Effekter av oral antioksidantcocktail hos pasienter med kardiovaskulære sykdommer

Kardiovaskulær sykdom (CVD) er en av de viktigste dødsårsakene i USA. CVD tilskrives en kombinasjon av store risikofaktorer, inkludert hypertensjon, dyslipidemi, fedme, dårlig kosthold, lavt fysisk aktivitetsnivå og vaskulær endotelcelledysfunksjon.

De vaskulære endotelcellene (VECs) har betydelig kontroll over vaskulær homeostatisk regulering. Når det gjelder mekaniske og kjemiske stimuli, kan VEC-er frigjøre vasoaktive stoffer for å regulere vaskulær tonus, celleadhesjon og proliferasjon av vaskulær glatt muskelcelle (VSMC). Når endotelet er skadet og blir dysfunksjonelt, skjer det aterosklerotiske forandringer som kan bidra til utvikling av hjerte-kar-sykdom og åreforkalkning.

Endotelial dysfunksjon har blitt delvis tilskrevet høye nivåer av reaktive oksygenarter (ROS) som forårsaker betydelig oksidativt stress (OS). OS er definert som en ubalanse mellom hastigheten på ROS-produksjon og hastigheten på ROS-clearance av antioksidantforsvarssystemet, med utilstrekkelig klaring som fører til oksidativ skade av vaskulaturen. Høye nivåer av OS har vist seg å påvirke det vaskulære endotelet negativt ved å øke VSMC-proliferasjon og betennelse, noe som kan resultere i vaskulær ombygging. Økt OS demper også biotilgjengeligheten av nitrogenoksid, en potent vasodilator, og kan ytterligere forverre de strukturelle og funksjonelle endringene i det vaskulære endotelet som er assosiert med utviklingen av hjerte-kar-sykdom.

Når det vaskulære endotelet blir dysfunksjonelt (delvis på grunn av OS), blir blodstrømmen og vaskulær tonusregulering svekket, noe som da påvirker O2-transporten negativt. Uten riktig blodstrøm og O2-transport, blir treningskapasiteten svekket. Dette er en stor bekymring for CVD-pasienter, fordi trening er en effektiv ikke-farmakologisk terapeutisk behandling for mange av CVD-risikofaktorene, inkludert fedme, dyslipidemi, hypertensjon og metabolsk syndrom. Derfor kan forbedring av antioksidantforsvarssystemet lindre høy OS, og forbedre vasodilatorisk kapasitet til blodårer, blodstrøm og O2-transport, og i forlengelsen kan øke treningskapasiteten. Dette vil gjøre trening til et mer levedyktig behandlingsalternativ for CVD-pasienter.

Antioksidantforsvarssystemet inneholder en rekke enzymatiske og ikke-enzymatiske antioksidanter, inkludert katalase, superoksiddismutase, glutationperoksidase, vitamin A, E og C, sammen med glutation, ubiquinon og flavanoider. Antioksidantforsvarssystemet har vist seg å være svekket hos CVD-pasienter, spesielt hos de med perifer arteriell sykdom. Når ROS-produksjonen øker, kan imidlertid dette antioksidantforsvarssystemet bli overveldet, noe som fører til OS og skade på vevet. Antioksidantkapasiteten kan forbedres gjennom tilskudd for å gi bedre OS-clearance i kroppen, noe som da kan resultere i bedre blodstrøm og O2-tilførsel til musklene og andre organer i kroppen.

Tidligere forskning har vist at blodstrømmen øker etter antioksidantinntak. Beinblodstrømmen økte betydelig hos pasienter med kronisk obstruktiv lungesykdom (KOLS) under kneekstensjonstrening i watt (W) sammenlignet med friske alderstilpassede kontroller (3W: 1,798±128 vs. 1,604±100 ml/min, 6W: 1,992± 120 vs. 1,832±109 ml/min, 9W: 2,187±136 vs. 2,035±114 ml/min, P < 0,05, henholdsvis antioksidanttilskudd vs kontroll) etter akutt antioksidanttilskudd (~2 timer før). Hos pasienter med åpenvinklet glaukom, økte antioksidanttilskudd i én måned signifikant biomarkører for okulær blodstrøm i retina og retrobulbar vaskulære senger, hvor topp systolisk hastighet økte med 7,3 % (P=0,013) og sluttdiastolisk hastighet økte med 11 % ( P=0,014). Cerebral blodstrøm har også vist seg å øke etter 12 uker med antioksidanttilskudd. Totalt sett har bruk av antioksidantinntak, akutt og kronisk, vist seg å forbedre blodstrømmen til ulike områder i vaskulaturen.

Tidligere forskning indikerer også at økningen i blodstrømmen indikerer større O2-tilførsel til det målte området. Under kneekstensjonstrening hos KOLS-pasienter økte ben O2-forbruket betydelig sammenlignet med alderstilpassede kontroller etter akutt antioksidantinntak (3W: 210±15 vs. 173 ± 12 mL O2/min, 6W: 237±15 vs. 217±14 mL O2/min, 9W: 260±18 mL vs. 244±16 mL O2/min, P< 0,05, henholdsvis antioksidanttilskudd vs kontroll). Etter 12 ukers bruk av antioksidanter økte oksygenutnyttelsen i høyre prefrontale cortex og var sterkt assosiert med økningen i cerebral blodstrøm (SO2, fra 68,21±1,65 % til 66,58±1,58 %, P=0,001, henholdsvis før vs. post).

Farmakologiske intervensjoner er ofte rettet mot å kontrollere kolesterol og blodtrykk; OS-reduksjon og vaskulær endotelfunksjon er imidlertid ikke vanlige terapeutiske mål. Tidligere forskning har tatt for seg bruk av antioksidanter hos CVD-pasienter, men den har fokusert på inntak av en enkelt antioksidant (f. vitamin E, betakaroten, askorbinsyre) og ikke en kombinasjon av antioksidanter. Utnyttelsen av en kombinasjon av antioksidanter og deres effekter på blodstrøm og oksygentransport i CVD er foreløpig uklart. Formålet med denne foreslåtte studien er å undersøke effekten av akutt administrering av en oral antioksidantcocktail (som inneholder vitamin C, E og a-liponsyre E) på oksidativt stress, vaskulær endotelfunksjon, autonom funksjon, blodstrøm og oksygentilførsel under en gangprøve. Det er antatt at oral administrering av antioksidantcocktailer vil redusere oksidative stressmarkører, og vil øke både vaskulær endotelfunksjon og blodstrøm, og dermed øke oksygentilførselen til musklene og forbedre gangkapasiteten. Disse ventende dataene fra akutt antioksidantadministrasjon vil gi innsikt i langvarig antioksidantbruk hos CVD-pasienter og dens effekter på oksidativt stress, blodstrøm og integrering av O2-transport og utnyttelse i kroppen.