Lingonberry juice, blood pressure, vascular function and inflammatory markers in experimental hypertension

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-5631-0
Title: Lingonberry juice, blood pressure, vascular function and inflammatory markers in experimental hypertension
Author: Kivimäki, Anne
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Medicine, Department of Pharmacology
Doctoral Programme in Biomedicine
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2019-12-13
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-5631-0
http://hdl.handle.net/10138/307040
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Consumption of polyphenol-rich foods, such as berries, fruits, tea and cocoa has been claimed to exert beneficial effects on cardiovascular health. Wild Nordic berries, e.g. lingonberry (Vaccinium vitis-idaea), bilberry (Vaccinium myrtillus), cranberry (Vaccinium oxycoccos, V. microcarpum) and cultivated blackcurrant (Ribes nigrum) are good sources of polyphenols including flavonoids, such as anthocyanidins, proanthocyanidins and flavonols. The aim of this series of studies was to investigate the effects of cranberry, lingonberry and blackcurrant juices on vascular function of genetically hypertensive rats and to clarify how lingonberry affects the blood pressure of spontaneously hypertensive rats and normotensive rats consuming a high-salt diet. We also wanted to determine whether lingonberry juice could exert effects on low-grade inflammation, a phenomenon, which has been related to hypertension and excess salt intake. The established high blood pressure of spontaneously hypertensive rats became lowered during an eight-week treatment with lingonberry juice. However, more concentrated lingonberry juice was unable to prevent the development of genetic hypertension in young rats. Nonetheless, the endothelium-dependent relaxation of mesenteric arteries was enhanced after eight weeks’ treatment with the more concentrated lingonberry juice as was also the endothelium-independent relaxation. Positive effects of lingonberry juice on inflammatory markers were observed in both rat models. After lingonberry juice treatment, serum levels of both angiotensin II and alkaline phosphatase were lower than in the control groups. Possible anti-inflammatory and anti-thrombotic effects were present due to the reduced gene expression of cyclooxygenase 2 (COX2), monocyte chemoattractant protein 1, p-selectin and vascular cell adhesion molecule 1. These results indicate that inhibition of the renin-angiotensin system together with enhanced nitric oxide production could be possible mechanisms behind the positive effects on blood pressure and vascular function. The lingonberry treatment lowered gene expression of COX2 in the aorta, and increased COX2 protein expression in the kidney cortex macula densa, possibly indicating that inducible COX2 had been inhibited whereas the important constitutive COX2 was maintained by lingonberry treatment. Molecular docking studies conducted with flavonoid structures indicated that kaempferol may exert inhibitory effects on COX2. In summary, in an experimental model of hypertension, long-term treatment with lingonberry juice was able to lower blood pressure and improve vascular function. The effects on RAS and possible ACE1 inhibition together with enhanced nitric oxide bioavailability are potential mechanisms involved in these positive cardiovascular effects. Furthermore, lingonberry possesses anti-inflammatory properties, which may well contribute to its ability to reduce blood pressure and improve vascular function.Kohonnut verenpaine, verisuonten toimintahäiriöt ja elimistössä vallitseva matala-asteinen tulehdus koskettavat suurta osaa Suomen väestöstä. Ravinnolla on lääkehoidon ohella suuri merkitys näiden sairauksien hallinnassa. Runsaasti polyfenoleita sisältävien ruokien käytön on epidemiologisissa tutkimuksissa havaittu alentavan sydän- ja verisuonisairauksien riskiä. Puolukka (Vaccinium vitis-idaea), mustikka (Vaccinium myrtillus), karpalo (Vaccinium oxycoccos, V. microcarpum) ja viljelty mustaherukka (Ribes nigrum) ovat erinomaisia polyfenoleiden lähteitä. Esimerkiksi puolukka sisältää vitamiinien, kuidun ja kivennäisaineiden lisäksi mm. flavonoideihin kuuluvia proantosyanidiineja, antosyaaneita sekä flavonoleja. Tämän väitöskirjatutkimuksen tavoitteena oli tutkia puolukka-, karpalo- ja mustaherukkamehujen vaikutuksia geneettisesti korkeaverenpaineisten rottien verisuonten toiminnan heikkenemiseen (dysfunktio). Puolukan, joka oli tehokkain tutkituista marjoista, vaikutuksia korkeaan verenpaineeseen ja valtimoiden toimintaan selvitettiin tarkemmin jatkotutkimuksissa. Lisäksi selvitettiin miten puolukkamehu vaikuttaa kohonneen verenpaineen ja runsassuolaisen ruuan aiheuttamaan matala-asteiseen tulehdukseen. Kylmäpuristettua puolukka-, karpalo- ja mustaherukkamehua annettiin geneettisesti korkeaverenpaineisille rotille kahdeksan viikon ajan verrokkieläinten saadessa vettä. Puolukkamehu valittiin lisätutkimuksiin, jossa käytettiin laimeampaa mehua. Siinä polyfenolipitoisuus oli n. 50 % ensimmäistä tutkimusta alhaisempi. Korkeasuolaista ruokaa saaneet normaaliverenpaineiset rotat saivat laimeampaa mehua kymmenen viikon ajan. Kaikissa tutkimuksissa verenpainetta seurattiin viikoittain, ja tutkimusjakson loputtua verisuonten toimintakykyä tutkittiin suolilievevaltimon jänteyskokeilla mittaamalla valtimon jänteyttä ja laajentumista. Lopuksi tehtiin bio- ja kliinis-kemialliset laboratoriomääritykset veri- ja kudosnäytteistä. Havaitsimme, että laimeampi puolukkamehu alensi merkittävästi jo koholla ollutta verenpainetta (hoitovaikutus). Enemmän polyfenoleita sisältänyt mehu paransi verisuonten heikentyneen toiminnan terveiden suonten tasolle. Mehu ei kuitenkaan pystynyt estämään eläinkannalle tyypillistä iän mukaista verenpaineen kohoamista (estovaikutus). Verenpaine ja verisuonten toiminta eivät muuttuneet karpalo- tai mustaherukkamehun käytön jälkeen. Suolainen ruoka ei vaikuttanut verenpaineeseen, tai verisuonten toimintaan, normaaliverenpaineisilla rotilla. Muutoksia ei nähty myöskään puolukkamehun vaikutuksessa. Puolukkamehu esti matala-asteiseen tulehdukseen liittyvien geenien ilmentymistä aortassa. Muilla marjamehuilla ei nähty yhtä selkeitä vaikutuksia. Puolukkamehua saaneilla syklo-oksygenaasi 2:n (COX2), monosyyttejä houkuttelevan proteiinin (MCP1), p-selektiinin sekä verisolujen adheesiomolekyylin (VCAM1) geenien ilmentyminen oli vähäisempää kuin kontrolliryhmällä. Lisäksi puolukkaa saaneilla verisuonen supistuvuutta säätelevän angiotensiini II:n ja alkaalisen fosfataasin (ALP) pitoisuudet seerumissa olivat pienemmät. Puolukkamehu vaikutti suotuisasti munuaisten kuoriosassa ilmentyvän COX2:n määrään. Tässä kohonneen verenpaineen mallissa havaittiin, että pitkäaikainen puolukkamehun juonti voi alentaa kohonnutta verenpainetta ja parantaa verisuonten toimintaa. Vaikutusten taustalla on luultavasti reniini-angiotensiinijärjestelmän säätelyyn sekä verisuonia laajentavan typpioksidin saatavuuteen liittyvät mekanismit ja matala-asteisen tulehduksen väheneminen.
Subject: biolääketiede, farmakologia, lääketieteellinen ravitsemusfysiologia
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
LINGONBE.pdf 1.326Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record