Wie zu wenig Kalium zu Herz-Kreislauf-Erkrankungen beitragen kann

Die Aorten, die größten Arterien, von Mäusen, die mit einer kaliumarmen Diät (obere Reihe), einer normalen Diät (Mitte) und einer kaliumreichen Diät (unten) gefüttert wurden. Die Verkalkung ist in der rechten Spalte rot dargestellt (Chen-Labor, JCI Insight)

Kalium ist ein Mineralstoff, der für die Gesundheit wichtig ist. Eine gesunde Ernährung liefert in der Regel ausreichend Kalium, aber manchmal treten Probleme auf, weil zu viel Natrium in der Ernährung oder bestimmte Medikamente den Bedarf erhöhen können. Frühere Studien haben gezeigt, dass eine erhöhte Kaliumzufuhr das Risiko von Herz-Kreislauf-Erkrankungen wie Bluthochdruck, Herzkrankheiten und Schlaganfall verringern kann. Der Mechanismus ist jedoch nicht bekannt.

Eine Erklärung ist, dass Kalium die Gefäßverkalkung, die Ablagerung von Kalzium in den glatten Muskelzellen der Arterien, verhindern könnte. Gefäßverkalkung trägt zur Atherosklerose bei, die auch als Arterienverkalkung bezeichnet wird. Dabei handelt es sich um eine schwerwiegende Erkrankung, bei der Plaques aus Fett, Cholesterin, Kalzium und anderen Substanzen den Blutfluss beeinträchtigen können.

Ein Forscherteam unter der Leitung von Dr. Yabing Chen an der University of Alabama in Birmingham und dem Birmingham VA Medical Center wollte herausfinden, wie Kalium in der Nahrung den Prozess der Gefäßverkalkung beeinflusst. Die Studie wurde zum Teil vom National Heart, Lung, and Blood Institute (NHLBI) und dem National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases (NIDDK) der NIH unterstützt. Die Ergebnisse wurden am 5. Oktober 2017 in JCI Insight veröffentlicht.

Die Forscher fütterten 30 Wochen lang drei Gruppen von zu Atherosklerose neigenden männlichen Mäusen mit einer fettreichen, cholesterinreichen Diät, die normale, niedrige oder hohe Kaliumwerte enthielt. Anhand von Gewebefärbungen und Ultraschalluntersuchungen zeigte das Team, dass bei Mäusen, die eine kaliumarme Diät erhielten, die Gefäßverkalkung und die Steifigkeit der Arterien zunahmen. Umgekehrt verringerte eine Ernährung mit hohem Kaliumgehalt die Verkalkung und Steifigkeit. Mit Hilfe von Zellkulturen der glatten Muskulatur bestätigte das Team, dass ein niedriger Kaliumgehalt die Gefäßverkalkung fördert und ein hoher Kaliumgehalt sie hemmt.

Als Nächstes analysierte das Forscherteam die Veränderungen der Proteine, die von den glatten Muskelzellen der Gefäße gebildet werden, wenn der Kaliumspiegel niedrig ist. Sie stellten fest, dass Proteine, die häufig mit Knochenzellen assoziiert sind, stark ansteigen und solche, die mit glatten Muskelzellen assoziiert sind, abnehmen. Dieser Anstieg der knochenassoziierten Proteine deutet darauf hin, dass ein niedriger Kaliumspiegel die Verkalkung der glatten Muskelzellen direkt beeinflusst.

Das Team zeigte auch, dass ein niedriger Kaliumspiegel den Kalziumspiegel in den glatten Muskelzellen erhöhte. Höhere Kalziumspiegel führten zur Aktivierung eines Proteins namens CREB (cAMP response element-binding protein). Die Verkalkung der glatten Muskelzellen konnte durch Hemmung der Aktivität von CREB blockiert werden. Dies deutet darauf hin, dass CREB ein entscheidender Bestandteil des Verkalkungsprozesses ist, wenn der Kaliumspiegel niedrig ist. Die Aktivierung von CREB wurde mit einer verstärkten Autophagie in Verbindung gebracht, einem Prozess, bei dem Abfallstoffe in der Zelle abgebaut und recycelt werden. Weitere Arbeiten sind erforderlich, um die Rolle der Autophagie bei der Gefäßverkalkung und der Steifigkeit der Arterien zu definieren.

„Die Ergebnisse haben ein wichtiges translationales Potenzial“, sagt Koautor Dr. Paul W. Sanders von der University of Alabama in Birmingham, „da sie den Nutzen einer angemessenen Kaliumergänzung bei der Verhinderung der Gefäßverkalkung bei Mäusen, die zu Atherosklerose neigen, und die nachteiligen Auswirkungen einer niedrigen Kaliumzufuhr zeigen.“

von Geri Piazza