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24.08.2013 - gesponserter Artikel  |  Kommentare: 0

PR/Pressemitteilung: NO-Freisetzung aus L-Arginin, Nitrat und Nitrit

PR/Pressemitteilung: NO-Freisetzung aus L-Arginin, Nitrat und Nitrit
PD Dr. Burkhard Poeggeler

Die vasoprotektiven Eigenschaften des Stickstoffmonoxids (NO) spielen eine entscheidende Rolle bei der Gefäßgesundheit. Durch eine Fehlregulation des NO-Stoffwechsels mit Folge einer mangelnden NO-Produktion werden Erkrankungen wie Arteriosklerose, Hypertonie und Neointimahyperplasie begünstigt. Eine neue Studie von Madigan und Zuckerbraun zeigt jetzt das therapeutische Potenzial von Nitrat und Nitrit bei der Regulation der NO-Produktion [1].

Regulation der NO-Bildung

Die NO-Produktion im kardiovaskulären System (Abb. 1) erfolgt durch NO-Synthasen (NOS) aus dem Substrat L-Arginin unter Beteiligung verschiedener Kofaktoren und Sauerstoff [1-4]. Von einer erhöhten NOS-Aktivität kann allerdings nicht direkt auf eine erhöhte NO-Bildung geschlossen werden. Tetrahydrobiopterin (BH4) ist der wesentliche Co-Faktor der NOS und trägt zur Steigerung der NO-Produktion bei. Bei nicht ausreichender BH4-Konzentration kommt es zu einer Entkopplung der NOS unter Verbrauch von NO und Bildung gefährlicher Superoxidanionradikale mit Reaktionen zu hochreaktiven Sauerstoff- und Stickstoffverbindungen wie den ROS und RNS[1,5]. Diese können zu schweren Stoffwechselstörungen und Gefäßschäden führen.

L-Arginin dient aber nicht nur als Substrat der NOS, sondern wird ebenfalls durch das Enzym Arginase zu L-Ornithin und Harnstoff abgebaut. Die Expression von Arginase wird durch inflammatorische Prozesse aber auch durch ROS und RNS induziert [1]. Die Enzyme Arginase und NOS konkurrieren miteinander um das L-Arginin. Bei nicht ausreichender L-Arginin Versorgung wird so die Bioverfügbarkeit von NO vermindert. Eine erhöhte Arginaseaktivität kann daher mit einer vaskulären Dysfunktion und erhöhtem Bluthochdruck assoziiert sein [1].

Bildung von NO aus Nitrat und Nitrit

Neue Untersuchungen zeigen jetzt, dass Nitrit unter sauren und hypoxischen Bedingungen zu NO reduziert wird [1,2,4]. Eine ausreichende orale Aufnahme von Nitrat und Nitrit kann daher mit entscheidend für die Plasma-Konzentration von NO sein. Aufgrund der Stabilität kann Nitrit durch den Körper zirkulieren, wo es unter den oben genannten Bedingungen zu NO reduziert werden kann. Nitrit dient so als eine Art „Speicher-Pool“ für NO [1]. Nitrat kann seinerseits auch zu Nitrit reduziert werden. Verschiedene Untersuchungen haben vasoaktiven Eigenschaften des Nitrat/Nitrit/NO Stoffwechselswegs auf die Regulation des Kreislaufs nachgewiesen [1-4]. Dominant ist aber der Arginin-NO-Stoffwechselweg.

Stoffwechselwege zum NO vielfältig

Die essentielle Bedeutung von NO hat zu einer Vielzahl von Mechanismen geführt, die die Bildung und Freisetzung dieses Botenstoffes zulassen. Anders als L-Arginin werden Nitrat und Nitrit aber auch kritisch betrachtet. Potenzielle Risiken und eine mögliche Toxizität einer erhöhten Aufnahme von Nitrat und Nitrit, die zu einer gesteigerten Bildung und Freisetzung von NO führen, sollten daher gründlich und sorgfältig untersucht werden. Deshalb können nur weitere detaillierte klinische Studien zeigen, ob eine gezielte Zufuhr von Nitrit und Nitrat die diätetische Einnahme von L-Arginin bei der Behandlung endothelialer Dysfunktionen sinnvoll unterstützen können und, ob diese unterstützende und ergänzende Behandlung ebenso sicher und effektiv wie die Zufuhr von L-Arginin selbst durchgeführt werden kann.

Abbildung 1: Regulation der NO-Bildung, modifiziert nach Madigan und Zuckerbraun, 2013

Quellen:

[1] Madigan M, Zuckerbraun B (2013): Therapeutic potential of the nitrite-generated NO pathway in vascular dysfunktion. frontiers in Immunology Volume 4, Article 174.
[2] Luedike P, Kelm M, Rassaf, T (2012): Bypassing the endothelial L-arginine-nitric oxide pathway: effects of dietary nitrite and nitrate on cardiovascular function. (ed) D´Mello, J.P.F., Amino acids in human nutrition and health, 72-88.
[3] Zweier JL, Wang P, Samouliov A, Kuppsumy P (1995): Enzyme-independent formation of nitric oxide in biological tissues.Nature Medicine 1, 804-809.
[4] Hord NG (2011): Dietary nitrates, nitrites, and cardiovascular disease. Curr Atheroscler Rep, 13(6), 484-492.
[5] Poeggeler B (2012): L-Arginin schützt vor nitrosativem Stress. Perfusion 25 (2), 40-43.


 

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