Czosnek jako skuteczny środek przeciw miażdżycy

W niedawno opublikowanym badaniu w Frontiers in Pharmacology naukowcy z Chin zidentyfikowali i przeanalizowali aktywne składniki czosnku i ich cele w miażdżycy, badając leżące u ich podstaw mechanizmy farmakologiczne. Odkryli, że czosnek zmniejsza ekspresję genów związanych z ferroptozą, co wskazuje na jego potencjał w leczeniu miażdżycy poprzez regulację ferroptozy i redukcję peroksydacji lipidów.

Miażdżyca jest główną przyczyną chorób sercowo-naczyniowych (CVD), takich jak choroba wieńcowa i udar, z nieprawidłowym pogrubieniem błony wewnętrznej tętnic szyjnych, które dotyka ponad miliard ludzi na całym świecie. Choroba jest wynikiem nieprawidłowego metabolizmu lipidów, prowadzącego do tworzenia się blaszek i potencjalnego zamknięcia tętnic z powodu pęknięcia blaszki. Nowe dowody podkreślają rolę ferroptozy, formy regulowanej śmierci komórek związanej z peroksydacją lipidów, w miażdżycy i innych chorobach sercowo-naczyniowych. Chociaż dostępne są leki obniżające poziom lipidów, niosą one ze sobą ryzyko, takie jak uszkodzenie wątroby i nerek, co podkreśla potrzebę bezpieczniejszych metod leczenia.

Czosnek, powszechnie stosowany jako suplement ziołowy, jest znany ze swoich korzyści sercowo-naczyniowych, szczególnie w redukcji stresu oksydacyjnego i stanu zapalnego, które są czynnikami krytycznymi w miażdżycy. Jego aktywne składniki, takie jak allicyna, mogą hamować peroksydację lipidów i ferroptozę. Pomimo znanych korzyści, dokładne mechanizmy, za pomocą których czosnek wpływa na miażdżycę, pozostają niejasne. Farmakologia sieciowa i techniki dokowania molekularnego mogą być wykorzystywane do badania mechanizmów wielocelowych czosnku, w celu opracowania nowych, skutecznych leków do zapobiegania i leczenia miażdżycy. W tym badaniu naukowcy zbadali mechanizmy, za pomocą których czosnek poprawia miażdżycę, wykorzystując połączenie farmakologii sieciowej, bioinformatyki, dokowania molekularnego i walidacji eksperymentalnej.

Główne cele farmakologiczne i aktywne składniki czosnku, zbiorczo określane jako cele leków związanych z czosnkiem, zostały pobrane z trzech baz danych: Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database (TCMSP), Traditional Chinese Medicine Information Database (TCM-ID) i Encyclopedia of Traditional Chinese Medicine (ETCM). Potencjalne geny docelowe miażdżycy zostały pobrane z następujących baz danych: DisGeNET, GeneCards i DiGSeE. Przeprowadzono analizę przecięcia tych danych w celu zidentyfikowania potencjalnych genów docelowych czosnku w leczeniu miażdżycy. Przeprowadzono analizy wzbogacania Gene Ontology (GO) i Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) dla tych genów. Skonstruowano sieć interakcji między składnikami czosnku, celami terapeutycznymi i głównymi szlakami sygnałowymi. Różnice w ekspresji genów tętniczych między zdrowymi osobami a osobami z miażdżycą zostały przeanalizowane przy użyciu różnych baz danych. Ponadto przeprowadzono dokowanie molekularne aktywnych składników czosnku z kluczowymi genami.

Walidacja eksperymentalna obejmowała eksperymenty komórkowe z komórkami myszy w celu oceny cytotoksyczności, testy biochemiczne, barwienie czerwienią olejową O i Western blotting. Przeprowadzono odwrotną transkrypcję-ilościową reakcję łańcuchową polimerazy (RT-qPCR) w celu zmierzenia poziomów ekspresji genów. Następnie modele myszy podzielono na cztery grupy: grupę pozorowaną, grupę modelową, grupę leczoną allicyną i grupę kontroli negatywnej. Obserwowano testy biochemiczne surowicy i zmiany histologiczne.

Zidentyfikowano łącznie 16 aktywnych składników czosnku i 503 potencjalne cele. Ponadto odkryto 3033 kluczowe cele miażdżycy. W wyniku przecięcia celów czosnku z celami miażdżycy zidentyfikowano 230 potencjalnych celów terapeutycznych. Analizy wzbogacenia szlaków ujawniły 2017 procesów biologicznych, 78 składników komórkowych i 200 funkcji molekularnych. Istotne procesy obejmowały reakcję na stres oksydacyjny i stan zapalny. Odkryto, że potencjalne cele są wzbogacone w szlakach metabolizmu lipidów i miażdżycy.

Badania dokowania molekularnego wykazały, że składniki czosnku, takie jak sobrol A, benzaldoksym, allicyna i (+)-L-alliina silnie oddziałują z białkami związanymi z ferroptozą, takimi jak GPX4 (peroksydaza glutationowa), DPP4 (dipeptydylopeptydaza 4) i ALOX5 (arachidonian 5-lipooksygenaza). W modelach zwierzęcych, zwłaszcza u myszy z wyłączonym genem apolipoproteiny E i myszy C57BL/6, allicyna znacznie zmniejszała tworzenie się blaszek i odkładanie się lipidów w tętnicy szyjnej. Allicyna poprawiała również profile lipidowe poprzez zmniejszanie stężenia lipoprotein o niskiej gęstości (LDL-C), cholesterolu całkowitego i trójglicerydów w grupie leczonej w porównaniu z grupą nieleczoną. Allicyna zmniejszała peroksydację lipidów i śmierć komórek wywołaną żelazem, o czym świadczyły zmniejszone poziomy malondialdehydu i zwiększone stężenie GPX4 w surowicy.

Eksperymenty in vitro wykazały, że allicyna zmniejszała uszkodzenia oksydacyjne wywołane przez ox-LDL. Ekspresja białka genów związanych z ferroptozą DPP4 i ALOX5 została zmniejszona przez leczenie allicyną, podczas gdy ekspresja GPX4 wzrosła. Ponadto allicyna zmniejszyła poziom mRNA ALOX5 i zwiększyła poziom mRNA GPX4 w porównaniu z grupą ox-LDL. Wyniki te wskazują, że czosnek, zwłaszcza allicyna, może poprawić miażdżycę poprzez regulację ferroptozy, co podkreśla jego potencjalną wartość terapeutyczną w leczeniu CVD.

Podsumowując, badanie podkreśla potencjał czosnku i jego związków aktywnych, takich jak sobrol A, allicyna, (+)-L-alliina i benzaldoksym w leczeniu miażdżycy poprzez ukierunkowanie na mechanizmy związane z ferroptozą. Specyficzne geny docelowe zidentyfikowane w badaniu stanowią podstawę do opracowania ukierunkowanych terapii, które mogą poprawić wyniki leczenia w przyszłości. Wyniki wzywają do dalszych badań nad terapiami opartymi na czosnku, które mogą prowadzić do skuteczniejszych, naturalnych opcji leczenia CVD.