Hvitløk som et kraftig middel mot aterosklerose

I en nylig publisert studie i Frontiers in Pharmacology identifiserte og analyserte forskere fra Kina de aktive komponentene i hvitløk og deres mål i aterosklerose, og utforsket de underliggende farmakologiske mekanismene. De fant at hvitløk reduserte uttrykket av ferroptose-relaterte gener, noe som indikerer potensialet til å behandle aterosklerose ved å regulere ferroptose og redusere lipidperoksidasjon.

Åreforkalkning er en ledende årsak til hjerte- og karsykdommer (KVD), som koronar hjertesykdom og hjerneslag, med unormal intimal fortykkelse av halspulsårene som rammer over en milliard mennesker over hele verden. Sykdommen skyldes unormal lipidmetabolisme, noe som fører til plakkdannelse og potensiell lukking av arterier på grunn av plakkruptur. Nye bevis fremhever rollen til ferroptose, en form for regulert celledød assosiert med lipidperoksidasjon, i åreforkalkning og andre KVD. Selv om lipidsenkende legemidler er tilgjengelige, medfører de risikoer som lever- og nyreskade, noe som understreker behovet for tryggere behandlinger.

Hvitløk, mye brukt som et urtetilskudd, er kjent for sine kardiovaskulære fordeler, spesielt når det gjelder å redusere oksidativt stress og betennelse, som er kritiske faktorer ved aterosklerose. Dens aktive komponenter, som allicin, kan hemme lipidperoksidasjon og ferroptose. Til tross for de kjente fordelene, er de eksakte mekanismene som hvitløk påvirker aterosklerose gjennom, fortsatt uklare. Nettverksfarmakologi og molekylære dockingteknikker kan brukes til å studere hvitløks multi-målmekanismer, med sikte på å utvikle nye, effektive legemidler for forebygging og behandling av aterosklerose. I denne studien undersøkte forskerne mekanismene som hvitløk forbedrer aterosklerose gjennom ved hjelp av en kombinasjon av nettverksfarmakologi, bioinformatikk, molekylær docking og eksperimentell validering.

De viktigste farmakologiske målene og aktive komponentene i hvitløk, samlet referert til som hvitløksrelaterte legemiddelmål, ble hentet fra tre databaser: Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database (TCMSP), Traditional Chinese Medicine Information Database (TCM-ID) og Encyclopedia of Traditional Chinese Medicine (ETCM). Potensielle aterosklerose-målgener ble hentet fra følgende databaser: DisGeNET, GeneCards og DiGSeE. En skjæringsanalyse av disse dataene ble utført for å identifisere potensielle hvitløksmålgener for behandling av aterosklerose. Gene Ontology (GO) og Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) berikelsesanalyser ble utført for disse genene. Et interaksjonsnettverk mellom hvitløkskomponenter, terapeutiske mål og viktige signalveier ble konstruert. Forskjellene i arteriell genuttrykk mellom friske individer og de med aterosklerose ble analysert ved hjelp av forskjellige databaser. I tillegg ble det utført molekylær docking av aktive komponenter i hvitløk med nøkkelgener.

Eksperimentell validering inkluderte celleforsøk med museceller for å evaluere cytotoksisitet, biokjemiske analyser, oljerød O-farging og Western blotting. Revers transkripsjon-kvantitativ polymerasekjedereaksjon (RT-qPCR) ble utført for å måle genuttrykksnivåer. Musemodellene ble deretter delt inn i fire grupper: sham-operert gruppe, modellgruppe, allicinbehandlet gruppe og negativ kontrollgruppe. Serumbiokjemiske analyser og histologiske endringer ble observert.

Totalt 16 aktive komponenter i hvitløk og 503 potensielle mål ble identifisert. I tillegg ble 3033 nøkkelmål for aterosklerose funnet. Som et resultat av skjæringspunktet mellom hvitløksmål og aterosklerosemål ble 230 potensielle terapeutiske mål identifisert. Analyser av berikelsesveier avdekket 2017 biologiske prosesser, 78 cellulære komponenter og 200 molekylære funksjoner. Signifikante prosesser inkluderte oksidativ stressrespons og betennelse. Potensielle mål ble funnet å være beriket i lipidmetabolisme og ateroskleroseveier.

Molekylære dockingstudier har vist at hvitløkskomponenter som sobrole A, benzaldoksim, allicin og (+)-L-alliin interagerer sterkt med ferroptose-relaterte proteiner som GPX4 (glutationperoksidase), DPP4 (dipeptidylpeptidase 4) og ALOX5 (arachidonat 5-lipoksygenase). I dyremodeller, spesielt apolipoprotein E knockout-mus og C57BL/6-mus, har allicin vist seg å redusere plakkdannelse og lipidavsetning i halspulsåren betydelig. Allicin forbedret også lipidprofiler ved å redusere konsentrasjoner av lavdensitetslipoprotein (LDL-C), totalt kolesterol og triglyserid i den behandlede gruppen sammenlignet med den ubehandlede gruppen. Allicin reduserte lipidperoksidasjon og jernindusert celledød, noe som fremgår av reduserte malondialdehydnivåer og økt GPX4 i serum.

In vitro-eksperimenter reduserte allicin oksidativ skade indusert av ox-LDL. Proteinuttrykket av ferroptose-relaterte genene DPP4 og ALOX5 ble redusert ved allicinbehandling, mens GPX4-uttrykket ble økt. I tillegg reduserte allicin ALOX5 mRNA-nivåene og økte GPX4 mRNA-nivåene sammenlignet med ox-LDL-gruppen. Disse resultatene indikerer at hvitløk, spesielt allicin, kan forbedre aterosklerose ved å regulere ferroptose, noe som fremhever dens potensielle terapeutiske verdi i behandlingen av hjerte- og karsykdommer.

Avslutningsvis fremhever studien potensialet til hvitløk og dens aktive forbindelser som sobrol A, allicin, (+)-L-alliin og benzaldoksim i behandlingen av aterosklerose ved å målrette ferroptose-relaterte mekanismer. De spesifikke målgenene som ble identifisert i studien gir grunnlag for utvikling av målrettede terapier som kan forbedre behandlingsresultatene i fremtiden. Funnene krever videre forskning på hvitløksbaserte terapier som kan føre til mer effektive, naturlige behandlingsalternativer for hjerte- og karsykdommer.