Knoflook als krachtig middel tegen atherosclerose

In een recent gepubliceerd onderzoek in Frontiers in Pharmacology identificeerden en analyseerden Chinese onderzoekers de actieve bestanddelen van knoflook en hun doelwitten bij atherosclerose, waarbij ze de onderliggende farmacologische mechanismen onderzochten. Ze ontdekten dat knoflook de expressie van ferroptose-gerelateerde genen verminderde, wat wijst op het potentieel van knoflook om atherosclerose te behandelen door ferroptose te reguleren en lipideperoxidatie te verminderen.

Atherosclerose is een belangrijke oorzaak van hart- en vaatziekten (HVZ), zoals coronaire hartziekten en beroertes. Een abnormale intimaverdikking van de halsslagaders treft wereldwijd meer dan een miljard mensen. De ziekte is het gevolg van een abnormaal lipidenmetabolisme, wat leidt tot plaquevorming en mogelijke afsluiting van slagaders door plaqueruptuur. Steeds meer bewijs benadrukt de rol van ferroptose, een vorm van gereguleerde celdood die gepaard gaat met lipideperoxidatie, bij atherosclerose en andere HVZ. Hoewel er lipidenverlagende medicijnen beschikbaar zijn, brengen deze risico's met zich mee, zoals lever- en nierschade, wat de noodzaak van veiligere behandelingen onderstreept.

Knoflook, veelgebruikt als kruidensupplement, staat bekend om zijn cardiovasculaire voordelen, met name het verminderen van oxidatieve stress en ontstekingen, cruciale factoren bij atherosclerose. De actieve componenten, zoals allicine, kunnen lipideperoxidatie en ferroptose remmen. Ondanks de bekende voordelen blijven de exacte mechanismen waarmee knoflook atherosclerose beïnvloedt onduidelijk. Netwerkfarmacologie en moleculaire dockingtechnieken kunnen worden gebruikt om de multi-targetmechanismen van knoflook te bestuderen, met als doel nieuwe, effectieve geneesmiddelen te ontwikkelen voor de preventie en behandeling van atherosclerose. In deze studie onderzochten de onderzoekers de mechanismen waarmee knoflook atherosclerose verbetert met behulp van een combinatie van netwerkfarmacologie, bio-informatica, moleculaire docking en experimentele validatie.

De belangrijkste farmacologische targets en actieve componenten van knoflook, gezamenlijk aangeduid als knoflookgerelateerde drug targets, werden opgehaald uit drie databases: Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database (TCMSP), Traditional Chinese Medicine Information Database (TCM-ID) en Encyclopedia of Traditional Chinese Medicine (ETCM). Potentiële atherosclerose-targetgenen werden opgehaald uit de volgende databases: DisGeNET, GeneCards en DiGSeE. Een intersectionele analyse van deze data werd uitgevoerd om potentiële knoflook-targetgenen voor de behandeling van atherosclerose te identificeren. Gene Ontology (GO) en Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) verrijkingsanalyses werden uitgevoerd voor deze genen. Een interactienetwerk tussen knoflookcomponenten, therapeutische targets en belangrijke signaalroutes werd geconstrueerd. De verschillen in arteriële genexpressie tussen gezonde individuen en individuen met atherosclerose werden geanalyseerd met behulp van verschillende databases. Daarnaast werd moleculaire docking van actieve componenten van knoflook met sleutelgenen uitgevoerd.

De experimentele validatie omvatte celexperimenten met muizencellen om de cytotoxiciteit te evalueren, biochemische assays, olie-rood-O-kleuring en Western blotting. Om de genexpressie te meten, werd reverse transcriptie-kwantitatieve polymerasekettingreactie (RT-qPCR) uitgevoerd. De muismodellen werden vervolgens verdeeld in vier groepen: een schijnoperatiegroep, een modelgroep, een met allicine behandelde groep en een negatieve controlegroep. Biochemische assays in het serum en histologische veranderingen werden waargenomen.

In totaal werden 16 actieve componenten van knoflook en 503 potentiële targets geïdentificeerd. Daarnaast werden 3033 belangrijke targets voor atherosclerose gevonden. Door de kruising van knoflooktargets met targets voor atherosclerose werden 230 potentiële therapeutische targets geïdentificeerd. Pathway enrichment analyses onthulden 2017 biologische processen, 78 cellulaire componenten en 200 moleculaire functies. Belangrijke processen waren onder andere oxidatieve stressrespons en ontsteking. Potentiële targets bleken verrijkt te zijn in lipidenmetabolisme en atherosclerose pathways.

Moleculaire dockingstudies hebben aangetoond dat knoflookcomponenten zoals sobrole A, benzaldoxim, allicine en (+)-L-alliine een sterke interactie aangaan met ferroptose-gerelateerde eiwitten zoals GPX4 (glutathionperoxidase), DPP4 (dipeptidylpeptidase 4) en ALOX5 (arachidonaat-5-lipoxygenase). In diermodellen, met name apolipoproteïne E knockout muizen en C57BL/6 muizen, is aangetoond dat allicine de plaquevorming en lipideafzetting in de halsslagader significant vermindert. Allicine verbeterde ook de lipidenprofielen door de concentraties van low-density lipoproteïne (LDL-C), totaal cholesterol en triglyceriden in de behandelde groep te verlagen ten opzichte van de onbehandelde groep. Allicine verminderde lipideperoxidatie en ijzergeïnduceerde celdood, zoals bleek uit lagere malondialdehyde-niveaus en verhoogde GPX4 in het serum.

In-vitro-experimenten toonden aan dat allicine de oxidatieve schade veroorzaakt door ox-LDL verminderde. De eiwitexpressie van de ferroptose-gerelateerde genen DPP4 en ALOX5 nam af door behandeling met allicine, terwijl de GPX4-expressie toenam. Bovendien verlaagde allicine de ALOX5-mRNA-niveaus en verhoogde de GPX4-mRNA-niveaus vergeleken met de ox-LDL-groep. Deze resultaten wijzen erop dat knoflook, met name allicine, atherosclerose kan verbeteren door ferroptose te reguleren, wat de potentiële therapeutische waarde ervan bij de behandeling van hart- en vaatziekten benadrukt.

Concluderend benadrukt de studie het potentieel van knoflook en zijn actieve bestanddelen, zoals sobrol A, allicine, (+)-L-alliine en benzaldoxime, bij de behandeling van atherosclerose door zich te richten op ferroptose-gerelateerde mechanismen. De specifieke doelgenen die in de studie zijn geïdentificeerd, bieden een basis voor de ontwikkeling van gerichte therapieën die de behandelresultaten in de toekomst kunnen verbeteren. De bevindingen pleiten voor verder onderzoek naar knoflooktherapieën die kunnen leiden tot effectievere, natuurlijke behandelingsopties voor hart- en vaatziekten.