discussie
de belangrijkste bevindingen van onze studie zijn dat L-arginineconcentratie-afhankelijk vasodilatatie induceert bij gezonde menselijke proefpersonen. Dit hemodynamisch effect gaat gepaard met verhoogde uitscheidingssnelheden in de urine van nitraat, de uiteindelijke oxidatieve metaboliet van NO, en zijn tweede cyclische GMP-boodschapper. Farmacokinetische analyse toonde aanwijzingen voor dosisgerelateerde kinetiek van l-arginine. De orale biologische beschikbaarheid van l-arginine is ongeveer 70% en de maximale plasmaconcentratie die wordt bereikt na orale inname van l-arginine is aanzienlijk lager dan na intraveneuze infusie, vanwege de vertraging in absorptie vanuit het darmkanaal. In PK / PD-analyse is er bewijs voor een direct verband tussen het vaatverwijdende effect van l-arginine en de plasmaconcentratie ervan.
wij en anderen hebben eerder aangetoond dat l-arginine perifere vasodilatatie induceert tijdens intraveneuze infusie bij gezonde menselijke proefpersonen . Vergelijkbare vasoactieve effecten van een enkelvoudige intraveneuze infusie van l-arginine zijn ook waargenomen bij patiënten met hypercholesterolemie en coronaire of gegeneraliseerde atherosclerose . In verscheidene studies, is l-arginine ook gebruikt in een mondelinge doseringsvorm bij patiënten met hart-en vaatziekten. Clarkson et al. verbeterde endotheel-afhankelijke brachiale vaatvasodilatatie na 4 weken van 21 g dag−1 oraal L-arginine bij hypercholesterolemische proefpersonen. Adams et al. toegediend 21 g L-arginine dag-1 gedurende 3 dagen aan jonge patiënten met coronaire hartziekte; zij vonden verbeterde endotheel-afhankelijke vasodilatatie en verminderde monocyte adhesie na L-arginine in vergelijking met placebo. Rector et al. gaf 5,6 tot 12,6 g dag-1 l-arginine gedurende 6 weken aan patiënten met hartfalen en vond significant verbeterde ledemaatbloeddoorstroming en functionele prestaties van de patiënten tijdens inspanningstesten. Hoewel L-arginine intraveneus of oraal is toegediend in deze en andere studies bij patiënten, zijn de farmacokinetische gegevens van l-arginine grotendeels onbekend. Onderzoek naar de orale biologische beschikbaarheid van l-arginine en de farmacokinetiek ervan zijn een belangrijke basis voor verdere klinische studies.
In dit onderzoek kwam het temporale patroon van de plasmaconcentratie van L-arginine nauw overeen met het temporale patroon van het vaatverwijdende effect, d.w.z. de vermindering van de totale perifere weerstand en de bloeddruk. Farmacokinetische / farmacodynamische modellering gaf aan dat het effect (vermindering van TPR) direct gekoppeld was aan de plasmaconcentratie van L-arginine, alternatieve modellen die een indirect verband van het effect gebruikten, bijv. naar een weefselcompartiment, of met behulp van een apart effectcompartiment, minder nauw vertegenwoordigd de gegevens. De aanwezigheid van een direct verband tussen de plasmaspiegels van L-arginine en het hemodynamische effect ervan werd verder bevestigd door het ontbreken van hysterese in de concentratie-effectplot. Een hysteresislus tegen de klok in zou zijn verwacht als een vertraging in de equilibratie tussen de plasma-l-arginineconcentratie en de concentratie op de effectplaats zou hebben plaatsgevonden, als een metaboliet van l-arginine verantwoordelijk zou zijn voor het effect, of het effect zou worden gemedieerd door een indirect mechanisme zoals eiwitsynthese . Dit, samen met de korte evenwichtshalfwaardetijd tussen L-arginineplasmaconcentratie en het effect, suggereert een directe vaatverwijdende werking van l-arginine binnen de vasculatuur.
het mechanisme waardoor exogeen L-arginine vasodilatatie induceert, kan stimulatie van endogene, endotheliale NO-vorming inhouden, zoals wordt gesuggereerd door studies waarin de urinaire excretiesnelheid van nitraat, de uiteindelijke oxidatieve metaboliet van NO, was verhoogd . De huidige studie ondersteunt deze hypothese verder, omdat we een nauw lineair verband vonden tussen L-arginine plasmaspiegels en urinaire nitraatuitscheiding. In andere onderzoeken werd een verhoogde uitademing van NO gemeld als indicator voor een verhoogde endogene no-vorming na toediening van L-arginine . We melden hier dat de urinaire excretiesnelheden van nitraat en cGMP, twee indexmoleculen voor endogene NO-vorming in vivo , op een dosisafhankelijke manier verhoogd zijn na intraveneuze infusie van L-arginine. De maximale verhoging van de urinaire nitraat-en cGMP-excretiesnelheden trad op binnen 30-60 minuten na het einde van de L-arginine-infusie . 90 minuten na het einde van de infusie waren deze indexmetabolieten weer teruggekeerd naar het basale bereik.
de hypothese dat l-arginine geen uitwerking door het endotheel veroorzaakt en daardoor vasodilatatie veroorzaakt, stemt overeen met de huidige waarneming van een direct verband tussen L-arginineplasmaspiegels en vasodilatatie. Endothelial geen synthase wordt continu gestimuleerd door afschuifspanning veroorzaakt door het bloed stromen langs het endothelial oppervlak . NO wordt bijna onmiddellijk na stimulatie vrijgegeven uit het endotheel en NO zelf heeft een zeer korte biologische halfwaardetijd in het bereik van een paar seconden . Het wordt snel geïnactiveerd door oxidatie tot nitriet en nitraat . Deze biochemische waarnemingen komen goed overeen met de resultaten van de biochemische metingen die in dit onderzoek zijn uitgevoerd. We ontdekten dat de verhoging van de urinaire nitraatuitscheiding nauw overeenkwam met het tijdspatroon van L-arginineplasmaspiegels, evenals de verandering in urinaire excretie van de tweede boodschapper, cyclisch GMP, en de hemodynamische respons.
het feit dat l-arginine geen afgifte in vivo verhoogt wordt de ‘L-arginine paradox’ genoemd, omdat vergeleken met de Km-waarde van het endotheliale NO synthase (∼2.9 µm) fysiologische nuchtere L-arginine plasmaspiegels moeten hoog genoeg zijn om het enzym te verzadigen met substraat . Deze paradox kan door verschillende waarnemingen worden opgelost: ten eerste werd De Km-waarde in vitro bepaald in een ruw enzympreparaat ; in vivo kunnen echter factoren zoals intracellulaire compartmentalisatie van L-arginine en geen synthase verschillen, waardoor mogelijk de beschikbaarheid van substraat voor het enzym wordt verminderd. Bovendien kan de aanwezigheid van endogene verbindingen die concurreren met l-arginine voor de enzymbindingsplaats ook leiden tot relatieve substraatdepletie. Een dergelijke endogene concurrerende inhibitor is asymmetrische dimethylarginine (ADMA); het is gemeld om aanwezig te zijn in menselijk plasma en in gekweekte menselijke endothelial cellen . Of Adma downreguleert geen uitwerking in gezonde mensen, bij wie ADMA plasma niveaus zijn laag, blijft onbepaald. Ten slotte kan de opname van l-arginine een cruciale stap zijn die de intracellulaire beschikbaarheid van L-arginine in vivo beperkt .Het is bekend dat l-arginine niet alleen de productie stimuleert, maar ook andere effecten heeft die kunnen bijdragen tot de vaatverwijdende eigenschappen, zoals stimulatie van de groeihormoonsecretie en insulineafgifte . De piek in de secretie van groeihormoon na infusie van L-arginine treedt echter later op dan de piek in vasodilatatie . Interessant is dat deze endocriene effecten van l-arginine kan ook leiden tot secundaire verhogingen in geen afgifte: Veel van de fysiologische effecten van groeihormoon zijn getoond om via lokale productie van IGF-1 voor te komen , die op zijn beurt endotheel-afhankelijke vasodilatatie induceert die door geen synthaseinhibitors kan worden geblokkeerd . We hebben onlangs aangetoond dat NO verantwoordelijk kan zijn voor de hemodynamische effecten van recombinant groeihormoon bij patiënten met verworven groeihormoondeficiëntie . Evenzo worden de hemodynamische effecten van insuline ten minste gedeeltelijk gemedieerd via NO . Verder is aangetoond dat niet-specifieke vasodilatatie optreedt bij L-of D-arginineconcentraties die aanzienlijk hoger zijn dan die welke in deze studie worden bereikt . De verbeterde perifere bloedstroom zelf, zoals veroorzaakt door (niet-specifieke) vasodilatatie kan endothelial geen Versie via het opheffen afschuifspanning aan het endothelial oppervlak verhogen .
vergelijking van de AUC-waarden voor de orale of intraveneuze toediening van 6 g l-arginine toonde aan dat de biologische beschikbaarheid van l-arginine ∼70% is na orale inname. Met behulp van stabiele-isotoop-gelabeld l-arginine, Castillo et al. ook vond onvolledige biologische beschikbaarheid van oraal ingenomen L-arginine (∼38%). In tegenstelling, Matera et al. gerapporteerde volledige biologische beschikbaarheid van oraal L-arginine bij gezonde mensen. Ze toegediend in een zeer lage dagelijkse dosis (100 mg dag-1), in een complexe polyaminozuur formulering bedoeld voor gebruik als oraal supplement op de intensive care, gedurende 7 dagen. In dezelfde studie rapporteerden deze auteurs een terminale eliminatiehalfwaardetijd van ∼1,2 uur, wat in overeenstemming is met onze resultaten verkregen met aanzienlijk hogere doses l-arginine. De berekening van de halfwaardetijd in onze studie werd enigszins belemmerd door het lange tijdsinterval tussen de bemonsteringstijden bij 210 en 960 min. Dit werd veroorzaakt door logistieke redenen waardoor we de proefpersonen niet ‘ s nachts in het lab konden houden. De Betekenis van halflevensberekeningen werd mogelijk verminderd door dit tijdspatroon, maar er is nog steeds een relatief nauwe overeenkomst tussen onze bevindingen en die gerapporteerd door anderen. Noe et al. bestudeerde weefseldistributie van L-arginine bij ratten na intraperitoneale toepassing; ze vonden een nauwe correlatie tussen de stijging van de plasma arginine niveaus en arginine concentraties in niet-genererende organen zoals aorta, hart, en vena cava. In hun studie was de halfwaardetijd van L-arginine ∼1 uur in plasma en 1-2 uur in de verschillende weefsels.
de benuttingssnelheid van l-arginine na absorptie in het splanchnische gebied en de factoren die het beïnvloeden zijn van aanzienlijk belang, aangezien de opname en het metabolisme van l-arginine in de lever de systemische biologische beschikbaarheid van dit aminozuur kunnen beïnvloeden. Er zijn aanwijzingen dat de activiteit van het opnamemechanisme van L-arginine (y+-transporter voor basische aminozuren) laag is in hepatocyten in vergelijking met andere celtypen . Dienovereenkomstig vond Felig & Wahren geen concentratiegradiënt tussen het portaal en de leverader in de postabsorptieve toestand. Samen genomen, deze studies suggereren dat L-arginine metabolisme in de lever functioneel gescheiden van het hele lichaam L-arginine metabolisme. Blanchier et al. aangetoond dat een klein deel van een orale dosis L-arginine toegediend aan gezonde ratten wordt gemetaboliseerd door enterocyten. Deze bevindingen kunnen verklaren waarom de meerderheid van een oraal toegediende dosis L-arginine systemisch beschikbaar was in dit onderzoek. Zelfs buiten de lever, kan L-arginine een substraat voor verscheidene metabolische wegen zijn: ingenomen arginine kan een bron van ornithine in de darm zijn ; het kan dienen om arginine aan te vullen die tijdens leverureumsynthese wordt verloren ; het kan decarboxylation aan agmatine in de nier en de hersenen ondergaan , of door NO synthase worden gebruikt om NO en citrulline te produceren . Castillo et al. eerder aangetoond dat een deel van oraal toegediend-L-arginine wordt omgezet in urine-NO3− bij gezonde mensen, wat erop wijst dat L-arginine opgenomen uit de splanchnische regio wordt gebruikt als substraat voor de NO synthase. Rhodes et al. deze bevinding werd bevestigd door het aantonen van-nitriet verrijking in plasma na intraveneuze infusie van-L-arginine bij gezonde menselijke proefpersonen. Hoewel uit hun tracer studies Leaf et al. berekend dat minder dan 0,1% van de toegediende dosis L-arginine via NO werd omgezet in nitraat, Rhodes et al. geschat wordt dat ongeveer 90% van circulerend nitriet afkomstig is van het L-arginine: geen pathway bij nuchtere mensen. Samen, bevestigen deze studies dat exogeen l-arginine als substraat voor geen synthese in normale mensen werkt.
de farmacokinetische gegevens die in dit onderzoek zijn gegenereerd, leveren bewijs voor dosisafhankelijke farmacokinetiek van l-arginine: bij toenemende dosis namen zowel de eliminatiehalfwaardetijd als het schijnbare distributievolume af. Een verklaring voor deze waarneming kan een verzadiging van de l-arginineopname in cellen zijn bij de hoogste dosis (30 g). Extreem hoge plasmaspiegels van l-arginine na deze dosis kunnen de renale drempel voor L-arginine reabsorptie hebben overschreden, resulterend in L-arginine overloop in de urine. In tegenstelling tot de dosis l-arginine van 30 g werd de steady state bereikt tijdens de infusie van 6 g l-arginine, zoals blijkt uit het plateau van de plasmaconcentratie L-arginine gedurende de laatste 10 minuten van de infusieperiode. Daarom kan de halfwaardetijd berekend na de infusie van 6 g l-arginine het nauwst de ‘ware’ fysiologische halfwaardetijd van dit aminozuur vertegenwoordigen. Enkelvoudige doses van ongeveer 6 g L-arginine die 2-3 keer per dag worden toegediend, kunnen een redelijke benadering zijn van langetermijnstudies met dit aminozuur voor hart-en vaatziekten.Concluderend kan worden gesteld dat ons huidige onderzoek farmacokinetische gegevens verschaft voor l-arginine na intraveneuze en orale toediening. We hebben aangetoond dat de vasculaire effecten van L-arginine bij gezonde mensen nauw gecorreleerd zijn met de plasmaconcentraties. Deze gegevens kunnen een basis vormen voor het gebruik van L-arginine bij hart-en vaatziekten.
