Discussione
I risultati salienti del nostro studio sono che la concentrazione di l-arginina-dipendente induce la vasodilatazione in soggetti umani sani. Questo effetto emodinamico è parallelo all’aumento dei tassi di escrezione urinaria del nitrato, il metabolita ossidativo finale di NO e il suo secondo messaggero GMP ciclico. L’analisi farmacocinetica ha mostrato evidenza di cinetica dose-correlata di l-arginina. La biodisponibilità orale di l-arginina è di circa il 70% e la concentrazione plasmatica massima raggiunta dopo l’ingestione orale di l-arginina è notevolmente inferiore rispetto all’infusione endovenosa, a causa del ritardo nell’assorbimento dal tratto intestinale. Nell’analisi PK / PD vi è evidenza di un legame diretto tra l’effetto vasodilatatore della l-arginina e la sua concentrazione plasmatica.
Noi e altri abbiamo precedentemente dimostrato che l-arginina induce vasodilatazione periferica durante l’infusione endovenosa in soggetti umani sani . Effetti vasoattivi simili di una singola infusione endovenosa di l-arginina sono stati osservati anche in pazienti con ipercolesterolemia e aterosclerosi coronarica o generalizzata . In diversi studi, l-arginina è stata utilizzata anche in una forma di dosaggio orale in pazienti con malattie cardiovascolari. Clarkson et al. in soggetti ipercolesterolemici è stato riscontrato un miglioramento della vasodilatazione dell’arteria brachiale endotelio-dipendente dopo 4 settimane di 21 g die−1 di l-arginina orale. Adams et al. somministrato 21 g l-arginina giorno-1 per 3 giorni a pazienti giovani con malattia coronarica; hanno trovato una migliore vasodilatazione endotelio-dipendente e una ridotta adesione dei monociti dopo l-arginina rispetto al placebo. Rector et al. ha dato 5,6 a 12,6 g giorno-1 di l-arginina durante 6 settimane a pazienti con insufficienza cardiaca e ha trovato significativamente migliorato il flusso sanguigno degli arti e le prestazioni funzionali dei pazienti durante i test di esercizio. Sebbene l-arginina sia stata applicata per via endovenosa o orale in questi e in altri studi su pazienti, i dati farmacocinetici della l-arginina sono in gran parte sconosciuti. Lo studio della biodisponibilità orale della l-arginina e della sua farmacocinetica sono una base importante per ulteriori studi clinici.
Nel presente studio, il modello temporale della concentrazione plasmatica di l-arginina corrispondeva strettamente al modello temporale del suo effetto vasodilatatore, cioè la riduzione della resistenza periferica totale e della pressione sanguigna. I modelli farmacocinetici / farmacodinamici hanno indicato che l’effetto (riduzione della TPR) era direttamente collegato alla concentrazione plasmatica di l-arginina, modelli alternativi che utilizzavano un legame indiretto dell’effetto, ad es. ad un compartimento del tessuto, o usando un compartimento separato di effetto, meno strettamente ha rappresentato i dati. La presenza di un legame diretto tra i livelli plasmatici di l-arginina e il suo effetto emodinamico è stata ulteriormente confermata dalla mancanza di isteresi nel diagramma concentrazione-effetto. Un ciclo di isteresi in senso antiorario sarebbe stato previsto se si fosse verificato un ritardo nell’equilibrio tra la concentrazione plasmatica di l-arginina e la sua concentrazione nel sito dell’effetto, se un metabolita della l-arginina fosse responsabile dell’effetto, o l’effetto sarebbe mediato da un meccanismo indiretto come la sintesi proteica . Questo, preso insieme alla breve emivita di equilibrio tra la concentrazione plasmatica di l-arginina e l’effetto, suggerisce un’azione vasodilatatrice diretta della l-arginina all’interno del sistema vascolare.
Il meccanismo con cui la l-arginina esogena induce la vasodilatazione può comportare la stimolazione della formazione endogena di NO endoteliale, come suggerito da studi in cui è stato aumentato il tasso di escrezione urinaria di nitrato, il metabolita ossidativo finale di NO . Il presente studio supporta ulteriormente questa ipotesi, poiché abbiamo trovato una stretta relazione lineare tra i livelli plasmatici di l-arginina e i tassi di escrezione urinaria di nitrati. In altri studi, l’espirazione aumentata di NO è stata riferita come indicatore per formazione endogena aumentata di NO dopo la somministrazione di l-arginina . Riportiamo qui che i tassi di escrezione urinaria di nitrato e cGMP , due molecole indice per la formazione di NO endogeno in vivo, sono aumentati in modo dose-correlato dopo infusione endovenosa di l-arginina. L’aumento massimo dei tassi urinari di escrezione di nitrati e cGMP si è verificato entro 30-60 minuti dalla fine dell’infusione di l-arginina . 90 minuti dopo la fine dell’infusione, questi metaboliti indice erano tornati di nuovo al range basale.
L’ipotesi che la l-arginina non induca ALCUNA elaborazione da parte dell’endotelio e quindi causi la vasodilatazione è in accordo con la presente osservazione di un legame diretto tra i livelli plasmatici di l-arginina e la vasodilatazione. La NO sintasi endoteliale viene continuamente stimolata dallo stress da taglio indotto dal flusso sanguigno lungo la superficie endoteliale . NO viene rilasciato dall’endotelio quasi istantaneamente dopo la stimolazione e NO ha un’emivita biologica molto breve nell’intervallo di pochi secondi . Viene rapidamente inattivato dall’ossidazione a nitrito e nitrato . Queste osservazioni biochimiche corrispondono bene ai risultati delle misurazioni biochimiche eseguite nel presente studio. Abbiamo scoperto che l’aumento dell’escrezione urinaria di nitrati corrispondeva strettamente al modello temporale dei livelli plasmatici di l-arginina, così come il cambiamento nell’escrezione urinaria del secondo messaggero, GMP ciclico, e la risposta emodinamica.
Il fatto che l-arginina non aumenti il rilascio in vivo è stato chiamato “paradosso della l-arginina”, perché confrontato con il valore Km della NO sintasi endoteliale (∼2.9 µm ) i livelli plasmatici di l-arginina a digiuno fisiologico dovrebbero essere abbastanza alti da saturare l’enzima con il substrato . Questo paradosso può essere risolto da diverse osservazioni: in primo luogo, il valore Km è stato determinato in vitro in una preparazione enzimatica grezza ; in vivo, tuttavia, fattori come la compartimentazione intracellulare di l-arginina e NO sintasi possono differire, riducendo potenzialmente la disponibilità di substrato per l’enzima. Inoltre, la presenza di composti endogeni in competizione con l-arginina per il sito di legame enzimatico può anche causare l’esaurimento relativo del substrato. Uno di questi inibitori competitivi endogeni è la dimetilarginina asimmetrica( ADMA); è stato segnalato per essere presente nel plasma umano e nelle cellule endoteliali umane coltivate . Se l’ADMA NON regoli ALCUNA elaborazione negli esseri umani sani, nei quali i livelli plasmatici di ADMA sono bassi , rimane indeterminato. Infine, l’assorbimento di l-arginina può essere un passo cruciale che limita la disponibilità intracellulare di l-arginina in vivo .
Oltre a non stimolare la produzione, la l-arginina è nota per esercitare altri effetti che possono contribuire alle sue proprietà vasodilatatrici, come la stimolazione della secrezione dell’ormone della crescita e il rilascio di insulina . Tuttavia, il picco nella secrezione dell’ormone della crescita dopo l’infusione di l-arginina si verifica più tardi del picco nella vasodilatazione . È interessante notare che questi effetti endocrini della l-arginina possono anche causare aumenti secondari in ASSENZA di rilascio: Molti degli effetti fisiologici dell’ormone della crescita hanno dimostrato di verificarsi attraverso la produzione locale di IGF-1 , che a sua volta induce la vasodilatazione endotelio-dipendente che può essere bloccata da NESSUN inibitore della sintasi . Recentemente abbiamo dimostrato che NO può essere responsabile degli effetti emodinamici dell’ormone della crescita ricombinante in pazienti con deficit di ormone della crescita acquisito . Allo stesso modo, gli effetti emodinamici dell’insulina sono mediati almeno in parte tramite NO . Inoltre, è stato dimostrato che la vasodilatazione aspecifica si verifica a concentrazioni di l-o d-arginina notevolmente superiori a quelle raggiunte nel presente studio . Il flusso sanguigno periferico migliorato stesso, come indotto da vasodilatazione (non specifica) può aumentare il rilascio endoteliale SENZA elevare lo stress di taglio sulla superficie endoteliale .
Il confronto dei valori di AUC per la somministrazione orale o endovenosa di 6 g di l-arginina ha mostrato che la biodisponibilità di l-arginina è 7 70% dopo ingestione orale. Utilizzando stabile-isotopo etichettato l-arginina, Castillo et al. anche trovato biodisponibilità incompleta di l-arginina ingerita per via orale (∼38%). Al contrario, Matera et al. biodisponibilità completa riferita di l-arginina orale in esseri umani sani. Hanno somministrato in una dose giornaliera molto bassa (100 mg die−1), contenuta in una formulazione complessa di poliamminoacido destinata all’uso come integratore orale in medicina intensiva, per 7 giorni. Nello stesso studio, questi autori hanno riportato un’emivita di eliminazione terminale di h 1.2 h, che è in accordo con i nostri risultati ottenuti con dosi considerevolmente più elevate di l-arginina. Il calcolo dell’emivita nel nostro studio è stato in qualche modo ostacolato dal lungo intervallo di tempo tra i tempi di campionamento a 210 e 960 min. Ciò è stato causato da ragioni logistiche che non ci hanno permesso di tenere i soggetti in laboratorio durante la notte. Il significato dei calcoli di emivita è stato potenzialmente ridotto da questo schema temporale, ma c’è ancora una corrispondenza relativamente stretta tra i nostri risultati e quelli riportati da altri. Noeh et al. distribuzione tissutale studiata di l-arginina nei ratti dopo applicazione intraperitoneale; hanno trovato una stretta correlazione tra l’aumento dei livelli plasmatici di arginina e le concentrazioni di arginina in organi NON generatori come aorta, cuore e vena cava. Nel loro studio, l-arginina emivita era h 1 h nel plasma, e 1-2 h nei vari tessuti.
Il tasso di utilizzo della l-arginina dopo assorbimento nella regione splancnica e i fattori che lo influenzano sono di notevole interesse, poiché l’assorbimento e il metabolismo della l-arginina nel fegato possono influenzare la biodisponibilità sistemica di questo amminoacido. Ci sono prove che l’attività del meccanismo di assorbimento della l-arginina (y+-trasportatore per gli amminoacidi basici) è bassa negli epatociti rispetto ad altri tipi di cellule . Di conseguenza, Felig & Wahren non ha trovato alcun gradiente di concentrazione tra il portale e la vena epatica nello stato postassorptivo. Presi insieme, questi studi suggeriscono che il metabolismo della l-arginina nel fegato è funzionalmente separato dal metabolismo della l-arginina di tutto il corpo. Blanchier et al. ha dimostrato che una parte minore di una dose orale di l-arginina somministrata a ratti sani viene metabolizzata dagli enterociti. Questi risultati possono spiegare perché la maggior parte di una dose di l-arginina somministrata per via orale era disponibile per via sistemica nel presente studio. Anche al di fuori del fegato, la l-arginina può essere un substrato per diverse vie metaboliche: l’arginina ingerita può essere una fonte di ornitina nell’intestino ; può servire a ricostituire l’arginina che si perde durante la sintesi dell’urea epatica ; può subire decarbossilazione ad agmatina nel rene e nel cervello , o essere utilizzata dalla NO sintasi per generare NO e citrullina . Castillo et al. precedentemente dimostrato che una parte di l-arginina somministrata per via orale viene convertita in NO3 urinario negli esseri umani sani, indicando che la l-arginina prelevata dalla regione splancnica viene utilizzata come substrato per la NO sintasi. Rhodes et al. ha confermato questo risultato dimostrando l’arricchimento di-nitrito nel plasma dopo infusione endovenosa di-l-arginina in soggetti umani sani. Sebbene dai loro studi traccianti Leaf et al. Rhodes et al hanno calcolato che al di sotto dello 0,1% della dose somministrata di l-arginina sono stati convertiti tramite NO in nitrato. stimato che circa il 90% del nitrito circolante deriva dalla l-arginina:NESSUNA via negli esseri umani a digiuno. Presi insieme, questi studi confermano che la l-arginina esogena agisce come substrato per NESSUNA sintesi negli esseri umani normali.
I dati farmacocinetici generati nel presente studio forniscono evidenza di una farmacocinetica dose-dipendente della l-arginina: con l ‘aumentare della dose, sia l’ emivita di eliminazione che il volume apparente di distribuzione diminuivano. Una spiegazione per questa osservazione può essere una saturazione dell’assorbimento di l-arginina nelle cellule dalla dose più alta (30 g). Livelli plasmatici estremamente elevati di l-arginina dopo questa dose possono aver superato la soglia renale per il riassorbimento di l-arginina, con conseguente trabocco di l-arginina nelle urine. In contrasto con la dose di 30 g di l-arginina, lo stato stazionario è stato raggiunto durante l’infusione di 6 g di l-arginina, come indicato dal plateau della concentrazione plasmatica di l-arginina durante gli ultimi 10 minuti del periodo di infusione. Pertanto, l’emivita calcolata dopo l’infusione di 6 g di l-arginina può rappresentare più da vicino la “vera” emivita fisiologica di questo amminoacido. Dosi singole di circa 6 g di l-arginina somministrate 2-3 volte al giorno possono essere un approccio ragionevole agli studi a lungo termine con questo aminoacido per le malattie cardiovascolari.
In conclusione, il nostro presente studio fornisce dati farmacocinetici per l-arginina dopo somministrazione endovenosa e orale. Abbiamo dimostrato che gli effetti vascolari della l-arginina in soggetti umani sani sono strettamente correlati con le sue concentrazioni plasmatiche. Questi dati possono fornire una base per l’utilizzo di l-arginina nelle malattie cardiovascolari.
