001). RS ökar också katalasets aktivitet och minskar ROS-produktionen i hjärtvävnad hos marsvin (Floreani et al., 2003). Rocha et al. (2009) har visat på en minskning av oxiderat LDL hos råttor som fått fettrik kost och som behandlats med RS i 45 dagar i en dos på 1 mg/kg per dag. Alla ovanstående resultat tyder på att RS effektivt hämmar lipidperoxidationen in vivo. De antioxidativa egenskaperna hos RS föreslogs som den mekanism som ligger till grund för dess olika effekter, inklusive anti-aterogena effekter (Fremont, 2000).
Hämmande effekt av RS på ROS-produktion och lipidperoxidation
Antaliga undersökningar har rapporterat att RS hämmar oxidativ stress genom att fånga ROS och dämpa peroxylradikaler och väteperoxid (Jang och Surh, 2001; Liu m.fl, 2003; Shigematsu et al., 2003; Chen et al., 2004; Leiro et al., 2004). Hämning av både intracellulär och extracellulär produktion av ROS av RS har påvisats med en koncentration som sträcker sig från 1 till 100 μmol/l (Jang och Surh, 2001). RS har visat starka antioxidativa egenskaper genom att minska hastigheten för oxidation av cytokrom C genom hydroxylradikaler, som produceras av ultraviolett bestrålning av väteperoxid (H2O2) (Turrens et al., 1997). RS har också visat sig kunna fånga hydroxylradikaler (Soares et al., 2003) och hämma superoxidradikaler och H2O2 som produceras av makrofager som stimuleras av lipopolysackarider (LPS) eller phorbolestrar. RS minskar effektivt frisättningen av 3H-arachidonsyra som induceras av LPS, morbolestrar eller exponering för superoxid eller H2O2 (Martinez och Moreno, 2000) och sänker signifikant nivåerna av tiolproteiner i trombocyter isolerade från människor (Olas et al., 2004). Leonard et al. (2003) har visat att RS är en stark antioxidant genom att fånga hydroxyl- och superoxidradikaler och skyddar cellerna genom att förhindra lipidperoxidation i cellmembranen samt DNA-skador. RS har visat sig förhindra lipidperoxidation och hämma upptaget av oxiderat LDL (Fremont et al., 1999; Leighton et al., 1999; Bhavnani et al., 2001). Denna hämning av lipidperoxidation genom RS kan härröra från RS starka antioxidativa effekt och dess förmåga att hämma ROS-generering (Fremont et al., 1999; Olas och Wachowicz, 2002).
Oxidation av LDL-kolesterol är starkt förknippad med risken för CVD (Holvoet, 2004). I mikrosomer från råttlever hämmade RS järninducerad såväl som ultraviolett bestrålad lipidperoxidation och förhindrade LDL-oxidation av koppar (Fauconneau et al., 1997; Miura et al., 2000). RS kunde effektivt förhindra oxidativ LDL-modifiering genom att hämma lipoxygenasenzymaktiviteten (Maccarrone et al., 1999; Kovanen och Pentikäinen, 2003). Polyfenoler i rött vin, inklusive RS, har rapporterats hämma LDL-oxidation; denna effekt visade sig vara starkare än den välkända antioxidanten α-tokoferol (Frankel et al., 1993). RS förhindrar också oxidation av fleromättade fettsyror som finns i LDL (Miller och Rice-Evans, 1995) och hämmar det oxiderade LDL-upptaget i kärlväggen på ett koncentrationsberoende sätt (Fremont, 2000), samt förhindrar skador som orsakas av lipider genom peroxidation (Frankel och Waterhouse, 1993; Leighton et al, 1999).
RS undertrycker oxidativ stress genom att öka syntesen av kväveoxid i ischemiska återperfunderade vävnader (Hattori et al., 2002). RS har visat sig förhindra produktion av ROS som stimuleras av LPS (Martinez och Moreno, 2000) och hämma ROS och lipidperoxidation som induceras av tumörnekrosfaktor (TNF) i en mängd olika celler, inklusive myeloida, lymfoida och epitelceller (Manna et al., 2000). RS hämmar lipidperoxidation genom att effektivt fånga upp olika fria radikaler inklusive peroxyl- och hydroxylradikaler i det postischemiska återperfunderade myokardiet (Ray et al., 1999). Hämning av inducerbart kväveoxidsyntas och förebyggande av cytotoxiska effekter observerades också efter behandling med RS (Tsai et al., 1999; Matsuda et al., 2000).
Bradamante et al. (2004) har i detalj förklarat RS:s verkningsmekanism för att hämma lipidperoxidation. Olika mekanismer genom vilka RS utövar antioxidativa effekter föreslås (Zini et al., 1999). För det första kan RS konkurrera med koenzym Q och minskar oxidationskedjans komplex III. För det andra har det visat sig att RS förstärker den intracellulära fria radikalräddaren glutation, eftersom RS upprätthåller cellens livskraft och hämmar oxidation (Savaskan et al., 2003). För det tredje kan RS öka endogena antioxidanter och fas 2-enzymer i kardiomyocyter, och dessa ökade cellförsvar ger skydd mot oxidativ skada (Cao och Li, 2004). RS och dess analoger har visat sig vara effektiva antioxidanter mot peroxidation av linolsyra i natriumdodecylsulfat- och cetyltrimetylammoniumbromidmikeller (Fang et al., 2002; Fang och Zhou, 2008). Resultaten tyder på att de antioxiderande åtgärderna innebär att de fortplantade peroxylradikalerna fångas upp på micellens yta och att α-tokoferol regenereras.
Modulering av antioxidativa enzymer med RS
Behandling med RS har visat sig minska den oxidativa stressen och förebygga olika sjukdomar genom att öka aktiviteterna hos flera antioxidativa enzymer, inklusive superoxiddismutas, katalas, glutation, glutationreduktas, glutationperoxidas och glutation-S-transferas i aortiska släta muskelceller från råtta (Yen et al, 2003; Li et al., 2006). RS har visat sig bibehålla nivåerna av glutation i oxidativt stressade mononukleära celler från mänskligt perifert blod och höja glutationnivåerna i mänskliga lymfocyter som aktiverats av väteperoxid (Losa, 2003; Olas et al., 2004). En stark dosberoende induktion av fas II-läkemedelsmetaboliserande enzymer och antioxidantgener påvisades när råttor fick tillskott av 0,3, 1 och 3 g/kg kroppsvikt per dag av RS i 28 dagar (Hebbar et al., 2005). Signifikanta minskningar av oxidativ stress efter behandling med RS genom minskning av lipidhydroperoxid och ökning av antioxidativa enzymer inklusive superoxiddismutas hos råttor som utfodrats med hög fetthalt har visats av Rocha et al. (2009).
Antiinflammatoriska effekter av RS
Inflammationens roll i processen för ateroskleros har uppmärksammats alltmer under det senaste decenniet. Inflammation har en betydande roll i alla skeden av ateroskleros, inklusive initiering, progression och plackbildning. (Libby et al., 2002; Jawien, 2008). Både in vivo och in vitro antiinflammatoriska effekter av RS och den underliggande mekanismen har föreslagits (Udenigwe et al., 2008). RS hämmar aktiviteten hos cyklooxygenas-2, som är det enzym som producerar PGE2, en viktig komponent för att förmedla inflammation (Donnelly et al., 2004). Interleukin-6 har pekats ut som en viktig markör i inflammationsprocessen och utvecklingen av aterosklerotiska plack (Ikeda et al., 2001). Odlade murina makrofager har efter behandling med RS visat sig minska genuttryck, syntes och sekretion av interleukin-6 (Zhong et al., 1999). Det visade sig att den inflammatoriska processen undertrycktes av RS, genom förmedling av olika inflammatoriska markörer som t.ex. hämning av sekretionen av interleukin-8 och granulocytmakrofagkolonistimulerande faktorer (Culpitt et al., 2003; Donnelly et al, 2004), endotel- och leukocytadhesionmolekyler, vaskulär celladhesionmolekyl-1 och genom att hämma sekretionen av histamin och tumörnekrosfaktor-α (Carluccio et al., 2003).
Hämning av angiogenes som induceras av vaskulär endoteltillväxtfaktor tycks ske genom att RS försämrar den ROS-beroende vägen i endotelceller i humana navelsträngsvener. (Lin et al., 2003). En minskning av den proinflammatoriska cytokinen tumörnekrosfaktor-α visades också av Rivera et al. (2009) efter behandling av Zuckerråttor med RS i en dos av 10 mg/kg kroppsvikt i 8 veckor. Pervaiz (2003) har visat att RS påverkar effekten av kärnfaktor-κB, en viktig transkriptionsfaktor som reglerar olika inflammationsmediatorer, däribland cytokiner, tillväxtfaktorer och adhesionsmolekyler. RS har en stark antiinflammatorisk effekt genom att hämma leukocytadhesion i ischemi-reperfusionsmodellen för råttor vid en dos på 0,7 mg/kg (Shigematsu et al., 2003).
Endotelisk dysfunktion rapporteras också vara en viktig riskfaktor för hjärt-kärlsjukdom (Rodriguez-Porcel et al., 2001). Fukuda et al. (2006) har funnit att RS signifikant ökar den myokardiella angiogenesen hos experimentella råttor inducerade av myokardinfarkt genom en mekanism förmedlad av vaskulär endotelial tillväxtfaktor. Saiko et al. (2008) granskade de positiva effekterna av RS på arakidonsyrametabolismen, där man fann att RS hämmar omvandlingen av fosfolipider till arakidonsyra. Vidare dämpar RS inflammation genom att hämma cyklooxygenas-1, -2; lipoxygenaser, epoxygenaser och syntesen av prostaglandiner och eikosanoider (Saiko et al., 2008). Hattori et al. (2002) och Hung et al. (2000) visade att RS hämmar inflammation och bildning av ateromatösa plack genom att förändra kväveoxidproduktionen från kärlendotelet. RS modulerar produktionen och utsöndringen av inflammatoriska mediatorer och dämpar därmed den trombogena funktionen hos polymorfonukleära celler (Rotondo et al, 1998).
Roll av RS på produktionen av vasodilatorer och vasokonstriktorer
Endotelceller är kända för att reglera och upprätthålla balansen mellan vasodilatorer som kväveoxid och vasokonstriktorer som endotelin-1, samt för att minska risken för åderförkalkning genom att förhindra aterogenes (Davignon och Ganz, 2004). RS har rapporterats påverka och upprätthålla en balans mellan produktionen av vasodilatorer respektive vasokonstriktorer (Fan et al., 2008). Minskad produktion av kväveoxid leder till vasokonstriktion, trombocytaggregation och oxidativ stress. Vidare hämmar RS enzymet cyklooxygenas-1, som är en stark vasokonstriktor och har en viktig roll i trombocytaggregationen (Szewczuk et al., 2004). Ökad aktivitet av kväveoxidsyntas hittades i lungartärens endotelceller vid behandling med RS, vilket tyder på att kväveoxid är direkt kopplat till vasorelaxation (Klinge et al., 2003). RS har visat sig öka uttrycket av kväveoxidsyntas och därmed potentiellt skydda perfunderade arbetande hjärtan (Hattori et al., 2002), även om RS inte visade en sådan skyddande effekt hos möss med knockout av kväveoxidsyntas (Imamura et al., 2002). Dessa resultat bekräftar effekten av RS när det gäller att balansera vasokonstriktorer och vasodilatatorer och därigenom förhindra trombocytaggregation och oxidativ stress, vilket leder till minskad risk för CVD.
Undertryckning av trombocytaggregation med RS
Trombocytaggregation spelar en viktig roll i förmedlingen av åderförkalkning, varvid trombocyter fäster vid cellytor, frigör trombocytavledd tillväxtfaktor och inducerar åderförkalkning. Förstärkt eller nedsatt trombocytaggregation resulterar i olika komplikationer, inklusive hjärtinfarkt, ischemi och stroke. RS har dock visat sig hämma trombocytaggregationen (Bertelli et al., 1996b; Bhat et al., 2001; Fan et al., 2008). Undertryckande av trombocytaggregation genom RS hos kaniner som fick hyperkolesterolemisk diet och minskad ateroskleros hos genetiskt hyperkolesterolemiska möss påvisades också (Zini et al., 1999; Wang et al., 2002b). RS lyckades dock inte påvisa sådana effekter i helblod eftersom mekanismen kan vara genom hämning av mitogenaktiverade proteinkinaser i trombocyter (Kirk et al., 2000). Olika verkningsmekanismer hos RS har visat sig hämma trombocytaggregation, bland annat genom att hämma trombocyternas vidhäftning till kollagen av typ I, som är det viktigaste steget i trombocytaktiveringen. Olas et al. (2002) visade att förbehandling av trombocyter med RS förhindrar LPS- eller trombin-stimulerad trombocytadhesion till kollagen och fibrinogen. Dessa fynd ger mer insikt i den undertryckande effekten av RS på trombocytaggregation.
Säkerhetsaspekter av RS-behandling
Flera undersökningar med människor och olika djurmodeller har visat på frånvaro av signifikanta toxiska effekter efter tillskott av RS inom ett brett doseringsintervall. Inga toxiska effekter hittades hos råttor efter oral administrering av 20 mg/kg per dag i 28 dagar (Juan et al., 2002). De doser som användes i dessa studier var 1000 gånger högre än den mängd som konsumeras av människor som dricker ett glas rödvin per dag. Vidare sågs inga negativa effekter hos råttor som fick ett tillskott av RS på 300 mg per dag i fyra veckor (Crowell et al., 2004). Boocock et al. (2007) rapporterade ingen toxicitet hos människor som fick en engångsdos av RS på upp till 5 g. Resultaten av dessa studier signalerar att RS skulle kunna konsumeras för sina positiva effekter utan någon uppenbar toxicitet.