Karnitin

Karnitin
Ilustrativní obrázek článku Carnitine
Struktura karnitinu
Identifikace
Název IUPAC 3-hydroxy-4-trimethylamoniobutanoát
N O CAS 541-15-1 L neboR(-)
Ne o ECHA 100 006 343
Ne o EC 208-768-0 L nebo R (-)
ATC kód A16 AA01
ÚSMĚVY C ([N +] (C) (C) C) [C @@ H] (CC (= O) [O -]) O
PubChem , 3D pohled
InChI InChI: 3D pohled
InChI = 1 / C7H15NO3 / c1-8 (2,3) 5-6 (9) 4-7 (10) 11 / h6,9H, 4-5H2,1-3H3 / t6- / m1 / s1
Chemické vlastnosti
Vzorec C 7 H 15 N O 3   [izomery]
Molární hmotnost 161,1989 ± 0,0078  g / mol
C 52,16%, H 9,38%, N 8,69%, O 29,78%,
Fyzikální vlastnosti
T. fúze 196  ° C
Rozpustnost 2,5  g · ml -1
Ekotoxikologie
DL 50 7  mg · kg -1 (pes)
Farmakokinetické údaje
Biologická dostupnost <10%
Vazba na bílkoviny žádný
Metabolismus nízký
Vylučování

Moč (> 95%)

Jednotky SI a STP, pokud není uvedeno jinak.

Karnitin je molekula (amino kyseliny) bio-syntetizován z lysinu a methioninu . Nemá žádnou strukturální roli, ale působí na mitochondrie v buňce  : díky tomu, že obsahuje kvartérní amoniovou funkci , usnadňuje penetraci mastných kyselin z cytosolu do mitochondrií (během katabolismu lipidů v energetickém metabolismu).

Odhaduje se, že to hrálo roli v některých neurologických degenerace (včetně Alzheimerovy choroby, Friedreichovou nemoc , atd) a azoospermie . Má dva stereoizomery, jeho biologickou formou je L-karnitin, zatímco forma D je biologicky neaktivní.

Tato molekula se prodává jako doplněk stravy (má zvyšovat sportovní výkon a / nebo zhubnout, se spornými a neprokázanými účinky v obou případech).

Dějiny

Tato molekula byla objevena ve svalovině hovězího masa v roce 1905 (ale poté ji najdete ve všech eukaryotických buňkách ).

Jeho biochemická struktura byla stanovena v roce 1927 .

Ukazuje se, že je nezbytný („  růstový faktor  “) pro růst moučných červů (larva Tenebrio molitor ).

Výroba

U zvířat je L nebo R - (-) enantiomer karnitinu syntetizován primárně játry a ledvinami z lysinu a methioninu . Vitamin C (nebo kyselina askorbová) je nezbytná pro syntézu karnitinu. Během růstu a těhotenství může potřeba karnitinu překročit množství normálně produkované tělem.

Role v metabolismu mastných kyselin

Karnitin transportuje dlouhé acylové řetězce mastných kyselin do mitochondriální matrice . Acylové řetězce jsou zde katabolizovány β-oxidací (Lynen helix) na použitelný acetát, aby prošly energií průchodem Krebsovým cyklem . U některých hub vstupuje karnitin do dráhy glukoneogeneze . Mastné kyseliny musí být aktivovány před navázáním na molekulu, a tak vytvořit acyl-karnitin. Volná mastná kyselina v cytosolu je spojena thioesterovou vazbou s koenzymem A (CoA). Tato reakce je katalyzována enzymem: acyl-CoA syntetáza, přenos vyžaduje ATPázu, dochází tedy ke spotřebě energie pocházející z vazby s vysokým potenciálem hydrolýzy.

Acylová skupina připojená k CoA může být nyní přenesena na karnitin a výsledný acyl-karnitin přenesen přes membránu do mitochondriální matrice. Kroky jsou následující:

  1. Acyl-CoA je připojena k karnitinu podle karnitin acyltransferáza I je znázorněno na vnější mitochondriální membrány.
  2. Vytvořený acyl-karnitin je „tlačen“ do mezimembránového prostoru;
  3. Acyl-karnitin je přenesen do matrice translokázou karnitin-acyl-karnitin  ;
  4. Acyl-karnitin se převádí na acyl-CoA (volný v matrici) karnitin-acyltransferázou II umístěnou na vnitřní mitochondriální membráně. Volný karnitin se vrací do cytosolu prostřednictvím karnitin-acyl-karnitinového translocase .

Určité genetické abnormality způsobují nedostatek karnitinu, který ovlivňuje různé fáze tohoto procesu, a tím i cesty metabolismu mastných kyselin.

Karnitin acyltransferáza I prochází alosterické inhibici v důsledku malonyl-CoA, meziprodukt při syntéze mastných kyselin, aby se zabránilo cyklické jevu mezi beta-oxidace (katabolismus) a mastné kyseliny (syntéza anabolismus).

Fyziologické účinky

Účinky na kostní hmotu

S věkem buněčná hladina karnitinu klesá, což ovlivňuje metabolismus mastných kyselin v různých tkáních (zejména v kostech, protože metabolismus osteoblastů (buňky umožňující obnovu kostí a udržování kostní hmoty) znamená neustálou potřebu karnitinu.

Zdá se, že změny hladiny osteokalcinu v plazmě korelují s aktivitou osteoblastů. Pokles této koncentrace je zaznamenán u subjektů s osteoporózou nebo u žen po menopauze. Podávání karnitinu nebo propionyl-L-karnitinu může zvyšovat hladinu osteokalcinu v plazmě, která s věkem trvale klesá .

Antioxidační účinek

Jako antioxidant by karnitin zabraňoval lipoperoxidaci membránových fosfolipidů a oxidačnímu stresu vyvolanému v myokardiálních a endotelových buňkách. Je to tedy redukující molekula .

Role v ateroskleróze a kardiovaskulárním riziku

Jíst hodně červeného masa je epidemiologicky spojeno se zvýšeným rizikem úmrtnosti a kardiovaskulárních problémů .

Nasycených tuků a cholesterolu byly první podezření, ale studie také znamenat karnitin. Studie publikovaná Nature (2013) tedy dospěla k závěru, že v mikrobiomu (společenství přibližně 100 miliard bakterií, které žijí v lidském střevě a aktivně se podílejí na trávení ), jsou některé bakterie přítomné v lidském střevě. ne vegetariáni) metabolizují karnitin z červeného masa vyvoláním řetězce reakce vedoucí k ateroskleróze (kornatění tepen).

D r  Hazen, spoluautor již prokázáno, (2011), některé bakterie mikrobiomem mohly podporovat ateroskleróza prostřednictvím metabolismu cholinu a fosfatidylcholinu (proteiny nalezeno ve vejcích a mase) transformují do trimethylaminu potom metabolizuje v játrech vytvořit trimethylamin N-oxid nebo TMAO, který podporuje aterosklerózu a infarkt. „L-karnitin“ je trimethylamin (podobně jako cholin). U myší a lidských dobrovolníků následuje po požití jídla z steaku z červeného masa zvýšení hladiny karnitinu a TMAO v krvi; pokud jim dříve nebyla podána antibiotická léčba, která ničí střevní mikroby (v tomto případě stoupá hladina karnitinu v krvi, ale steaková moučka již neindukuje prudké zvýšení hladiny TMAO). Zdá se tedy, že tento TMAO je produkován bakteriemi nebo vyžaduje jejich přítomnost a vyskytuje se pouze ve stolici jedinců „jedlíků červeného masa“, kteří mají vysoké hladiny TMAO; střevní flóra vegetariánů neobsahuje bakterie specializované na trávení masa. Dobrovolní vegetariáni neprodukovali TMAO po jídle na steaku (nebo karnitinových pilulkách), což naznačuje, že jejich bakterie karnitin nestráví. Byla nalezena a nalezena souvislost mezi výskytem srdečních onemocnění a hladinou karnitinu a TMAO u skupiny více než 2 500 lidí, ale pouze u lidí s vysokou hladinou TMAO, což je potvrzeno experimenty na myších. Vztah příčin a následků ještě není jasně vysvětlen, ale zdá se, že TMAO negativně interferuje s jaterními enzymy, které produkují určité kyselé žlučové látky určené k odstranění přebytečného špatného cholesterolu (LDL). Zdá se, že se na těchto účincích, které zhoršují účinky cholesterolu, podílejí dvě skupiny bakterií: Clostridium a Fusobacterium .

U lidí je nealkoholická steatohepatitida ( NASH ) spojena se zvýšenou lipogenezí , zdrojem malonyl-CoA (M-CoA), klíčového enzymového inhibitoru mitochondriální β-oxidace mastných kyselin (OAGmit): karnitinpalmitoyltransferázy 1A (CPT1- A).

Možná farmaceutická použití

Proti cukrovce?

Karnitin má pozitivní účinek na cukrovku 2. typu .

Proti jistým mužským sterilitám

V kontrolované studii karnitin zlepšil kvalitu spermatu v některých případech mužské neplodnosti . Přispívá k ukládání energie spermatu během jeho přechodu nadvarlete . Pomocí spermogramu je pak možné analyzovat hladinu karnitinu a detekovat obstrukční patologii.

Jako doplněk stravy nebo stravy?

Karnitin se používá jako doplněk výživy při hubnutí (v dávce 2 až 3 g / den), ale „účinek na hubnutí, tolik uváděný některými americkými výrobci doplňků, je také kontroverzní“ , chyba vědecky prokázaná účinnost (i v kombinaci s fyzickými cvičeními). Ve veterinární oblasti a ve stravě domácích zvířat (koček) omezit obezitu vyvolanou průmyslovými potravinami.

L-karnitin a jeho soli (acetyl, tartarát, propionyl  atd. ) Byly také testovány, aby se pokusily zlepšit sportovní výkon, včetně případů, kdy jsou užívány společně s kofeinem , se smíšenými účinky a dokonce diskutovány na sportovce . Zdá se, že suplementace karnitinu pomáhá sportovce využívat tuk jako energetický substrát, může oddálit pocit únavy po cvičení nebo zkrátit dobu zotavení svalů (jako tartarát karnitinu), ale zdá se, že kromě jednoho nemá znatelný vliv na výkon. studie, která hledá zlepšení.

Potraviny bohaté na karnitin

Potravinami s největším obsahem karnitinu jsou červené maso a mléčné výrobky . Ale různé ořechy, semena ( dýně , slunečnice , sezam ), zelenina ( artyčoky , chřest , červená řepa , brokolice , růžičková kapusta , zelí , česnek , hořčice , okra , petržel , kel ), ovoce ( meruňka , banán ) a obiloviny ( pohanka) , kukuřice , proso , oves , jeho z rýže , žito ...) obsahují příliš.

Jídlo Množství Karnitin
Hovězí steak 100  g 95  mg
Mleté hovězí maso 100  g 94  mg
Vepřové maso 100  g 27,7  mg
Slanina 100  g 23,3  mg
Tempeh půl šálku 19,5  mg
Treska 100  g 5,6  mg
Kuřecí prso 100  g 3,9  mg
Americký sýr 100  g 3,7  mg
Zmrzlina 104  ml 3,7  mg
Plnotučné mléko 104  ml 3,3  mg
Právník střední 2  mg
Bílý sýr 104  ml 1,1  mg
Celozrnný chléb 100  g 0,36  mg
Chřest 100  g 0,195  mg
bílý chléb 100  g 0,147  mg
Makaróny 100  g 0,126  mg
Burákové máslo 100  g 0,083  mg
Vařená rýže) 100  g 0,0449  mg
Vejce 100  g 0,0121  mg
pomerančový džus 104  ml 0,0019  mg

Související články

Poznámky a odkazy

  1. vypočtená molekulová hmotnost od „  atomové hmotnosti prvků 2007  “ na www.chem.qmul.ac.uk .
  2. (in) L. Schöls , Ch. Meyer , G. Schmid a I. Wilhelms , Terapeutické strategie při Friedreichově ataxii , Springer Vienna, al.  "Journal of Neural Transmission",2004, 135–145  s. ( ISBN  978-3-211-21114-4 , číst online )
  3. Andrea Lenzi , Paolo Sgrò , Pietro Salacone a Donatella Paoli , „  Placebem kontrolovaná dvojitě zaslepená randomizovaná studie užívání kombinované léčby l-karnitinem a l-acetyl-karnitinem u mužů s asthenozoospermií  “, Fertility and Sterility , sv.  81, n O  6,Červen 2004, str.  1578–1584 ( ISSN  0015-0282 , DOI  10.1016 / j.fertnstert.2003.10.034 , číst online , přistupováno 6. července 2021 )
  4. A. Bach , „  Biosyntéza karnitinu u savců  “, Reprodukční vývoj výživy , sv.  22, n o  4,1982, str.  583-596 ( ISSN  0181-1916 , DOI  10.1051 / rnd: 19820501 , číst online , přistupováno 6. července 2021 )
  5. Sinha R, Cross AJ, Graubard BI, Leitzmann MF, Schatzkin A, příjem masa a úmrtnost, prospektivní studie více než půl milionu lidí , Arch Intern Med, 2009; 169: 562-571
  6. Koeth, RA et al (2013), „  Metabolismus střevní mikroflóry l-karnitinu, živiny v červeném mase, podporuje aterosklerózu  “; Nature Med. DOI / shrnutí
  7. Chris Woolston (2013), Červené maso + špatné bakterie = špatná zpráva pro srdce Mikroby mění živiny v hovězím masě na hrozbu ucpání tepen  ; Nature News 07. 04. 2013, konzultováno 14. 04. 2013
  8. (in) Prezentace: Stanley L. Hazen, MD, Ph.D. Lednová židle Bleeksma v biologii vaskulárních buněk a ateroskleróze Židle Leonarda Kriegera v preventivní kardiologii
  9. (in) High Steaks „Kalení tepen může být způsobeno zhoubnou interakcí masožravých a střevních bakterií,“ uvedl The Economist , 13. dubna 2013, 14. dubna 2013.
  10. (in) „  O20 Exprese specifické pro játra karnitinpalmitoyltransferázy 1A necitlivé na inhibici malonylem CoA snižuje nealkoholickou steatohepatitidu vyvolanou dietou s nedostatkem methioninu a cholinu  “ , Diabetes & Metabolism , let.  36,1 st 03. 2010, A6 ( ISSN  1262-3636 , DOI  10.1016 / S1262-3636 (10) 70024-0 , číst online , přistupováno 6. července 2021 )
  11. Sean R. Hosein (2009) „Může karnitin snížit riziko cukrovky a zlepšit změny tvaru těla?“ » , CATIE
  12. (in) Lenzi A, Lombardo F, P Sgro, Salacone P Caponecchia L Dondero F, Gandini L, „  Použití terapie karnitinem ve vybraných případech neplodnosti mužských faktorů: dvojitě zaslepená zkřížená studie.  ” , Plodnost a sterilita , sv.  79, n O  22003, str.  292-300 ( PMID  12568837 )
  13. Rudolph G. Villani , Jenelle Gannon , Megan Self a Peter A. Rich , „  Suplementace L-karnitinu v kombinaci s aerobním tréninkem nepodporuje hubnutí u středně obézních žen  “, International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism , sv.  10, n O  2Červen 2000, str.  199–207 ( ISSN  1526-484X a 1543-2742 , DOI  10.1123 / ijsnem.10.2.199 , číst online , přístup k 6. červenci 2021 )
  14. Rudolph G. Villani , Jenelle Gannon , Megan Self a Peter A. Rich , „  Suplementace L-karnitinu v kombinaci s aerobním tréninkem nepodporuje hubnutí u středně obézních žen  “, International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism , sv.  10, n O  2Červen 2000, str.  199–207 ( ISSN  1526-484X a 1543-2742 , DOI  10.1123 / ijsnem.10.2.199 , číst online , přístup k 6. červenci 2021 )
  15. Geraldine Blanchard , Bernard M Paragon , Fabien Milliat a Claude Lutton , „  Doplněk stravy l-karnitinem u obézních koček mění metabolismus karnitinu a snižuje ketózu během hladovění a indukované jaterní lipidózy  “, The Journal of Nutrition , sv.  132, n O  21 st 02. 2002, str.  204–210 ( ISSN  0022-3166 a 1541-6100 , DOI  10.1093 / jn / 132.2.204 , číst online , přístup k 6. červenci 2021 )
  16. Christophe Blanckaert (2002). Kočičí výživa. Řešení obezity koček zpracovanými potravinami. J. Nutr, 132 (2), 204-210 | URL = https://www.lepointveterinaire.fr/upload/media/complements_biblio/pv/pv313/pv313_blanckaert_online.pdf
  17. Youn-Soo CHA , Sung-Keun CHOI , Heajung SUH a Seong-No LEE , „  Účinky kofeinu vázaného na karnitin na metabolismus a vytrvalostní kapacitu karnitinu u sportovců.  ”, Journal of Nutrition Science and Vitaminology , sv.  47, n O  6,2001, str.  378-384 ( ISSN  0301-4800 a 1881-7742 , DOI  10.3177 / jnsv.47.378 , číst online , přístup k 6. červenci 2021 )
  18. (in) IG Drăgan, A. Vasiliu, E. a N. Georgescu Eremia, „  Studie týkající se chronických a akutních účinků L-karnitiny u elitních sportovců  “ , Physiology , sv.  26, n O  2Duben-červen 1989, str.  111-129 ( ISSN  1011-6206 , OCLC  118472406 , PMID  2510191 ).
  19. Priscilla M. Clarkson , „  Nutriční Ergogenic Aids: Canitine  “, International Journal of Sport Nutrition , sv.  2 n o  2Červen 1992, str.  185–190 ( ISSN  1050-1606 , DOI  10.1123 / ijsn.2.2.185 , číst online , přístup k 6. červenci 2021 )
  20. Volek JS, Kraemer WJ, Rubin MR a kol. Suplementace L-karnitinem L-tartrát příznivě ovlivňuje markery zotavení ze stresu při cvičení. Am J Physiol Endocrinol Metab 2002 únor; 282 (2): E474-82
  21. Paolo Colombani , Caspar Wenk a Iris Kunz , „  Účinky suplementace L-karnitinu na fyzický výkon a energetický metabolismus vytrvalostně trénovaných sportovců: dvojitě zaslepená terénní studie  “, European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology , sv.  73, n o  5,Červen 1996, str.  434–439 ( ISSN  0301-5548 a 1439-6327 , DOI  10.1007 / bf00334420 , číst online , přístup k 6. červenci 2021 )
  22. S DR Galloway a W N. Abramowicz , „  Účinky akutního a chronického podávání L-karnitinu na substrátový metabolismus u vytrvalostních sportovců  “, Medicine & Science in Sports & Exercise , sv.  34, n o  5,Květen 2002, S231 ( ISSN  0195-9131 , DOI  10.1097 / 00005768-200205001-01293 , číst online , přistupováno 6. července 2021 )
  23. Množství převedené z anglické verze stránky. 1 oz = 28,349  g ; 1 fl oz = 29,573 ml
  24. Institut Linuse Paulinga na Oregonské státní univerzitě