Diskussion
de vigtigste fund i vores undersøgelse er, at l-argininkoncentration-afhængig inducerer vasodilatation hos raske mennesker. Denne hæmodynamiske effekt er parallel med øgede urinudskillelseshastigheder af nitrat, den endelige oksidative metabolit af NO, og dens anden messenger cykliske GMP. Farmakokinetisk analyse viste evidens for dosisrelateret kinetik af l-arginin. 70%, og den maksimale plasmakoncentration opnået efter oral indtagelse af l-arginin er betydeligt lavere end efter intravenøs infusion på grund af forsinkelsen i absorption fra tarmkanalen. I PK / PD-analyse er der tegn på en direkte forbindelse mellem vasodilatoreffekten af l-arginin og dens plasmakoncentration.
vi og andre har tidligere vist, at l-arginin inducerer perifer vasodilatation under intravenøs infusion hos raske mennesker . Lignende vasoaktive virkninger af en enkelt intravenøs infusion af l-arginin er også blevet observeret hos patienter med hypercholesterolæmi og koronar eller generaliseret aterosklerose . I flere undersøgelser er l-arginin også blevet anvendt i en oral doseringsform hos patienter med hjerte-kar-sygdomme. Clarkson et al. fundet forbedret endotelafhængig vasodilation af brachialarterien efter 4 uger med 21 g dag−1 oral L-arginin hos hyperkolesterolæmiske forsøgspersoner. Adams et al. administreret 21 g l-arginin dag-1 i 3 dage til unge patienter med koronararteriesygdom; de fandt forbedret endotelafhængig vasodilatation og reduceret monocytadhæsion efter l-arginin sammenlignet med placebo. Rektor et al. gav 5,6 til 12,6 g dag−1 L-arginin i løbet af 6 uger til patienter med hjertesvigt og fandt signifikant forbedret blodstrøm i lemmerne og funktionel ydeevne hos patienterne under træningstest. Selvom l-arginin er blevet anvendt intravenøst eller oralt i disse og andre undersøgelser hos patienter, er de farmakokinetiske data for l-arginin stort set ukendte. Undersøgelse af den orale biotilgængelighed af l-arginin såvel som dets farmakokinetik er et vigtigt grundlag for yderligere kliniske studier.
i den foreliggende undersøgelse svarede det tidsmæssige mønster af L-arginin plasmakoncentration tæt til det tidsmæssige mønster af dets vasodilatorvirkning, dvs.reduktionen i total perifer resistens og blodtryk. Farmakokinetisk / farmakodynamisk modellering indikerede, at effekten (reduktion i TPR) var direkte forbundet med plasmakoncentrationen af L-arginin, Alternative modeller, der anvendte en indirekte forbindelse af effekten, f. eks. til et væv rum, eller ved hjælp af en separat effekt rum, mindre tæt repræsenteret data. Tilstedeværelsen af en direkte forbindelse mellem L-argininplasmaniveauer og dens hæmodynamiske virkning blev yderligere bekræftet af manglen på Hysterese i koncentrationseffektplottet. En hysteresesløjfe mod uret ville have været forventet, hvis en forsinkelse i ækvilibrering mellem plasma-l-argininkoncentration og dens koncentration på effektstedet ville have fundet sted, hvis en metabolit af l-arginin ville være ansvarlig for effekten, eller det effekten ville blive medieret af en indirekte mekanisme som proteinsyntese . Dette, taget sammen med den korte ækvilibreringshalveringstid mellem L-arginins plasmakoncentration og effekten, antyder en direkte vasodilatorvirkning af l-arginin i vaskulaturen.
den mekanisme, hvormed eksogent l-arginin inducerer vasodilatation, kan involvere stimulering af endogen endotel NO-dannelse, som antydet af undersøgelser, hvor urinudskillelseshastigheden af nitrat, den endelige iltning metabolit af NO, blev øget . Den nuværende undersøgelse understøtter yderligere denne hypotese, da vi fandt et tæt lineært forhold mellem L-argininplasmaniveauer og urinnitratudskillelseshastigheder. I andre undersøgelser blev øget udånding af NO rapporteret som en indikator for forbedret endogen NO-dannelse efter administration af l-arginin . Vi rapporterer her, at urinudskillelseshastighederne for nitrat og cGMP, to indeksmolekyler til endogen no-dannelse in vivo , øges på en dosisrelateret måde efter intravenøs infusion af l-arginin. Den maksimale forhøjelse af urinnitrat-og cGMP-udskillelseshastigheder forekom inden for 30-60 minutter efter afslutningen af L-arginininfusion . 90 minutter efter infusionens afslutning var disse indeksmetabolitter vendt tilbage til basalområdet igen.
hypotesen om, at l-arginin ikke inducerer nogen uddybning af endotelet og derved forårsager vasodilatation, er i overensstemmelse med den nuværende observation af en direkte forbindelse mellem L-argininplasmaniveauer og vasodilatation. Endotel ingen syntase stimuleres kontinuerligt af forskydningsspænding induceret af blodet strømmer langs endoteloverfladen . NO frigives fra endotelet næsten øjeblikkeligt efter stimulering, og NO selv har en meget kort biologisk halveringstid inden for få sekunder . Det inaktiveres hurtigt ved iltning til nitrit og nitrat . Disse biokemiske observationer svarer godt til resultaterne af de biokemiske målinger udført i denne undersøgelse. Vi fandt ud af, at forhøjelsen af urinnitratudskillelse svarede tæt til tidsmønsteret for L-argininplasmaniveauer, ligesom ændringen i urinudskillelse af den anden messenger, cyklisk GMP, og det hæmodynamiske respons.
det faktum, at l-arginin ikke øger nogen frigivelse in vivo, er blevet kaldt ‘l-argininparadokset’, fordi sammenlignet med Km-værdien af endotel-NO-syntasen (l-2.9 L-arginin plasmaniveauer bør være høje nok til at mætte substratet. Dette paradoks kan løses ved flere observationer: for det første blev Km-værdien bestemt in vitro i et råt præparat ; in vivo, imidlertid, faktorer som intracellulær opdeling af l-arginin og ingen syntase kan variere, potentielt reducere tilgængeligheden af substrat til stoffet. Desuden kan tilstedeværelsen af endogene forbindelser, der konkurrerer med l-arginin om bindingsstedet, også forårsage relativ substratudtømning. En sådan endogen kompetitiv hæmmer er asymmetrisk dimethylarginin (ADMA); det er rapporteret at være til stede i humant plasma og i dyrkede humane endotelceller . Hvorvidt ADMA nedregulerer ingen uddybning hos raske mennesker, hvor ADMA-plasmaniveauerne er lave , forbliver ubestemt. Endelig kan l-argininoptagelse være et afgørende trin, der begrænser intracellulær l-arginintilgængelighed in vivo .
udover at stimulere ingen produktion er l-arginin kendt for at udøve andre virkninger, som kan bidrage til dets vasodilatoregenskaber, som stimulering af væksthormonsekretion og insulinfrigivelse . Imidlertid forekommer toppen i væksthormonsekretion efter l-arginininfusion senere end toppen i vasodilatation . Interessant nok kan disse endokrine virkninger af l-arginin også forårsage sekundære stigninger i ingen frigivelse: Mange af de fysiologiske virkninger af væksthormon har vist sig at forekomme via lokal produktion af IGF-1 , hvilket igen inducerer endotelafhængig vasodilatation, der kan blokeres af ingen syntasehæmmere . Vi har for nylig vist, at NO kan være ansvarlig for de hæmodynamiske virkninger af rekombinant væksthormon hos patienter med erhvervet væksthormonmangel . Ligeledes medieres de hæmodynamiske virkninger af insulin i det mindste delvist via NO . Desuden har uspecifik vasodilatation vist sig at forekomme ved L-eller d-argininkoncentrationer, der er betydeligt højere end dem, der opnås i denne undersøgelse . Forbedret perifer blodgennemstrømning i sig selv, som induceret af (uspecifik) vasodilatation kan øge endotel ingen frigivelse via hævende forskydningsspænding ved endoteloverfladen .
sammenligning af AUC-værdierne for oral eller intravenøs administration af 6 g l-arginin viste, at biotilgængeligheden af l-arginin er 70% efter oral indtagelse. Brug af stabil isotopmærket l-arginin, Castillo et al. fandt også ufuldstændig biotilgængelighed af oralt indtaget l-arginin(38%). I modsætning hertil Matera et al. rapporteret fuldstændig biotilgængelighed af oral L-arginin hos raske mennesker. De administreres i en meget lav daglig dosis (100 mg dag−1), indeholdt i en kompleks polyaminoacid formulering beregnet til brug som et oralt supplement i intensivmedicin, i 7 dage. I samme undersøgelse rapporterede disse forfattere en terminal eliminationshalveringstid på 1,2 h, hvilket er i overensstemmelse med vores resultater opnået med betydeligt højere doser l-arginin. Halveringstidsberegning i vores undersøgelse blev noget hæmmet af det lange tidsinterval mellem prøvetagningstiderne ved 210 og 960 min. Dette skyldtes logistiske grunde, som ikke tillod os at holde emnerne i laboratoriet natten over. Betydningen af halveringstidsberegninger blev potentielt reduceret med dette tidsmønster, men der er stadig en relativt tæt korrespondance mellem vores fund og dem, der er rapporteret af andre. Noeh et al. undersøgt vævsfordeling af l-arginin hos rotter efter intraperitoneal applikation; de fandt tæt sammenhæng mellem stigningen i plasma argininniveauer og argininkoncentrationer i ikke-genererende organer som aorta, hjerte og vena cava. I deres undersøgelse var halveringstiden for L-arginin 1 time i plasma og 1-2 timer i de forskellige væv.
udnyttelsesgraden af l-arginin efter absorption i splanchnic-regionen og de faktorer, der påvirker det, er af stor interesse, da l-argininoptagelse og metabolisme i leveren kan påvirke systemisk biotilgængelighed af denne aminosyre. Der er tegn på, at aktiviteten af L-argininoptagelsesmekanismen (y+-transportør for basiske aminosyrer) er lav i hepatocytter sammenlignet med andre celletyper . Derfor fandt Felig & ingen koncentrationsgradient mellem portalen og levervenen i postabsorptiv tilstand. Samlet set antyder disse undersøgelser, at l-argininmetabolisme i leveren er funktionelt adskilt fra hele kroppen l-argininmetabolisme. Blanchier et al. viste, at en mindre del af en oral l-arginindosis administreret til raske rotter metaboliseres af enterocytter. Disse fund kan forklare, hvorfor størstedelen af en oralt administreret l-arginindosis var systemisk tilgængelig i denne undersøgelse. Selv uden for leveren kan L-arginin være et substrat for flere metaboliske veje: indtaget arginin kan være en kilde til ornithin i tarmen ; det kan tjene til at genopbygge arginin, som går tabt under hepatisk urinstofsyntese ; det kan gennemgå dekarboksylering til agmatin i nyrerne og hjernen eller bruges af No-syntasen til at generere NO og citrullin . Castillo et al. tidligere demonstreret, at en del af oralt administreret-L-arginin omdannes til urin-NO3− hos raske mennesker, hvilket indikerer, at l-arginin optaget fra det splanchniske område bruges som et substrat for NO-syntasen. Rhodes et al. bekræftet dette fund ved at demonstrere-nitritberigelse i plasma efter intravenøs infusion af-l-arginin hos raske mennesker. Selvom fra deres sporstofstudier Leaf et al. beregnet, at under 0,1% af den administrerede l-arginindosis blev konverteret via NO til nitrat, Rhodes et al. anslået, at omkring 90% af cirkulerende nitrit er afledt af l-arginin: ingen vej I fastede mennesker. Samlet set bekræfter disse undersøgelser, at eksogen l-arginin fungerer som et substrat for ingen syntese hos normale mennesker.
de farmakokinetiske data genereret i denne undersøgelse giver bevis for dosisafhængig farmakokinetik af l-arginin: med stigende dosis faldt både eliminationshalveringstiden og det tilsyneladende fordelingsvolumen. En forklaring på denne observation kan være en mætning af L-argininoptagelse i celler med den højeste dosis (30 g). Ekstremt høje plasmaniveauer af l-arginin efter denne dosis kan have overskredet nyretærsklen for L-argininreabsorption, hvilket resulterer i L-argininoverløb i urinen. I modsætning til 30 g dosis l-arginin blev steady state nået under infusionen af 6 g l-arginin, som angivet ved plateauet af L-arginin plasmakoncentration i de sidste 10 minutter af infusionsperioden. Derfor kan halveringstiden beregnet efter infusion af 6 g L-arginin nærmest repræsentere den ‘sande’ fysiologiske halveringstid for denne aminosyre. 6 g L-arginin administreret 2-3 gange om dagen kan være en rimelig tilgang til langtidsstudier med denne aminosyre til hjerte-kar-sygdom.
afslutningsvis giver vores nuværende undersøgelse farmakokinetiske data for l-arginin efter intravenøs og oral administration. Vi har vist, at de vaskulære virkninger af l-arginin hos raske mennesker er tæt korreleret med dets plasmakoncentrationer. Disse data kan danne grundlag for anvendelsen af l-arginin i hjerte-kar-sygdomme.
