Knoblauch als wirksames Mittel gegen Atherosklerose

In einer kürzlich in Frontiers in Pharmacology veröffentlichten Studie identifizierten und analysierten chinesische Forscher die Wirkstoffe von Knoblauch und ihre Angriffspunkte bei Arteriosklerose und erforschten die zugrundeliegenden pharmakologischen Mechanismen. Sie fanden heraus, dass Knoblauch die Expression von Ferroptose-assoziierten Genen reduzierte. Dies deutet auf sein Potenzial zur Behandlung von Arteriosklerose hin, indem er die Ferroptose reguliert und die Lipidperoxidation reduziert.

Arteriosklerose ist eine der Hauptursachen für Herz-Kreislauf-Erkrankungen (HKE) wie koronare Herzkrankheit und Schlaganfall. Weltweit sind über eine Milliarde Menschen von einer anormalen Verdickung der Intima der Halsschlagadern betroffen. Die Erkrankung resultiert aus einem gestörten Fettstoffwechsel, der zur Plaquebildung und einem möglichen Verschluss der Arterien durch Plaqueruptur führt. Neuere Erkenntnisse unterstreichen die Rolle der Ferroptose, einer Form des regulierten Zelltods im Zusammenhang mit Lipidperoxidation, bei HKE und anderen HKE. Obwohl lipidsenkende Medikamente verfügbar sind, bergen diese Risiken wie Leber- und Nierenschäden, was den Bedarf an sichereren Behandlungen unterstreicht.

Knoblauch, ein weit verbreitetes pflanzliches Nahrungsergänzungsmittel, ist für seine kardiovaskulären Vorteile bekannt, insbesondere für die Reduzierung von oxidativem Stress und Entzündungen, die entscheidende Faktoren bei Arteriosklerose sind. Seine Wirkstoffe, wie Allicin, können die Lipidperoxidation und Ferroptose hemmen. Trotz seiner bekannten Vorteile sind die genauen Mechanismen, durch die Knoblauch Arteriosklerose beeinflusst, noch unklar. Netzwerkpharmakologie und molekulare Docking-Techniken können genutzt werden, um die Multi-Target-Mechanismen von Knoblauch zu untersuchen, mit dem Ziel, neue, wirksame Medikamente zur Vorbeugung und Behandlung von Arteriosklerose zu entwickeln. In dieser Studie untersuchten die Forscher die Mechanismen, durch die Knoblauch Arteriosklerose verbessert, mithilfe einer Kombination aus Netzwerkpharmakologie, Bioinformatik, molekularem Docking und experimenteller Validierung.

Die wichtigsten pharmakologischen Ziele und aktiven Komponenten des Knoblauchs, kollektiv als knoblauchbezogene Arzneimittelziele bezeichnet, wurden aus drei Datenbanken abgerufen: Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database (TCMSP), Traditional Chinese Medicine Information Database (TCM-ID) und Encyclopedia of Traditional Chinese Medicine (ETCM). Potentielle Atherosklerose-Zielgene wurden aus den folgenden Datenbanken abgerufen: DisGeNET, GeneCards und DiGSeE. Eine Schnittmengenanalyse dieser Daten wurde durchgeführt, um potenzielle Knoblauch-Zielgene für die Behandlung von Atherosklerose zu identifizieren. Für diese Gene wurden Anreicherungsanalysen mit Gene Ontology (GO) und Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) durchgeführt. Ein Interaktionsnetzwerk zwischen Knoblauchkomponenten, therapeutischen Zielen und wichtigen Signalwegen wurde erstellt. Die Unterschiede in der arteriellen Genexpression zwischen gesunden Personen und Personen mit Atherosklerose wurden anhand verschiedener Datenbanken analysiert. Zudem wurde ein molekulares Docking der aktiven Komponenten des Knoblauchs an Schlüsselgene durchgeführt.

Die experimentelle Validierung umfasste Zellversuche mit Mauszellen zur Bewertung der Zytotoxizität, biochemische Analysen, Ölrot-O-Färbung und Western Blotting. Zur Messung des Genexpressionsniveaus wurde eine reverse Transkription-quantitative Polymerase-Kettenreaktion (RT-qPCR) durchgeführt. Die Mausmodelle wurden anschließend in vier Gruppen unterteilt: Scheinoperierte Gruppe, Modellgruppe, Allicin-behandelte Gruppe und negative Kontrollgruppe. Serumbiochemische Analysen und histologische Veränderungen wurden beobachtet.

Insgesamt wurden 16 aktive Knoblauchkomponenten und 503 potenzielle Zielmoleküle identifiziert. Darüber hinaus wurden 3033 Schlüsselziele für Arteriosklerose identifiziert. Durch die Überschneidung von Knoblauch-Zielmolekülen mit Zielmolekülen für Arteriosklerose konnten 230 potenzielle therapeutische Zielmoleküle identifiziert werden. Analyse der Signalweganreicherung ergab 2017 biologische Prozesse, 78 Zellkomponenten und 200 molekulare Funktionen. Zu den signifikanten Prozessen zählten die Reaktion auf oxidativen Stress und Entzündungen. Potenzielle Zielmoleküle waren in den Signalwegen des Fettstoffwechsels und der Arteriosklerose angereichert.

Molekulare Dockingstudien haben gezeigt, dass Knoblauchbestandteile wie Sobrol A, Benzaldoxim, Allicin und (+)-L-Alliin stark mit Ferroptose-assoziierten Proteinen wie GPX4 (Glutathionperoxidase), DPP4 (Dipeptidylpeptidase 4) und ALOX5 (Arachidonat-5-Lipoxygenase) interagieren. In Tiermodellen, insbesondere bei Apolipoprotein-E-Knockout-Mäusen und C57BL/6-Mäusen, konnte Allicin die Plaquebildung und Lipidablagerung in der Halsschlagader signifikant reduzieren. Allicin verbesserte außerdem die Lipidprofile, indem es die Konzentrationen von Low-Density-Lipoprotein (LDL-C), Gesamtcholesterin und Triglyceriden in der behandelten Gruppe im Vergleich zur unbehandelten Gruppe senkte. Allicin verringerte die Lipidperoxidation und den eisenbedingten Zelltod, wie verringerte Malondialdehydwerte und erhöhte GPX4-Werte im Serum belegen.

In vitro-Experimenten reduzierte Allicin die durch ox-LDL induzierten oxidativen Schäden. Die Proteinexpression der Ferroptose-assoziierten Gene DPP4 und ALOX5 wurde durch die Allicin-Behandlung verringert, während die GPX4-Expression zunahm. Darüber hinaus senkte Allicin die ALOX5-mRNA-Spiegel und erhöhte die GPX4-mRNA-Spiegel im Vergleich zur ox-LDL-Gruppe. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Knoblauch, insbesondere Allicin, Arteriosklerose durch die Regulierung der Ferroptose verbessern kann, was seinen potenziellen therapeutischen Wert bei der Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen unterstreicht.

Zusammenfassend unterstreicht die Studie das Potenzial von Knoblauch und seinen Wirkstoffen wie Sobrol A, Allicin, (+)-L-Alliin und Benzaldoxim bei der Behandlung von Arteriosklerose durch gezielte Einwirkung auf Ferroptose-assoziierte Mechanismen. Die in der Studie identifizierten spezifischen Zielgene bilden die Grundlage für die Entwicklung zielgerichteter Therapien, die künftig zu besseren Behandlungsergebnissen führen könnten. Die Ergebnisse erfordern weitere Forschungen zu Knoblauchtherapien, die zu wirksameren, natürlichen Behandlungsmöglichkeiten für Herz-Kreislauf-Erkrankungen führen könnten.