Keskustelu
tutkimuksemme keskeiset havainnot ovat, että L–arginiinin pitoisuus-riippuu vasodilataatiosta terveillä henkilöillä. Tämä hemodynaaminen vaikutus on samansuuntainen nitraatin, NO: n lopullisen hapetusmetaboliitin ja sen toisen välittäjäsyklisen GMP: n, lisääntyneen erittymisnopeuden kanssa virtsaan. Farmakokineettinen analyysi osoitti näyttöä L-arginiinin annosriippuvaisesta kinetiikasta. Suun kautta otetun l-arginiinin hyötyosuus on noin 70%, ja L-arginiinin oraalisen nauttimisen jälkeen saavutettu huippupitoisuus plasmassa on huomattavasti pienempi kuin laskimonsisäisen infuusion jälkeen, koska imeytyminen suolistosta on viivästynyt. PK / PD-analyysissä on näyttöä suorasta yhteydestä L-arginiinin verisuonia laajentavan vaikutuksen ja sen plasmapitoisuuden välillä.
Me ja muut olemme aiemmin osoittaneet, että L-arginiini aiheuttaa perifeeristen vasodilataatiota laskimonsisäisen infuusion aikana terveillä henkilöillä . L-arginiinin yhden laskimonsisäisen infuusion samanlaisia vasoaktiivisia vaikutuksia on havaittu myös hyperkolesterolemiaa ja sepelvaltimoiden tai yleistynyttä ateroskleroosia sairastavilla potilailla . Useissa tutkimuksissa L-arginiinia on käytetty myös suun kautta annettavana annosmuotona sydän-ja verisuonitauteja sairastavilla potilailla. Clarkson ym. löytyi parantunut endoteelista riippuvainen brachial valtimon vasodilataatio 4 viikon 21 g day-1 oraalisen L-arginiinin jälkeen hyperkolesteroleemisilla potilailla. Adams ym. annetaan 21 g l-arginiinia day−1 3 päivän ajan nuorille sepelvaltimotautipotilaille; he havaitsivat parantuneen endoteelista riippuvaisen vasodilataation ja vähentäneen monosyyttien adheesiota L-arginiinin jälkeen lumelääkkeeseen verrattuna. Rector ym. antoi 5, 6−12, 6 g day-1 L-arginiinia 6 viikon aikana sydämen vajaatoimintaa sairastaville potilaille ja totesi merkittävästi parantuneen raajojen verenvirtauksen ja toiminnallisen suorituskyvyn potilailla harjoitustestien aikana. Vaikka l-arginiinia on käytetty suonensisäisesti tai suun kautta näissä ja muissa tutkimuksissa potilailla, L-arginiinin farmakokineettiset tiedot ovat suurelta osin tuntemattomia. L-arginiinin oraalisen biologisen hyötyosuuden ja sen farmakokinetiikan tutkiminen ovat tärkeä perusta kliinisissä lisätutkimuksissa.
tässä tutkimuksessa L-arginiinin plasmapitoisuuden ajallinen kaava vastasi läheisesti sen vasodilataattorivaikutuksen ajallista mallia eli perifeerisen kokonaisvastuksen ja verenpaineen alenemista. Farmakokineettinen / farmakodynaaminen mallintaminen osoitti, että vaikutus (TPR: n väheneminen) oli suoraan yhteydessä L-arginiinin pitoisuuteen plasmassa. kudososastolle, tai käyttämällä erillistä vaikutuslokeroa, vähemmän läheisesti edustettuina tiedot. Suora yhteys L-arginiinin plasmapitoisuuksien ja sen hemodynaamisen vaikutuksen välillä vahvistui entisestään, kun hystereesi puuttui pitoisuus-vaikutusalueella. Vastapäivään tapahtuva hystereesisilmukka olisi ollut odotettavissa, jos plasman l-arginiinipitoisuuden ja sen vaikutuskohdan pitoisuuden tasapainotilassa olisi tapahtunut viive, jos L-arginiinin metaboliitti olisi vastuussa vaikutuksesta tai jos vaikutus välittyisi epäsuoralla mekanismilla, kuten proteiinisynteesillä . Tämä yhdessä L-arginiinin plasmapitoisuuden ja vaikutuksen välisen lyhyen tasapainotuksen puoliintumisajan kanssa viittaa l-arginiinin suoraan vasodilataattorivaikutukseen verisuonistossa.
mekanismi, jolla eksogeeninen l-arginiini indusoi vasodilataatiota, voi sisältää endogeenisen endoteelisen NO: n muodostumisen stimulaatiota, kuten on esitetty tutkimuksissa, joissa nitraatin, NO: n lopullisen hapetusmetaboliitin, erittymisnopeus virtsaan on lisääntynyt . Tämä tutkimus tukee edelleen tätä hypoteesia, koska löysimme läheisen lineaarisen yhteyden L-arginiinin plasmapitoisuuksien ja virtsan nitraatin erittymisnopeuden välillä. Muissa tutkimuksissa havaittiin NO: n uloshengityksen lisääntymistä osoituksena endogeenisen NO-muodostumisen lisääntymisestä l-arginiinin annon jälkeen . Raportoimme tässä, että nitraatin ja cGMP: n , kahden endogeenisen ei-muodostumisen indeksimolekyylin, erittymisnopeus virtsaan lisääntyy annosriippuvaisesti L-arginiinin laskimonsisäisen infuusion jälkeen. Suurin nitraatti-ja cGMP-erittymisnopeuden nousu virtsaan tapahtui 30-60 minuutin kuluessa L-arginiini-infuusion päättymisestä . 90 minuutin kuluttua infuusion päättymisestä nämä indeksimetaboliitit olivat jälleen palanneet perusarvojen vaihteluvälille.
hypoteesi, jonka mukaan L-arginiini ei indusoi endoteelia ja aiheuttaa siten vasodilataatiota, on yhtäpitävä nykyisen havainnon kanssa L-arginiinin plasmapitoisuuksien ja vasodilataation välisestä suorasta yhteydestä. Endoteelin NO-syntaasia stimuloi jatkuvasti leikkausjännitys, jonka aiheuttaa endoteelin pintaa pitkin virtaava veri . NO vapautuu endoteelista lähes välittömästi stimulaation jälkeen, ja NO: lla itsessään on hyvin lyhyt biologinen puoliintumisaika muutaman sekunnin alueella . Se inaktivoituu nopeasti hapettumalla nitriitiksi ja nitraatiksi . Nämä biokemialliset havainnot vastaavat hyvin tässä tutkimuksessa tehtyjen biokemiallisten mittausten tuloksia. Havaitsimme, että virtsan nitraattierityksen nousu vastasi läheisesti L-arginiinin plasmapitoisuuksien aikarytmiä, samoin kuin muutos toisen lähettimen, syklisen GMP: n, erittymisessä virtsaan ja hemodynaaminen vaste.
sitä, että l-arginiini lisää vapautumista In vivo, on kutsuttu ”l-arginiiniparadoksiksi”, koska verrattuna endoteelin NO-syntaasin Km-arvoon (∼2.9 µm ) fysiologisen paaston L-arginiinin plasmapitoisuuden tulee olla niin korkea, että entsyymi kyllästyy substraatilla . Tämä paradoksi voidaan ratkaista useilla havainnoilla: ensinnäkin Km-Arvo määritettiin in vitro raa ’ assa entsyymivalmisteessa; in vivo kuitenkin tekijät, kuten L-arginiinin ja NO-syntaasin solunsisäinen lokeroituminen, voivat poiketa toisistaan, mikä saattaa heikentää entsyymin substraatin saatavuutta. Lisäksi endogeenisten yhdisteiden esiintyminen, jotka kilpailevat L-arginiinin kanssa entsyymin sitoutumiskohdasta, voi aiheuttaa myös suhteellista substraattikadon. Yksi tällainen endogeeninen kilpaileva estäjä on asymmetrinen dimetyyliarginiini (ADMA); sitä on raportoitu esiintyvän ihmisen plasmassa ja viljellyissä ihmisen endoteelisoluissa . Se, vähentääkö ADMA: n säätelyä terveillä ihmisillä , joilla ADMA: n plasmapitoisuudet ovat alhaiset, ei ole selvitettävissä. L-arginiinin soluunotto voi myös olla ratkaiseva vaihe, joka rajoittaa L-arginiinin solunsisäistä saatavuutta in vivo .
sen lisäksi, että L-arginiinin tiedetään kiihdyttävän tuotantoa, sillä on muita vaikutuksia, jotka voivat edistää sen verisuonia laajentavia ominaisuuksia, kuten kasvuhormonin erityksen ja insuliinin vapautumisen stimulointia . Kasvuhormonin erityksen huippu l-arginiini-infuusion jälkeen tapahtuu kuitenkin myöhemmin kuin vasodilataation huippu . Mielenkiintoista on, että nämä L-arginiinin endokriiniset vaikutukset voivat myös aiheuttaa toissijaista kasvua ilman vapautumista.: Monien kasvuhormonin fysiologisten vaikutusten on osoitettu tapahtuvan IGF-1: n paikallisen tuotannon kautta , mikä puolestaan indusoi endoteelista riippuvaista vasodilataatiota, jota ei voida estää syntaasin estäjillä . Olemme äskettäin osoittaneet, että rekombinantti kasvuhormonin hemodynaamiset vaikutukset eivät välttämättä johdu potilailla, joilla on hankinnainen kasvuhormonin puutos . Samoin insuliinin hemodynaamiset vaikutukset välittyvät ainakin osittain NO: n kautta . Lisäksi on osoitettu, että epäspesifistä vasodilataatiota esiintyy l-tai d-arginiinipitoisuuksilla, jotka ovat huomattavasti suuremmat kuin tässä tutkimuksessa saavutetut pitoisuudet . Parannettu ääreisverenkierron itse aiheuttama (epäspesifinen) vasodilataatio voi lisätä endoteelin ei vapautumista kautta nostamalla leikkausjännitystä endoteelin pinnalla .
6 g: n l-arginiiniannoksen oraalisen tai laskimonsisäisen annostelun AUC-arvojen vertailu osoitti, että L-arginiinin hyötyosuus on ∼70% suun kautta otetun annoksen jälkeen. Käyttämällä stabiilia isotooppimerkittyä l-arginiinia, Castillo et al. löytyi myös epätäydellinen hyötyosuus suun kautta nautitusta l-arginiinista (∼38%). Sitä vastoin Matera et al. raportoitu täydellinen hyötyosuus suun kautta annetun L-arginiinin terveillä ihmisillä. Niitä annettiin erittäin pienenä vuorokausiannoksena (100 mg vuorokaudessa−1), joka sisältyy monimutkaiseen polyaminoasidiformulaatioon, joka on tarkoitettu käytettäväksi suun kautta annettavana lisänä tehohoitolääkkeissä 7 päivän ajan. Samassa tutkimuksessa nämä tekijät ilmoittivat terminaalisen eliminaation puoliintumisajan olevan ∼1, 2 h, mikä on sopusoinnussa huomattavasti suuremmilla l-arginiiniannoksilla saatujen tulosten kanssa. Puoliintumisajan laskemista haittasi tutkimuksessamme näytteenottoaikojen pitkä aikaväli 210-960 min. Tämä johtui logistisista syistä, joiden vuoksi emme voineet pitää koehenkilöitä laboratoriossa yön yli. Puoliintumisaikalaskelmien merkitys mahdollisesti pieneni tähän aikajaksoon mennessä, mutta löydöksemme ja muiden raportoimat tulokset vastaavat edelleen suhteellisen läheisesti toisiaan. Noeh ym. tutkittu L-arginiinin jakautuminen kudoksiin rotilla vatsaontelon sisäisen levityksen jälkeen; he löysivät läheisen korrelaation plasman arginiinipitoisuuksien nousun ja arginiinipitoisuuksien välillä ei-generoivissa elimissä, kuten aortassa, sydämessä ja alaonttolaskimossa. Heidän tutkimuksessaan L-arginiinin puoliintumisaika plasmassa oli ∼1 h ja eri kudoksissa 1-2 h.
L-arginiinin käyttöaste splanchnic-alueen imeytymisen jälkeen ja siihen vaikuttavat tekijät ovat merkittäviä, koska L-arginiinin soluunotto ja aineenvaihdunta maksassa voivat vaikuttaa tämän aminohapon systeemiseen hyötyosuuteen. On näyttöä siitä, että L-arginiinin kertymämekanismin (y+-kuljettajaproteiini emäksisille aminohapoille) aktiivisuus on alhainen maksasoluissa verrattuna muihin solutyyppeihin . Näin ollen Felig & Wahren ei löytänyt portaalin ja maksalaskimon välistä pitoisuusgradienttia postabsorptiivisessa tilassa. Yhdessä nämä tutkimukset viittaavat siihen, että L-arginiini aineenvaihdunta maksassa on toiminnallisesti erotettu koko kehon l-arginiini aineenvaihduntaa. Blanchier ym. osoitti, että pieni osa terveille rotille suun kautta annetusta l-arginiiniannoksesta metaboloituu enterosyyttien välityksellä. Nämä havainnot voivat selittää, miksi suurin osa suun kautta annetusta l-arginiiniannoksesta oli systeemisesti saatavilla tässä tutkimuksessa. Jopa maksan ulkopuolella L-arginiini voi olla substraatti useille aineenvaihduntareiteille: nautittu arginiini voi olla ornitiinin lähde suolistossa ; se voi palvella täydentämään arginiinia , joka on kadonnut maksan ureasynteesin aikana ; se voi käydä läpi dekarboksylaation agmatiiniksi munuaisissa ja aivoissa tai käyttää NO-syntaasia NO: n ja sitrulliinin tuottamiseksi . Castillo ym. aiemmin osoitettu, että osa suun kautta annetusta-l-arginiinista muuttuu terveillä ihmisillä virtsan-NO3: ksi, mikä osoittaa, että splanchnic− alueelta otettua l-arginiinia käytetään NO-syntaasin substraattina. Rhodes ym. vahvisti tämän havainnon osoittamalla-nitriitin rikastumista plasmassa-L-arginiinin laskimonsisäisen infuusion jälkeen terveillä henkilöillä. Vaikka niiden tracer tutkimukset Leaf et al. laskettu, että alle 0, 1% annetusta l-arginiiniannoksesta muuttui NO: n kautta nitraatiksi, Rhodes et al. arviolta noin 90% kiertävästä nitriitistä on peräisin L-arginiinista:paastonneilla ihmisillä ei ole kulkureittiä. Yhdessä nämä tutkimukset vahvistavat, että eksogeeninen l-arginiini toimii substraattina ilman synteesiä normaaleilla ihmisillä.
tässä tutkimuksessa saadut farmakokineettiset tiedot antavat näyttöä L-arginiinin annosriippuvaisesta farmakokinetiikasta: annoksen kasvaessa sekä eliminaation puoliintumisaika että näennäinen jakautumistilavuus pienenivät. Yksi selitys tälle havainnolle voi olla L-arginiinin soluunoton saturaatio suurimmalla annoksella (30 g). L-arginiinin erittäin korkeat plasmapitoisuudet tämän annoksen jälkeen ovat saattaneet ylittää L-arginiinin takaisinimeytymiskynnyksen munuaisissa, mikä on johtanut L-arginiinin ylivuotoon virtsaan. Toisin kuin 30 g: n l-arginiiniannos, vakaa tila saavutettiin 6 g: n l-arginiiniannoksen infuusion aikana, mikä ilmenee L-arginiinin tasaantumisesta plasmassa infuusion viimeisen 10 minuutin aikana. Siksi 6 g: n arginiiniliuoksen infuusion jälkeen laskettu puoliintumisaika voi edustaa lähimmin tämän aminohapon ”todellista” fysiologista puoliintumisaikaa. Kerta-annokset noin 6 g l-arginiini annetaan 2-3 kertaa päivässä voi olla kohtuullinen lähestymistapa pitkäaikaisiin tutkimuksiin tämän aminohapon sydän-ja verisuonitautien.
yhteenvetona voidaan todeta, että nykyinen tutkimuksemme antaa farmakokineettisiä tietoja L-arginiinin käytöstä laskimonsisäisen ja oraalisen annon jälkeen. Olemme osoittaneet, että L-arginiinin vaskulaariset vaikutukset terveillä henkilöillä korreloivat läheisesti sen plasmapitoisuuksiin. Nämä tiedot voivat tarjota perustan l-arginiinin hyödyntämiselle sydän-ja verisuonitaudeissa.
