diskuse
hlavní nálezy naší studie jsou, že L-arginin v závislosti na koncentraci indukuje vazodilataci u zdravých lidských subjektů. Tento hemodynamický účinek je rovnoběžný se zvýšenou rychlostí vylučování dusičnanů močí, konečný oxidační metabolit NO, a jeho druhý messengerový cyklický GMP. Farmakokinetická analýza prokázala kinetiku L-argininu závislou na dávce. Perorální biologická dostupnost L-argininu je asi 70% a maximální plazmatická koncentrace dosažená po perorálním požití l-argininu je podstatně nižší než po intravenózní infuzi v důsledku zpoždění absorpce ze střevního traktu. V PK / PD analýze existují důkazy pro přímou souvislost mezi vazodilatačním účinkem l-argininu a jeho plazmatickou koncentrací.
my a další jsme již dříve prokázali, že l-arginin indukuje periferní vazodilataci během intravenózní infuze u zdravých lidských subjektů . Podobné vazoaktivní účinky jednorázové intravenózní infuze L-argininu byly také pozorovány u pacientů s hypercholesterolemií a koronární nebo generalizovanou aterosklerózou . V několika studiích byl l-arginin také používán v perorální dávkové formě u pacientů s kardiovaskulárními chorobami. Clarkson a kol. bylo zjištěno zlepšení vazodilatace brachiální tepny závislé na endotelu po 4 týdnech 21 g den-1 perorálního L-argininu u hypercholesterolemických subjektů. Adams a kol. podává se 21 g L-argininu den-1 po dobu 3 dnů mladým pacientům s ischemickou chorobou srdeční; zjistili zlepšenou vazodilataci závislou na endotelu a sníženou adhezi monocytů po l-argininu ve srovnání s placebem. Rektor a kol. dával 5,6 až 12,6 g den-1 l-argininu během 6 týdnů pacientům se srdečním selháním a zjistil významně zlepšený průtok krve končetinami a funkční výkon pacientů během zátěžového testování. Ačkoli byl L-arginin aplikován intravenózně nebo perorálně v těchto a dalších studiích u pacientů, Farmakokinetické údaje o l-argininu nejsou do značné míry známy. Zkoumání perorální biologické dostupnosti L-argininu a jeho farmakokinetiky jsou důležitým základem pro další klinické studie.
v této studii časový vzorec plazmatické koncentrace L-argininu úzce odpovídal časovému vzoru jeho vazodilatačního účinku, tj. snížení celkové periferní rezistence a krevního tlaku. Farmakokinetické / Farmakodynamické modelování ukázalo, že účinek (snížení TPR) byl přímo spojen s plazmatickou koncentrací L-argininu, alternativní modely využívající nepřímou vazbu účinku, např. do tkáňového kompartmentu nebo pomocí samostatného kompartmentu s efektem byly údaje méně zastoupeny. Přítomnost přímé vazby mezi plazmatickými hladinami L-argininu a jeho hemodynamickým účinkem byla dále potvrzena nedostatkem hystereze v grafu koncentrace a účinku. Hysterezní smyčka proti směru hodinových ručiček by byla očekávána, pokud by došlo ke zpoždění rovnováhy mezi plazmatickou koncentrací L-argininu a jeho koncentrací v místě účinku, pokud by za účinek byl zodpovědný metabolit l-argininu, nebo by tento účinek byl zprostředkován nepřímým mechanismem, jako je syntéza proteinů . To spolu s krátkým poločasem rovnováhy mezi plazmatickou koncentrací L-argininu a účinkem naznačuje přímý vazodilatační účinek l-argininu ve vaskulatuře.
mechanismus, kterým exogenní L-arginin indukuje vazodilataci, může zahrnovat stimulaci endogenní, endoteliální tvorby NO, jak naznačují studie, ve kterých byla zvýšena rychlost vylučování dusičnanů, konečného oxidačního metabolitu NO, močí . Tato studie dále podporuje tuto hypotézu, protože jsme našli úzký lineární vztah mezi plazmatickými hladinami L-argininu a rychlostí vylučování dusičnanů močí. V jiných studiích byl zvýšený výdech NO hlášen jako indikátor zvýšené endogenní tvorby NO po podání L-argininu . Zde uvádíme, že rychlost vylučování dusičnanů a cGMP močí, dvě indexové molekuly pro endogenní tvorbu NO in vivo, jsou po intravenózní infuzi L-argininu zvýšeny způsobem závislým na dávce. Maximální zvýšení rychlosti vylučování dusičnanů močí a cGMP se objevilo během 30-60 minut po ukončení infuze L-argininu . 90 minut po ukončení infuze se tyto indexové metabolity opět vrátily do bazálního rozmezí.
hypotéza, že l-arginin nevede k žádnému zpracování endotelem a tím způsobuje vazodilataci, je v souladu se současným pozorováním přímé vazby mezi plazmatickými hladinami L-argininu a vazodilatací. Endoteliální NO syntáza je kontinuálně stimulována smykovým napětím vyvolaným proudem krve podél endoteliálního povrchu . NO se uvolňuje z endotelu téměř okamžitě po stimulaci a NO samo o sobě má velmi krátký biologický poločas v rozmezí několika sekund . Rychle se inaktivuje oxidací na dusitany a dusičnany . Tato biochemická pozorování dobře odpovídají výsledkům biochemických měření provedených v této studii. Zjistili jsme, že zvýšení vylučování dusičnanů močí úzce odpovídalo časovému vzoru plazmatických hladin L-argininu, stejně jako změna vylučování druhého posla močí, cyklický GMP, a hemodynamická odpověď.
skutečnost, že l-arginin zvyšuje žádné uvolňování in vivo, se nazývá „L-argininový paradox“, protože ve srovnání s hodnotou Km endoteliální NO syntázy (∼2.9 µm) fyziologické plazmatické hladiny L-argininu nalačno by měly být dostatečně vysoké k nasycení enzymu substrátem . Tento paradox lze vyřešit několika pozorováními: Za prvé, hodnota Km byla stanovena in vitro v surovém enzymatickém přípravku; in vivo, nicméně, faktory jako intracelulární kompartmentalizace l-argininu a žádná syntáza se mohou lišit, potenciálně snižuje dostupnost substrátu pro enzym. Navíc přítomnost endogenních sloučenin konkurujících l-argininu pro vazebné místo enzymu může také způsobit relativní depleci substrátu. Jedním z takových endogenních kompetitivních inhibitorů je asymetrický dimethylarginin (ADMA); bylo hlášeno, že je přítomen v lidské plazmě a v kultivovaných lidských endotelových buňkách . Zda ADMA nereguluje žádné zpracování u zdravých lidí, u kterých jsou plazmatické hladiny ADMA nízké, zůstává neurčeno. A konečně, vychytávání L-argininu může být rozhodujícím krokem omezujícím intracelulární dostupnost L-argininu in vivo .
kromě toho, že stimuluje produkci NO, je známo, že l-arginin má jiné účinky, které mohou přispívat k jeho vazodilatačním vlastnostem, jako je stimulace sekrece růstového hormonu a uvolňování inzulínu . Vrchol sekrece růstového hormonu po infuzi L-argininu však nastává později než vrchol vazodilatace . Zajímavé je, že tyto endokrinní účinky l-argininu mohou také způsobit sekundární zvýšení bez uvolňování: Ukázalo se , že mnoho fyziologických účinků růstového hormonu se vyskytuje prostřednictvím lokální produkce IGF-1, což zase indukuje vazodilataci závislou na endotelu, která může být blokována inhibitory syntázy . Nedávno jsme ukázali, že NO může být zodpovědný za hemodynamické účinky rekombinantního růstového hormonu u pacientů se získaným deficitem růstového hormonu . Podobně jsou hemodynamické účinky inzulínu alespoň částečně zprostředkovány prostřednictvím NO . Dále bylo prokázáno, že nespecifická vazodilatace se vyskytuje při koncentracích l-nebo D-argininu podstatně vyšších, než jsou koncentrace dosažené v této studii . Zvýšený průtok periferní krve, vyvolaný (nespecifickou) vazodilatací, může zvýšit uvolňování endotelu NO zvýšením smykového napětí na endoteliálním povrchu .
porovnání hodnot AUC pro perorální nebo intravenózní podání 6 g L-argininu ukázalo, že biologická dostupnost l-argininu je po perorálním požití ∼70%. Použití L-argininu značeného stabilním izotopem, Castillo a kol. rovněž byla zjištěna neúplná biologická dostupnost perorálně požívaného L-argininu (∼38%). Naproti tomu Matera et al. hlášená úplná biologická dostupnost perorálního L-argininu u zdravých lidí. Jsou podávány ve velmi nízké denní dávce (100 mg den−1), obsažené v komplexním polyaminoacid formulace určené pro použití jako perorální doplněk v medicíně intenzivní péče, po dobu 7 dnů. Ve stejné studii tito autoři hlásili terminální eliminační poločas ∼1,2 h, což je v souladu s našimi výsledky získanými při výrazně vyšších dávkách L-argininu. Výpočet poločasu v naší studii byl poněkud omezen dlouhým časovým intervalem mezi časy odběru vzorků v 210 a 960 min. To bylo způsobeno logistickými důvody, které nám neumožňovaly udržet subjekty v laboratoři přes noc. Význam výpočtů poločasu byl tímto časovým vzorem potenciálně snížen, ale stále existuje relativně úzká korespondence mezi našimi nálezy a zjištěními hlášenými ostatními. Noeh et al. studoval tkáňovou distribuci L-argininu u potkanů po intraperitoneální aplikaci; zjistili úzkou korelaci mezi nárůstem plazmatických hladin argininu a koncentrací argininu v NEGENERUJÍCÍCH orgánech, jako je aorta, srdce, a vena cava. Ve své studii byl poločas L-argininu ∼1 h v plazmě a 1-2 h v různých tkáních.
míra využití l-argininu po absorpci v splanchnické oblasti a faktory, které ji ovlivňují, jsou velmi zajímavé, protože příjem a metabolismus L-argininu v játrech mohou ovlivnit systémovou biologickou dostupnost této aminokyseliny. Existují důkazy, že aktivita mechanismu absorpce L-argininu (y + – transportér pro bazické aminokyseliny) je v hepatocytech nízká ve srovnání s jinými typy buněk . Proto Felig & wahren nezjistil žádný koncentrační gradient mezi portální a jaterní žílou v postabsorpčním stavu. Celkově tyto studie naznačují, že metabolismus L-argininu v játrech je funkčně oddělen od metabolismu L-argininu v celém těle. Blanchier et al. ukázalo se, že malá část perorální dávky L-argininu podávané zdravým potkanům je metabolizována enterocyty. Tato zjištění mohou vysvětlit, proč byla většina perorálně podávané dávky L-argininu v této studii systémově dostupná. I mimo játra může být L-arginin substrátem pro několik metabolických drah: požitý arginin může být zdrojem ornitinu ve střevě ; může sloužit k doplnění argininu, který se ztrácí během syntézy močoviny v játrech ; může podstoupit dekarboxylaci na Agmatin v ledvinách a mozku, nebo může být použit syntázou NO k vytvoření NO a citrulinu . Castillo a kol. dříve bylo prokázáno, že část perorálně podávaného-L-argininu je u zdravých lidí přeměněna na močový-NO3, což naznačuje, že l-arginin odebraný ze splanchnické oblasti se používá jako substrát pro NO syntázu. Rhodes et al. toto zjištění bylo potvrzeno prokázáním obohacení dusitany v plazmě po intravenózní infuzi-l-argininu u zdravých lidských subjektů. Ačkoli z jejich sledovacích studií Leaf et al. vypočteno, že pod 0,1% podané dávky L-argininu bylo převedeno přes NO na dusičnan, Rhodes et al. odhaduje se, že asi 90% cirkulujícího dusitanu pochází z l-argininu:žádná cesta u lidí nalačno. Dohromady tyto studie potvrzují, že exogenní l-arginin působí jako substrát pro žádnou syntézu u normálních lidí.
Farmakokinetické údaje získané v této studii dokládají farmakokinetiku L-argininu závislou na dávce: se zvyšující se dávkou se eliminační poločas i zdánlivý distribuční objem snižovaly. Jedním z vysvětlení tohoto pozorování může být saturace absorpce L-argininu do buněk nejvyšší dávkou (30 g). Extrémně vysoké plazmatické hladiny l-argininu po této dávce mohly překročit renální práh pro reabsorpci L-argininu, což vedlo k přetečení l-argininu do moči. Na rozdíl od dávky 30 g l-argininu bylo během infuze 6 g L-argininu dosaženo ustáleného stavu, jak ukazuje plató plazmatické koncentrace l-argininu během posledních 10 minut infuzní periody. Proto poločas vypočtený po infuzi 6 g L-argininu může nejvíce představovat „skutečný“ fyziologický poločas této aminokyseliny. Jednotlivé dávky asi 6 g L-argininu podávané 2-3krát denně mohou být rozumným přístupem k dlouhodobým studiím s touto aminokyselinou pro kardiovaskulární onemocnění.
závěrem naše současná studie poskytuje Farmakokinetické údaje pro l-arginin po intravenózním a perorálním podání. Ukázali jsme, že vaskulární účinky l-argininu u zdravých lidských subjektů úzce korelují s jeho plazmatickými koncentracemi. Tyto údaje mohou poskytnout základ pro využití l-argininu při kardiovaskulárních onemocněních.
