Ein Bedarf an Bananen? Diätkalium reguliert die Verkalkung der Arterien

Ein Bedarf an Bananen? Diätkalium reguliert die Verkalkung der Arterien

Lebensmittel mit viel Kalium (Kann 2019).

Anonim

Bananen und Avocados - Lebensmittel, die reich an Kalium sind - können helfen, gegen pathogene Gefäßverkalkungen, auch bekannt als Verhärtung der Arterien, zu schützen.

Forscher der University of Alabama in Birmingham haben zum ersten Mal gezeigt, dass reduziertes Kalium in der Nahrung eine erhöhte Aortensteifigkeit in einem Mausmodell fördert, verglichen mit Mäusen, die mit normalem Kalium gefüttert werden. Eine solche arterielle Steifheit bei Menschen ist prädiktiv für Herzkrankheiten und Tod durch Herzerkrankungen und stellt ein wichtiges Gesundheitsproblem für die Nation als Ganzes dar.

Die UAB-Forscher fanden auch heraus, dass erhöhte Kaliumspiegel die Gefäßverkalkung und die Aortensteifigkeit verringerten. Darüber hinaus entschlüsselten sie den molekularen Mechanismus, der den Effekten von niedrigem oder hohem kaliumhaltigem Kalium zugrunde liegt.

Solch ein Wissen darüber, wie vaskuläre glatte Muskelzellen in den Arterien die vaskuläre Kalzifizierung regulieren, betont die Notwendigkeit, die Aufnahme von Kalium durch die Nahrung bei der Prävention von vaskulären Komplikationen der Atherosklerose zu berücksichtigen. Es bietet auch neue Ziele für mögliche Therapien zur Prävention oder Behandlung von atherosklerotischen Gefäßverkalkungen und arterieller Steifheit.

Ein UAB-Team unter der Leitung von Yabing Chen, Ph.D., Professor für Pathologie und Forscher am Birmingham VA Medical Center, untersuchte diesen Mechanismus der Gefäßerkrankung auf drei Arten: lebende Mäuse, die mit Diäten gefüttert wurden, die in Kalium, Mausarterie kreuzten - Abschnitte, die in Kulturmedium mit verschiedenen Konzentrationen von Kalium untersucht wurden, und glatte vaskuläre Zellen der Maus, die in Kulturmedium gezüchtet wurden.

Von lebenden Mäusen bis hin zu molekularen Vorgängen in Zellen in Kultur arbeitend, stellten die UAB-Forscher einen ursächlichen Zusammenhang zwischen reduziertem Kalium in der Nahrung und vaskulärer Verkalkung bei Atherosklerose fest und deckten die zugrundeliegenden pathogenen Mechanismen auf.

Die Tierarbeit wurde im Atherosklerose-anfälligen Mausmodell, den Apoliprotein-E-defizienten Mäusen, durchgeführt, einem Standardmodell, das anfällig für kardiovaskuläre Erkrankungen ist, wenn es mit einer fettreichen Diät gefüttert wird. Unter Verwendung von niedrigen, normalen oder hohen Mengen an Kalium in der Nahrung - 0, 3 Prozent, 0, 7 Prozent bzw. 2, 1 Prozent Gewicht / Gewicht - stellte das UAB-Team fest, dass die Mäuse, die kaliumarm ernährt wurden, eine signifikante Zunahme der Gefäßverkalkung aufwiesen. Im Gegensatz dazu hatten die Mäuse, die eine kaliumreiche Diät erhielten, die vaskuläre Verkalkung deutlich gehemmt. Auch hatten die Mäuse mit niedrigem Kaliumgehalt eine gesteigerte Steifheit ihrer Aorta, und Mäuse mit hohem Kaliumgehalt hatten eine verringerte Steifheit, wie durch den arteriellen Steifheitsindikator, genannt Pulswellengeschwindigkeit, angezeigt, der durch Echokardiographie in lebenden Tieren gemessen wird.

Die unterschiedlichen Konzentrationen von Kalium in der Nahrung spiegelten sich in verschiedenen Blutspiegeln von Kalium in den drei Gruppen von Mäusen wider.

Als die Forscher die arteriellen Wirkungsquerschnitte in Kulturen untersuchten, die drei verschiedenen Kaliumkonzentrationen ausgesetzt waren, die auf normalen physiologischen Kaliumspiegeln im Blut beruhten, fanden sie eine direkte Wirkung auf das Kalium bei arterieller Verkalkung innerhalb der Arterienringe. Arterielle Ringe in kaliumarmem Zustand hatten eine deutlich erhöhte Verkalkung, während eine kaliumgehemmte Aortakalzifizierung stark ausgeprägt war.

"Die Ergebnisse haben ein großes translationelles Potenzial", sagte Paul Sanders, MD, Professor für Nephrologie an der UAB-Abteilung für Medizin und Co-Autor, "da sie den Nutzen einer ausreichenden Kalium-Supplementierung bei der Prävention von Gefäßverkalkung bei Atherosklerose-gefährdeten Mäusen zeigen und die nachteilige Wirkung einer niedrigen Kaliumaufnahme. "

Mechanistische Details

In Zellkulturen erhöhten niedrige Kaliumspiegel in den Kulturmedien deutlich die Verkalkung der glatten Gefäßmuskelzellen. Frühere Forschungsarbeiten mehrerer Arbeitsgruppen, einschließlich der Gruppe von Chen, haben gezeigt, dass die Verkalkung von glatten Gefäßmuskelzellen der Differenzierung von Knochenzellen ähnelt, was zur Umwandlung von glatten Muskelzellen in knochenähnliche Zellen führt.

Deshalb haben die UAB-Forscher den Effekt des Wachstums vaskulärer glatter Muskelzellen in kaliumarmen Zellkulturen getestet. Sie fanden heraus, dass die kaliumarmen Bedingungen die Expression mehrerer Genmarker, die Kennzeichen von Knochenzellen sind, förderten, aber die Expression von vaskulären glatten Muskelzellmarkern verringerten, was die Transformation der vaskulären glatten Muskelzellen in knochenähnliche Zellen unter Kaliumbedingungen.

Mechanistisch fanden sie, dass kaliumarmes intrazelluläres Calcium in den glatten Gefäßmuskelzellen über einen Kaliumtransportkanal, den Kaliumkanal des inneren Gleichrichters, erhöht wird. Dies wurde von der Aktivierung von mehreren bekannten nachgeschalteten Mediatoren begleitet, einschließlich Proteinkinase C und dem Calcium-aktivierten cAMP-Antwortelement-Bindungsprotein oder CREB.

Im Gegenzug erhöhte die CREB-Aktivierung die Autophagie - das intrazelluläre Degradationssystem - in den kaliumarmen Zellen. Mit Hilfe von Autophagie-Inhibitoren zeigten die Forscher, dass blockierende Autophagie die Verkalkung blockiert. Somit spielt die Autophagie eine wichtige Rolle bei der Vermittlung der Verkalkung von vaskulären glatten Muskelzellen, induziert durch den Zustand mit niedrigem Kaliumgehalt.

Die Rollen der CREB-Aktivierung und der Autophagiesignale wurden dann im Mausarterienquerschnitt und in lebenden Mausmodellen mit niedrigen, normalen oder hohen Kaliumspiegeln in den Medien oder in der Diät getestet. Die Ergebnisse in diesen beiden Systemen unterstützten die entscheidende Rolle von Kalium bei der Regulation der vaskulären Verkalkung durch Kalzium-Signaltransduktion, CREB und Autophagie.

Neben Chen und Sanders, Co-Autoren der Studie, "Diätetisches Kalium reguliert Gefäßverkalkung und arterielle Steifheit", veröffentlicht in JCI Insight, sind Yong Sun, Chang Hyun Byon und Youfeng Yang, Abteilung für Pathologie der UAB; Wayne E. Bradley, Louis J. Dell'Italia und Anupam Agarwal, UAB Department of Medicine; und Hui Wu, UAB Abteilung für Kinderzahnheilkunde. Sanders, Agarwal und Chen sind auch Mitglieder der Forschungsabteilung, Veterans Affairs Birmingham Medical Center.