Discusión
Los principales hallazgos de nuestro estudio son que la l-arginina induce vasodilatación de forma dependiente de la concentración en humanos sanos. Este efecto hemodinámico es paralelo al aumento de las tasas de excreción urinaria de nitrato, el metabolito oxidativo final del NO, y su segundo GMP cíclico mensajero. El análisis farmacocinético mostró evidencia de cinética de la l-arginina relacionada con la dosis. La biodisponibilidad oral de l-arginina es de aproximadamente el 70%, y la concentración plasmática máxima alcanzada después de la ingestión oral de l-arginina es considerablemente menor que después de la perfusión intravenosa, debido al retraso en la absorción desde el tracto intestinal. En el análisis FC/FD hay evidencia de una relación directa entre el efecto vasodilatador de la l-arginina y su concentración plasmática.
Nosotros y otros hemos demostrado previamente que la l-arginina induce la vasodilatación periférica durante la perfusión intravenosa en seres humanos sanos . También se han observado efectos vasoactivos similares de una única infusión intravenosa de l-arginina en pacientes con hipercolesterolemia y aterosclerosis coronaria o generalizada . En varios estudios, la l-arginina también se ha utilizado en forma de dosificación oral en pacientes con enfermedades cardiovasculares. Clarkson et al. se encontró una mejor vasodilatación de la arteria braquial dependiente del endotelio después de 4 semanas de 21 g día−1 de l-arginina oral en sujetos hipercolesterolémicos. Adams et al. administración de 21 g de l-arginina día – 1 durante 3 días a pacientes jóvenes con enfermedad arterial coronaria; encontraron una mejor vasodilatación dependiente del endotelio y una menor adhesión de monocitos después de la l-arginina en comparación con el placebo. Rector et al. administró de 5,6 a 12,6 g día−1 de l-arginina durante 6 semanas a pacientes con insuficiencia cardíaca y encontró una mejora significativa del flujo sanguíneo de las extremidades y del rendimiento funcional de los pacientes durante las pruebas de esfuerzo. Aunque la l-arginina se ha aplicado por vía intravenosa u oral en estos y otros estudios en pacientes, los datos farmacocinéticos de la l-arginina son en gran medida desconocidos. La investigación de la biodisponibilidad oral de la l-arginina, así como su farmacocinética, son una base importante para estudios clínicos posteriores.
En el presente estudio, el patrón temporal de la concentración plasmática de l-arginina se correspondió estrechamente con el patrón temporal de su efecto vasodilatador, es decir, la reducción de la resistencia periférica total y la presión arterial. Los modelos farmacocinéticos / farmacodinámicos indicaron que el efecto (reducción de la TPR) estaba directamente relacionado con la concentración plasmática de l-arginina, modelos alternativos que utilizaban una relación indirecta del efecto, p. ej. a un compartimiento de tejidos, o usando un compartimiento de efectos separado, representaba menos de cerca los datos. La presencia de una relación directa entre los niveles plasmáticos de l-arginina y su efecto hemodinámico se confirmó además por la falta de histéresis en la gráfica de efecto de concentración. Se habría esperado un bucle de histéresis en sentido contrario a las agujas del reloj si se hubiera producido un retraso en el equilibrio entre la concentración plasmática de l-arginina y su concentración en el lugar del efecto, si un metabolito de l-arginina fuera responsable del efecto, o si el efecto estuviera mediado por un mecanismo indirecto como la síntesis de proteínas . Esto, junto con la corta vida media de equilibrio entre la concentración plasmática de l-arginina y el efecto, sugiere una acción vasodilatadora directa de la l-arginina dentro de la vasculatura.
El mecanismo por el cual la l-arginina exógena induce la vasodilatación puede implicar la estimulación de la formación endógena y endotelial de NO, como sugieren los estudios en los que se incrementó la tasa de excreción urinaria de nitrato, el metabolito oxidativo final del NO . El presente estudio apoya aún más esta hipótesis, ya que encontramos una estrecha relación lineal entre los niveles plasmáticos de l-arginina y las tasas de excreción urinaria de nitratos. En otros estudios, se notificó un aumento de la exhalación de NO como indicador de una mayor formación endógena de NO después de la administración de l-arginina . En este trabajo se informa que las tasas de excreción urinaria de nitrato y GMPc, dos moléculas índice para la formación endógena de NO in vivo , aumentan de manera relacionada con la dosis después de la infusión intravenosa de l-arginina. La elevación máxima de las tasas de excreción urinaria de nitrato y GMPc se produjo entre 30 y 60 minutos después del final de la perfusión de l-arginina . 90 minutos después del final de la infusión, estos metabolitos índice habían vuelto al rango basal de nuevo.
La hipótesis de que la l-arginina NO induce elaboración por el endotelio y por lo tanto causa vasodilatación está de acuerdo con la presente observación de una relación directa entre los niveles plasmáticos de l-arginina y la vasodilatación. La NO sintasa endotelial es estimulada continuamente por el esfuerzo cortante inducido por el flujo sanguíneo a lo largo de la superficie endotelial . El NO se libera del endotelio casi instantáneamente después de la estimulación, y el NO en sí tiene una semivida biológica muy corta en el rango de unos pocos segundos . Se inactiva rápidamente por oxidación a nitrito y nitrato . Estas observaciones bioquímicas corresponden bien a los resultados de las mediciones bioquímicas realizadas en el presente estudio. Encontramos que la elevación de la excreción urinaria de nitrato correspondía estrechamente al patrón de tiempo de los niveles plasmáticos de l-arginina, al igual que el cambio en la excreción urinaria del segundo mensajero, GMP cíclico y la respuesta hemodinámica.
El hecho de que la l-arginina aumente la liberación de NO in vivo se ha denominado la «paradoja de la l-arginina», porque en comparación con el valor Km de la sintasa endotelial de NO (∼2.9 µm) los niveles plasmáticos fisiológicos de l-arginina en ayunas deben ser lo suficientemente altos como para saturar la enzima con sustrato . Esta paradoja puede resolverse mediante varias observaciones: En primer lugar, el valor de Km se determinó in vitro en un preparado enzimático crudo ; sin embargo, in vivo, factores como la compartimentación intracelular de l-arginina y la AUSENCIA de sintasa pueden diferir, reduciendo potencialmente la disponibilidad de sustrato para la enzima. Además, la presencia de compuestos endógenos que compiten con la l-arginina por el sitio de unión de la enzima también puede causar una reducción relativa del sustrato. Uno de estos inhibidores competitivos endógenos es la dimetilarginina asimétrica (ADMA); se ha notificado que está presente en el plasma humano y en células endoteliales humanas cultivadas . Sigue sin determinarse si ADMA no regula a la baja la elaboración en humanos sanos, en los que los niveles plasmáticos de ADMA son bajos. Finalmente, la captación de l-arginina puede ser un paso crucial que limita la disponibilidad intracelular de l-arginina in vivo .
Además de estimular la producción de NO, se sabe que la l-arginina ejerce otros efectos que pueden contribuir a sus propiedades vasodilatadoras, como la estimulación de la secreción de hormona de crecimiento y la liberación de insulina . Sin embargo, el pico en la secreción de hormona de crecimiento después de la infusión de l-arginina ocurre más tarde que el pico en la vasodilatación . Curiosamente, estos efectos endocrinos de la l-arginina también pueden causar aumentos secundarios en la liberación de NO: Se ha demostrado que muchos de los efectos fisiológicos de la hormona del crecimiento ocurren a través de la producción local de IGF-1 , que a su vez induce una vasodilatación dependiente del endotelio que NO puede ser bloqueada por inhibidores de la sintasa . Recientemente hemos demostrado que el NO puede ser responsable de los efectos hemodinámicos de la hormona de crecimiento recombinante en pacientes con deficiencia adquirida de hormona de crecimiento . Del mismo modo, los efectos hemodinámicos de la insulina están mediados, al menos en parte, por el ON . Además, se ha demostrado que la vasodilatación inespecífica ocurre a concentraciones de l o d-arginina considerablemente superiores a las alcanzadas en el presente estudio . El aumento del flujo sanguíneo periférico en sí, inducido por la vasodilatación (inespecífica), puede aumentar la liberación de NO endotelial a través de la elevación del esfuerzo cortante en la superficie endotelial .
La comparación de los valores de AUC para la administración oral o intravenosa de 6 g de l-arginina mostró que la biodisponibilidad de l-arginina es de 7 70% después de la ingestión oral. Usando l-arginina marcada con isótopos estables, Castillo et al. también se encontró biodisponibilidad incompleta de la l-arginina ingerida por vía oral (∼38%). En contraste, Matera et al. biodisponibilidad completa notificada de la l-arginina oral en humanos sanos. Se administraron en una dosis diaria muy baja (100 mg día-1), contenida en una formulación compleja de poliaminoácidos destinada a su uso como suplemento oral en medicina de cuidados intensivos, durante 7 días. En el mismo estudio, estos autores reportaron una semivida de eliminación terminal de ∼1,2 h, lo que concuerda con nuestros resultados obtenidos con dosis considerablemente más altas de l-arginina. El cálculo de la semivida en nuestro estudio se vio algo obstaculizado por el largo intervalo de tiempo entre los tiempos de muestreo de 210 y 960 min. Esto fue causado por razones logísticas que no nos permitieron mantener a los sujetos en el laboratorio durante la noche. La importancia de los cálculos de la semivida se redujo potencialmente para este patrón de tiempo, pero todavía hay una correspondencia relativamente estrecha entre nuestros hallazgos y los reportados por otros. Noeh et al. distribución tisular estudiada de la l-arginina en ratas después de la aplicación intraperitoneal; encontraron una estrecha correlación entre el aumento de los niveles plasmáticos de arginina y las concentraciones de arginina en órganos generadores de NO, como la aorta, el corazón y la vena cava. En su estudio, la vida media de la l-arginina fue de 1 1 h en plasma y de 1-2 h en los diversos tejidos.
La tasa de utilización de la l-arginina después de su absorción en la región esplácnica y los factores que la afectan son de considerable interés, ya que la absorción y el metabolismo de la l-arginina en el hígado pueden afectar la biodisponibilidad sistémica de este aminoácido. Existe evidencia de que la actividad del mecanismo de captación de l-arginina (transportador y+para aminoácidos básicos) es baja en hepatocitos en comparación con otros tipos de células . En consecuencia, Felig & Wahren no encontró gradiente de concentración entre la vena porta y la hepática en el estado postabsortivo. En conjunto, estos estudios sugieren que el metabolismo de la l-arginina en el hígado se separa funcionalmente del metabolismo de la l-arginina en todo el cuerpo. Blanchier et al. demostró que una parte menor de una dosis oral de l-arginina administrada a ratas sanas es metabolizada por enterocitos. Estos hallazgos pueden explicar por qué la mayor parte de una dosis de l-arginina administrada por vía oral estaba disponible sistémicamente en el presente estudio. Incluso fuera del hígado, la l-arginina puede ser un sustrato para varias vías metabólicas: la arginina ingerida puede ser una fuente de ornitina en el intestino ; puede servir para reponer la arginina que se pierde durante la síntesis de urea hepática ; puede sufrir descarboxilación a agmatina en el riñón y el cerebro , o ser utilizada por la sintasa NO para generar NO y citrulina . Castillo et al. se demostró previamente que parte de la l-arginina administrada por vía oral se convierte en NO3 urinario en humanos sanos, lo que indica que la l-arginina absorbida de la región esplácnica se está utilizando como sustrato para la sintasa NO. Rhodes et al. confirmó este hallazgo al demostrar el enriquecimiento de nitritos en plasma después de la infusión intravenosa de l-arginina en seres humanos sanos. Aunque a partir de sus estudios con trazadores, Leaf et al. Rhodes et al.calcularon que por debajo del 0,1% de la dosis de l-arginina administrada se convertían vía NO a nitrato. se estima que alrededor del 90% del nitrito circulante se deriva de la l-arginina:NINGUNA vía en seres humanos en ayunas. En conjunto, estos estudios confirman que la l-arginina exógena actúa como sustrato para la síntesis de NO en humanos normales.
Los datos farmacocinéticos generados en el presente estudio proporcionan evidencia de una farmacocinética dosis-dependiente de la l-arginina: Con el aumento de la dosis, tanto la semivida de eliminación como el volumen aparente de distribución disminuyeron. Una explicación para esta observación puede ser una saturación de la captación de l-arginina en las células en la dosis más alta (30 g). Los niveles plasmáticos extremadamente altos de l-arginina después de esta dosis pueden haber superado el umbral renal para la reabsorción de l-arginina, dando lugar a un desbordamiento de l-arginina en la orina. A diferencia de la dosis de 30 g de l-arginina, se alcanzó el estado estacionario durante la perfusión de 6 g de l-arginina, como indica la meseta de la concentración plasmática de l-arginina durante los últimos 10 minutos del período de perfusión. Por lo tanto, la semivida calculada después de la infusión de 6 g l-arginina puede representar más estrechamente la semivida fisiológica «verdadera» de este aminoácido. Dosis únicas de aproximadamente 6 g de l-arginina administradas 2-3 veces al día pueden ser un enfoque razonable para estudios a largo plazo con este aminoácido para enfermedades cardiovasculares.
En conclusión, nuestro presente estudio proporciona datos farmacocinéticos para la l-arginina tras la administración intravenosa y oral. Hemos demostrado que los efectos vasculares de la l-arginina en seres humanos sanos están estrechamente correlacionados con sus concentraciones plasmáticas. Estos datos pueden proporcionar una base para la utilización de l-arginina en enfermedades cardiovasculares.
