Einfluss einer phytosterol- und phytostanolreichen Ernährung auf den Sterol- und Stanolstoffwechsel bei heterozygoten und homozygoten Watanabe Kaninchen

Abstract

Die Hypercholesterolämie ist der Hauptrisikofaktor für die Entstehung der Arteriosklerose und der Entwicklung einer koronaren Herzkrankheit. Die Anreicherung von Lebensmitteln mit Phytosterolen oder Phytostanolen zur Senkung des Plasma-Cholesterols ist daher von immer größerem Interesse. Neben der cholesterolsenkenden Eigenschaft werden in letzter Zeit aber auch mögliche Nebenwirkungen durch den Anstieg der Plasmakonzentrationen von Phytosterolen diskutiert. <br /> Zur Überprüfung des Nutzens und der Risiken einer hochdosierten Zufuhr von Phytosterol- und Phytostanolestern, wurden heterozygote und homozygote Watanabe (WHHL-) Kaninchen, ein Tiermodell für die familiäre Hypercholesterolämie, entweder mit 1.7 % oder 3.4 % Phytostanolestern oder mit 3.4 % Phytosterolestern gefüttert. Die heterozygoten WHHL-Kaninchen erhielten zusätzlich noch 0.2 % Cholesterol mit dem Futter. Mittels Gaschromatographie und Massenspektrometrie wurden die Cholesterol- und Lathosterolkonzentration (Cholesterol-Vorstufe) sowie die Konzentrationen der Phytosterole und Phytostanole in Plasma, Galle, Leber, Intima der Aorta und im Gehirn der Tiere bestimmt. Auch die Plaquebildung in der Aorta der Kaninchen wurde ausgewertet. <br /> Bei den heterozygoten Watanabe Kaninchen konnten Phytosterole und –stanole, bei einer gleichzeitigen Fütterung von Cholesterol, einen Anstieg der Plasma-Cholesterolkonzentration verhindern. Die extrem hohen Plasma-Cholesterolkonzentrationen, die bei den homozygoten Watanabe Kaninchen nicht auf eine alimentäre Zufuhr von Cholesterol zurückzuführen waren, wurden durch Phytosterole und Phytostanole jedoch nicht beeinflusst. Bei allen Kaninchen stiegen die Phytosterol- und Phytostanolkonzentrationen im Plasma unter der Zufuhr von Phytosterol- bzw. Phytostanolestern signifikant an. Die Plasmakonzentration der Phytostanole war jedoch um ein Vielfaches niedriger als die Phytosterolkonzentration. Zudem konnte durch Fütterung mit Phytostanolen die Konzentration von Phytosterolen gesenkt werden. Bei den heterozygoten WHHL-Kaninchen konnten Phytosterole und Phytostanole die Entstehung von arteriellen Plaques verhindern. <br /> Bei den homozygoten WHHL-Kaninchen hingegen, zeigten sich zwischen den Gruppen keine signifikanten Unterschiede in der Größe der Plaquefläche. Es konnte jedoch nachgewiesen werden, dass Phytosterole die Plaquebildung tendenziell erhöhen, während Phytostanole die Plaquefläche tendenziell verkleinern.<br /> Interessanterweise konnte erstmals nachgewiesen werden, dass nicht nur die Phytosterole sondern auch Phytostanole bei Watanabe Kaninchen die Blut-Hirn-Schranke passieren können. Die Konzentration der Phytosterole war auch im Gehirn deutlich höher als die der Phytostanole. Die Aufnahme der Phytosterole und -stanole in das Gehirn war jedoch limitiert. Die Cholesterolsynthese (Lathosterol/Cholesterol) im Gehirn wurde durch die Fütterung mit Phytosterol-/Phytostanolestern nicht beeinflusst. Überraschenderweise war jedoch die Cholesterolkonzentration im Gehirn der heterozygoten WHHL-Kaninchen, die mit 3.4 % Phytosterol- oder mit 3.4 % Phytostanolestern gefüttert wurden, geringer als bei den Kontrolltieren.

<strong>Effect of a phytosterol and phytostanol enriched diet on sterol- and stanol metabolism in heterozygous and homozygous Watanabe rabbits</strong><br /> Hypercholesterolemia is the main risk factor for the development of atherosclerosis and cardiovascular disease. Enrichment of foods with phytosterols or phytostanols to reduce plasma cholesterol concentrations finds therefore more and more interest. Beside these positive properties, recently also possible side effects of elevated plasma concentrations of phytosterols have been discussed. <br /> To examine the risk and benefit of a high intake of phytosterol and phytostanol esters, heterozygous and homozygous Watanabe (WHHL-) rabbits, an animal model for familial hypercholesterolemia, received a chow enriched with 1.7 % or 3.4 % phytostanol esters or with 3.4 % phytosterol esters. Heterozygous rabbits were additionally fed with 0.2 % cholesterol. Cholesterol, the cholesterol precursor lathosterol, plant sterols, and plant stanols in plasma, bile, liver, intima of the aorta, and in brain of the animals were determined by gas chromatography and massspectrometry. Furthermore, plaque development in the aorta of the rabbits was evaluated.<br /> In heterozygous WHHL-rabbits phytosterols and –stanols diminished the increase of plasma cholesterol concentration during simultaneous intake of cholesterol. High plasma cholesterol concentrations which were not due to the dietary intake of cholesterol in homozygous Watanabe rabbits were not altered by phytosterol and –stanol feeding. In all rabbits plasma plant sterol and stanol levels increased significantly with phytosterol and phytostanol ester feeding, respectively. However, plasma phytostanol levels were much lower than plasma phytosterol concentrations. Moreover, phytostanol feeding lowered plasma phytosterol concentrations. <br /> In heterozygous rabbits phytosterols and -stanols reduced the development of atherosclerotic plaques. In homozygous WHHL-rabbits there were no significant differences in the size of plaque area between the groups. However, there was a tendency that phytosterols induced plaque formation whereas phytostanols reduced plaque areas. <br /> Interestingly, the present study demonstrated for the first time that not only phytosterols but also phytostanols can pass the blood-brain barrier in Watanabe rabbits. Phytostanol concentrations in the brain were also lower than phytosterol concentrations. However, phytosterol and –stanol uptake into the brain was limited. Cholesterol synthesis in brain (lathosterol/cholesterol) was not affected by feeding phytosterol or phytostanol esters. Surprisingly, cholesterol concentration in brain of heterozygous rabbits fed with 3.4 % sterol or 3.4 % stanol esters was lower compared with control animals.