Επίδραση της κατανάλωσης λυκοπενίου στις ελαστικές ιδιότητες των αρτηριών και την ενδοθηλιακή λειτουργία

Abstract

Introduction: Consumption of tomato products is linked to beneficial outcomes; these are mainly attributed to lycopene, one of their antioxidant ingredients. A growing body of evidence has explored the potential of tomato consumption for cardiovascular risk reduction, with studies supporting a beneficial role regarding attenuation of oxidative stress and levels of inflammatory markers. Aortic stiffness, wave reflections and endothelial function are markers of cardiovascular disease and independently predict future risk. Nevertheless, there is a paucity of studies regarding the effect of tomato products consumption on these markers. The aim of the present study was to assess the acute and chronic effect of tomato paste consumption on indices of aortic stiffness, wave reflections and endothelial function. In addition, the impact of endogenous production of reactive oxygen species on aortic stiffness, wave reflections and peripheral/central pressures was studied. Genetic polymorphisms of the NADPH oxidase enzyme were used as a model of intrinsic, genetically determined oxidative status regulation.Methods: Nineteen healthy, young volunteers (age 39 ± 13 years; 8 men) were studied in a randomized (exposure sequence), single blind (operator), crossover design in an acute and chronic study. Both studies consisted of a supplementation arm (70 g tomato paste containing 33.3 mg of lycopene) and a control arm, during which no tomato paste was added to their regular diet. Volunteers maintained their regular diet during study arms. Two-week washout periods preceded each arm. In the acute study measurements were performed 24 h after the consumption of one portion of tomato paste; in the chronic study volunteers consumed one portion each day for a period of fourteen days. Pulse wave velocity (PWV), arterial wave reflection indices and flow-mediated dilatation (FMD) of the brachial artery by means of ultrasonography were measured at day 1 (acute response) and day 15 (chronic response). Plasma lipid peroxides, interleukin-6 (IL-6) and soluble intercellular adhesion molecule 1 (sICAM-1) were measured as indices of oxidative and inflammatory status. 289 young, healthy volunteers were recruited for the genetic polymorphism substudy. The -930A/G, A640G and C242T polymorphisms of the CYBA gene that regulates the production of the p22phox subunit of NADPH oxidase were genotyped by means of polymerase chain reaction (PCR). Pulse wave velocity, wave reflection/central pressure indices, oxidized LDL (oxLDL) cholesterol and C-reactive protein (CRP) levels were measured and compared across genotypes.Results: In the acute study, tomato paste supplementation did not significantly alter PWV, wave reflections, FMD, lipid peroxides, IL-6 or sICAM-1 levels. On the contrary, in the chronic study FMD was significantly improved by 3.3% ± 1.4% (P = 0.030) following supplementation. This was also the case for AIx [absolute decrease by 3.4% ± 5.6% (P = 0.001)], lipid peroxides [reduction by 62 ± 120 μmol/L (P = 0.038)] and IL-6 [reduction by 0.54 ± 1.06 pg/mL (P = 0.023)]. sICAM-1 levels were not altered during the chronic supplementation arm; however chronic lycopene withdrawal during the control arm resulted in elevated levels of sICAM-1 (P = 0.043). PWV did not change. The genetic study revealed that presence of the G allele for the -930A/G polymorphism is linked to higher peripheral and central pressures, without altering aortic stiffness, oxLDL or CRP levels. A640G and C242T polymorphisms did not alter arterial elastic properties.Conclusions: Daily tomato paste consumption exerts a beneficial chronic but not acute effect on wave reflections, endothelial function, oxidative and inflammatory status, whereas arterial stiffness is not altered. Further studies are warranted to explore the role of tomato paste as a non-pharmacological adjunct for improving biomarkers of cardiovascular risk. Apart from exogenous antioxidant agents, peripheral and central pressure levels are dependent on the intrinsic, genetically determined production of reactive oxygen species.

Εισαγωγή: Η κατανάλωση τομάτας και επεξεργασμένων προϊόντων αυτής σχετίζεται με μειωμένο καρδιαγγειακό κίνδυνο, κυρίως λόγο της δράσης του λυκοπενίου, ενός από τα αντιοξειδωτικά συστατικά της. Η αορτική σκληρότητα, τα ανακλώμενα κύματα και η ενδοθηλιακή λειτουργία είναι δείκτες καρδιαγγειακής νόσου και ανεξάρτητοι προγνωστικοί παράγοντες μελλοντικού κινδύνου. Εντούτοις, η επίδραση του λυκοπενίου/τομάτας στους δείκτες αυτούς δεν έχει μελετηθεί επαρκώς. Ο σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν να εκτιμήσει την οξεία και χρόνια επίδραση της κατανάλωσης λυκοπενίου στην αορτική σκληρότητα, τα ανακλώμενα κύματα και την ενδοθηλιακή λειτουργία. Επιπλέον, μελετήθηκε η επίδραση της ενδογενούς παραγωγής οξειδωτικού φορτίου στην αορτική σκληρότητα, τα ανακλώμενα κύματα και τις περιφερικές/κεντρικές αρτηριακές πιέσεις, χρησιμοποιώντας τους γενετικούς πολυμορφισμούς της NADPH οξειδάσης ως μοντέλο γενετικά καθορισμένου οξειδωτικού stress.Μέθοδοι: Στις μελέτες παρέμβασης μελετήθηκαν δεκαεννιά υγιείς, νέοι εθελοντές (ηλικία 39 ± 13 έτη, 8 άντρες) με τυχαιοποιημένο (σειρά έκθεσης), μονά τυφλό (ερευνητής), διασταυρούμενο τρόπο σε οξεία και χρόνια μελέτη. Και οι δυο μελέτες περιείχαν ενα σκέλος χορήγησης (70 g πολτού τομάτας με 33.3 mg λυκοπενίου) καθώς και σκέλος ελέγχου, κατά τη διάρκεια του οποίου δεν προστέθηκε τοματοπολτός στη συνήθη δίαιτα των εθελοντών. Η συνήθης δίαιτά τους διατηρήθηκε κατά τη διάρκεια των δυο σκελών. Δυο περίοδοι έκπλυσης διάρκειας δυο εβδομάδων προηγήθηκαν των σκελών. Κατά την οξεία μελέτη, μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν 24 ώρες μετά την κατανάλωση μιας μερίδας πολτού, ενώ κατά τη χρόνια μελέτη καταναλώθηκε μια μερίδα καθημερινά για περίοδο δεκατεσσάρων ημερών. Η ταχύτητα του σφυγμικού κύματος (PWV), δείκτες ανάκλασης των κυμάτων με τονομετρία και η αγγειοδιαστολή της βραχιόνιας αρτηρίας εξαρτώμενη από τη ροή (FMD) μετρήθηκαν την 1η ημέρα (οξεία μελέτη) και την 15η ημέρα (χρόνια μελέτη). Τα επίπεδα οξειδωμένων λιπιδίων πλάσματος, ιντερλευκίνης-6 (IL-6) και διαλυτού διακυττάριου μορίου προσκόλλησης 1 (sICAM-1) μετρήθηκαν ως δείκτες οξείδωσης και φλεγμονής. Στην υπομελέτη των γενετικών πολυμορφισμών της NADPH οξειδάσης μελετήθηκαν 289 υγιείς, νέοι εθελοντές. Με τη μέθοδο της αλυσιδωτής αντίδρασης πολυμεράσης (PCR) τυποποιήθηκε ο γονότυπός τους για τους πολυμορφισμούς -930Α/G, Α640G και C242T του γονιδίου CYBA της υπομονάδας p22phox του ενζύμου. Μετρήθηκαν η ταχύτητα του σφυγμικού κύματος (PWV) όπως και οι δείκτες ανάκλασης των κυμάτων/αορτικές πιέσεις με τονομετρία, επίπεδα οξειδωμένης LDL χοληστερόλης (oxLDL) και C-αντιδρώσας πρωτεϊνης (CRP) και συγκρίθηκαν τα επίπεδα αυτών ανά γονότυπο.Αποτελέσματα: Στην οξεία μελέτη, ο πολτός τομάτας δε μετέβαλε στατιστικά σημαντικά το PWV, τα ανακλώμενα κύματα, το FMD, τα οξειδωμένα λιπίδια, ή τα επίπεδα IL-6 και sICAM-1. Αντιθέτως, στη χρόνια μελέτη το FMD βελτιώθηκε σημαντικά κατά 3.3% ± 1.4% (P = 0.030) μετά τη χορήγηση. Το ίδιο παρατηρήθηκε για το AIx (απόλυτη μείωση κατά 3.4% ± 5.6% (P = 0.001)], τα οξειδωμένα λιπίδια [μείωση κατά 62 ± 120 μmol/L (P = 0.038)] και την IL-6 [μείωση κατά 0.54 ± 1.06 pg/mL (P = 0.023)]. Το sICAM-1 δε μεταβλήθηκε κατά το σκέλος χορήγησης, αλλά η χρόνια στέρηση πολτού τομάτας κατά τη δοκιμασία ελέγχου αύξησε τα επίπεδά του (P = 0.043). Το PWV δε μεταβλήθηκε. Στη γενετική υπομελέτη η παρουσία του αλληλίου G για τον πολυμορφισμό -930A/G σχετίζεται με υψηλότερες περιφερικές και αορτικές πιέσεις, χωρίς να μεταβάλλει την αορτική σκληρότητα, τα επίπεδα oxLDL και CRP. Αντίθετα, οι πολυμορφισμοί Α640G και C242T δε φαίνεται να μεταβάλλουν τις ελαστικές ιδιότητες των αγγείων.Συμπεράσματα: Η ημερήσια κατανάλωση πολτού τομάτας δρά ευεργετικά σε χρόνια, αλλά όχι σε οξεία βάση, στα ανακλώμενα κύματα, την ενδοθηλιακή λειτουργία, το οξειδωτικό και φλεγμονώδες φορτίο. Αντιθέτως, δεν επηρεάζει την αρτηριακή σκληρότητα. Περαιτέρω μελέτες απαιτούνται για να διαλευκάνουν το ρόλο του λυκοπενίου ως μη φαρμακολογικού μέσου βελτίωσης των βιοδεικτών καρδιαγγειακού κινδύνου. Εκτός των εξωγενώς χορηγούμενων αντιοξειδωτικών ουσιών, η γονιδιακά ρυθμιζόμενη ενδογενής παραγωγή οξειδωτικών ουσιών καθορίζει τα επίπεδα περιφερικών και κεντρικών πιέσεων.