Modulation of the vascular endothelium functioning by dietary components, the role of epigenetics

Abstract

Rather than being a passive barrier between circulating blood and smooth muscle cells and the underlying tissues, the endothelium is a fundamental functional component of the vasculature, and could be viewed as the largest human endocrine gland/organ, secreting multiple pro-/antiangiogenic factors, cytokines and low-molecular-weight mediators controlling the vascular tone. The location of endothelium, at the interface between the circulation and the tissues, makes this epithelial layer particularly exposed to physical and chemical cues coming from the bloodstream. In response to such stimuli, the endothelium modulates its morphology and functions to maintain vascular homeostasis. Dietary components significantly affect the proper functioning of the endothelium. High-calories and high-fat western diets, in the long term, cause endothelial dysfunction, which is a major contributor to the development of the metabolic syndrome and its pathological consequences, including atherosclerosis, diabetes, and hypertension. On the contrary, plant-derived antioxidant molecules and polyphenols have been shown to exert beneficial effects on endothelial function. Extensive research in the last decade has clearly shown the close relationship between food intake, dietary habits, and gene expression, which is driven by the action of macro- and micronutrients on chromatin regulation. Nutrient-induced chromatin epigenetic modifications via DNA methylation and histone post-translational modifications, especially in the context of the western diet, significantly contribute to the dysregulation of endothelial functioning. Here, we review the current understanding on how dietary components (macronutrients, antioxidants), acting on epigenetic mechanisms, regulate endothelial physiology, and physiopathology. © 2016 BioFactors, 43(1):5-16, 2017.

Folic Acid Supplementation Delays Atherosclerotic Lesion Development by Modulating MCP1 and VEGF DNA Methylation Levels In Vivo and In Vitro

“…Environmental factors that induce methylation of gene promoters may regulate gene expression, because diets deficient in trans-methylation micronutrients (such as folate) may cause hypomethylation of promoter regions in AS-relevant genes [13,32,33]. In turn, aberrant epigenetic control at CpG-islands may contribute to AS pathology [34].…”

The influence of different CO2 levels on hemodynamics: analytical review of literature

“…Вважають, що ендотеліальні клітини є автономним серцево-судинним ендокринним органом, який виконує ряд важливих функцій [28]. Вони є атикоагуляційним бар'єром між кровотоком і периферичними тканинами, регулюють кровотік, місцеве запалення і проліферацію судинних клітин [29]. Ендотелій бере участь у фібринолізі та регуляції імунних реакцій, у вивільненні вазоактивних речовин і дезагрегантів.…”

“…Щоб уникнути цього, потрібно в першу чергу приділяти увагу харчуванню: тривале вживання висококалорійної та жирної їжі може викликати його дисфункцію, що є основним фактором розвитку метаболічного синдрому і патологічних наслідків, включаючи атеросклероз, діабет і гіпертонію. Навпаки, антиоксидантні молекули і поліфеноли, отримані з рослин, виявляють позитивний вплив на функцію ендотелію [29]. На стан ендотеліальних клітин судин також впливає космічне випромінювання: доведено, що рівень смертності від серцево-судинних захворювань у космонавтіву 4-5 разів вищий [34].…”

Effects of Polyphenols on Oxidative Stress-Mediated Injury in Cardiomyocytes

“…Polyphenols silence chromatin by the inhibition of DNA methyltransferases and the activation of class III histone deacetylases (commonly called sirtuins) in vascular endothelium. These effects occur in atherosclerosis and other cardiovascular diseases [36,37]. …”