Diskusjon
de viktigste funnene i vår studie er at l-argininkonsentrasjon-avhengig induserer vasodilatasjon hos friske mennesker. Denne hemodynamiske effekten er parallell med økt urinutskillelse av nitrat, den endelige oksidative metabolitten AV NO, og dens andre budbringer syklisk GMP. Farmakokinetiske analyser viste bevis for doserelatert kinetikk av l-arginin. Peroral biotilgjengelighet av l-arginin er omtrent 70%, og maksimal plasmakonsentrasjon oppnådd etter peroral inntak av l-arginin er betydelig lavere enn etter intravenøs infusjon, på grunn av forsinket absorpsjon fra tarmkanalen. I PK / PD-analyse er det bevis for en direkte sammenheng mellom vasodilatoreffekten av l-arginin og plasmakonsentrasjonen.
Vi og andre har tidligere vist at l-arginin induserer perifer vasodilatasjon under intravenøs infusjon hos friske mennesker . Lignende vasoaktive effekter av en enkelt intravenøs infusjon av l-arginin har også blitt observert hos pasienter med hyperkolesterolemi og koronar eller generalisert aterosklerose . I flere studier har l-arginin også blitt brukt i en oral doseringsform hos pasienter med hjerte-og karsykdommer. Clarkson et al. fant forbedret endotelavhengig vasodilatasjon av brakialarterien etter 4 uker med 21 g dag−1 av oral l-arginin hos hyperkolesterolemiske personer. Adams et al. administrert 21 g l−arginin day-1 i 3 dager til unge pasienter med koronarsykdom; de fant forbedret endotelavhengig vasodilasjon og redusert monocyttadhesjon etter l-arginin sammenlignet med placebo. Rektor et al. ga 5,6 til 12,6 g dag−1 av l-arginin i løpet av 6 uker til pasienter med hjertesvikt og fant signifikant forbedret lem blodstrøm og funksjonell ytelse av pasientene under treningstesting. Selv om l-arginin har blitt påført intravenøst eller oralt i disse og andre studier hos pasienter, er farmakokinetiske data for l-arginin stort sett ukjente. Undersøkelse av oral biotilgjengelighet av l-arginin og dets farmakokinetikk er et viktig grunnlag for videre kliniske studier.
i denne studien tilsvarte det tidsmessige mønsteret av l-arginins plasmakonsentrasjon tett det tidsmessige mønsteret av dets vasodilatoreffekt, dvs. reduksjonen i total perifer motstand og blodtrykk. Farmakokinetisk / farmakodynamisk modellering indikerte at effekten (reduksjon I TPR) var direkte knyttet til l-arginins plasmakonsentrasjon, Alternative modeller ved hjelp av en indirekte kobling av effekten, f. eks. til et vevskammer, eller ved hjelp av et eget effektrom, representerte dataene mindre tett. Tilstedeværelsen av en direkte kobling mellom plasmanivåer av l-arginin og dets hemodynamiske effekt ble ytterligere bekreftet av mangelen på hysterese i konsentrasjonseffektplottet. En hysteresesløyfe mot klokken ville ha vært forventet hvis en forsinkelse i likevekt mellom l-argininkonsentrasjonen i plasma og konsentrasjonen på effektstedet ville ha skjedd, hvis en metabolitt av l-arginin ville være ansvarlig for effekten, eller det ville effekten bli mediert av en indirekte mekanisme som proteinsyntese . Dette, sammen med den korte likevektshalveringstiden mellom l-arginins plasmakonsentrasjon og effekten, antyder en direkte vasodilatorvirkning av l-arginin i vaskulaturen.
mekanismen for eksogen l-arginin som induserer vasodilatasjon kan innebære stimulering av endogen, endotelial NO-dannelse, som antydet i studier hvor urinutskillelseshastigheten av nitrat, den endelige oksidative metabolitten AV NO, ble økt . Den foreliggende studien støtter videre denne hypotesen, da vi fant et nært lineært forhold mellom l-arginins plasmanivåer og urinnitratutskillelseshastigheter. I andre studier ble økt utånding av NO rapportert som en indikator for forbedret endogen NO-dannelse etter l-argininadministrasjon . Vi rapporterer her at urinutskillelsen av nitrat og cGMP, to indeksmolekyler for endogen no-dannelse in vivo , økes på en doserelatert måte etter intravenøs infusjon av l-arginin. Maksimal forhøyelse av urinnitrat og utskillelse av cgmp forekom innen 30-60 minutter etter avsluttet l-arginininfusjon . 90 minutter etter avsluttet infusjon var disse indeksmetabolittene tilbake til basalområdet igjen.
hypotesen om at l-arginin ikke induserer noen utdypning av endotelet og dermed forårsaker vasodilasjon, er i samsvar med dagens observasjon av en direkte sammenheng mellom l-arginins plasmanivåer og vasodilasjon. Endotel NO-syntase stimuleres kontinuerlig av skjærspenning indusert av blodet som strømmer langs endoteloverflaten . NO frigjøres fra endotelet nesten umiddelbart etter stimulering, OG NO selv har en svært kort biologisk halveringstid i løpet av noen få sekunder . Det blir raskt inaktivert ved oksidasjon til nitritt og nitrat . Disse biokjemiske observasjonene samsvarer godt med resultatene av de biokjemiske målingene som ble utført i denne studien. Vi fant at forhøyelsen av urinnitratutskillelse korresponderte tett med tidsmønsteret av l-arginins plasmanivåer, og det samme gjorde endringen i urinutskillelsen av det andre budbringeren, syklisk GMP og den hemodynamiske responsen.
det faktum at l-arginin øker no release in vivo har blitt kalt ‘l-argininparadokset’, fordi sammenlignet med Km-verdien av endotel NO syntase (∼2.9 µ) fysiologiske faste plasmanivåer av l-arginin bør være høye nok til å mette enzymet med substrat . Dette paradokset kan løses ved flere observasjoner: For Det Første Ble Km-verdien bestemt in vitro i et rå enzympreparat; in vivo kan imidlertid faktorer som intracellulær compartmentalization av l-arginin og ingen syntase variere, noe som potensielt reduserer tilgjengeligheten av substrat for enzymet. Videre kan tilstedeværelsen av endogene forbindelser som konkurrerer med l-arginin om enzymbindingsstedet også forårsake relativ substratmangel. En slik endogen kompetitiv hemmer er asymmetrisk dimetylarginin (ADMA); det er rapportert å være tilstede i humant plasma og i dyrkede humane endotelceller . Hvorvidt ADMA nedregulerer ingen utdypning hos friske mennesker , hvor ADMA plasmanivåer er lave, forblir ubestemt. Endelig kan l-argininopptak være et avgjørende skritt som begrenser intracellulær l-arginintilgjengelighet in vivo .
i tillegg til å stimulere NO-produksjon, er l-arginin kjent for å utøve andre effekter som kan bidra til dets vasodilatoregenskaper, som stimulering av veksthormonsekresjon og insulinfrigjøring . Imidlertid skjer toppen i veksthormonsekresjon etter l-arginininfusjon senere enn toppen i vasodilasjon . Interessant, disse endokrine effektene av l-arginin kan også forårsake sekundære økninger I ingen frigjøring: Mange av de fysiologiske effektene av veksthormon har vist seg å forekomme via lokal PRODUKSJON AV IGF – 1, som igjen induserer endotelavhengig vasodilasjon som kan blokkeres AV ingen syntasehemmere . Vi har nylig vist AT NO kan være ansvarlig for de hemodynamiske effektene av rekombinant veksthormon hos pasienter med ervervet veksthormonmangel . På samme måte medieres de hemodynamiske effektene av insulin i det minste delvis VIA NO . Videre har uspesifikk vasodilasjon vist seg å forekomme ved l-eller d-argininkonsentrasjoner betydelig høyere enn de som ble oppnådd i den foreliggende studien . Forbedret perifer blodstrøm i seg selv, som indusert av (uspesifikk) vasodilatasjon, kan øke endotelial no-frigjøring via forhøyet skjærspenning på endoteloverflaten .
Sammenligning AV AUC-verdiene for oral eller intravenøs administrering av 6 g l-arginin viste at biotilgjengeligheten av l-arginin er ∼70% etter oralt inntak. Ved hjelp av stabil-isotop-merket l-arginin, Castillo et al. funnet også ufullstendig biotilgjengelighet av oralt inntatt l-arginin (∼38%). I kontrast, Matera et al. rapportert fullstendig biotilgjengelighet av oral l-arginin hos friske mennesker. De administreres i en svært lav daglig dose (100 mg dag-1), inneholdt i en kompleks polyaminoacidformulering beregnet til bruk som et oralt supplement i intensivmedisin, i 7 dager. I den samme studien rapporterte disse forfatterne en terminal eliminasjonshalveringstid på ∼1,2 h, som er i samsvar med våre resultater oppnådd med betydelig høyere doser l-arginin. Halveringstidsberegningen i vår studie ble noe hemmet av det lange tidsintervallet mellom prøvetidene ved 210 og 960 min. Dette var forårsaket av logistiske grunner som ikke tillot oss å holde fagene i laboratoriet over natten. Betydningen av halveringstidsberegninger ble potensielt redusert med dette tidsmønsteret, men det er fortsatt en relativt nær korrespondanse mellom våre funn og de som er rapportert av andre. Noeh et al. studert vevsfordeling av l-arginin hos rotter etter intraperitoneal påføring; de fant nær sammenheng mellom økningen i plasma argininnivåer og argininkonsentrasjoner I NO-genererende organer som aorta, hjerte og vena cava. I studien var halveringstiden for l-arginin ∼1 time i plasma og 1-2 timer i de forskjellige vevene.
utnyttelsesgraden av l-arginin etter absorpsjon i splanchnic-regionen og faktorene som påvirker den er av stor interesse, siden l-arginins opptak og metabolisme i leveren kan påvirke systemisk biotilgjengelighet av denne aminosyren. Det er holdepunkter for at aktiviteten til l-argininopptaksmekanismen (y+ – transportør for basiske aminosyrer) er lav i hepatocytter sammenlignet med andre celletyper . Følgelig fant Felig & Wahren ingen konsentrasjonsgradient mellom portalen og levervenen i postabsorptiv tilstand. Samlet sett tyder disse studiene på at l-argininmetabolismen i leveren er funksjonelt skilt fra l-argininmetabolismen i hele kroppen. Blanchier et al. viste at en mindre del av en oral l-arginindose administrert til friske rotter metaboliseres av enterocytter. Disse funnene kan forklare hvorfor flertallet av en oralt administrert l-arginindose var systemisk tilgjengelig i denne studien. Selv utenfor leveren kan l-arginin være et substrat for flere metabolske veier: Inntatt arginin kan være en kilde til ornitin i tarmen ; Det kan tjene til å fylle arginin som går tapt under hepatisk ureasyntese ; det kan gjennomgå dekarboksylering til agmatin i nyrene og hjernen, eller brukes AV no-syntasen til å generere NO og citrullin . Castillo et al. tidligere vist at en del av oralt administrert-l-arginin omdannes til urin-NO3 – hos friske mennesker, noe som indikerer at l-arginin tatt opp fra splanchnic-regionen blir brukt som substrat FOR NO-syntasen. Rhodes et al. bekreftet dette funnet ved å demonstrere nitritt-anrikning i plasma etter intravenøs infusjon av-l-arginin hos friske mennesker. Selv fra sine tracer studier Leaf et al. beregnet at under 0,1% av den administrerte l-arginindosen ble omdannet VIA NO til nitrat, Rhodes et al. anslått at ca 90% av sirkulerende nitritt er avledet fra l-arginin: INGEN vei i fastende mennesker. Samlet sett bekrefter disse studiene at eksogen l-arginin virker som et substrat FOR ingen syntese hos normale mennesker.
farmakokinetiske data generert i denne studien gir bevis for doseavhengig farmakokinetikk av l-arginin: med økende dose ble både eliminasjonshalveringstiden og det tilsynelatende distribusjonsvolumet redusert. En forklaring på denne observasjonen kan være en metning av l-argininopptak i celler med høyeste dose (30 g). Ekstremt høye plasmanivåer av l-arginin etter denne dosen kan ha overskredet nyreterskelen for l-argininreabsorpsjon, noe som resulterer i l-argininoverløp i urinen. I motsetning til 30 g dosen av l-arginin ble steady state nådd under infusjonen av 6 g l-arginin, som indikert av platået av l-arginins plasmakonsentrasjon i løpet av de siste 10 minuttene av infusjonsperioden. Halveringstiden beregnet etter infusjon av 6 g l-arginin kan derfor representere den’ sanne ‘ fysiologiske halveringstiden til denne aminosyren. 6 g l-arginin administrert 2-3 ganger daglig kan være en rimelig tilnærming til langsiktige studier med denne aminosyren for kardiovaskulær sykdom.
som konklusjon gir vår nåværende studie farmakokinetiske data for l-arginin etter intravenøs og oral administrasjon. Vi har vist at de vaskulære effektene av l-arginin hos friske mennesker er nært korrelert med plasmakonsentrasjonene. Disse dataene kan gi grunnlag for bruk av l-arginin ved hjerte-og karsykdommer.
