Disposition of Exogenous Urea and Effects of Diet in Rats

Summary

Although breath test using ¹³C-labeled urea (CAS 57-13-6, UBT) is becoming popular for the diagnosis of Helicobacter pylori (H. pylori) infection, disposition of exogenously given urea is not fully understood. The purpose of the present study is to elucidate the disposition of exogenous urea and to consider its relation with the UBT safety and biobehavior of endogenous urea. With ¹⁴C-labeled urea ([¹⁴C]urea), the absorption, distribution, metabolism and excretion including that into breathed air after its administration in trace to large doses in rats were investigated. [¹⁴C]Urea was given to fasted and non-fasted rats through intravenous and oral routes. It was found that the disposition of exogenous [¹⁴C]urea behaves in a similar way as endogenous urea, and a sufficiently large capacity for disposing urea in rats was suggested from the linear pharmacokinetics within the wide dose range of [¹⁴C]urea (2—1000 mg/kg). The safety of urea in UBT was also revealed by consideration of its dose and human urea body pool. It was also suggested that diet stimulates both systemic (as observed after the intravenous dose) and pre-systemic (as with the oral route) decompositions of urea into carbon dioxide and ammonia, but does not affect the renal elimination and distribution pattern in rat tissues. The findings in this study provide us with the quantitative information concerning not only the safety and disposition of urea as a diagnostic agent, but also the biobehavior of endogenous urea in ureotelism.

Zusammenfassung

Disposition von exogen zugeführtem Harnstoff und der Einfluß von Nahrungsaufnahme bei Ratten

Obwohl Atemuntersuchungen unter Verwendung von ¹³C-markiertem Harnstoff (CAS 57-13-6, UBT) für die Diagnose von Helicobacter pylori (H.pylori)-Infektionen zunehmend populärer werden, ist die Disposition (die Pharmakoki-netik) äuβerlich zugeführten Harnstoffs noch nicht vollständig bekannt. Die vorliegende Studie hat die Aufklärung der Disposition von äuβerlich zugeführtem Harnstoff zum Ziel und soll dessen Beziehung zur Sicherheit des UBT und dem biologischen Verhalten von endogenem Harnstoff untersuchen. In der Studie wurde die Aufnahme, Verteilung, der Metabolismus und die Ausscheidung, einschließlich derjenigen in der Atemluft, von mit Spurenmengen bis hin zu großen Dosen von ¹⁴C-markiertem Harnstoff ([¹⁴C]Harnstoff) behandelten Ratten untersucht. Sowohl fastende wie auch nicht fastende Ratten wurden intravenös und oral mit [¹⁴C]Harnstoff behandelt. Dabei wurde beobachtet, daβ die Disposition von exogen zugeführtem [¹⁴C]Harnstoff der des endogenen Harnstoffs entspricht. Die lineare Pharmakokinetik innerhalb eines weiten Dosisbereichs von [¹⁴C]Harnstoff (2—1000 mg/kg) deutet auf eine ausreichende Verstoffwechselungsfähigkeit bei Ratten hin. Berücksichtigung der beim Menschen verwendeten Dosis und der beim Menschen im Körper gespeicherten Harnstoffmenge deuteten ebenfalls auf die Sicherheit markierten Harnstoffs beim UBT hin. Darüber lassen die Ergebnisse vermuten, daβ die Nahrungsaufnahme sowohl den systemischen (nach intravenöser Dosis beobachtet) als auch den präsystemischen (bei oraler Zufuhr) Abbau von Harnstoff in Kohlendioxid und Ammoniak stimuliert, jedoch bei Ratten nicht die renale Ausscheidung und das Verteilungsmuster beeinflußt. Diese Ergebnisse liefern quantitative Informationen nicht nur über die Sicherheit und die Disposition als diagnostisches Mittel, sondern auch über das Bioverhalten von endogenem Harnstoff bei Ureotelismus.

Key words

CAS 57-13-6 - Diagnostic agent - Urea, breath test, decomposition, disposition, effects of diet, endogenous, exogenous, rat