dyskusja
najistotniejsze wyniki naszych badań są takie, że L-arginina w zależności od stężenia indukuje rozszerzenie naczyń u zdrowych ludzi. Ten efekt hemodynamiczny jest podobny do zwiększonego wydalania z moczem azotanu, końcowego utleniającego metabolitu NO i jego drugiego przekaźnika cyklicznego GMP. Analiza farmakokinetyczna wykazała zależną od dawki kinetykę l-argininy. Biodostępność L-argininy po podaniu doustnym wynosi około 70%, a maksymalne stężenie w osoczu osiągane po doustnym spożyciu l-argininy jest znacznie niższe niż po infuzji dożylnej, ze względu na opóźnienie wchłaniania z przewodu pokarmowego. W analizie PK/PD istnieją dowody na bezpośredni związek między działaniem rozszerzającym naczynia l-argininy a jej stężeniem w osoczu.
my i inni wcześniej wykazaliśmy, że l-arginina indukuje rozszerzenie naczyń obwodowych podczas infuzji dożylnej u zdrowych ludzi . Podobne działanie wazoaktywne pojedynczej infuzji dożylnej l-argininy obserwowano również u pacjentów z hipercholesterolemią i miażdżycą wieńcową lub uogólnioną . W kilku badaniach L-arginina była również stosowana w doustnej postaci dawkowania u pacjentów z chorobami układu krążenia. Clarkson et al. stwierdzono poprawę rozszerzenia naczyń tętnicy ramiennej zależnej od śródbłonka po 4 tygodniach podawania doustnej L−argininy 21 g dziennie u pacjentów z hipercholesterolemią. Adams et al. podawać 21 g L-argininy day−1 przez 3 dni młodym pacjentom z chorobą wieńcową; stwierdzono poprawę zależnego od śródbłonka rozszerzenia naczyń krwionośnych i zmniejszenie adhezji monocytów po l-argininie w porównaniu z placebo. Rector et al. podawał 5,6 do 12,6 g dziennie 1 l-argininy w ciągu 6 tygodni pacjentom z niewydolnością serca i stwierdzono znamienną poprawę przepływu krwi kończyn i sprawności funkcjonalnej pacjentów podczas testów wysiłkowych. Chociaż l-arginina była stosowana dożylnie lub doustnie w tych i innych badaniach u pacjentów, dane farmakokinetyczne l-argininy są w dużej mierze nieznane. Badanie biodostępności L-argininy po podaniu doustnym oraz jej farmakokinetyki stanowią ważną podstawę dalszych badań klinicznych.
w niniejszym badaniu czasowy schemat stężenia L-argininy w osoczu ściśle odpowiadał czasowemu schematowi jej działania rozszerzającego naczynia krwionośne, tj. zmniejszeniu całkowitej oporności obwodowej i ciśnienia krwi. Modelowanie farmakokinetyczne / farmakodynamiczne wykazało, że efekt (zmniejszenie TPR) był bezpośrednio związany ze stężeniem L-argininy w osoczu, alternatywne modele wykorzystujące pośredni związek efektu, np. do przedziału tkankowego lub za pomocą oddzielnego przedziału efektowego mniej dokładnie reprezentowały dane. Obecność bezpośredniego związku między stężeniem L-argininy w osoczu a jej działaniem hemodynamicznym została dodatkowo potwierdzona brakiem histerezy na wykresie stężenia-efektu. Spodziewano by się pętli histerezy w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, gdyby doszło do opóźnienia równowagi pomiędzy stężeniem L-argininy w osoczu a jej stężeniem w miejscu działania, gdyby metabolit l-argininy był odpowiedzialny za efekt, lub gdyby efekt był pośredni przez mechanizm pośredni, taki jak synteza białek . To, biorąc pod uwagę krótki okres półtrwania równowagi pomiędzy stężeniem L-argininy w osoczu a efektem, sugeruje bezpośrednie działanie rozszerzające naczynia krwionośne l-argininy w naczyniach.
mechanizm, w którym egzogenna L-arginina indukuje rozszerzenie naczyń krwionośnych, może obejmować stymulację tworzenia endogennego śródbłonka NO, jak sugerują badania, w których zwiększono wydalanie azotanu z moczem, końcowego utleniającego metabolitu NO . Niniejsze badanie dodatkowo potwierdza tę hipotezę, ponieważ odkryliśmy ścisłą liniową zależność między poziomem L-argininy w osoczu a stopniem wydalania azotanów z moczem. W innych badaniach odnotowano zwiększenie wydechu NO jako wskaźnik nasilenia endogennego tworzenia NO po podaniu l-argininy . W tym miejscu informujemy, że wydalanie azotanów i cGMP , dwóch cząsteczek indeksu do endogennego tworzenia NO in vivo, zwiększa się w sposób zależny od dawki po dożylnym wlewie l-argininy. Maksymalne zwiększenie wydalania azotanów z moczem i cGMP wystąpiło w ciągu 30-60 minut po zakończeniu wlewu l-argininy . Po 90 minutach po zakończeniu wlewu metabolity indeksu powróciły do zakresu podstawowego.
hipoteza, że l-arginina nie indukuje rozwoju przez śródbłonek, a tym samym powoduje rozszerzenie naczyń krwionośnych, jest zgodna z obecną obserwacją bezpośredniego związku między poziomem L-argininy w osoczu a rozszerzeniem naczyń krwionośnych. Syntaza śródbłonka NO jest w sposób ciągły stymulowana przez stres ścinający wywołany przez przepływ krwi wzdłuż powierzchni śródbłonka . NO jest uwalniany z śródbłonka niemal natychmiast po stymulacji, a sam NO ma bardzo krótki biologiczny okres półtrwania w zakresie kilku sekund . Jest szybko inaktywowany przez utlenianie do azotynów i azotanów . Te obserwacje biochemiczne dobrze korespondują z wynikami pomiarów biochemicznych przeprowadzonych w niniejszym badaniu. Stwierdziliśmy, że zwiększenie wydalania azotanów z moczem odpowiadało ściśle wzorcowi czasowemu stężenia L-argininy w osoczu, podobnie jak zmiana wydalania z moczem drugiego Posłańca, cyklicznego GMP i odpowiedzi hemodynamicznej.
fakt, że L-arginina zwiększa brak uwalniania in vivo, został nazwany „paradoksem l-argininy”, ponieważ w porównaniu z wartością km syntazy śródbłonka NO (∼2.9 µm ) fizjologiczne stężenie L-argininy w osoczu na czczo powinno być wystarczająco wysokie, aby nasycić enzym substratem . Paradoks ten można rozwiązać na podstawie kilku obserwacji: po pierwsze, wartość Km oznaczano in vitro w surowym preparacie enzymatycznym; jednak In vivo czynniki takie jak wewnątrzkomórkowa porcja L-argininy i syntazy NO mogą się różnić, potencjalnie zmniejszając dostępność substratu dla enzymu. Ponadto obecność związków endogennych konkurujących z l-argininą o miejsce wiązania enzymu może również powodować względne zubożenie substratu. Jednym z takich endogennych inhibitorów kompetycyjnych jest asymetryczna dimetyloarginina (ADMA); donoszono, że jest obecna w ludzkim osoczu i w hodowanych ludzkich komórkach śródbłonka. Nie wiadomo, czy Adma obniża się , a u zdrowych ludzi, u których stężenie Adma w osoczu jest niskie. Wreszcie wychwyt l-argininy może być kluczowym etapem ograniczającym wewnątrzkomórkową dostępność l-argininy in vivo .
oprócz stymulowania produkcji bez, wiadomo, że l-arginina wywiera inne efekty, które mogą przyczyniać się do jej właściwości rozszerzających naczynia krwionośne, takich jak stymulacja wydzielania hormonu wzrostu i uwalniania insuliny . Jednak szczyt wydzielania hormonu wzrostu po wlewie l-argininy występuje później niż szczyt rozszerzenia naczyń krwionośnych . Co ciekawe, te hormonalne działanie l-argininy może również powodować wtórny wzrost no release: Wykazano, że wiele fizjologicznych efektów hormonu wzrostu występuje poprzez lokalną produkcję IGF-1, która z kolei indukuje zależne od śródbłonka rozszerzenie naczyń krwionośnych, które może być zablokowane przez inhibitory syntazy. Niedawno wykazaliśmy, że nie może być odpowiedzialny za hemodynamiczne działanie rekombinowanego hormonu wzrostu u pacjentów z nabytym niedoborem hormonu wzrostu . Podobnie, hemodynamiczne działanie insuliny odbywa się przynajmniej częściowo za pośrednictwem NO . Ponadto wykazano, że niespecyficzne rozszerzenie naczyń krwionośnych występuje przy stężeniach l-lub D-argininy znacznie wyższych niż te osiągane w niniejszym badaniu . Sam zwiększony przepływ krwi obwodowej, wywołany przez (niespecyficzne) rozszerzenie naczyń krwionośnych, może zwiększyć brak uwalniania śródbłonka poprzez podniesienie naprężenia ścinającego na powierzchni śródbłonka .
porównanie wartości AUC dla doustnego lub dożylnego podania 6 g l-argininy wykazało, że biodostępność l-argininy wynosi ∼70% po podaniu doustnym. Stosując L-argininę znakowaną izotopem stabilnym, Castillo i in. stwierdzono również niekompletną biodostępność doustnie spożywanej L-argininy (∼38%). Natomiast Matera et al. zgłoszono pełną biodostępność doustnej L-argininy u zdrowych ludzi. Podawano je w bardzo małej dawce dobowej (100 mg na dobę−1), zawartej w złożonym preparacie o kwasie poliaminowym przeznaczonym do stosowania jako suplement doustny w medycynie intensywnej terapii, przez 7 dni. W tym samym badaniu autorzy Ci zgłosili okres półtrwania w końcowej fazie eliminacji wynoszący ∼1,2 h, co jest zgodne z naszymi wynikami uzyskanymi przy znacznie wyższych dawkach l-argininy. Obliczanie okresu półtrwania w naszym badaniu było nieco utrudnione przez długi odstęp czasu między czasami pobierania próbek w 210 i 960 min. Było to spowodowane względami logistycznymi, które nie pozwalały na trzymanie badanych w laboratorium przez noc. Znaczenie kalkulacji okresu półtrwania zostało potencjalnie zmniejszone przez ten wzór czasu, ale nadal istnieje stosunkowo ścisła zgodność między naszymi odkryciami a tymi zgłoszonymi przez innych. Noeh et al. badany rozkład tkankowy l-argininy u szczurów po podaniu dootrzewnowym; odkryli ścisłą korelację między wzrostem poziomu argininy w osoczu a stężeniem argininy w narządach nie generujących, takich jak aorta, serce i żyła główna. W ich badaniu okres półtrwania l-argininy wynosił ∼1 h w osoczu i 1-2 h w różnych tkankach.
szybkość wykorzystania l-argininy po absorpcji w regionie splanchnicznym i czynniki wpływające na nią są przedmiotem dużego zainteresowania, ponieważ wychwyt l-argininy i metabolizm w wątrobie mogą wpływać na ogólnoustrojową biodostępność tego aminokwasu. Istnieją dowody na to, że aktywność mechanizmu wychwytu l-argininy (transportera y+dla podstawowych aminokwasów) jest niska w hepatocytach w porównaniu z innymi typami komórek . W związku z tym, Felig & Wahren nie stwierdził gradientu stężenia między żyłą wrotną a wątrobową w stanie postabsorpcyjnym. Łącznie badania te sugerują, że metabolizm L-argininy w wątrobie jest funkcjonalnie oddzielony od metabolizmu L-argininy w całym ciele. Blanchier et al. wykazano, że niewielka część doustnej dawki L-argininy podawanej zdrowym szczurom jest metabolizowana przez enterocyty. Wyniki te mogą wyjaśniać, dlaczego większość podawanej doustnie dawki l-argininy była ogólnie dostępna w niniejszym badaniu. Nawet poza wątrobą l-arginina może być substratem dla kilku szlaków metabolicznych: spożyta arginina może być źródłem ornityny w jelicie ; może służyć do uzupełniania argininy , która jest tracona podczas syntezy mocznika w wątrobie ; może podlegać dekarboksylacji do agmatyny w nerkach i mózgu lub być używana przez syntazę NO do generowania NO i cytruliny . Castillo et al. wcześniej wykazano, że część podawanej doustnie-l-argininy jest przekształcana w mocz-NO3− u zdrowych ludzi, co wskazuje, że L-arginina pobrana z regionu splanchnic jest stosowana jako substrat dla syntazy NO. Rhodes et al. potwierdzono to odkrycie wykazując wzbogacenie-azotynów w osoczu po dożylnym wlewie l-argininy u zdrowych ludzi. Chociaż z ich badań tracer Leaf et al. obliczono, że poniżej 0,1% podanej dawki L-argininy zostało przekształcone przez NO do azotanu, Rhodes i wsp. szacuje się, że około 90% krążących azotynów pochodzi z L-argininy:brak szlaku u ludzi na czczo. Łącznie badania te potwierdzają, że egzogenna L-arginina działa jako substrat do syntezy NO u normalnych ludzi.
dane farmakokinetyczne uzyskane w niniejszym badaniu dostarczają dowodów na zależną od dawki farmakokinetykę l-argininy: wraz ze wzrostem dawki zmniejszał się zarówno okres półtrwania w fazie eliminacji, jak i pozorna objętość dystrybucji. Jednym z wyjaśnień dla tej obserwacji może być nasycenie wychwytu l-argininy do komórek najwyższą dawką (30 g). Ekstremalnie wysokie stężenie L-argininy w osoczu po podaniu tej dawki mogło przekroczyć nerkowy próg reabsorpcji l-argininy, w wyniku czego l-arginina przedostała się do moczu. W przeciwieństwie do dawki 30 g l-argininy, stan stacjonarny został osiągnięty podczas infuzji 6 g l-argininy, na co wskazuje plateau stężenia L-argininy w osoczu podczas ostatnich 10 minut okresu infuzji. Dlatego też okres półtrwania obliczony po infuzji 6 g l-argininy może najbardziej odzwierciedlać „prawdziwy” fizjologiczny okres półtrwania tego aminokwasu. Pojedyncze dawki około 6 g L-argininy podawane 2-3 razy dziennie mogą być rozsądnym podejściem do długoterminowych badań z tym aminokwasem w chorobach sercowo-naczyniowych.
podsumowując, nasze obecne badanie dostarcza danych farmakokinetycznych dla l-argininy po podaniu dożylnym i doustnym. Wykazaliśmy, że działanie naczyniowe l-argininy u zdrowych ludzi jest ściśle skorelowane z jej stężeniami w osoczu. Dane te mogą stanowić podstawę do wykorzystania l-argininy w chorobach sercowo-naczyniowych.
