Haferkleie und Plasma-Lipid- und Fäkalienbakterien bei Patienten mit koronarer Herzkrankheit

Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation stellen Herz-Kreislauf-Erkrankungen (CVDs), insbesondere die koronare Herzkrankheit (KHK), weltweit die Haupttodesursache dar. Atherosklerose, der primäre pathophysiologische Mechanismus, der der CAD zugrunde liegt, ist ein multifaktorieller Prozess, bei dem Lipide und Entzündungsfaktoren eine zentrale Rolle spielen. Eine mögliche Ursache für chronische Entzündungen ist Endotoxämie, eine Erkrankung, die durch die Aufnahme von Lipopolysacchariden (LPS) in das Kreislaufsystem entsteht. LPS ist ein aktiver Bestandteil der Zellwand gramnegativer Bakterien, die aus der Darmmikrobiota stammen, und ein wirksamer Aktivator des angeborenen Immunsystems über den Toll-like-Rezeptor-4-Weg. Der Eintritt von LPS in den systemischen Kreislauf führt letztendlich zur intrazellulären Transkription mehrerer Entzündungsmediatoren, die anschließend eine Entzündungsreaktion auslösen. Es wird erkannt, dass dies einen Faktor bei der Entwicklung und dem Fortschreiten von Arteriosklerose und der daraus folgenden Erkrankung der Herzkranzgefäße beiträgt. In atherosklerotischen Plaques wurde das Vorhandensein von bakterieller 16S-ribosomaler RNA aus der Familie der Enterobakterien festgestellt. Das Protein, das im Blut an LPS bindet, ist als LBP (Lipopolysaccharid-bindendes Protein) bekannt. Es wurde gezeigt, dass die LBP-Serumspiegel bei Patienten mit angiographisch bestätigter koronarer Herzkrankheit im Vergleich zu Personen ohne koronare Atherosklerose erhöht sind.

Eine Erhöhung der Ballaststoffaufnahme hat das Potenzial, Plasmalipidbestandteile, einschließlich LDL-Cholesterin, HDL-Cholesterin und Triglyceride, zu beeinflussen. Darüber hinaus haben Ballaststoffe das Potenzial, die Zusammensetzung der Darmmikrobiota zu beeinflussen, was wiederum den LBP-Spiegel und andere mikrobiell produzierte Faktoren und damit die Herz-Kreislauf-Gesundheit beeinflussen kann. Es wurde gezeigt, dass Ballaststoffe das Wachstum einer vielfältigeren Darmmikrobiota fördern können, die wiederum Metaboliten produziert, die lokale und systemische Entzündungen modulieren können. Darüber hinaus kann sich der Einfluss einer ballaststoffreichen Ernährung auf die Struktur und Funktion der Darmmikrobiota und der von dieser Mikrobengemeinschaft produzierten Metaboliten als wirksam bei der Vorbeugung bestimmter Herz-Kreislauf-Erkrankungen erweisen, indem sie lokale und systemische Entzündungen reduziert.

Ballaststoffe werden von Darmbakterien verstoffwechselt, wodurch Metaboliten entstehen, die anschließend von den Darmzellen aufgenommen werden. Kurzkettige Fettsäuren (SCFAs), einschließlich Acetat, Propionat und Butyrat, werden von der Darmmikrobiota im Dickdarm durch Fermentation von Ballaststoffen produziert. Untersuchungen haben gezeigt, dass sie als Liganden für eine bestimmte Gruppe von G-Protein-gekoppelten Rezeptoren fungieren, darunter GPR43 und GPR109A, die auf einer Reihe von Zellen, einschließlich weißen Blutkörperchen, exprimiert werden. Die Bindung von SCFAs an diese Rezeptoren führt zur Induktion intrazellulärer Signale, die wiederum eine Vielzahl von Zell- und Gewebeeffekten auslösen, die an der Regulierung des Stoffwechsels und der Entzündung beteiligt sein können. Diese Effekte können zu den kardioprotektiven Wirkungen von SCFAs beitragen.

Die vorliegende Studie wird die Wirkung einer Haferkleie-Supplementierung auf Plasmalipide, Insulin, Entzündungsmarker, LBP-Konzentrationen, ausgewählte Fäkalienbakterien und die Genexpression kurzkettiger Fettsäurenrezeptoren in mononukleären Zellen des peripheren Blutes bei Patienten mit koronarer Herzkrankheit untersuchen.

Diese Studie verwendet ein randomisiertes, kontrolliertes klinisches Studiendesign ohne Verblindung. In dieser Studie werden Patienten ausgewählt, die die Zulassungskriterien erfüllen und an das Shahid Modarres Medical and Research Center überwiesen werden. Ihnen werden die Ziele und die Methodik der Studie ausführlich erklärt und von allen Freiwilligen wird eine schriftliche Einwilligung eingeholt. Die Krankenakten der Patienten werden verwendet, um Daten über die Krankheit, die eingesetzten pharmakologischen Wirkstoffe und andere relevante medizinische Informationen zu sammeln. Die Studie umfasst Gewichtsmessungen und die Berechnung des Body-Mass-Index (BMI) für alle Patienten zu Beginn und am Ende der Studie. Das Ausmaß der körperlichen Aktivität wird zu Beginn und am Ende der Studie mithilfe eines Fragebogens zur körperlichen Aktivität gemessen. Die Patienten werden nach dem Zufallsprinzip einer von zwei Studiengruppen zugeordnet, nämlich der Kontrollgruppe und der Haferkleiegruppe. Die Studie wird über einen Zeitraum von zwei Monaten durchgeführt. Die Kontrollgruppe erhält allgemeine Ernährungsratschläge, einschließlich Empfehlungen zur Reduzierung der Aufnahme von gesättigten Fettsäuren, Natrium und Einfachzucker. In der Haferkleie-Gruppe nehmen die Patienten zusätzlich zu den oben genannten Empfehlungen 28 Gramm Haferkleie pro Tag zu sich. Alle Patienten werden angewiesen, im Verlauf der Studie auf die Verwendung rezeptfreier pflanzlicher Arzneimittel, probiotischer Lebensmittel (wie Joghurt) und probiotischer Nahrungsergänzungsmittel zu verzichten.

Um die biochemischen Blutparameter zu Beginn und am Ende der Studie zu beurteilen, wird allen Patienten nach 12–14 Stunden Fasten durch einen Labortechniker eine venöse Blutprobe von 6 ml über die Armvene entnommen. Nach der Entnahme der Blutproben wird das Plasma von den Blutzellen getrennt, die dann mithilfe einer Ficoll-Lösung voneinander getrennt werden. Die Plasma- und PBMC-Proben werden in Mikroröhrchen in einem Gefrierschrank bei -80 °C gelagert, bis die erforderlichen Tests durchgeführt wurden. Die Konzentrationen der Plasmalipide werden mit Standard-Kits bestimmt. Die LBP-Konzentrationen werden mithilfe von ELISA-Kits (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) quantifiziert. Die Gesamt-RNA wird aus den PBMC-Proben extrahiert und die cDNA wird mithilfe eines cDNA-Synthesekits synthetisiert. Anschließend wird die Expression der Gene GPR109A und GPR43 durch den Einsatz spezifischer Primer und einen quantitativen PCR-Assay quantifiziert.