Alpha-linolenic acid intake prevents endothelial dysfunction in high-fat diet-fed streptozotocin rats and underlying mechanisms

Background: Endothelial dysfunction is an important factor in the pathogenesis of diabetes related vascular complications, and acute alpha-linolenic acid (ALA) intake can increase flow-mediated dilation of the diabetic artery at 4 h postprandially. However, whether chronic ALA supplementation may prevent endothelial dysfunction in the process of diabetes and underlying mechanisms remains largely unknown. Materials and methods: The high-fat diet-fed streptozotocin (HFD-STZ) rats provided an animal model for T2DM. Age-matched normal and HFD-STZ rats randomly received normal diet or ALA (500 mg/kg per day). After 5 weeks of feeding, endothelial function was determined. Results: Diabetes caused significant endothelial dysfunction (maximal vasorelaxation responses to ACh) in aortic segments, and ALA intake alleviated endothelial dysfunction. Superoxide production and peroxynitrite (ONOO-) formation were reduced with ALA supplement in diabetic vascular segments. Interestingly, ALA intake enhanced eNOS but inhibited iNOS activity in diabetic vessels. Moreover, ALA intake significantly increased eNOS phosphorylation. On the other hand, gp91phox and iNOS overexpression were reduced moderately with ALA intake in diabetic vessels. Conclusions: We concluded that ALA prevents diabetes-induced endothelial dysfunction by enhancing eNOS activity and attenuates oxidative/nitrative stress by inhibiting iNOS and NADPH oxidase expression and ONOO- production.

Hintergrund: Die endotheliale Dysfunktion ist ein wichtiger Faktor in der Pathogenenese von diabetes- assoziierten Gefäßkomplikationen. Alpha-Linolensäure (ALA) kann die flußvermittelte Dilatation der diabetischen Arterie vier Stunden postprandial erhöhen. Es ist aber weitgehend unklar, ob eine chronische ALA Supplementierung eine endotheliale Dysfunktion verhüten kann. Material und Methoden: Streptozotozin (HFD-STZ) Ratten unter hochdosierter Fettdiät (HFD-STZ) stellen ein Tiermodell für den Typ 2 Diabetes (T2DM) dar. Altersgleiche normale und HFD-STZ Ratten bekamen randomisiert eine normale Diät oder ALA (500 mg/kg pro Tag). Nach 5 Wochen wurde die endotheliale Dysfunktion gemessen. Ergebnisse: Diabetes verursachte eine signifikante endotheliale Dysfunktion (maximale Vasorelaxation auf Azetylcholin) in aortalen Segmenten. ALA Aufnahme milderte die endotheliale Dysfunktion. Superoxide Produktion and Peroxynitrite (ONOO-) Bildung waren unter ALA Supplementierung in den diabetischen Gefäßsegmenten vermindert. Bemerkenswerterweise verstärkte die ALA Aufnahme eNOS, hemmte aber die iNOS Aktivität in diabetischen Gefäßen. Darüber hinaus steigerte ALA die Aufnahme der eNOS Phosphorylation signifikant. Andererseits waren gp91phox und iNOS Überexpression moderat bei ALA Aufnahme reduziert. Schlussfolgerungen: ALA wirkt präventiv auf eine diabetes-induzierte endotheliale Dysfunktion, indem es die eNOS Aktivität verstärkt und den oxidativen/nitrativen Stress durch Hemmung der iNOS und NADPH Oxidase Expression und ONOO-Production mildert.