Is glutamine, na zowel enterale als parenterale toediening, de precursor van arginine synthese in de nier en het endotheel. Implicaties voor het arginine-NO-systeem

Achtergrond: Glutamine verrijkte enterale voeding is succesvol gebleken in het verminderen van infectieuze complicaties vooral bij traumapatiënten. Mogelijk kunnen de positieve effecten van glutamine verklaard worden doordat glutamine deels het substraat levert voor de synthese van arginine. Arginine is van groot belang voor de wondgenezing en het immuunsysteem en is de precursor van het belangrijke stikstofoxide (NO). NO is een vasodilatator en speelt een rol bij de regulatie van de systemische circulatie en de perfusie van diverse organen. Gedurende trauma en stress zijn plasma spiegels en intracellulaire concentraties van arginine verlaagd. Uit een recent door ons verricht onderzoek is gebleken dat verlaagde plasmaspiegels van arginine gezien worden na aortachirurgie. Arginine toediening aan patiënten lijkt een verbetering te geven van diverse fysiologische functies. Relatie glutamine/arginine: Vanuit geïsoleerde perfusie-experimenten van een rattendarm is bekend dat glutamine in de darm afgebroken kan worden tot glutaminezuur, vervolgens tot ornithine en citrulline. Citrulline gaat naar de nier, waar het kan fungeren als een precursor voor arginine. Dat er een relatie bestaat, suggereren de hogere plasma spiegels van arginine die gemeten werden in de groep traumapatiënten die enteraal met glutamine gevoed werden. Glutamine kan toegediend worden via de enterale en parenterale route. Glutamine is in waterige oplossing instabiel en vandaar dat intraveneuze toediening van glutamine moeizaam is, echter het is wel mogelijk om glutamine in de vorm van een dipeptide (alanyl-glutamine) intraveneus dan wel enteraal te geven. Hypothese 1. Glutamine verrijkte voeding welke zowel enteraal dan wel parenteraal gegeven wordt, fungeert als precursor voor arginine synthese in de nier. Om de eerste hypothese te testen zal parenteraal glutamine (2-15N-Gln) versus het dipeptide (L-Ala-15N-Gln) geïnfundeerd worden in een diermodel en vervolgens in patiënten. Arterio-veneuze verschillen zullen gemeten worden over de nier en darm en de verrijking van citrulline en arginine met een LCQ-massa spectrometer (LC-MS). Flow meting zal geschieden met 14C-PAH bij dieren en Duplex-doppler-echografie bij mensen. Om de turnover van citrulline in arginine te meten zullen 13C-2H2-Cit en 15N2-2H2-Arg tegelijkertijd geïnfundeerd worden. Deze proef zal op dezelfde manier, maar dan via enterale toediening van de tracers worden herhaald. Belang voor de volksgezondheid: indien hypothese 1 juist blijkt te zijn, is het mogelijk dat in de toekomst de patiënt optimaler behandeld zal worden doordat de voeding qua aminozuur samenstelling beter zal worden. Tevens zal er meer duidelijkheid zijn over de meest adequate toedieningsvorm. Dit zal mogelijk leiden tot een verminderde morbiditeit. Glutamine lijkt dus als precursor voor arginine synthese te fungeren, maar aan de andere kant is het bekend dat glutamine de NO-productie kan remmen op endotheel niveau. Ook bekend is dat natuurlijke remmers zoals mono- en di-methyl-arginine, gemaakt in het endotheel waarbij de methylgroep uit methionine afkomstig is, een zelfde remming teweegbrengen. Hypothese 2. Glutamine heeft een effect op de NO-synthese middels beïnvloeding van het methylarginine metabolisme Om de tweede hypothese te testen zal, in vitro humaan endotheel geïncubeerd worden met gelabeld glutamine, arginine, citrulline en methionine. Dit zal informatie verschaffen over de omzettingen en zal gemeten worden middels LC-MS. ADMA concentraties zullen intracellulair en in het kweekmedium gemeten worden. Belang voor de volksgezondheid: indien Hypothese 2 juist blijkt te zijn en glutamine via regulatie van methylargininen zijn effect resulteert, dan betekent dit dat glutamine een regulerende functie heeft op het NO-systeem en dat dosering en toedieningsvorm aangepast kunnen worden naar de metabole behoefte van de patiënt. Op basis hiervan kunnen we mogelijk nieuwe specifieke therapieën ontwikkelen