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DOI: 10.1055/s-0031-1296873
Neuroprotective and Cardioprotective Actions of an Association of Pyruvate, Vitamin E and Fatty Acids
Publication History
Publication Date:
23 December 2011 (online)
Summary
Oxidative stress may involve overproduction of hydrogen peroxide which can generate highly cytotoxic hydroxyl radicals in the presence of ferrous ions. This work demonstrates that TCAT (Tricomponent Antioxidant Therapy), an association of pyruvate, vitamin E and fatty acids, provides neuronal and cardiac protection in oxidative stress, ex vivo. Mouse P19 neuron cultures were exposed for 30 min to low millimolar H2O2 concentrations in the absence or presence of Fe2+. Concentrations 1X (10 mmol/L pyruvate, 0.1 U/mL vitamin E and 0.1 % fatty acids) and 3X of TCAT, respectively, prevented neuronal death caused by these treatments. Analysis of the contribution of TCAT components to neuroprotection showed that vitamin E and fatty acids enhanced pyruvate action whereas they displayed no neuroprotection by themselves. In contrast, vitamin E and fatty acids were as potent antioxidants as pyruvate in an in vitro cell-free assay, indicating that TCAT protection is modulated by the existence of the cellular membrane barriers. Isolated rat hearts were perfused under electrolysis or subjected to regional ischemia-reperfusion. TCAT 1X prevented the electrolysis-induced decrease in left ventricular pressure, heart rate and coronary flow. At 0.25X concentration, TCAT abolished the incidence of irreversible ventricular fibrillation in ischemia-reperfusion. The results indicate that TCAT could have a broad therapeutic utility in neurological and cardiac injuries associated with oxidative stress. The protective action of TCAT can surpass that of its components, revealing a benefit of the association.
Zusammenfassung
Neuro- und kardioprotektive Wirkung eines Assoziats aus Pyruvat, Vitamin E und Fettsäuren
Oxydativer Streß kann zu einer Überproduktion von Wasserstoff-Peroxyd führen, welcher in Gegenwart von Fe2+- Ionen die Entwicklung von hochgradig zytotoxischen Hydroxyl-Radikalen bewirken kann. In der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, daß TCAT (Tri Component Antioxidant Therapy), eine Assoziation aus Pyruvat, Vitamin E und Fettsäuren, ex vivo bei oxydativem Streß eine sowohl neuronale als auch kardioprotektive Wirkung besitzt. Zellkulturen von P19 Maus-Neuronen wurden sowohl in Abwesenheit als auch in Anwesenheit von Fe2+ 30 min lang schwachen millimolaren H2O2-Kon-zentrationen ausgesetzt. Sowohl die TCAT-Konzentration 1X (10 mmol/L Pyruvat, 0.1 U/ml Vitamin E und 0.1 % Fettsäuren) als auch 3X verhinderten das durch die Vorbehandlung verursachte Absterben der Neuronen. Die Untersuchung der neuroprotektiven Wirkungen der einzelnen TCAT-Komponenten ergab, daß Vitamin E und Fettsäuren die Pyruvat-Aktivität verstärken, selbst aber keine neuroprotektive Wirkung haben. Im Gegensatz dazu zeigten Vitamin E und Fettsäuren in einem zellfreien In-vitro-Experiment eine ebenso starke antioxydative Wirkung wie Pyruvat, was darauf hinweist, daβ die protektive Wirkung von TCAT durch die Existenz von Zellmembran-Schranken moduliert wird. Isolierte Rattenherzen wurden unter Elektrolyse perfundiert oder regionaler Ischaemie-Reperfusion unterworfen. TCAT 1X verhinderte den durch Elektrolyse induzierten Unterdruck des linken Ventrikels sowie die (induzierte) Verminderung der Herzfrequenz und der koronaren Durchblutung. Eine TCAT-Konzentration von 0.25 X verhinderte das Auftreten der durch Ischaemie-Reperfusion erzeugten irreversiblen ventrikulären Fibrillation.
Diese Resultate zeigen, daß TCAT von weitreichendem therapeutischen Nutzen sein könnte, sowohl bei neurologischen als auch bei kardiologischen, durch oxydativen Streß verursachten pathologischen Zuständen. Die protektive Wirkung von TCAT ist stärker als die der einzelnen Komponenten, was den Vorteil der Assoziation deutlich macht.