DOI: https://doi.org/10.3390/ijms25063114
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38542087
تاريخ النشر: 2024-03-07
المؤلف: Huabo Zheng وآخرون
الموضوع الرئيسي: فيتامين C وأبحاث مضادات الأكسدة
نظرة عامة
يتناول هذا القسم الحالة الحالية لجراحة تحويل الشرايين التاجية وعلاجات إعادة التروية كعلاجات طويلة الأمد الرئيسية لاستعادة وظيفة القلب بعد احتشاء عضلة القلب الحاد. على الرغم من أن هذه الاستراتيجيات فعالة، إلا أنها تؤدي أيضًا إلى زيادة إنتاج الأنواع التفاعلية من الأكسجين (ROS) بسبب إعادة التروية والتعرض المفاجئ للأكسجين. لم تحقق العلاجات المضادة للأكسدة، وخاصة استخدام فيتامين C، نجاحًا متسقًا في التطبيقات السريرية لأمراض القلب والأوعية الدموية. تستعرض هذه المراجعة بشكل منهجي تعقيدات حركية الجرعة المعتمدة على فيتامين C ودوره المحتمل كمكمل وقائي أو في العلاجات المركبة لإدارة الأمراض القلبية الوعائية.
على الرغم من الأدلة التي تدعم قدرة فيتامين C على تقليل تكوين ROS المفرط، إلا أن دوره المفيد في صحة القلب والأوعية الدموية لا يزال مثيرًا للجدل. قد تؤدي العلاقة غير الخطية بين مكملات فيتامين C ومصادر ROS إلى تعطيل توازن الأكسدة والاختزال في خلايا القلب، مما قد يعيق وظيفة الميتوكوندريا. تعقد الفجوات بين النتائج المخبرية والنتائج السريرية من وضع إرشادات واضحة لاستخدام فيتامين C في العلاج. بالإضافة إلى ذلك، تبرز المخاوف المتعلقة بالمخاطر المرتبطة بجرعات فيتامين C العالية، مثل تكوين حصوات الكلى، الحاجة إلى مزيد من البحث. يجب أن تركز التحقيقات المستقبلية على دور فيتامين C في الفيروبتوز، حيث يمكن أن يكشف فهم تفاعلاته مع ROS، وتوازن الحديد، وأكسدة الدهون عن أهداف علاجية جديدة لأمراض القلب الإقفارية.
مقدمة
تناقش مقدمة الورقة احتشاء عضلة القلب (MI) كعرض حرج لأمراض القلب، والتي لا تزال سببًا رئيسيًا للوفيات على مستوى العالم على الرغم من التقدم في الإدارة السريرية. يتم تحديد المحفز الرئيسي لاحتشاء عضلة القلب على أنه تمزق اللويحة غير المستقرة، مما يؤدي إلى تكوين جلطات وانسداد الأوعية. تهدف الأساليب العلاجية الحالية، بما في ذلك التدخلات الميكانيكية والدوائية، إلى استعادة تدفق الدم من خلال معالجة الشرايين التاجية المسدودة. ومع ذلك، يمكن أن تؤدي عملية إعادة التروية إلى تفاقم تلف الأنسجة من خلال الإجهاد التأكسدي وتكوين الأنواع التفاعلية من الأكسجين (ROS)، مما يسهم في إصابة إعادة التروية وفشل القلب اللاحق.
يسلط هذا القسم الضوء على أهمية خلل الميتوكوندريا في موت خلايا القلب خلال إصابة إعادة التروية الإقفارية ويحدد أيض الطاقة في القلب، الذي يعتمد بشكل أساسي على التحلل السكري، والأكسدة β، والفوسفوريلاسيون التأكسدي لإنتاج ATP. تقترح العلاجات المضادة للأكسدة، وخاصة تلك التي تشمل الفيتامينات C وE، كاستراتيجيات محتملة للتخفيف من الإجهاد التأكسدي والتلف الخلوي خلال احتشاء عضلة القلب. بينما تشير بعض الدراسات إلى دور وقائي لفيتامين C ضد احتشاء عضلة القلب، فإن النتائج غير متسقة، مع ارتباطات متباينة بين مستويات فيتامين C في البلازما وخطر فشل القلب. تهدف هذه المراجعة إلى استكشاف الدور المضاد للأكسدة لفيتامين C في عملية الشفاء بعد احتشاء عضلة القلب، موضحة آلياته وتطبيقاته السريرية المحتملة.
نقاش
يسلط قسم النقاش في ورقة البحث الضوء على الدور الحاسم لفيتامين C (حمض الأسكوربيك) في الأيض الخلوي وآثاره على صحة القلب والأوعية الدموية. يعمل فيتامين C كعامل مساعد إنزيمي، حيث undergoes الأكسدة إلى حمض ديهيدروأسكوربيك (DHA) في وجود المؤكسدات، مع دوران سريع يسهل بواسطة مختلف الاختزالات. يمكن التخفيف من تدهور فيتامين C بواسطة مجموعات الفوسفات في وسائط زراعة الخلايا، مما يشير إلى استراتيجية محتملة للحفاظ على مستوياته في المختبر. علاوة على ذلك، يؤكد هذا القسم على الدور المزدوج للأنواع التفاعلية من الأكسجين (ROS) في فسيولوجيا القلب، حيث تعمل المستويات المنخفضة كجزيئات إشارة أساسية، بينما يرتبط تراكم ROS المفرط بتلف الخلايا والأمراض مثل احتشاء عضلة القلب (MI) وفشل القلب.
تناقش الورقة مصادر ROS في القلب، مع التركيز بشكل خاص على الأصول السيتوسولية والميتوكوندريا. تساهم ROS السيتوسولية، التي تتولد بشكل أساسي بواسطة أكسيدات NADPH (NOX)، في تضخم القلب والتليف، بينما تنشأ ROS الميتوكوندريا (mtROS) من سلسلة نقل الإلكترون، وخاصة المجمعات I وIII، وتشارك في إعاقة تخليق ATP وموت خلايا القلب. يتم تسليط الضوء على التفاعل بين الإجهاد التأكسدي، وأيض الحديد، وأكسدة الدهون كعامل مهم في إصابة عضلة القلب، مع ظهور الفيروبتوز كآلية ذات صلة في الظروف الإقفارية. يتم التأكيد على الخصائص المضادة للأكسدة لفيتامين C، مما يظهر قدرته على القضاء على الجذور الحرة المختلفة والتخفيف من الضرر التأكسدي، وبالتالي تقديم طرق علاجية لإدارة أمراض القلب الإقفارية.
DOI: https://doi.org/10.3390/ijms25063114
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38542087
Publication Date: 2024-03-07
Author(s): Huabo Zheng et al.
Primary Topic: Vitamin C and Antioxidants Research
Overview
The section discusses the current status of coronary artery bypass and reperfusion therapies as the primary long-term treatments for restoring heart function following acute myocardial infarction. While these strategies are effective, they also lead to increased production of reactive oxidative species (ROS) due to reperfusion and sudden oxygen exposure. Antioxidant treatments, particularly the use of vitamin C, have not yielded consistent success in clinical applications for cardiovascular diseases. This review systematically examines the complexities of vitamin C’s dose-dependent kinetics and its potential role as a preventive supplement or in combination therapies for cardiovascular management.
Despite evidence supporting vitamin C’s ability to reduce excessive ROS formation, its beneficial role in cardiovascular health remains contentious. The non-linear relationship between vitamin C supplementation and ROS sources may disrupt oxidative-redox balance in cardiac cells, potentially impairing mitochondrial function. The discrepancies between laboratory findings and clinical outcomes complicate the establishment of clear guidelines for vitamin C use in therapy. Additionally, concerns regarding the risks associated with high-dose vitamin C, such as kidney stone formation, highlight the need for further research. Future investigations should focus on the role of vitamin C in ferroptosis, as understanding its interactions with ROS, iron balance, and lipid peroxidation could unveil new therapeutic targets for ischemic heart diseases.
Introduction
The introduction of the paper discusses myocardial infarction (MI) as a critical manifestation of heart disease, which remains a leading cause of mortality globally despite advancements in clinical management. The primary trigger for MI is identified as the rupture of unstable plaque, leading to thrombus formation and vessel occlusion. Current therapeutic approaches, including mechanical and pharmacological interventions, aim to restore blood flow by addressing the occluded coronary arteries. However, the reperfusion process can exacerbate tissue damage through oxidative stress and the formation of reactive oxygen species (ROS), contributing to reperfusion injury and subsequent heart failure.
The section highlights the importance of mitochondrial dysfunction in cardiomyocyte death during ischemic reperfusion injury and outlines the heart’s energy metabolism, primarily reliant on glycolysis, β-oxidation, and oxidative phosphorylation for ATP production. Antioxidant therapies, particularly those involving vitamins C and E, are proposed as potential strategies to mitigate oxidative stress and cellular damage during MI. While some studies indicate a protective role of vitamin C against MI, findings are inconsistent, with varying associations between plasma vitamin C levels and heart failure risk. This review aims to explore the antioxidant role of vitamin C in the healing process post-MI, elucidating its mechanisms and potential clinical applications.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the critical role of Vitamin C (ascorbic acid) in cellular metabolism and its implications in cardiovascular health. Vitamin C acts as a co-enzymatic factor, undergoing oxidation to dehydroascorbic acid (DHA) in the presence of oxidants, with a rapid turnover facilitated by various reductases. The degradation of Vitamin C can be mitigated by phosphate moieties in cell culture media, suggesting a potential strategy for maintaining its levels in vitro. Furthermore, the section emphasizes the dual role of reactive oxygen species (ROS) in cardiac physiology, where low levels function as essential signaling molecules, while excessive ROS accumulation is linked to cellular damage and pathologies such as myocardial infarction (MI) and heart failure.
The paper discusses the sources of ROS in the heart, particularly focusing on cytosolic and mitochondrial origins. Cytosolic ROS, primarily generated by NADPH oxidases (NOX), contribute to cardiac hypertrophy and fibrosis, while mitochondrial ROS (mtROS) arise from the electron transport chain, particularly complexes I and III, and are implicated in ATP synthesis impairment and cardiomyocyte apoptosis. The interplay between oxidative stress, iron metabolism, and lipid peroxidation is highlighted as a significant factor in myocardial injury, with ferroptosis emerging as a relevant mechanism in ischemic conditions. The antioxidant properties of Vitamin C are underscored, demonstrating its ability to scavenge various radicals and potentially mitigate oxidative damage, thereby offering therapeutic avenues for managing ischemic heart diseases.