W obecnych czasach coraz większa populacja ludzi ma problemy z hipercholesterolemią i podwyższonym poziomem glukozy we krwi. Zaburzona gospodarka lipidowa i węglowodanowa prowadzi do wielu chorób, a także zgonów. Obecnie uważa się, że choroby takie, jak: miażdżyca, cukrzyca typu 2, nowotwory, są chorobami cywilizacyjnymi, a jednym z czynników wpływających na ich rozwój jest zła dieta. Współczesny człowiek spożywa znacznie więcej kalorii niż jest w stanie metabolizować, prowadzi to do dodatniego bilansu energetycznego. Dodatkowym czynnikiem szkodliwym w diecie jest żywność wysokoprzetworzona, bogata w cukry proste, w tym glukozę i fruktozę, oraz nasycone kwasy tłuszczowe, np. izomery trans. Współczesna nauka poszukuje nowych i skutecznych leków w walce z chorobami cywilizacyjnymi. Wydaje się jednak, że najlepszą metodą jest podjęcie prób zapobiegania rozwojowi tych chorób dzięki prawidłowej diecie i aktywności fizycznej. W pierwszym etapie rozwoju cukrzycy typu 2 i podwyższonego cholesterolu podejmuje się próby redukcji ich poziomu poprzez wprowadzenie zdrowej zbilansowanej diety, odpowiedniej aktywności fizycznej, dostosowanej do wieku i możliwości pacjenta. Na tym etapie można wprowadzać niektóre surowce roślinne, mogące być pomocne w obniżaniu poziomu cholesterolu i stężenia glukozy we krwi. Do takich surowców roślinnych, mających zastosowanie w kuchni i łatwo dostępnych, należą czosnek (Allium sativum L.) i imbir lekarski (Zingiber officinale Rosc.).

Czosnek pospolity (czosnek domowy) – Allium sativum – jest dwuletnią byliną z rodziny czosnkowatych (Alliaceae). Pochodzi z Azji, obecnie jest powszechnie uprawiany w Europie. Cebula czosnku (Alli sativi bulbus) jest stosowana od setek lat w celach spożywczych oraz leczniczych.

Głównym składnikiem czynnym cebuli czosnku jest allicyna. Powstaje ona po rozdrobnieniu cebul czosnku, a uwalniany enzym – alinaza – przekształca alliinę w allicynę. Enzym ten jest inaktywowany termicznie, dlatego ekstrakt wodny czosnku, traktowany odpowiednią temperaturą, zawiera głównie alliinę. Do pozostałych związków zawierających siarkę, obecnych w homogenacie czosnku, można zaliczyć: metylotiosulfonian allilowy, 1-propenylotiosulfonian allilowy, γ-L-glutamino-S-alkilo-L-cysteinę. Kolejnymi związkami obecnymi w czosnku są ajoeny: E-ajoen oraz Z-ajoen; winyloditiiny: 2-winylo-(4H)-1,3-ditiina, 3-winylo-(4H)-1,2-ditiina, oraz siarczki allilowe (1).

Czosnek może zmniejszać hipercholesterolemię i redukować ryzyko wystąpienia nowotworów. U ludzi i zwierząt może obniżać poziom lipidów we krwi, a w szczególności ogólnego cholesterolu i frakcji LDL.

W badaniu przeprowadzonym przez Thomson i wsp. sprawdzono działanie surowego i dezaktywowanego temperaturą wodnego ekstraktu z czosnku, podanego doustnie lub dootrzewnowo szczurom w ilości 500 mg/kg przez 4 tygodnie. Po podaniu zauważono znaczny spadek TG w osoczu u leczonych zwierząt, przy czym podanie doustne było bardziej skuteczne niż podanie i.p. Obniżanie TG było silniejsze podczas podawania surowego ekstraktu niż po działaniu wyższej temperatury, co może wskazywać, że za aktywność odpowiadają lotne i chemicznie niestabilne składniki wyciągu (2). Uważa się, że za taką aktywność pośrednio odpowiada hamowanie syntezy kwasów tłuszczowych (FAS) oraz aktywność monooksygenazy przez rozpuszczalne w wodzie składniki czosnku, takie jak: S-etylocysteina (SEC), γ-glutamylo-S-metylocysteina, allilocysteina, disiarczek diallilu, S-allilocysteina (SAC) i S-propylocysteina (SPC) (3).

Badano także wpływ czosnku na metabolizm lipidów przez okres jednego miesiąca. Czosnek (1-4% w diecie) i jego preparaty, zawierające aminokwasy czosnku, podawano szczurom z hipercholesterolemią i stwierdzono znaczącą redukcję poziomu cholesterolu, trójglicerydów i frakcji LDL w surowicy krwi (4) przy braku zmian frakcji HDL. Z kolei w badaniach Slowing zauważono, że przy diecie wysokotłuszczowej spożywanie czosnku zmniejszało poziom LDL-cholesterolu oraz zwiększało poziom HDL. Dane wykazały, że czosnek może chronić przed hipercholesterolemią, indukowaną dietą i zmianami naczyniowymi śródbłonka, związanymi z miażdżycą (5, 6).

Abramovitz i wsp. badali wpływ składnika czosnku allicyny na powstawanie pasm tłuszczowych w aorcie i profil lipidowy u myszy (7). Nie zaobserwowano znaczących różnic w profilu lipidowym we krwi, natomiast tworzenie pasm tłuszczowych w aorcie spadło o około 50%.

Ekstrakt z czosnku o nazwie „Kyolic”, stosowany u królików na diecie bogatej w cholesterol, także znacząco hamował rozwój zmian miażdżycowych (8, 9).

Wiele badań in vitro i in vivo wykazało, że zmniejszaniu aktywności i ekspresji MTP towarzyszył spadek szybkości wydzielania lipoproteiny zawierającej apoB (10, 11). Badania na zwierzętach pokazują również, że dieta uzupełniona w czosnek zmniejsza aktywność wątrobowej reduktazy HMG-CoA. Mechanizm regulacji przez czosnek aktywności HMG-CoA pozostaje niewyjaśniony. Przebadano trzy wodne roztwory S-alk(en)ylocysteiny: S-allilocysteiny (SAC), S-etylocysteiny (SEC) oraz S-propylocysteiny (SPC), i wszystkie trzy zostały uznane za potencjalne inhibitory syntezy cholesterolu. Aktywność reduktazy HMG-CoA była obniżona o 41% przez SAC, o 37% przez SPC, o 30% przez SEC (12). Inhibitory MTP, np. lomotapid, stosuje się w leczeniu dyslipidemii, m.in. rodzinnej hipercholesterolemii. W badaniu Lin i wsp. ekstrakt świeżego czosnku hamował aktywność MTP w jelicie, ale nie oddziaływał na aktywność MTP w wątrobie. Możliwym powodem była inaktywacja składników wyciągu w wątrobie. W tym badaniu ekstrakt ze świeżego czosnku zmniejszał ekspresję jelitowego mRNA MTP u szczurów oraz mRNA MTP w HepG2 i Caco-2 komórki (13, 14). Przebadano również wpływ ekstraktu z czosnku na stopień utleniania i przeciwutleniania oraz formowanie się płytek miażdżycowych w aorcie królików. Grupę badawczą podzielono na 3 podgrupy. Pierwsza otrzymywała dietę uzupełnioną cholesterolem (0,5 g/kg/dzień), druga – dietę uzupełnioną cholesterolem (0,5 g/kg/dzień) i dodatkowo ekstraktem z czosnku w ilości 1,5 ml/kg/dzień, trzecia była grupą kontrolną i otrzymywała normalną dietę. Wyniki opisanych badań wykazały, że ekstrakt z czosnku aktywował system przeciwutleniający i znacząco wpływał na obniżenie tworzenia się grup nadtlenkowych w aorcie, redukował też powierzchnię płytki miażdżycowej (15).

Przez okres jednego miesiąca karmiono szczury dietą zawierającą 2% cholesterolu. Odnotowano wzrost parametrów lipidowych zarówno w surowicy krwi, jak i w tkankach. Zaobserwowano wzrost utleniania lipidów i zmienioną aktywność niektórych enzymów. Podobne zmiany zauważono podczas stosowania diety zawierającej 40% kokosu lub orzeszków ziemnych z dodatkiem lub bez 2% cholesterolu. Badano takie enzymy, jak: reduktazę HMG-CoA, AST, ALT i ALP w tkankach i surowicy. W przypadku włączenia do diety wysokotłuszczowej czosnku (5%), znacząco spadły parametry lipidów, ich utlenianie i aktywność enzymów. Rezultaty badań wskazują na właściwości przeciwmiażdżycowe czosnku. Korzystne właściwości przypisuje się zawartym w czosnku pochodnym siarkowym cysteiny oraz produktom ich degradacji, takim jak allicyna i ajoen (16).

Utlenianie LDL odgrywa znaczącą rolę w inicjacji i rozwoju miażdżycy. Badano wpływ stosowania ekstraktu z czosnku i jednego z jego najważniejszych składników, S-allilocysteiny, na uszkodzenia komórek spowodowane utlenionym LDL. Komórki śródbłonka tętnicy płucnej były inkubowane z ekstraktem z czosnku (1, 2,5 i 5 mg mL^-1) lub S-allilocysteiną (0,1, 1, 10, 20 mM) w 37°C i 5% CO₂ przez 24 godz., następnie przemywane i eksponowane na 0,1 mg mL^-1 utleniony LDL przez 24 godz. Inkubacja komórek śródbłonka z S-allilocysteiną w istotnym stopniu zapobiegała uszkodzeniom błon, utracie żywotności komórek i utlenianiu lipidów. Dane wskazują, że badane substancje mogą ochraniać śródbłonek naczyń krwionośnych przed uszkodzeniem spowodowanym utlenionym LDL. Sugeruje się zatem użyteczność czosnku w zapobieganiu miażdżycy (17, 18).

W badaniach in vitro wykazano, że S-allilo-cysteina (SAC) redukuje obciążenie utleniaczy w komórkach zaangażowanych w proces miażdżycy. Wykazano, że utlenianie LDL i aktywacja czynnika transkrypcyjnego kappa B (NF-κB) są chemicznymi i molekularnymi czynnikami powodującymi zmiany związane z rozwojem miażdżycy. Zaobserwowano, że SAC zawarta w czosnku, poprzez mechanizm utleniający, może działać hamująco na proces miażdżycy. SAC wykazuje, zależną od dawki, zdolność hamowania aktywności czynnika transkrypcyjnego kappa B (NF-κB). SAC w dawce optymalnej 1 mM powstrzymuje utlenianie LDL. W liniach komórkowych J774 i HUVEC (testy in vitro) obecność SAC w podłożu powodowała (zależne od dawki) hamowanie formowania się H₂O₂ (19).

Badania kliniczne pokazują, że dodatek czosnku w diecie pacjentów z chorobą wieńcową znacznie redukuje poziom triglicerydów i zwiększa poziom frakcji HDL cholesterolu. Zawarte w czosnku rozpuszczalne w tłuszczach związki siarki, takie jak DADS – dwusiarczek diallilu, allicyna i jej pochodne (ajoen), są potencjalnymi inhibitorami syntezy cholesterolu (20).

W cukrzycy u szczurów często obserwuje się zmienione funkcjonowanie sercowych enzymów mitochondrialnych, zaangażowanych w szlaki metaboliczne oraz zwiększone poziomy ROS, zmniejszoną aktywność katalazy i SOD. Zaobserwowano także zmianę ekspresji mRNA serca w TFAM, PGC-1α i CO1 u zwierząt z cukrzycą. Wskazuje to u osobników z cukrzycą na obecność zwiększonego stresu oksydacyjnego z dysfunkcją mitochondriów w sercu. Stwierdzono, że podawanie czosnku zwierzętom laboratoryjnym zmniejszało poziomy kompleksów łańcucha transportu elektronów. Zaobserwowano także wpływ spożycia czosnku na zmniejszenie aktywności SIRT-3 i zwiększenie acetylacji MnSOD. Podawanie czosnku najprawdopodobniej poprawia aktywność SIRT-3 i MnSOD poprzez deacetylowanie MnSOD. Zwiększona aktywność SOD jest skorelowana ze zmniejszonymi poziomami ROS w sercach szczurów, którym podawano czosnek. Badania te dowodzą, że czosnek może wpływać na aktywację szlaku SIRT-3-MnSOD (21).