Untersuchung der Wirkung anorganischer Nitrate auf die mikrovaskuläre Physiologie des Menschen – eine Pilotstudie. (ENIH-MPS)

Herz-Kreislauf-Erkrankungen (CVD) sind die häufigste Todesursache weltweit und machen über 29 Prozent aller Todesfälle aus, wobei koronare Herzkrankheit und Schlaganfall bis 2020 voraussichtlich die weltweit häufigsten Todesursachen sein werden. Die erhöhte Sterblichkeit stellt nur eine Seite des Problems dar, da die klinische Versorgung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen kostspielig und langwierig ist und möglicherweise familiäre und gesellschaftliche Ressourcen auf lebensrettende intensivmedizinische Behandlungen umlenkt. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, präventive und therapeutische Strategien zu entwickeln, die die finanzielle und soziale Belastung durch Herz-Kreislauf-Erkrankungen verringern.

Alter ist ein Hauptrisikofaktor für chronische Krankheiten wie Krebs, Diabetes, Neurodegeneration und Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Beispielsweise ist die Prävalenz und Inzidenz der chronischen Veneninsuffizienz (CVI) eng mit einer altersbedingten Funktionsstörung der Mikrozirkulationskontrolle verbunden. Ebenso ist das Alter mit einem erhöhten Risiko für Arteriosklerose und der Bildung makroskopischer Läsionen in großen Arterien verbunden, die zu einer Behinderung des Blutflusses und dem Auftreten ischämischer Ereignisse führen. Die raschen Veränderungen der weltweiten Altersdemografietrends stehen daher in engem Zusammenhang mit der steigenden Belastung durch Herz-Kreislauf-Erkrankungen.

Bluthochdruck ist ein wichtiger Risikofaktor für Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Erhöhter Blutdruck (BP) wird hauptsächlich durch einen erhöhten Gefäßwiderstand verursacht, hauptsächlich aufgrund einer Verdickung der Arterienwände, einer autonomen Dysregulation und einer endothelialen Dysfunktion. Aus dem Endothel gewonnenes Stickstoffmonoxid (NO) ist ein starker Vasodilatator, der eine entscheidende Rolle bei der augenblicklichen Kontrolle des Gefäßtonus spielt. Daher überrascht es nicht, dass ein Schlüsselaspekt der endothelialen Dysfunktion eine verringerte NO-Produktion über den L-Arginin-abhängigen Enzymweg ist. NO verringert auch die Blutplättchenaggregation, verbessert die Mitochondrienfunktion und verringert die zelluläre Gefäßadhäsion. Daher ist eine Verringerung der NO-Bioverfügbarkeit ursächlich mit einem Anstieg des Blutdrucks und des atherosklerotischen Risikos verbunden.

Bis vor kurzem glaubte man, dass Nitrat (NO3-) und Nitrit (NO2-) aus der Nahrung nur begrenzte physiologische Vorteile bieten, obwohl sie endogen als Teil des NO-Stoffwechselwegs produziert werden. Die Entdeckung des entero-speicheldrüsen Kreislaufs und der nicht-enzymatischen Reduktion von NO3- zu NO2- und NO bietet eine wichtige alternative NO-Quelle, insbesondere in Umgebungen mit reduziertem pH-Wert und Sauerstoffdruck. Die Hauptquellen für NO3 in der Nahrung sind grünes Blattgemüse wie Rucola oder Spinat oder Knollenprodukte wie Rote Bete. Die typische Nitrataufnahme einer westlichen Ernährung beträgt zwischen 50 und 100 mg/NO3-/Tag, wohingegen Diäten mit viel Obst und Gemüse wie die mediterrane oder japanische Ernährung bis zu 1000 mg/NO3-/Tag liefern können. Zunehmende Beweise scheinen den Zusammenhang zwischen dem hohen NO3-Gehalt dieser Ernährungsgewohnheiten und schützenden kardiovaskulären Wirkungen zu belegen.

Es wird angenommen, dass die kardiovaskulären Vorteile von NO3- auf einer Verbesserung der Endothelfunktion beruhen, die durch eine verbesserte NO-Bioverfügbarkeit erreicht wird. Andere Mechanismen können eine direkte Wirkung von NO2 auf Kalziumkanäle in glatten Gefäßmuskelzellen (SMVCs) in Widerstandsgefäßen umfassen. Die Umwandlung von NO3- in NO2- durch die orale Mikroumgebung ist ein Schlüsselmechanismus der entero-speichelalen NO3-Zirkulation und der nichtenzymatischen Synthese von NO. Die orale Mikrobiota ist entscheidend am ersten Reduktionsschritt (NO3- zu NO2-) beteiligt und eine Veränderung der Reduktionskapazität der oralen Mikrobiota (z. B. Spucken, antiseptische Mundspülung) unterbricht die positiven Wirkungen von anorganischem NO3- auf die Gefäßfunktion. Siervo et al. haben kürzlich eine verringerte Wirksamkeit einer konzentrierten Rote-Bete-Saft-Ergänzung bei älteren übergewichtigen und fettleibigen Personen nachgewiesen. Das Altern scheint mit Veränderungen in der oralen Mikroumgebung sowie einer verminderten Reaktionsfähigkeit des Endothels und der SMVCs auf NO verbunden zu sein.

Es liegen jedoch nur begrenzte Kenntnisse über den Einfluss des Alterungsprozesses auf Faktoren vor, die die NO3-Umwandlung beeinflussen, ausgehend vom NO3-reduzierenden Potenzial im Mundmilieu. Daher könnte ein besseres Verständnis der altersbedingten Mechanismen im Zusammenhang mit der endothelialen Dysfunktion zur Entwicklung wirksamer und gezielter Ernährungsstrategien zur frühzeitigen Prävention von Bluthochdruck, Arteriensteifheit und Herz-Kreislauf-Erkrankungen im gesamten Lebensverlauf führen.