Wirkungen von Trehalose und Polyphenolen bei vaskulopathischen Patienten

Die periphere arterielle Verschlusskrankheit (pAVK) ist eine wichtige Manifestation der systemischen Atherosklerose und ist durch eine Obstruktion der Arterien der unteren Extremitäten gekennzeichnet. PAD ist normalerweise mit vaskulären Komplikationen verbunden, die nicht nur in der peripheren Zirkulation, sondern auch in zerebralen und koronaren Bäumen auftreten (PubMed ID: 9892517). Claudicatio intermittens, die typische klinische Manifestation der Krankheit, die etwa ein Drittel der PAD-Patienten betrifft, wird durch eine Veränderung des Blutflusses zu den unteren Extremitäten während des Trainings identifiziert, verschlechtert sich bei 25 % der Patienten und etwa 5 % erleiden eine Amputation (PubMed ID : 2647761). Arterien, Arteriolen und Kapillaren, die das Skelettmuskelgewebe distal der Stelle der Stenose versorgen, spielen eine Schlüsselrolle bei der Entstehung von Claudicatio. Endotheldysfunktion, reduzierte Glukoseoxidation, Akkumulation toxischer Metaboliten, Veränderung der Stickoxid (NO)-Erzeugung und oxidativer Stress scheinen eine Rolle unter den Faktoren zu spielen, die zur Verringerung des Blutflusses bei pAVK-Patienten beitragen (PubMed ID: 17298965). Stickoxid (NO) wird von L-Arginin synthetisiert, von Endothelzellen konstitutiv freigesetzt und dient der Regulierung des Gefäßtonus und der Hemmung der Thrombozytenfunktion. NO ist ein starkes antiatherosklerotisches Molekül, wie eine experimentelle Studie gezeigt hat, die zeigt, dass die Integration von L-Arginin das Fortschreiten der Arteriosklerose verringert. Die Bildung von NO ist bei Patienten mit pAVK reduziert, und unter den verschiedenen Mechanismen, die an der reduzierten Bildung von NO beteiligt sind, könnte die Erhöhung des oxidativen Stresses eine Schlüsselrolle spielen, die zu einem beschleunigten Abbau von NO oder einer Hemmung der NO-Synthase führt.

Erhöhte Serumspiegel von Isoprostanen und Autoantikörpern gegen oxidierte Lipoproteine ​​niedriger Dichte bestätigen die Zunahme von oxidativem Stress bei diesen Patienten. Darüber hinaus wird die Rolle von oxidativem Stress durch eine Interventionsstudie bestätigt, in der pAVK-Patienten, die 7 Tage lang mit Propionyl-L-Carnitin (6 g/Tag) behandelt wurden, die maximal zurückgelegte Distanz (MWD), eine Erhöhung der Bioverfügbarkeit von NO und eine signifikante Erhöhung der zurückgelegten Entfernung bewirkten eine Verringerung des oxidativen Stresses.

PAVK-Patienten haben ein zwei- bis dreimal höheres Risiko für kardiovaskuläre und zerebrovaskuläre Sterblichkeit im Vergleich zu gesunden Probanden. Die Veränderung der Blutplättchenfunktion ist an der Entwicklung und dem Fortschreiten von Atherosklerose sowie an der Pathogenese akuter kardialer ischämischer Ereignisse beteiligt. Die Thrombozytenaktivierung ist bei Patienten mit Ischämie der unteren Extremitäten im Vergleich zu gesunden Kontrollpersonen erhöht, da dies auf einen prothrombotischen Zustand hindeutet.

Polyphenole sind eine Klasse natürlicher, synthetischer und halbsynthetischer Moleküle, die durch das Vorhandensein von Phenoleinheiten gekennzeichnet sind. In den letzten Jahrzehnten wurden prospektive und epidemiologische Studien durchgeführt, die potenziell vorteilhafte Wirkungen dieser Moleküle auf die menschliche Gesundheit (z. B. auf das Herz-Kreislauf- und Nervensystem) zeigen. Die Polyphenole entfalten ihre wohltuende Wirkung insbesondere durch die Hemmung der NADPH-Oxidase (Nox2), die für die Bildung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) entscheidend ist. Es gibt mehrere Flavonoide, die eine gerinnungshemmende Wirkung ausüben können, indem sie beispielsweise den Prozess der Blutplättchenaktivierung abschwächen. Darüber hinaus können Polyphenole auch positive Wirkungen durch die Aktivierung der Autophagie ausüben.

Autophagie ist ein intrazellulärer zytoprotektiver Prozess, der den Proteinabbau, den Organellenumsatz und das Recycling von zytoplasmatischen Komponenten unter Bedingungen von Nährstoffmangel und zellulärem Stress vermittelt (PubMed ID: 15068787). Darüber hinaus spielt die Autophagie eine wichtige Rolle bei der Entfernung überschüssiger zellulärer ROS durch Aufrechterhaltung eines Redoxgleichgewichts (PubMed ID: 27200146). Die abgebauten Materialien im Autophagosom werden dann für anabole Reaktionen verwendet, um das Energieniveau aufrechtzuerhalten und einfache Moleküle bereitzustellen, die aus dem Abbauprozess stammen und von Zellen für andere Funktionen wiederverwendet werden können. Autophagie hilft daher den Zellen, sich an Energie- und Stressveränderungen anzupassen, indem sie den Zellstoffwechsel, die Homöostase und das Überleben unterstützt (PubMed ID: 18006683). Die unzureichende autophagische Aktivität kann zum Zelltod beitragen. Mehrere Studien haben gezeigt, dass die Hemmung des autophagischen Flusses zur Pathogenese von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes, entzündlichen Erkrankungen, Krebs und körperlichem Stress beitragen kann (PubMed ID: 18191218).

Trehalose ist ein natürliches Disaccharid, das aus zwei durch eine α1-1-glykosidische Bindung verbundenen Glucosemolekülen besteht und von niederen Organismen wie Hefen, Insektenbakterien und Pflanzen, aber nicht von Säugetieren synthetisiert wird. Trehalose erfüllt mehrere Funktionen, die es von anderen gebräuchlichen Disacchariden unterscheidet, einschließlich einer Schutzwirkung gegen verschiedene Stressoren, wie oxidativen Stress, Temperaturänderungen, Anhäufung von Proteinaggregaten und Austrocknung (PubMed ID: 12626396). Darüber hinaus haben jüngste Beweise gezeigt, dass Trehalose durch endotoxischen Schock ausgelöste Entzündungsreaktionen sowohl in vivo als auch in vitro verhindern kann (PubMed ID: 17172986 und PubMed ID: 18555988). Die orale Verabreichung dieses Disaccharids ist in der Lage, die Entwicklung und das Fortschreiten von neurodegenerativen Erkrankungen, Leberverfettung, Nierenschäden, Insulinresistenz, Atherosklerose, postischämischem Herzumbau und Pankreatitis drastisch zu reduzieren (PubMed ID: 22689910, PubMed ID: 21147367 und PubMed ID : 29724354) hauptsächlich durch die Stimulation der Autophagie. Tatsächlich wurde gezeigt, dass Trehalose ein starker Induktor der Autophagie ist (PubMed ID: 17182613). Darüber hinaus zeigten unsere vorläufigen In-vitro-Daten, dass Trehalose in Kombination mit einer Mischung aus Polyphenolen (Catechin und Epicatechin) die Thrombozytenaktivierung und oxidativen Stress reduzieren und den autophagischen Fluss verbessern kann. Schließlich beobachteten wir in den Endothelzellen, dass die Mischung die Produktion von NO, die angiogenen Eigenschaften und die Lebensfähigkeit der Zellen erhöhen könnte.