Popraw zdrowie serca: połączenie tauryny i czarnego pieprzu wykazuje obiecujące działanie kardioprotekcyjne

Zwiększone spożycie zachodniej diety, zawierającej duże ilości tłuszczów nasyconych, cukru i soli, wraz z siedzącym trybem życia, zwiększyło globalne obciążenie zdarzeniami sercowo-naczyniowymi. Choroby sercowo-naczyniowe (CVD) są główną przyczyną zgonów na całym świecie. Szacuje się, że w 2019 r. 17,9 mln osób zmarło z powodu chorób układu krążenia, co stanowi 32% wszystkich zgonów na świecie. 85% tych zgonów było spowodowanych zawałem serca lub udarem mózgu. Od wielu stuleci produkty naturalne są stosowane w leczeniu wielu chorób. Ostatnio tauryna i czarny pieprz zyskały wiele uwagi ze względu na ich działanie kardioprotekcyjne, oparte na właściwościach przeciwzapalnych, przeciwnadciśnieniowych, przeciwutleniających i przeciwmiażdżycowych. Niedawno naukowcy dokonali przeglądu istniejącej literatury, aby zrozumieć, czy połączenie tauryny i ekstraktu z czarnego pieprzu jest skuteczne w zmniejszaniu czynników ryzyka chorób sercowo-naczyniowych. Przegląd ten jest dostępny w czasopiśmie Nutrients. Choroby układu krążenia są związane z wieloma schorzeniami, które wpływają na serce i naczynia krwionośne. Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) szacuje, że choroby układu krążenia przyczynią się do ponad 22 milionów zgonów rocznie do 2030 roku. Do chorób układu krążenia zalicza się wiele schorzeń, w tym miażdżycę, nadciśnienie tętnicze, niewydolność serca (HF), udar mózgu, zawał mięśnia sercowego (MI) i chorobę wieńcową (CAD). Niektóre z czynników zwiększających ryzyko CVD to hiperhomocysteinemia (HHcy), cholesterol, nadciśnienie, dyslipidemia i cukrzyca typu 2. Wspólnymi fenotypami w patogenezie CVD są dysfunkcja śródbłonka, hiperzapalenie, hiperlipidemia i stres oksydacyjny. Są to główne cele interwencji terapeutycznej w celu zapobiegania lub łagodzenia CVD. Mimo że konwencjonalne metody leczenia chorób układu krążenia są skuteczne, wiążą się one z wieloma skutkami ubocznymi. Dlatego produkty naturalne o właściwościach leczniczych są atrakcyjną alternatywą dla leczenia CVD. Tauryna jest nietoksycznym produktem naturalnym, który występuje w dużych ilościach w ludzkich tkankach serca i naczyń krwionośnych. Ten pół-niezbędny aminokwas zawierający siarkę jest syntetyzowany endogennie z cysteiny i metioniny. Jednak większość tauryny jest pozyskiwana poprzez spożywanie owoców morza, jaj, mięsa i drobiu. U ludzi tauryna pełni różnorodne funkcje fizjologiczne, w tym ochronę przed wieloma stanami patofizjologicznymi. Kilka badań wykazało, że tauryna ma działanie przeciwutleniające, stabilizujące błony, przeciwhiperlipidemiczne, przeciwpłytkowe i przeciwzapalne. Ponadto może również modulować transportery jonów, ciśnienie krwi i napięcie naczyniowe. Czarna papryka (Piper nigrum) jest powszechnie stosowana w leczeniu wielu chorób ze względu na obecność wysokiego poziomu terpenów lub terpenoidów. Te bioaktywne związki stanowią zróżnicowaną klasę związków organicznych powszechnie obecnych w roślinnych olejkach eterycznych. Terpeny to ponad 30 000 związków, których grupy funkcyjne obejmują aldehydy, alkohole i ketony. Czarny pieprz zawiera wysoki poziom β-kariofilenu (BCP), limonenu, α-humulenu, sabinenu, α-pinenu i β-pinenu. BCP aktywuje receptory kannabinoidowe 2 (CB2R), które uruchamiają dalsze szlaki sygnałowe, a następnie promują właściwości przeciwmiażdżycowe, przeciwzapalne i przeciwutleniające. Sercowo-naczyniowe działanie ochronne czarnego pieprzu przeciwko szerokiemu zakresowi chorób układu krążenia przypisuje się jego właściwościom przeciwutleniającym, przeciwzapalnym, przeciwhiperlipidemicznym i obniżającym ciśnienie krwi. Wiele badań wykazało, że ostry i przewlekły stan zapalny odgrywa kluczową rolę w progresji i nasileniu CVD. Przewlekłe choroby zapalne, takie jak miażdżyca, CAD i nadciśnienie tętnicze, charakteryzują się podwyższoną ekspresją ważnych receptorów prozapalnych (np. receptora dla zaawansowanych produktów końcowych glikacji - RAGE i receptorów toll-podobnych - TLR). Ponadto ostry stan zapalny wiąże się również z podwyższonym poziomem białka HMGB-1 (high-mobility group box-1), czynnika martwicy nowotworów alfa (TNF-α), interleukiny (IL)-1β, IL-6, białka chemoatraktanta monocytów-1 (MCP-1), tlenku azotu (NO) i prostaglandyny E2 (PGE2). Zahamowanie lub obniżenie poziomu tych czynników jest potencjalnym celem terapeutycznym dla chorób układu krążenia. Bioaktywne związki obecne w taurynie i czarnym pieprzu znacznie łagodzą ekspresję mediatorów prozapalnych, zmniejszając nasilenie uszkodzeń wywołanych stanem zapalnym. Jak wspomniano powyżej, stres oksydacyjny jest kolejnym ważnym czynnikiem związanym z postępem CVD. Powoduje on nasilenie stanu zapalnego, peroksydację lipidów i dysfunkcję śródbłonka w różnych CVD. Wcześniejsze badania wykazały, że terpeny czarnego pieprzu i tauryna mogą zwiększać żywotność komórek i przywracać funkcje mitochondriów. To z kolei może poprawić równowagę antyoksydacyjną. Testy zmiatania wolnych rodników wykazały aktywność przeciwutleniającą α-pinenu, BCP, β-pinenu i limonenu. Tauryna zwiększa ekspresję przeciwutleniaczy, takich jak dysmutaza ponadtlenkowa (SOD), która może hamować stan zapalny. Dlatego SOD jest uważana za ochronny przeciwutleniacz w chorobach układu krążenia. Terpeny pieprzu czarnego wytwarzają chroniącą komórki aktywność przeciwutleniającą poprzez zwiększenie peroksydazy glutationowej (GPx1), katalazy (CAT) i SOD. Są to kluczowe cele stosowane w zapobieganiu chorobom układu krążenia. Tauryna reaguje z kwasem podchlorawym, syntetyzując mniej reaktywny i toksyczny związek, TauCl, który chroni komórki w odpowiedzi na stres oksydacyjny. TauCl działa również jako modulator przeciwzapalny, ograniczając produkcję czynników prozapalnych. W szczególności, TauCl poprawia zdrowie naczyń krwionośnych i zapobiega postępowi miażdżycy. W obecnym badaniu zaobserwowano, że podwójne leczenie tauryną i terpenami czarnego pieprzu może wywierać synergistyczne działanie przeciwutleniające i oksydacyjno-ochronne, co pomoże zapobiegać uszkodzeniom oksydacyjnym w etiologii sercowo-naczyniowej i innych chorobach oksydacyjnych.

Wieloetniczne badanie genomu odblokowuje nowe powiązania genetyczne z warunkami zdrowotnymi

Stan zdrowia człowieka można określić na podstawie poziomu krążących metabolitów. Chociaż ważne jest zrozumienie architektury genetycznej tych metabolitów, do tej pory nie są one dobrze poznane. Biorąc pod uwagę tę lukę badawczą, ostatnie badanie Nature Communications skupiło się na przeprowadzeniu analizy sekwencjonowania całego genomu krążących ludzkich metabolitów w populacji wieloetnicznej. Krążące metabolity są dziedziczne i odgrywają istotną rolę w wynikach zdrowotnych. Kilka zaburzeń genetycznych rozregulowuje poziomy metabolitów we krwi i tkankach, prowadząc do różnych złożonych chorób. Niedawno naukowcy skupili się na profilowaniu ludzkich metabolitów w celu oceny skutków choroby. Większość badań genetycznych opartych na ludzkim metabolomie opiera się na populacjach europejskich, jednak tylko kilka z nich uwzględnia populacje Afroamerykanów i Latynosów. Ważne jest, aby uwzględnić zróżnicowaną etnicznie populację, ponieważ może to prowadzić do większych odkryć genetycznych związanych z różnymi chorobami. Mimo że większość badań koncentrowała się na chromosomach autosomalnych, istotne jest zbadanie chromosomów X, a także lepsze zrozumienie architektury genetycznej metabolitów. W obecnym badaniu przeprowadzono sekwencjonowanie całego genomu (WGS) w celu wykrycia loci genetycznych związanych z 1666 krążącymi metabolitami w populacji wieloetnicznej. Łącznie przeanalizowano 15 660 619 powszechnych, rzadkich i rzadkich wariantów należących do chromosomów autosomalnych i chromosomu X powiązanych z krążącymi metabolitami u 11 840 uczestników. Uczestnicy należeli do grup etnicznych Afroamerykanów (AA), Europejczyków (EA) i Latynosów (HIS), którzy uczestniczyli w badaniach Atherosclerosis Risk in Communities (ARIC), Framingham Heart Study (FHS), Hispanic Community Health Study/Study of Latinos (HCHS/SOL), Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis (MESA) i Cardiovascular Health Study (CHS). Wszyscy uczestnicy byli w wieku około 57 lat, a 57% kohorty stanowiły kobiety. Do analizy replikacyjnej uzyskano niezależnych uczestników z badań Jackson Heart Study (JHS), FHS, TwinsUK i Women's Health Initiative (WHI), które obejmowały AA i osoby pochodzenia europejskiego. Do analizy replikacyjnej wykorzystano łącznie 18 085 osób. Korzystając z WGS, wykryto łącznie 75 nowych replikowanych asocjacji metabolitów z locus genetycznymi. Wśród nich 22 asocjacje były spowodowane wariantami niesynonimicznymi. Analizę rzadkich wariantów skoncentrowaną na genach przeprowadzono dla podzbioru metabolitów, identyfikując 126 par gen-metabolit. Odkrycie to wskazało na powiązania między 45 metabolitami i 105 genami. Randomizacja mendlowska wykazała łącznie 13 metabolitów związanych z ryzykiem wystąpienia 12 fenotypów, takich jak zwyrodnienie plamki żółtej i cukrzyca typu 2. Ponadto 16 metabolitów było powiązanych z 29 białkowymi loci cech ilościowych (pQTL). W przeciwieństwie do poprzednich badań, niniejsze badanie wykazało współczesne podejście do badania międzyplatformowych zharmonizowanych poziomów metabolitów w połączonych próbkach. Podejście to poprawiło wydajność obliczeniową. Nowe podejście było w stanie odtworzyć setki znanych loci metabolitów, kontrolować inflację genomową i umożliwiło identyfikację nowych genów poprzez analizy rzadkich wariantów. Ponadto w badaniu podkreślono korzyści płynące ze wspólnych analiz, szczególnie w przypadku dużych zbiorów danych genomowych. Autorzy twierdzą, że to badanie jest pierwszym, które ustanowiło asocjację genetyczną metabolitów przy użyciu populacji wieloetnicznych. Dostarczono tutaj dodatkowych informacji związanych ze ścieżkami biologicznymi, które zostały odkryte poprzez zbadanie efektów interakcji między metabolitami i białkami. Chociaż analiza próbek zbiorczych jest wydajna obliczeniowo, test zestawu wariantów może być intensywny i kosztowny w przypadku analizy całego genomu. W obecnym badaniu początkowo przeprowadzono analizy rzadkich wariantów skoncentrowane na genach wśród 230 metabolitów, które wykazały znaczące wspólne warianty. Metabolity te wykazywały stosunkowo wysoką odziedziczalność, którą wykorzystano do zbadania wpływu rzadkich wariantów na te metabolity. Wszechstronne podejścia analityczne, takie jak analiza kolokalizacji i ścieżek, zostały wykorzystane do określenia możliwych mechanizmów związanych z replikowanymi nowymi odkryciami. Za pomocą analiz kolokalizacji zidentyfikowano łącznie 18 unikalnych loci. Analiza ta doprowadziła do wykrycia nowego replikowanego wariantu kolokalizowanego z eQTL dla 26 unikalnych genów w tkankach Genotype-Tissue Expression (GTEx), wskazując biologicznie prawdopodobne geny. Na przykład stwierdzono, że introniczny wariant SLC22A1 w miejscu splicingu jest związany ze zwiększonym poziomem metabolitu metabolizmu lizyny - glutarylokarnityny (C5). Podobnie stwierdzono, że replikowany intronowy wariant ELL rs8109573 kolokalizuje ze zmniejszoną ekspresją ISYNA1 w jajnikach. W kontekście szlaków biologicznych zaobserwowano funkcję acylokarnityn w odniesieniu do krzepnięcia. Jest to pierwszy dowód genetyczny łączący metabolity z krzepnięciem krwi. Analizy MR pomogły wykryć dwukierunkowe powiązania między białkami i metabolitami.