A magas sótartalmú bevitel hatása az endothel működésére: Csökkent érrendszeri nitrogén-oxid a magas vérnyomás hiányában

Dr. Matthew A. Boegehold

bevitel

Élettani Tanszék, Nyugat-Virginia Egyetem Orvostudományi Kar

PO Box 9229, Robert C. Byrd Egészségtudományi Központ

Morgantown, WV 26506-9229 (USA)

Kapcsolódó cikkek a következőhöz: "

  • Facebook
  • Twitter
  • LinkedIn
  • Email

Absztrakt

Bevezetés

Ez a rövid áttekintés azokra a kulcsfontosságú vizsgálatokra fog összpontosítani (kezdetben állatmodellekben, újabban pedig emberekben), amelyek dokumentálták, hogy a magas étkezési sófogyasztás milyen mértékben képes kiváltani az endotél diszfunkciót a perifériás érrendszeri ágyakban, függetlenül az artériás nyomás bármilyen változásától. Az e hatások hátterében álló sejt- és molekuláris mechanizmusok jelenlegi megértését ebben az összefüggésben foglaljuk össze, és röviden ismertetjük az étrendi só vaszkuláris simaizomra gyakorolt ​​funkcionális hatásait is. Végül a jövőbeni vizsgálat kritikus területeivel foglalkozunk.

Állatkísérletek

A megnövekedett sóbevitel érrendszeri hatásának feltárása érdekében a kutatók általában olyan állatokat vizsgálnak, akiket 4–8 tömegszázalék NaCl-ot tartalmazó étrenddel etettek. Kevés bizonyíték van arra, hogy ezeknek a diétáknak bármilyen különbsége lenne az érrendszer működésére gyakorolt ​​hatás mértékében. Ezért ezen áttekintés céljából minden olyan étrendet, amelynek NaCl-tartalma 4 és 8% között van, egyszerűen magas sótartalmú étrendnek nevezzük, anélkül, hogy a tényleges sótartalom alapján finomabb különbséget tennénk. Az ezekben a vizsgálatokban alkalmazott kontroll étrendek NaCl-tartalma általában 0,1 és 0,8 tömeg% között mozog. Ezeket a diétákat együttesen „alacsony sótartalmú” étrendnek nevezzük.

Az első kísérleti bizonyíték arra utal, hogy a magas sófogyasztás megnövekedett artériás nyomás hiányában hátrányosan befolyásolhatja az endothelium működését, nagy vezeték artériákból. 1987-ben Luscher és mtsai. [11] beszámolt arról, hogy az endothelium normális képessége a szerotonin- vagy norepinefrin által kiváltott szűkület korlátozására (nem specifikus relaxációs faktorok felszabadulása révén) károsodik a normotenzív Dahl-só-rezisztens (Dahl-R) patkányok magas sótartalmú etetéséből származó aortagyűrűkben. diéta 8 hétig. Nem sokkal ezután Coyle [12] arról számolt be, hogy az agyi infarktus gyakorisága a középső agyi artéria elzáródása után drámaian magasabb azoknál a normotenzív Dahl-R patkányoknál, akik 3 hétig magas sótartalmú étrendet fogyasztottak, mint normotenzív Dahl-R patkányoknál, akik alacsony sótartalmú étrendet fogyasztottak a azonos időtartamú. Mivel az ilyen elzáródás utáni infarktus elleni védelem nagymértékben függ a kollaterális erek endothelium-függő tágulásától a megnövekedett áramlás hatására [13], ez a megállapítás arra utal, hogy a magas sóbevitel az endotheliális nyírási stressz reakciókészségének romlásához vezethet ezekben az erekben.

Az első bizonyíték az étrendi só endotélfunkciójára gyakorolt ​​káros hatására mikrovaszkuláris szinten 1993-ban jelent meg, amikor Boegehold [14] arról számolt be, hogy az endotélium-függő agonista acetilkolinra (ACh) reagálva az arterioláris dilatáció csökkent a normotenzív spinotrapezius izomzatában A Dahl-R patkányok magas sótartalmú étrendet tápláltak 4 hétig. Ebben a vizsgálatban egy L -arginin analóg kezelés a nitrogén-oxid (NO) szintáz (NOS) gátlására csökkentette az arterioláris átmérőt alacsony sótartalmú étrenddel kezelt Dahl-R patkányokban, de nem azokban, akik magas sótartalmú étrendet fogyasztottak, ami arra utal, hogy a normál befolyás A magas sótartalmú állatoknál az endothelium eredetű NO nyugalmi érrendszeri tónusa elveszett. Egy utólagos vizsgálatban a spinotrapezius izom-arteriolák dilatációja a hemodinamikai nyírási stressz akut növekedésére reagálva 2 hét magas sófogyasztás után gyengült, nyilvánvalóan ennek a dilatációnak az NO-közvetített komponensének szelektív elvesztése miatt [15]. . A spinotrapezius izom ezen kezdeti megállapításai óta dokumentálják a magas sóbevitel vérnyomástól független hatását az endotheliális funkcióra más érrendszeri ágyak, köztük a gracilis izom [16], a kremaster izom [17,18,19], agykéreg [20] és mesenterium [21,22].

A NO közvetlen elszívása mellett bizonyítékok utalnak arra, hogy a magas sótartalmú étrenddel etetett állatok edényeiben fellépő megnövekedett oxidáló stressz zavarhatja az endothelialis NOS (eNOS) aktiválásához szükséges endothelsejt-jelátviteli utakat, ami csökkent NO-termeléshez vezet . Az endothel sejtmembrán agonista által kiváltott hiperpolarizációja, amely a megnövekedett NO-termelés kulcsfontosságú eseménye, drámai módon csökken a magas sótartalmú étrendet tápláló patkányok aorta szegmenseiben 4 hétig, és ez legalábbis részben a közepes vezetőképességű Ca károsodásával magyarázható. 2+ -érzékeny K + (IKCa) csatornák a plazmamembránban [34]. Ez a károsodás azonban nem következik be, ha az állatokat egyidejűleg SOD-utánzóval kezelik a magas sótartalom ideje alatt. Hasonlóképpen, az endoteliális sejtek Ca 2+ szintjének agonisták által kiváltott növekedése, amelyek szintén fontosak az eNOS aktiválásához, 3 napig magas sótartalmú patkányok aorta szegmensében gyengülnek, és ezt a hatást SOD utánzó krónikus kezelés is megakadályozza [ 31].

1. ábra

a Arterioláris dilatáció az ACh iontoforetikus alkalmazásának hatására alacsony vagy magas sótartalmú étrendet tápláló egerek spinotrapezius izomzatára, L -arginin (L -Arg) kiegészítéssel vagy anélkül. Bevezetés: A HPLC-vel mért BH4 szintek az egyes csoportokban élő állatok arterioláiban. b Arterioláris fali etidium-bromid fluoreszcencia (az O2-szint indexe) minden kísérleti csoportban a hidroetidin hatására. a, b * p - a magas sótartalmú étrendet fogyasztó állatok edényeiben megnő a NAD (P) H-oxidáz, a xantin-oxidáz és egyes esetekben az eNOS termelése. Alternatív megoldásként, legalábbis az eNOS-tól eltérő források tekintetében az O2-termelés normális lehet, de O2 felhalmozódása van, mivel az antioxidáns védekező mechanizmusok ilyen körülmények között veszélybe kerültek. Ez utóbbi lehetőséggel összhangban a spinotrapezius izomban és az elszigetelt agyi ereken végzett vizsgálatok azt mutatják, hogy a magas sóbevitel az érrendszeri SOD expressziójának és/vagy aktivitásának csökkenéséhez vezethet [32,40].

Annak ellenére, hogy a magas sótartalmú állatokban az alacsony arterioláris NO-szintek bizonyítottak, mi és mások következetesen azt tapasztaltuk, hogy in vivo ezen erek nyugalmi tónusa és belső átmérője hasonló az alacsony sótartalmú étrendet fogyasztó állatokéhoz [14,15, 17,19,25,26], amely összhangban áll a magas sótartalmú állatokban a magas vérnyomás hiányával. Ez feltehetően annak köszönhető, hogy kompenzációs változások vannak más rendszerek aktivitásában, amelyek az optimális szöveti véráramlás biztosítása érdekében szabályozzák a nyugalmi arterioláris átmérőt. Ennek a NO-hozzáférhetőség hiányának azonban valószínűleg funkcionális következményei vannak, amikor az érrendszernek hirtelen hemodinamikai vagy anyagcsere-változásokra kell reagálnia, ami valószínűleg a helyi áramlásszabályozás csökkenő képességéhez vezet.

Humán tanulmányok

Embereknél kifejezett nemi különbségek mutatkozhatnak az étkezési só endotheliális funkcióra gyakorolt ​​hatásában is. A férfiak és a nők egészséges kohorszait magában foglaló vizsgálatban a magas Na + diéta 5 napig történő bevitele nem volt hatással az artériás nyomásra, de átlagosan 55% -kal csökkentette az alkar véráramlásának ACh-indukálta növekedésének NO-összetevőjét [ 51]. További elemzés feltárta, hogy ez az általános csökkenés teljes egészében a férfiak hatásának tudható be, míg a nőknél a dilatáció NO-komponense érzéketlen volt az étrendi sóra. A látszólagos nemi különbség hátterében álló mechanizmusok, valamint a férfiak és a nők kardiovaszkuláris egészségére gyakorolt ​​hatása nem világos, és további tanulmányokat indokol.

A fent leírt humán vizsgálatok csak 5-7 napig alkalmaztak magas sótartalmú időszakokat. A korábban leírt állatkísérletek során egyes kutatók az endothelium funkciójának jelentős változását tapasztalták 3 nap után magas sótartalommal [16,21,30,31,52]. Az étrendi só étkezés utáni hatásairól szóló nemrégiben készült jelentés azonban azt mutatta, hogy bizonyos körülmények között a megnövekedett sóbevitel még rövidebb időintervallumban befolyásolhatja az endotheliális funkciókat. Egészséges, normotenzív humán személyekben a brachialis artéria áramlás által közvetített dilatációja egyetlen alacsony sótartalmú étkezés után akár 120 percig is szignifikánsan csökkent, de ez a csökkenés 30 és 60 percnél kifejezettebb volt, ha az előző étkezés magasabb volt a sótartalma [53].

Az állatokhoz hasonlóan a vaszkuláris NO biohasznosulásának látszólagos csökkenése az emberi alanyok magas sófelvétele után a ROS felhalmozódásának köszönhető az érfalban vagy annak közelében. Az aszkorbinsavval, a ROS nemspecifikus megkötőjével végzett lokalizált kezelés teljes mértékben helyreállítja az arterioláris dilatáció NO-függő komponensét a lokális melegítésig magas sótartalmú étrendben lévő egyéneknél [48]. A magas sótartalmú étrendet fogyasztó embereknél azonban a Na + közvetlenebb hatással lehet az endothelium működésére is. Embereken végzett vizsgálatok kimutatták, hogy az étrendi Na + bevitel növekedése 2-4 mmol/l [Na +] növekedést eredményezhet a plazmában [54,55,56], és ekkora Na + növekedést találtak az eNOS aktivitás és az NO termelés csökkentése a tenyésztett emberi és szarvasmarha endothel sejtekben [57,58]. Ez a mechanizmus, amely egyértelműen elkülönülne attól a mechanizmustól, amelyen keresztül a keringő Ang II csökkenése elősegíti az endotheliális diszfunkciót, felelőssé teheti a magas sótartalmú étkezés gyors étkezés utáni hatását az áramlás által közvetített dilatációra, bár a plazma [Na +] nem mért abban a tanulmányban [53]. Ez a mechanizmus azonban valószínűleg nem működik a magas sótartalmú étrendet fogyasztó rágcsálóknál, mivel a plazma [Na +] láthatóan nem növekszik ezeknél az állatoknál [59,60].

A magas diétás só hatása a vaszkuláris sima izmokra

Következtetések és a jövőbeni vizsgálatok területei

Patkányokon és egereken, akár 8 hétig magas sótartalmú étrenddel végzett vizsgálatok azt mutatják, hogy a megnövekedett sóbevitel az artériás nyomás növekedése nélkül az enzimatikusan keletkező O2 szintjének növekedéséhez vezet az érfalban. Ez az endotheliumból származó NO felszívódásához, valamint egyes, az előállítását közvetítő endoteliális sejtjelátviteli utak lehetséges megszakadásához vezet. A sejtes és szubcelluláris eseményeket, amelyekről feltételezik, hogy részt vesznek ebben a forgatókönyvben, a 2. ábra szemlélteti. A NO biológiai hozzáférhetőségének ebből eredő csökkenése elegendő ahhoz, hogy súlyosan veszélyeztesse az érrendszeri tónus endothelium-függő szabályozását. Klinikai vizsgálatok kimutatták, hogy a magas étkezési sófogyasztás hasonló endotheliális diszfunkcióhoz vezet az embereknél, és vannak bizonyítékok arra, hogy az oxidáns stressz oki tényezőként szerepel ebben a környezetben is. Sok esetben ezek az sótól függő endotheliális funkcióhiányok valószínűleg a vaszkuláris simaizom komplex funkcionális változásaira kerülnek rá, így a magas sófogyasztás érrendszeri viselkedésre gyakorolt ​​általános hatása tükrözi az integrált választ a hiányosságokra több helyen.

2. ábra

Vázlatos diagram, amely bemutatja azokat a sejtes és szubcelluláris eseményeket, amelyek hozzájárulhatnak a perifériás érrendszer NO csökkent biohasznosulásához a magas étrendi sóbevitel után. A plazma Ang II szintjének csökkenése kulcsfontosságú szerepet játszik a fokozott sóbevitel összekapcsolásában az érfal falán található oxidáns és antioxidáns enzimek aktivitásának változásával, bár ennek a kapcsolatnak a részletei nem jól ismertek. ONOO - = peroxinitrit.

Kritikus hiányosságok maradnak a sejtes és molekuláris események megértésében, amelyek a magas sótartalmú étrend bevitele után az érfalban kialakuló oxidáns stressz kialakulásának hátterében állnak, valamint megértjük ezen oxidáns stressznek az endotheliális jelátviteli utakra gyakorolt ​​hatását, amelyek kritikusak nemcsak NO generációra, hanem más vazoaktív faktorok generálására is, amelyek módosíthatják az érrendszer tónusát. További vizsgálatokra van szükség annak a humorális és/vagy idegi mechanizmusoknak a tisztább meghatározásához, amelyek révén a megnövekedett sóbevitel az O2-szint megnövekedéséhez vezet az érrendszerben, és konkrétan további részleteket kell megadni a csökkent Ang II szint szerepéről az endotheliális és sima folyamatok elősegítésében. izomdiszfunkció ilyen körülmények között.

Köszönetnyilvánítás

A szerző köszönetet akar mondani Kimberly Wix-nek a kiváló technikai segítségért a tanulmányban idézett számos tanulmányban. A Nemzeti Egészségügyi Intézetek HL-44012 és HL-52019 támogatásai, valamint az American Heart Association, a West Virginia Affiliate és az American Heart Association National Center támogatása (9750514N és 0150199N) támogatta.