Discussion
Les résultats saillants de notre étude sont que la concentration de l–arginine induit une vasodilatation de manière dépendante chez des sujets humains en bonne santé. Cet effet hémodynamique est mis en parallèle avec une augmentation des taux d’excrétion urinaire du nitrate, le métabolite oxydant final du NO, et de son second BPF cyclique messager. L’analyse pharmacocinétique a mis en évidence une cinétique liée à la dose de la l-arginine. La biodisponibilité orale de la l-arginine est d’environ 70% et la concentration plasmatique maximale atteinte après ingestion orale de la l-arginine est considérablement plus faible qu’après perfusion intraveineuse, en raison du retard d’absorption par le tractus intestinal. Dans l’analyse PK / PD, il existe des preuves d’un lien direct entre l’effet vasodilatateur de la l-arginine et sa concentration plasmatique.
Nous et d’autres avons déjà démontré que la l-arginine induit une vasodilatation périphérique lors d’une perfusion intraveineuse chez des sujets humains en bonne santé. Des effets vasoactifs similaires d’une perfusion intraveineuse unique de l-arginine ont également été observés chez des patients présentant une hypercholestérolémie et une athérosclérose coronarienne ou généralisée. Dans plusieurs études, la l-arginine a également été utilisée sous forme posologique orale chez des patients atteints de maladies cardiovasculaires. Clarkson et coll. on a constaté une amélioration de la vasodilatation de l’artère brachiale dépendante de l’endothélium après 4 semaines de 21 g jour-1 de l−arginine orale chez des sujets hypercholestérolémiques. Adams et coll. administré 21 g de l-arginine jour-1 pendant 3 jours à de jeunes patients atteints de maladie coronarienne; ils ont constaté une amélioration de la vasodilatation dépendante de l’endothélium et une réduction de l’adhésion des monocytes après la l-arginine par rapport au placebo. Rector et coll. a donné 5,6 à 12,6 g jour−1 de l-arginine pendant 6 semaines à des patients souffrant d’insuffisance cardiaque et a constaté une amélioration significative du flux sanguin des membres et des performances fonctionnelles des patients lors des tests d’exercice. Bien que la l-arginine ait été appliquée par voie intraveineuse ou orale dans ces études et d’autres études chez des patients, les données pharmacocinétiques de la l-arginine sont largement inconnues. L’étude de la biodisponibilité orale de la l-arginine ainsi que de sa pharmacocinétique constituent une base importante pour d’autres études cliniques.
Dans la présente étude, le schéma temporel de la concentration plasmatique de l-arginine correspondait étroitement au schéma temporel de son effet vasodilatateur, c’est-à-dire la réduction de la résistance périphérique totale et de la pression artérielle. La modélisation pharmacocinétique/pharmacodynamique a indiqué que l’effet (réduction de la TPR) était directement lié à la concentration plasmatique de l-arginine, d’autres modèles utilisant un lien indirect de l’effet, par ex. à un compartiment de tissu, ou en utilisant un compartiment d’effet séparé, moins étroitement représenté les données. La présence d’un lien direct entre les taux plasmatiques de l-arginine et son effet hémodynamique a été confirmée par l’absence d’hystérésis dans le graphique concentration-effet. Une boucle d’hystérésis dans le sens inverse des aiguilles d’une montre aurait été attendue si un retard d’équilibre entre la concentration plasmatique de l-arginine et sa concentration au site de l’effet s’était produit, si un métabolite de la l-arginine était responsable de l’effet, ou si l’effet était médié par un mécanisme indirect comme la synthèse des protéines. Ceci, combiné à la courte demi-vie d’équilibrage entre la concentration plasmatique de la l-arginine et l’effet, suggère une action vasodilatatrice directe de la l-arginine dans le système vasculaire.
Le mécanisme par lequel la l-arginine exogène induit une vasodilatation peut impliquer une stimulation de la formation endogène de NO endothélial, comme le suggèrent des études dans lesquelles le taux d’excrétion urinaire du nitrate, le métabolite oxydant final du NO, a été augmenté. La présente étude corrobore cette hypothèse, car nous avons trouvé une relation linéaire étroite entre les taux plasmatiques de l-arginine et les taux d’excrétion urinaire de nitrate. Dans d’autres études, une augmentation de l’expiration du NO a été rapportée comme indicateur d’une augmentation de la formation de NO endogène après l’administration de l-arginine. Nous rapportons ici que les taux d’excrétion urinaire du nitrate et du cGMP, deux molécules d’indice pour la formation endogène de NO in vivo, sont augmentés de manière liée à la dose après perfusion intraveineuse de l-arginine. L’élévation maximale des taux d’excrétion urinaire de nitrate et de GMPc s’est produite dans les 30 à 60 minutes suivant la fin de la perfusion de l-arginine. 90 min après la fin de la perfusion, ces métabolites d’indice étaient revenus à la gamme basale.
L’hypothèse selon laquelle la l-arginine n’induit AUCUNE élaboration par l’endothélium et provoque ainsi une vasodilatation est en accord avec la présente observation d’un lien direct entre les taux plasmatiques de l-arginine et la vasodilatation. La NO synthase endothéliale est continuellement stimulée par le stress de cisaillement induit par le flux sanguin le long de la surface endothéliale. NO est libéré de l’endothélium presque instantanément après la stimulation, et NO lui-même a une demi-vie biologique très courte de l’ordre de quelques secondes. Il est rapidement inactivé par oxydation en nitrite et en nitrate. Ces observations biochimiques correspondent bien aux résultats des mesures biochimiques effectuées dans la présente étude. Nous avons constaté que l’élévation de l’excrétion urinaire de nitrate correspondait étroitement au schéma temporel des taux plasmatiques de l-arginine, tout comme le changement de l’excrétion urinaire du deuxième messager, le GMP cyclique, et la réponse hémodynamique.
Le fait que la l-arginine augmente la libération de NO in vivo a été appelé « paradoxe de la l-arginine », car comparé à la valeur Km de la NO synthase endothéliale (∼2.9 µm) les taux plasmatiques physiologiques de l-arginine à jeun doivent être suffisamment élevés pour saturer l’enzyme en substrat. Ce paradoxe peut être résolu par plusieurs observations: Premièrement, la valeur Km a été déterminée in vitro dans une préparation enzymatique brute; in vivo, cependant, des facteurs tels que la compartimentation intracellulaire de la l-arginine et de la NO synthase peuvent différer, réduisant potentiellement la disponibilité du substrat pour l’enzyme. De plus, la présence de composés endogènes en compétition avec la l-arginine pour le site de liaison enzymatique peut également entraîner une déplétion relative du substrat. L’un de ces inhibiteurs compétitifs endogènes est la diméthylarginine asymétrique (ADMA); il a été rapporté qu’elle était présente dans le plasma humain et dans les cellules endothéliales humaines en culture. La question de savoir si l’ADMA régule à la baisse l’absence d’élaboration chez les humains en bonne santé, chez lesquels les taux plasmatiques d’ADMA sont faibles, reste indéterminée. Enfin, l’absorption de l-arginine peut être une étape cruciale limitant la disponibilité intracellulaire de l-arginine in vivo.
En plus de stimuler la production de NO, la l-arginine est connue pour exercer d’autres effets qui peuvent contribuer à ses propriétés vasodilatatrices, comme la stimulation de la sécrétion d’hormone de croissance et de la libération d’insuline. Cependant, le pic de sécrétion d’hormone de croissance après perfusion de l-arginine survient plus tard que le pic de vasodilatation. Fait intéressant, ces effets endocriniens de la l-arginine peuvent également entraîner des augmentations secondaires de l’ABSENCE de libération: Il a été démontré que de nombreux effets physiologiques de l’hormone de croissance se produisent via la production locale d’IGF-1, qui induit à son tour une vasodilatation dépendante de l’endothélium qui peut être bloquée par AUCUN inhibiteur de la synthase. Nous avons récemment montré que le NO peut être responsable des effets hémodynamiques de l’hormone de croissance recombinante chez les patients présentant un déficit en hormone de croissance acquise. De même, les effets hémodynamiques de l’insuline sont médiés au moins en partie par le NO. En outre, il a été démontré que la vasodilatation non spécifique se produit à des concentrations de l- ou d-arginine considérablement plus élevées que celles obtenues dans la présente étude. L’augmentation du flux sanguin périphérique lui-même, induite par une vasodilatation (non spécifique), peut augmenter la libération de NO endothéliale en augmentant la contrainte de cisaillement à la surface endothéliale.
La comparaison des valeurs de l’ASC pour l’administration orale ou intraveineuse de 6 g de l-arginine a montré que la biodisponibilité de la l-arginine est de ∼70% après ingestion orale. En utilisant de la l-arginine marquée par un isotope stable, Castillo et al. on a également constaté une biodisponibilité incomplète de la l-arginine ingérée par voie orale (38%). En revanche, Matera et al. biodisponibilité complète de la l-arginine par voie orale chez des humains en bonne santé. Ils ont été administrés à une dose quotidienne très faible (100 mg jour-1), contenue dans une formulation complexe de polyaminoacides destinée à être utilisée comme complément oral en médecine de soins intensifs, pendant 7 jours. Dans la même étude, ces auteurs ont rapporté une demi-vie d’élimination terminale de ∼ 1,2 h, ce qui est en accord avec nos résultats obtenus avec des doses considérablement plus élevées de l-arginine. Le calcul de la demi-vie dans notre étude a été quelque peu entravé par le long intervalle de temps entre les temps d’échantillonnage à 210 et 960 min. Cela a été causé par des raisons logistiques qui ne nous ont pas permis de garder les sujets dans le laboratoire pendant la nuit. L’importance des calculs de demi-vie était potentiellement réduite par ce modèle de temps, mais il existe toujours une correspondance relativement étroite entre nos résultats et ceux rapportés par d’autres. Noeh et coll. étude de la distribution tissulaire de la l-arginine chez le rat après application intrapéritonéale; ils ont trouvé une corrélation étroite entre l’augmentation des niveaux plasmatiques d’arginine et les concentrations d’arginine dans les organes NON générateurs comme l’aorte, le cœur et la veine cave. Dans leur étude, la demi-vie de la l-arginine était de ∼ 1 h dans le plasma et de 1 à 2 h dans les différents tissus.
Le taux d’utilisation de la l-arginine après absorption dans la région splanchnique et les facteurs qui l’affectent sont d’un intérêt considérable, car l’absorption et le métabolisme de la l-arginine dans le foie peuvent affecter la biodisponibilité systémique de cet acide aminé. Il est prouvé que l’activité du mécanisme d’absorption de la l-arginine (transporteur y+ pour les acides aminés basiques) est faible dans les hépatocytes par rapport à d’autres types cellulaires. En conséquence, Felig & Wahren n’a trouvé aucun gradient de concentration entre la veine porte et la veine hépatique à l’état postabsorbant. Prises ensemble, ces études suggèrent que le métabolisme de la l-arginine dans le foie est fonctionnellement séparé du métabolisme de la l-arginine dans tout le corps. Blanchier et coll. a montré qu’une partie mineure d’une dose orale de l-arginine administrée à des rats en bonne santé est métabolisée par les entérocytes. Ces résultats peuvent expliquer pourquoi la majorité d’une dose de l-arginine administrée par voie orale était disponible de manière systémique dans la présente étude. Même en dehors du foie, la l-arginine peut être un substrat pour plusieurs voies métaboliques: l’arginine ingérée peut être une source d’ornithine dans l’intestin; elle peut servir à reconstituer l’arginine perdue lors de la synthèse de l’urée hépatique; elle peut subir une décarboxylation en agmatine dans les reins et le cerveau, ou être utilisée par la NO synthase pour générer du NO et de la citrulline. Castillo et coll. il a déjà été démontré qu’une partie de la l-arginine administrée par voie orale est convertie en NO3-urinaire chez l’homme en bonne santé, ce qui indique que la l-arginine prélevée dans la région splanchnique est utilisée comme substrat pour la NO synthase. Rhodes et coll. a confirmé cette découverte en démontrant un enrichissement en nitrites dans le plasma après perfusion intraveineuse de -l-arginine chez des sujets humains sains. Bien que d’après leurs études sur les traceurs, Leaf et al. calculé que moins de 0,1% de la dose de l-arginine administrée ont été convertis par l’intermédiaire du NO en nitrate, Rhodes et al. on estime qu’environ 90% des nitrites circulants sont dérivés de la voie l-arginine: NO chez les humains à jeun. Prises ensemble, ces études confirment que la l-arginine exogène agit comme substrat pour l’ABSENCE de synthèse chez l’homme normal.
Les données pharmacocinétiques générées dans la présente étude fournissent des preuves de la pharmacocinétique dose-dépendante de la l-arginine: Avec l’augmentation de la dose, la demi-vie d’élimination et le volume apparent de distribution ont diminué. Une explication de cette observation peut être une saturation de l’absorption de l-arginine dans les cellules par la dose la plus élevée (30 g). Des concentrations plasmatiques extrêmement élevées de l-arginine après cette dose peuvent avoir dépassé le seuil rénal de réabsorption de la l-arginine, entraînant un débordement de la l-arginine dans les urines. Contrairement à la dose de 30 g de l-arginine, l’état d’équilibre a été atteint lors de la perfusion de 6 g de l-arginine, comme l’indique le plateau de la concentration plasmatique de l-arginine au cours des 10 dernières minutes de la période de perfusion. Par conséquent, la demi-vie calculée après l’infusion de 6 g de l-arginine peut représenter le plus étroitement la « vraie » demi-vie physiologique de cet acide aminé. Des doses uniques d’environ 6 g de l-arginine administrées 2 à 3 fois par jour peuvent constituer une approche raisonnable des études à long terme avec cet acide aminé pour les maladies cardiovasculaires.
En conclusion, notre présente étude fournit des données pharmacocinétiques pour la l-arginine après administration intraveineuse et orale. Nous avons montré que les effets vasculaires de la l-arginine chez des sujets humains sains sont étroitement corrélés à ses concentrations plasmatiques. Ces données peuvent fournir une base pour l’utilisation de la l-arginine dans les maladies cardiovasculaires.
