Thematic review series: The Pathogenesis of Atherosclerosis. Toward a biological network for atherosclerosis

Ghazalpour, Anatole; Doss, Sudheer; Yang, Xia; Aten, Jason E.; Toomey, Edward M.; Nas, Atila van; Wang, Susanna; Drake, Thomas A.; Lusis, Aldons J.

doi:10.1194/jlr.r400006-jlr200

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“…While in the past atherosclerosis was viewed primarily as passive process of cholesterol accumulation, recent evidence indicates that it is a highly active process involving components of the vascular, immune, metabolic and endocrine system [12] . Initial pathological changes occur in a variety of cell types long before symptoms become apparent and diagnosis is made [13,14] .…”

Section: Main Features Of Atherogenesismentioning

confidence: 99%

Antioxidants, inflammation and cardiovascular disease

Mangge

Becker

Fuchs

et al. 2014

WJC

286

159

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Multiple factors are involved in the etiology of cardiovascular disease (CVD). Pathological changes occur in a variety of cell types long before symptoms become apparent and diagnosis is made. Dysregulation of physiological functions are associated with the activation of immune cells, leading to local and finally systemic inflammation that is characterized by production of high levels of reactive oxygen species (ROS). Patients suffering from inflammatory diseases often present with diminished levels of antioxidants either due to insufficient dietary intake or, and even more likely, due to increased demand in situations of overwhelming ROS production by activated immune effector cells like macrophages. Antioxidants are suggested to beneficially interfere with diseases-related oxidative stress, however the interplay of endogenous and exogenous antioxidants with the overall redox system is complex. Moreover, molecular mechanisms underlying oxidative stress in CVD are not fully elucidated. Metabolic dybalances are suggested to play a major role in disease onset and progression. Several central signaling pathways involved in the regulation of immunological, metabolic and endothelial function are regulated in a redox-sensitive manner. During cellular immune response, interferon γ-dependent pathways are activated such as tryptophan breakdown by the enzyme indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO) in monocyte-derived macrophages, fibroblasts, endothelial and epithelial cells. Neopterin, a marker of oxidative stress and immune activation is produced by GTP-cyclohydrolase Ⅰ in macrophages and dendritic cells. Nitric oxide synthase (NOS) is induced in several cell types to generate nitric oxide (NO). NO, despite its low reactivity, is a potent antioxidant involved in the regulation of the vasomotor tone and of immunomodulatory signaling pathways. NO inhibits the expression and function of IDO. Function of NOS requires the cofactor tetrahydrobiopterin (BH4), which is produced in humans primarily by fibroblasts and endothelial cells. Highly toxic peroxynitrite (ONOO -) is formed solely in the presence of superoxide anion (O2 -). Neopterin and kynurenine to tryptophan ratio (Kyn/Trp), as an estimate of IDO enzyme activity, are robust markers of immune activation in vitro and in vivo . Both these diagnostic parameters are able to predict cardiovascular and overall mortality in patients at risk. Likewise, a significant association exists between increase of neopterin concentrations and Kyn/Trp ratio values and the lowering of plasma levels of vitamin-C, -E and -B. Vitamin-B deficiency is usually accompanied by increased plasma homoycsteine. Additional determination of NO metabolites, BH4 and plasma antioxidants in patients with CVD and related clinical settings can be helpful to improve the understanding of redox-regulation in health and disease and might provide a rationale for potential antioxidant therapies in CVD. REVIEWSubmit a

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Section: Main Features Of Atherogenesismentioning

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Antioxidants, inflammation and cardiovascular disease

Mangge

Becker

Fuchs

et al. 2014

WJC

286

159

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“…Most of the available data, at least in murine experimental atherosclerosis, describe the potentialities or capacity of the immune network, rather than its finer tuning, which is probably involved in spontaneous atherosclerosis in humans. The single genes that are generally targeted are participants in complex networks, leading some investigators to adopt system-wide approaches (62). In spontaneous atherosclerosis that is so prevalent in the human population, the modulation of gene function is probably much more subtle and complex.…”

Section: Additional Commentsmentioning

confidence: 99%

Thematic review series: The Immune System and Atherogenesis. Immune function in atherogenesis

Getz

2005

Journal of Lipid Research

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In this overview to a new thematic series on the immune system and atherogenesis, I provide a very brief summary of current conceptions of atherogenesis, of the innate and adaptive immune systems, and of the participation of the latter in atherogenesis, with particular emphasis on studies of the involvement of the immune system in atherosclerosis reported in the last 2 years. This is followed by a short outline of the eight reviews that will make up this thematic series. The overview is concluded with some caveats that should be considered in the analysis of atherosclerosis in experimental animals. -Getz, G. S. The immune system in atherogenesis. J. Lipid Res. 2005. 46: 1-10.

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“…Zum Beispiel wird die Entstehung und der Krankheitsverlauf der Atherosklerose neben vielen bekannten exogenen Risikofaktoren auch durch Netzwerkelemente des Organismus auf verschiedenen Ebenen beeinflusst: durch die Grundkonstitution auf der Basis des Genoms, durch das Metabolom mit den verschiedenen Zelltypen, Zellstoffwechseln und Organsystemen [8] sowie durch das damit zusammenhängende Epigenom und seine Beeinflussung durch die Lebensweise. Entsprechend vielfältig sind die diagnostischen und therapeutischen Zugänge.…”

Section: Multimorbidität Als Signatur Komplexer Systemeunclassified

Tibetische Rezepturen als pleiotrope Signaturen - Einsatz von Netzwerk-Arzneien bei Multimorbidität

Schwabl¹,

Vennos²,

Saller

2013

Complement Med Res

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Multimorbide Zustände (≥2 chronische Erkrankungen gleichzeitig) können vor dem Hintergrund des Netzwerkmodells des Organismus als komplexe Krankheitsmuster aufgefasst und als charakteristische Signaturen abgebildet werden. Lebende Systeme wie der menschliche Organismus werden aus der Sicht der Systemtheorie als Netzwerke von interagierenden Teilen betrachtet. Diese können wiederum selbst Unternetzwerke sein und verschiedenen Komplexitätsstufen zugeordnet werden. Sie reichen z.B. vom Gen über das Transkriptom, Proteom, Metabolom und Epigenom bis hin zum Netzwerk der gesamten molekularen Interaktionen, dem sogenannten Interaktom. Bei der Multimorbidität betrifft die Krankheitssignatur verschiedene Netzwerke auf allen Stufen, z.B. Zellsysteme, Organe und funktionelle Systeme. Basierend auf dieser Semiotik können auch Arzneimitteln bestimmte Wirksignaturen bzw. Wirkprofile zugeordnet werden. Eine Pharmakonsignatur repräsentiert die physikalisch-chemischen Reize, die das System zu einer Reaktion veranlassen, sowie die Verbindungen, über die das vernetzte Gesamtsystem auf allen Hierarchiestufen beeinflusst wird. Phytotherapeutika, die chemisch gesehen Vielstoffgemische darstellen, besitzen besonders komplexe Signaturen. Als Multi-Target-Arzneien mit pleiotropem Wirkprofil greifen sie auf den unterschiedlichen Systemstufen des Netzwerks therapeutisch ein, weshalb sie auch als Netzwerk-Arzneien bezeichnet werden. Als Beispiel für Phytotherapeutika mit besonders komplexer pleiotroper Signatur können Pflanzenrezepturen traditioneller Medizinsysteme wie der Tibetischen Medizin herangezogen werden. Hier wird auch aus traditioneller Sicht eine Krankheitssignatur mit einer korrespondierenden Arzneimittelsignatur in Beziehung gesetzt, jedoch basierend auf dem traditionellen energetischen Verständnis von Krankheiten. Moderne Forschungsergebnisse geben deutliche Hinweise auf eine ausgesprochen breit gefächerte Signatur Tibetischer Arzneimittel und liefern somit die logische Grundlage für ihren Einsatz im Rahmen integrativer Behandlungsansätze bei Krankheiten mit ebenfalls komplexer Signatur, z.B. bei Multimorbidität. Der vorgestellte systemtheoretische Ansatz stellt eine Methode dar, die Anschlussfähigkeit traditioneller und komplementärmedizinischer Methoden an die anderen Disziplinen der modernen Medizin zu ermöglichen.

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Thematic review series: The Pathogenesis of Atherosclerosis. Toward a biological network for atherosclerosis

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Antioxidants, inflammation and cardiovascular disease

Antioxidants, inflammation and cardiovascular disease

Thematic review series: The Immune System and Atherogenesis. Immune function in atherogenesis

Tibetische Rezepturen als pleiotrope Signaturen - Einsatz von Netzwerk-Arzneien bei Multimorbidität

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