diskussion
de framträdande resultaten av vår studie är att l-argininkoncentration-beroende inducerar vasodilatation hos friska människor. Denna hemodynamiska effekt är parallell med ökad urinutsöndringshastighet av nitrat, den slutliga oxidativa metaboliten av NO och dess andra budbärarcykliska GMP. Farmakokinetisk analys visade bevis för dosrelaterad kinetik av l-arginin. Oral biotillgänglighet av l-arginin är cirka 70% och den maximala plasmakoncentrationen som uppnås efter oral intag av l-arginin är betydligt lägre än efter intravenös infusion på grund av fördröjningen i absorption från tarmkanalen. I PK / PD-analys finns det bevis för en direkt koppling mellan vasodilatoreffekten av l-arginin och dess plasmakoncentration.
vi och andra har tidigare visat att l-arginin inducerar perifer vasodilation under intravenös infusion hos friska människor . Liknande vasoaktiva effekter av en enda intravenös infusion av l-arginin har också observerats hos patienter med hyperkolesterolemi och koronar eller generaliserad ateroskleros . I flera studier har l-arginin också använts i en oral doseringsform hos patienter med hjärt-kärlsjukdomar. Clarkson et al. hittade förbättrad endotelberoende brachialartär vasodilation efter 4 veckor av 21 g dag−1 av oral l-arginin hos hyperkolesterolemiska personer. Adams et al. administrerad 21 g l-arginin dag – 1 i 3 dagar till unga patienter med kranskärlssjukdom; de fann förbättrad endotelberoende vasodilation och minskad monocytadhesion efter l-arginin jämfört med placebo. Rektor et al. gav 5,6 till 12,6 g dag−1 av l-arginin under 6 veckor till patienter med hjärtsvikt och fann signifikant förbättrad lem blodflöde och funktionell prestanda hos patienterna under träningstestning. Även om l-arginin har applicerats intravenöst eller oralt i dessa och andra studier på patienter, är de farmakokinetiska data för l-arginin i stort sett okända. Undersökning av den orala biotillgängligheten av l-arginin samt dess farmakokinetik är en viktig grund för ytterligare kliniska studier.
i den aktuella studien motsvarade det temporala mönstret av plasmakoncentrationen av L-arginin nära det temporala mönstret för dess vasodilatoreffekt, dvs minskningen av total perifer resistans och blodtryck. Farmakokinetisk / farmakodynamisk modellering visade att effekten (reduktion i TPR) var direkt kopplad till plasmakoncentrationen av L-arginin, alternativa modeller som använde en indirekt koppling av effekten, t. ex. till ett vävnadsfack, eller med ett separat effektfack, representerade mindre nära data. Närvaron av en direkt koppling mellan plasmanivåer av L-arginin och dess hemodynamiska effekt bekräftades ytterligare av bristen på Hysteres i koncentrationseffektplotten. En moturs hystereslinga skulle ha förväntats om en fördröjning i jämvikt mellan plasma l-argininkoncentration och dess koncentration på effektstället skulle ha inträffat, om en metabolit av l-arginin skulle vara ansvarig för effekten, eller det skulle effekten förmedlas av en indirekt mekanism som proteinsyntes . Detta, tillsammans med den korta jämviktshalveringstiden mellan plasmakoncentrationen av L-arginin och effekten, antyder en direkt vasodilatorverkan av l-arginin i vaskulaturen.
mekanismen genom vilken exogen l-arginin inducerar vasodilation kan innebära stimulering av endogen, endotel NO-bildning, vilket föreslagits av studier där urinutsöndringshastigheten för nitrat, den slutliga oxidativa metaboliten av NO, ökades . Den föreliggande studien stöder vidare Denna hypotes, eftersom vi hittade ett nära linjärt samband mellan plasmanivåer av L-arginin och urinnitratutsöndringshastigheter. I andra studier rapporterades ökad utandning av NO som en indikator för förbättrad endogen NO-bildning efter administrering av l-arginin . Vi rapporterar här att urinutsöndringshastigheterna för nitrat och cGMP, två indexmolekyler för endogen NO-bildning in vivo , ökas på ett dosrelaterat sätt efter intravenös infusion av l-arginin. Den maximala höjningen av urinnitrat och cGMP-utsöndringshastigheter inträffade inom 30-60 minuter efter slutet av L-arginininfusionen . 90 min efter slutet av infusionen hade dessa indexmetaboliter återgått till basområdet igen.
hypotesen att l-arginin inducerar ingen utarbetande av endotelet och därmed orsakar vasodilation överensstämmer med den nuvarande observationen av en direkt koppling mellan plasmanivåer av L-arginin och vasodilation. Endotel NO-syntas stimuleras kontinuerligt av skjuvspänning inducerad av blodet som strömmar längs endotelytan . NO frigörs från endotelet nästan omedelbart efter stimulering, och NO själv har en mycket kort biologisk halveringstid inom några sekunder . Det inaktiveras snabbt genom oxidation till nitrit och nitrat . Dessa biokemiska observationer motsvarar väl resultaten av de biokemiska mätningarna som utförts i den aktuella studien. Vi fann att höjningen av urinnitratutsöndring motsvarade nära tidsmönstret för plasmanivåer av L-arginin, liksom förändringen i urinutsöndring av den andra budbäraren, cyklisk GMP och det hemodynamiska svaret.
det faktum att l-arginin ökar ingen frisättning in vivo har kallats ’l-argininparadoxen’, eftersom jämfört med Km-värdet för endotel NO-syntas (2.9 msk. m.) fysiologiska fastande plasmanivåer av L-arginin bör vara tillräckligt höga för att mätta enzymet med substrat . Denna paradox kan lösas genom flera observationer: för det första bestämdes Km-värdet in vitro i en rå enzympreparat ; in vivo kan emellertid faktorer som intracellulär avdelning av l-arginin och NO-syntas skilja sig, vilket potentiellt minskar tillgängligheten av substrat för enzymet. Dessutom kan närvaron av endogena föreningar som konkurrerar med l-arginin för enzymbindningsstället också orsaka relativ substratutarmning. En sådan endogen konkurrerande hämmare är asymmetrisk dimetylarginin (ADMA); det har rapporterats vara närvarande i human plasma och i odlade humana endotelceller . Huruvida ADMA nedreglerar ingen utarbetande hos friska människor , i vilka ADMA-plasmanivåerna är låga, förblir obestämda. Slutligen kan l-argininupptag vara ett avgörande steg som begränsar intracellulär l-arginintillgänglighet in vivo .
förutom att stimulera ingen produktion är l-arginin känt för att utöva andra effekter som kan bidra till dess vasodilatoregenskaper, som stimulering av tillväxthormonsekretion och insulinfrisättning . Toppen i tillväxthormonsekretion efter l-arginininfusion inträffar emellertid senare än toppen i vasodilatation . Intressant är att dessa endokrina effekter av l-arginin kan också orsaka sekundära ökningar i ingen frisättning: Många av de fysiologiska effekterna av tillväxthormon har visat sig ske via lokal produktion av IGF-1, vilket i sin tur inducerar endotelberoende vasodilatation som kan blockeras av inga syntashämmare . Vi har nyligen visat att NO kan vara ansvarig för de hemodynamiska effekterna av rekombinant tillväxthormon hos patienter med förvärvad tillväxthormonbrist . På samma sätt förmedlas de hemodynamiska effekterna av insulin åtminstone delvis via NO . Vidare har ospecifik vasodilatation visat sig förekomma vid L-eller d-argininkoncentrationer betydligt högre än de som uppnåtts i den aktuella studien . Förstärkt perifert blodflöde i sig, som induceras av (ospecifik) vasodilatation kan öka endotel ingen frisättning via upplyftande skjuvspänning vid endotelytan .
jämförelse av AUC-värdena för oral eller intravenös administrering av 6 g l-arginin visade att biotillgängligheten för l-arginin är 70% efter oral intag. Med användning av stabil-isotop-märkt l-arginin, Castillo et al. fann också ofullständig biotillgänglighet av oralt intagat l-arginin(38% av 2BG). I kontrast, Matera et al. rapporterad fullständig biotillgänglighet av oralt l-arginin hos friska människor. De administrerades i en mycket låg daglig dos (100 mg dag−1), som ingår i en komplex polyaminosyraformulering avsedd att användas som ett oralt tillskott i intensivvårdsmedicin, i 7 dagar. I samma studie rapporterade dessa författare en terminal eliminationshalveringstid på 1,2 timmar, vilket överensstämmer med våra resultat erhållna med betydligt högre doser av l-arginin. Halveringstidsberäkningen i vår studie hindrades något av det långa tidsintervallet mellan provtagningstiderna vid 210 och 960 min. Detta orsakades av logistiska skäl som inte gjorde det möjligt för oss att hålla ämnena i labbet över natten. Betydelsen av halveringstid beräkningar potentiellt minskat med denna tid mönster, men det finns fortfarande en relativt nära korrespondens mellan våra resultat och de som rapporterats av andra. Noeh et al. studierad vävnadsfördelning av l-arginin hos råttor efter intraperitoneal applicering; de fann nära samband mellan ökningen av argininnivåer i plasma och argininkoncentrationer i icke-genererande organ som aorta, hjärta och vena cava. I sin studie var halveringstiden för L-arginin 1 h i plasma och 1-2 h i de olika vävnaderna.
utnyttjandegraden av l-arginin efter absorption i splanchnic-regionen och de faktorer som påverkar den är av stort intresse, eftersom L-argininupptag och metabolism i levern kan påverka systemisk biotillgänglighet av denna aminosyra. Det finns bevis för att aktiviteten hos L-argininupptagningsmekanismen (y+-transportör för basiska aminosyror) är låg i hepatocyter jämfört med andra celltyper . Följaktligen fann Felig & Wahren ingen koncentrationsgradient mellan portalen och levervenen i postabsorptivt tillstånd. Sammantaget tyder dessa studier på att l-argininmetabolism i levern är funktionellt separerad från L-argininmetabolism i hela kroppen. Blanchier et al. visade att en mindre del av en oral l-arginindos administrerad till friska råttor metaboliseras av enterocyter. Dessa fynd kan förklara varför majoriteten av en oralt administrerad l-arginindos var systemiskt tillgänglig i den aktuella studien. Även utanför levern kan l-arginin vara ett substrat för flera metaboliska vägar: intaget arginin kan vara en källa till ornitin i tarmen ; det kan tjäna till att fylla på arginin som förloras under hepatisk ureasyntes ; det kan genomgå dekarboxylering till agmatin i njurarna och hjärnan , eller användas av NO-syntas för att generera NO och citrullin . Castillo et al. tidigare visat att en del av oralt administrerat-l-arginin omvandlas till urin-NO3− hos friska människor, vilket indikerar att l-arginin tas upp från splanchnic regionen används som ett substrat för NO-syntas. Rhodes et al. bekräftade detta resultat genom att demonstrera-nitritanrikning i plasma efter intravenös infusion av-l-arginin hos friska människor. Även från deras spårstudier Leaf et al. beräknat att under 0,1% av den administrerade l-arginindosen omvandlades via NO till nitrat, Rhodes et al. uppskattat att cirka 90% av cirkulerande nitrit härrör från l-arginin:ingen väg hos fastande människor. Sammantaget bekräftar dessa studier att exogen l-arginin fungerar som ett substrat för ingen syntes hos normala människor.
de farmakokinetiska data som genererats i den aktuella studien ger bevis för dosberoende farmakokinetik för l-arginin: med ökande dos minskade både eliminationshalveringstiden och den skenbara distributionsvolymen. En förklaring till denna observation kan vara en mättnad av L-argininupptag i celler med den högsta dosen (30 g). Extremt höga plasmanivåer av l-arginin efter denna dos kan ha överskridit njurtröskeln för L-argininreabsorption, vilket resulterar i L-argininflöde i urinen. I motsats till 30 g-dosen av l-arginin uppnåddes steady state under infusionen av 6 g l-arginin, vilket indikeras av plasmakoncentrationen av L-arginin under de sista 10 minuterna av infusionsperioden. Därför kan halveringstiden beräknad efter infusionen av 6 g l-arginin representera närmast den ’sanna’ fysiologiska halveringstiden för denna aminosyra. Enstaka doser av ca 6 g l-arginin administrerat 2-3 gånger om dagen kan vara ett rimligt tillvägagångssätt för långsiktiga studier med denna aminosyra för hjärt-kärlsjukdom.
Sammanfattningsvis ger vår nuvarande studie farmakokinetiska data för l-arginin efter intravenös och oral administrering. Vi har visat att de vaskulära effekterna av l-arginin hos friska människor är nära korrelerade med dess plasmakoncentrationer. Dessa data kan ge en grund för användningen av l-arginin vid hjärt-kärlsjukdomar.
