17 червня, 2025
Терапевтичні можливості метаболічно активних сполук: у фокусі L‑аргінін, L‑карнітин і бурштинова кислота
Галушко О. А.
Сьогодні загальновідомо, що збалансоване й адекватне за калорійністю харчування є повноцінним способом забезпечення організму енергією та харчовими речовинами. Водночас у разі виникнення низки фізіологічних і клінічних ситуацій потреба в харчових речовинах не може бути компенсована лише за рахунок дієти. За таких умов обґрунтованим є застосування дієтичних добавок (ДД), які містять метаболічно активні сполуки.
Дієтична добавка (англ. dietary supplement) – це харчовий продукт, який споживається в незначних визначених кількостях додатково до звичайного харчового раціону та є концентрованим джерелом поживних речовин, у т. ч. білків, жирів, вуглеводів, вітамінів, мінералів (Швець О. В., 2020). Вона застосовується окремо чи в суміші у формі таблеток, порошків, розчинів, що приймаються перорально разом з їжею або додаються до їжі в межах фізіологічних норм і вважаються необхідними чи корисними для забезпечення здоров’я людини. Використання ДД для зміцнення здоров’я та спортивних результатів стає усе популярнішим (Nyawose S., 2022). Так, світовий ринок ДД продемонстрував безперервне стійке зростання продажів з оціночною вартістю ≈101,38 млрд дол. США в 2018 році, а в 2020 році – майже до 220,3 млрд дол. США (Hys K., 2020), причому понад половина дорослих споживає ДД щодня (Binns C. W., 2018).
Серед поширених метаболічно активних сполук у складі ДД особливу популярність останнім часом набули засоби для підтримання функції серцево-судинної системи й енергетичного балансу, зокрема аргінін, карнітин і бурштинова кислота (БК). В чому ж полягають переваги цих речовин?
Аргінін
Аргінін є напівнезамінною амінокислотою, тобто біохімічні шляхи для її біосинтезу існують, проте в певні періоди життя, зокрема інтенсивного росту та розвитку, а також під час деяких захворювань вони не можуть забезпечувати достатньої кількості цієї сполуки, через що вона має потрапляти до організму з їжею (Allahyari P., 2025). При різних захворюваннях, дефіциті в раціоні білка, а також з віком синтез аргініну різко знижується в організмі.
Останніми десятиліттями харчові добавки аргініну привернули значну увагу дослідників у галузі харчування, які досліджували їхній потенційний вплив на гемодинамічну функцію, функцію ендотелію, аеробну й анаеробну здатність, силу та витривалість (Park H. Y., 2023). Аргінін як умовно незамінна кислота може сприяти роботі та здоров’ю серцево-судинної системи, підтримуючи нормальний кровообіг за рахунок розширення і розслаблення кровоносних судин, а також підтримання фізичної працездатності м’язів. Аргінін допомагає організму відновлюватися після тривалих фізичних навантажень, особливо при м’язовій атрофії, сприяє гармонійному росту та розвитку.
Фізіологічна потреба тканин і органів більшості ссавців в аргініні задовольняється шляхом його ендогенного синтезу та/або надходження з їжею; однак ця амінокислота стає незамінною для молодих людей і дорослих в умовах стресу чи хвороби (Wu Z., 2016). Аргінін є необхідним попередником для синтезу білків і багатьох біологічно важливих молекул, як-от орнітин, пролін, поліаміни, креатин і агматин. Основна роль аргініну в організмі людини полягає у тому, щоб бути субстратом для синтезу оксиду азоту (NO), як було показано ще в 90-х роках ХХ ст. (Zembowicz A., 1992). Широкий спектр фізіологічних і патологічних механізмів пом’якшення багатьох захворювань організму був предметом досліджень протягом останнього пів століття (Cyr A. R., 2020).
Аргінін (α-аміно-δ-гуанідиновалеріянова кислота) проявляє себе у регуляції обміну речовин і процесів енергозабезпечення, відіграє значну роль у підтриманні гормонального балансу в організмі. Відомо, що аргінін підвищує уміст у крові інсуліну, глюкагону, соматотропного гормона і пролактину, бере участь у синтезі проліну, поліамінів, залучається до процесів фібриногенолізу та чинить мембраностабілізувальну дію (Поліщук М. Є., 2020).
У разі дефіциту аргініну страждає система, що відповідає за виведення аміаку з організму та його знешкодження. В організмі людини аміак є токсичною речовиною, тому за нормальних умов він метаболізується в сечовину. При хронічних захворюваннях, вірусних інфекціях, отруєннях порушується перетворення аміаку на сечовину (Недашківський С. М., 2018). Аргінін сприяє знешкодженню аміаку шляхом активізації його перетворення на нетоксичну сечовину та прискоренню її виведення нирками з організму, а також сприяє підтриманню оптимального азотистого балансу в організмі, виведенню кінцевого азоту, знижує утворення шкідливих для клітин печінки вільних радикалів, чим посилює детоксикаційну функцію печінки.
Аргінін знижує активацію й адгезію лейкоцитів і тромбоцитів до ендотелію судин, пригнічує синтез молекул протеїнів адгезії VCAM‑1 та MCP‑1, запобігаючи в такий спосіб утворенню й розвитку атеросклеротичних бляшок, а також пригнічує синтез ендотеліну‑1, який є потужним вазоконстриктором і стимулятором проліферації клітин судинної стінки. Внаслідок усіх цих процесів знижується густина та покращується мікроциркуляція крові в зонах порушеного кровопостачання, поліпшується перебіг метаболічних процесів у зонах уражень (Поліщук М. Є., 2020). Аргінін бере участь у комунікації між нервовими клітинами, сприяє синаптичній пластичності та поліпшенню пам’яті, а також є медіатором (імпульсним передавачем), що обумовлює розслаблення гладком’язових клітин шлунка, кишечнику, сечового міхура, матки.
Показано, що аргінін у відносно високих дозах (6 г/добу) значно покращував еректильну функцію у чоловіків із вазогенною еректильною дисфункцією (Menafra D., 2022). Крім того, ця амінокислота відіграє роль у різноманітних фізіологічних процесах, як-от вазодилатація, мітохондріальне дихання, всмоктування глюкози, скорочення м’язів, а також має значну роль у регуляції артеріального тиску (АТ) (Thoonen R., 2013; Jones A. M., 2016).
Аргінін є субстратом для багатьох ферментних шляхів, включаючи імунну активацію, судинний тонус і ріст клітин, а також амінокислотою, отриманою із харчових джерел або виробленою ендогенним шляхом (Khalaf D., 2019). Позитивний вплив добавок аргініну на кардіометаболічні маркери, особливо на АТ, резистентність до інсуліну, ожиріння та залежну від мікросудин дилатацію ендотелію, було добре задокументовано (McNeal C.J., 2016).
Під час проведення досліджень вивчали вплив прийому аргініну на АТ у стані спокою як у здорових учасників, так і в пацієнтів із легкою гіпертензією. Результати показали, що збагачені аргініном дієти знижують систолічний (САТ) і діастолічний АТ (ДАТ). Було продемонстровано, що щоденне вживання від 3 до 12 г аргініну запобігає гіпертензії шляхом зниження як САТ, так і ДАТ у пацієнтів із легкою гіпертензією (Ast J., 2010). Метааналіз показав зниження САТ і ДАТ в учасників, які отримували 4-24 г/день (у середньому – 9 г/добу) протягом 2-24 тиж (Dong J. Y., 2011). Група дослідників під керівництвом M. Salmani (2021) виявила, що застосування 3 г/день L‑аргініну протягом 10 тиж зумовлювало значне покращення порівняно із групою плацебо фракції викиду (p=0,037), функції лівого шлуночка (p=0,043), діастолічної дисфункції (p=0,01), а також фізичної (p=0,002) і загальної (p=0,011) якості життя. Добавки L‑аргініну можуть покращити серцево-судинну функцію, вентиляцію, знизити рівень лактату в сироватці крові та підвищити максимальне споживання кисню в спортсменів (Allahyari P., 2025).
Функція ендотелію й аргінін
В ендотеліальних клітинах аргінін метаболізується до NO та цитруліну за допомогою ферменту NO‑синтетази (NOS), яка є каталізатором у клітинах ендотеліальної оболонки судин (Khalaf D., 2019). Посилене утворення NO спричиняє розширення периферичних судин і зниження загального периферичного судинного опору, що сприяє зниженню АТ та зменшенню кисневого голодування різних тканин, насамперед серцевого м’яза, а також покращує кровообіг периферичних судин і доставку кисню до головного мозку. Аргінін пригнічує також утворення ендотеліїну – речовини, що має потужну судинозвужувальну дію та є стимулятором ділення гладком’язових клітин стінки судин.
Зменшення синтезу NO пов’язувалося з розвитком ендотеліальної дисфункції через кардіометаболічні захворювання, менопаузу та старіння (Münzel T., 2015). Ендотеліальна дисфункція внаслідок старіння пов’язана зі зниженням синтезу NO та біодоступності аргініну (Klawitter J., 2017). Аргінін може покращити опосередковану ендотелієм функцію вазодилатації (Kim I. Y., 2015).
Різні фактори навколишнього середовища, як-от такі, що походять із жирових клітин, дієти з високим умістом жиру / холестерину та старіння, сприяють розвитку серцево-судинних захворювань, посилюючи ендотеліальну дисфункцію і сприяючи запаленню низького ступеня. І навпаки, введення сполук, з яких може утворюватися NO, наприклад замінників NO (нітрогліцерину чи аргініну), пацієнтам із гіпертензією та додавання антиоксидантів може бути важливим у лікуванні гіпертензії через захисний ефект поглинання / інактивації вільних радикалів кисню (Li Y., 2022).
Безпека застосування
Результати більшості досліджень демонструють, що доза аргініну <9 г/день протягом декількох днів або тижнів є безпечною і добре переноситься. При дозах 9-30 г/день побічні реакції, про які найчастіше повідомляють, – шлунково-кишковий дискомфорт, наприклад діарея та нудота, а також незначне зниження АТ. Безпека прийому високих доз аргініну тривалістю >3 міс невідома (Brooks J. R., 2016).
Бурштинова кислота
БК є проміжним продуктом циклу трикарбонових кислот; міститься в кожній клітині живого організму та бере участь в обміні речовин для утворення енергії. Завдяки цій властивості її можна застосовувати для поліпшення або прискорення метаболізму й енергозабезпечення тканин, клітин і органів загалом (Kennelly P. J., 2023). БК сприяє покращенню клітинного дихання та метаболізму глюкози, допомагає швидше і легше пристосуватися до щоразу більших фізичних навантажень, зняти болісні відчуття й м’язові болі.
БК – речовина природного походження, яка сприяє нормалізації загального метаболізму в організмі та має широкий спектр біологічних ефектів. БК допомагає регулювати клітинний метаболізм поживних речовин. Зокрема, вона сприяє відкладенню білка скелетних м’язів і регулює ремоделювання м’язових волокон під час тренування (Wei Y. H., 2023).
У фізіологічних умовах БК є дисоційованою, тому назву її аніона – «сукцинат» – часто застосовують як синонім терміна «бурштинова кислота». Активність сукцинатів в організмі пов’язана із продукцією енергії, необхідної для життєдіяльності органів і систем. У разі збільшення навантаження на будь-який орган енергія переважно забезпечується через процеси окислення сукцинатів. Усі сукцинати стимулюють процес надходження кисню до клітин, полегшують стрес, відновлюють енергообмін, нормалізують процес відновлення клітин, крім того, мають загальнозміцнювальні та відновлювальні властивості (Чумаченко Н., 2011).
Під час метаболізму глюколіпідів БК регулює гомеостаз глюкози, що дозволяє зменшити гіперглікемію в моделях мишей з ожирінням (Wang K., 2019). БК зменшує відкладення білої жирової тканини в моделях мишей з ожирінням, демонструючи в такий спосіб потенціал для запобігання ожирінню (Ives S. J., 2020).
БК відіграє вирішальну роль як важливий проміжний продукт у циклі трикарбонових кислот у мітохондріях. Останніми роками щоразу більше доказів підтверджують важливу роль БК у метаболізмі жирів. Y. Yang і співавт. (2024) мали на меті дослідити вплив БК на метаболізм жирової тканини та чутливість до інсуліну в мишей з ожирінням, індукованим дієтою з високим умістом жиру. Автори виявили, що додавання БК до питної води пригнічує гіпертрофію пахової білої жирової тканини в мишей з ожирінням. Окрім того, добавки БК підвищували чутливість до інсуліну та покращували толерантність до глюкози в мишей з ожирінням. Додавання БК покращило метаболізм ліпідів у мишей, про що свідчить зниження рівня тригліцеридів, загального холестерину, холестерину ліпопротеїнів низької щільності й підвищення рівня холестерину ліпопротеїнів високої щільності у сироватці крові. Ці результати доводять, що БК має потенціал для використання як ефективного компонента для дієтичного втручання, отже, може відігравати важливу роль у полегшенні та профілактиці ожиріння і пов’язаних із ним метаболічних захворювань (Yang Y., 2024).
Харчові добавки набувають щоразу більшої популярності в раціоні людей, хворих на цукровий діабет (ЦД) 2 типу. Так, K. G. Lattibeaudiere та R. L. Alexander-Lindo (2024) дослідили вплив добавки БК на функцію печінки і підшлункової залози в щурів із ЦД 2 типу. Результати показали, що лікування добавкою зумовило зниження рівня глюкози в крові на 35,69±4,22% (р=0,006). Крім того, добавка послаблювала окислювальний стрес шляхом відновлення каталази та супероксиддисмутази, одночасно знижуючи рівень малонового діальдегіду. Зрештою, добавка БК не виявила токсичності для печінки чи нирок і покращила розмір та кількість панкреатичних острівців Лангерганса, що свідчить про її потенційну ефективність для лікування ЦД 2 типу (Lattibeaudiere K. G., 2024). Отже, БК може мати терапевтичну цінність як ДД в лікуванні діабету та його ускладнень.
БК – це не лише енергетичний субстрат; вона також індукує сукцинілювання білка, а сукцинілювання гістонів активує транскрипцію генів. Коричнева жирова тканина (КЖT) має вирішальне значення для профілактики ожиріння та метаболічної дисфункції, а фетальна стадія є ключовою для розвитку КЖТ. Було встановлено, що прийом матерями добавок сукцинату під час вагітності та лактації покращував розвиток КЖТ у плода, що запобігало ожирінню і дисфункції обміну речовин у нащадків (Liu X., 2022).
Лікування екзогенною БК продемонструвало покращення рухової поведінки, полегшення когнітивних розладів і пом’якшення дисфункції мітохондріального окисного фосфорилювання на тваринних моделях нейродегенеративних захворювань (Ives S. J., 2020).
Безпека
Що стосується безпеки застосування, то слід зазначити, що БК і всі сукцинати – це натуральні речовини для людського організму. У дослідженні за участю дітей віком 12-18 років із бронхіальною астмою (n=30), які отримували сукцинату натрію у формі ДД протягом 1 міс, побічної дії не було відзначено (Чумаченко Н., 2011).
L‑карнітин
L‑карнітин (3-гідрокси‑4-N-триметиламінобутират) – це вітаміноподібна речовина, яка синтезується в печінці та нирках, з яких транспортується до інших тканин й органів. Синтез левокарнітину потребує участі вітамінів С, B3, В6, B9, В12, заліза, лізину, метіоніну та низки ферментів. За дефіциту хоча б однієї речовини може розвиватися недостатність L‑карнітину; він відіграє важливу роль у процесі β-окислення жирних кислот (ЖК), тобто у виробленні енергії у мітохондріях. Механізм дії карнітину пов’язаний з посиленням β-окислення довголанцюгових ЖК, покращенням енергозабезпечення клітин та обмеженням токсичного впливу недоокислених вільних ЖК за допомогою їхнього виведення з мітохондрії до цитозолю за рахунок карнітинового човника (Площенко Ю. О., 2017).
L-карнітин – ендогенна молекула, яка бере участь у метаболізмі ЖК, біосинтезується в організмі людини з використанням амінокислот: L‑лізину та L‑метіоніну як субстратів. L‑карнітин також можна знайти в багатьох продуктах харчування, але червоне м’ясо, як-от яловичина та баранина, є найкращим вибором для додавання карнітину до раціону. Хороші джерела карнітину – риба, птиця та молоко. L-карнітин транспортує ланцюги ЖК до мітохондріального матриксу, дозволяючи клітинам у такий спосіб розщеплювати жир і отримувати енергію з накопичених жирових запасів (Pekala J., 2011). Результати нещодавніх досліджень почали проливати світло на сприятливий вплив L‑карнітину при використанні в різних клінічних методах лікування. Оскільки L‑карнітин та його ефіри допомагають зменшити окислювальний стрес, їх запропонували для лікування багатьох станів, наприклад серцевої недостатності, стенокардії та втрати маси тіла (Pekala J., 2011).
Вивільняючи коензим А зі складних тіоефірів, левокарнітин також посилює окислення вуглеводів у циклі трикарбонових кислот, стимулює активність ключового ферменту гліколізу – піруватдегідрогенази, а в скелетних м’язах – окиснення амінокислот із розгалуженим ланцюгом. Отже, L‑карнітин безпосередньо чи опосередковано бере участь у більшості енергетичних процесів; його наявність є обов’язковою для окислення ЖК, амінокислот, вуглеводів і кетонових тіл (Поліщук М. Є., 2020).
Карнітин – похідне амінокислоти та мікроелемент, що відіграє ключову роль у проміжному метаболізмі, головною функцією якого є транспортування довголанцюгових ЖК із цитозолю до мітохондріального матриксу, де відбувається β-окислення ЖК. Іншими встановленими функціями карнітину є збереження цілісності мембрани, стабілізація фізіологічного співвідношення коензим А/ ацетил-КоА в мітохондріях і зниження виробництва лактату. L-карнітин – похідне амінокислоти, широко відоме своєю участю в транспортуванні довголанцюгових ЖК до мітохондріального матриксу, де відбувається окислення ЖК (Gnoni A., 2020). Крім того, L‑карнітин захищає клітину від акреції ацил-КоА шляхом утворення ацилкарнітинів. Циркулювальний карнітин здебільшого надходить із харчових продуктів тваринного походження і меншою мірою – шляхом ендогенного біосинтезу в печінці та нирках. Карнітин є сполукою з добре встановленими функціями в клітинному метаболізмі, зокрема в енергетичних цілях, оскільки підтримує транспорт ЖК до мітохондрій для β-окислення, отже, й виробництва АТФ (Gnoni A., 2020). Карнітин – молекула-носій, яка транспортує довголанцюгову ЖК із цитозолю через зовнішню та внутрішню мембрани мітохондріального матриксу для β-окислення, тобто з метою генерації енергії (Kennelly P. J., 2023).
Було підраховано, що загальний уміст карнітину в організмі людини становить ≈300 мг/кг, ≈95% зберігається внутрішньоклітинно в серці та скелетних м’язах, а решта – в печінці, нирках і плазмі. Кількість циркулювального карнітину в плазмі становить лише 0,5% від загального карнітину в організмі (Flanagan J. L., 2010).
Добавки із L‑карнітином рекомендовані для покращення кардіометаболічних маркерів здоров’я в пацієнтів із діабетом. Мета дослідження A. Mirrafiei та співавт. (2024) полягала в оцінці дозозалежних ефектів добавок L‑карнітину на кардіометаболічні фактори ризику в пацієнтів із діабетом 2 типу. Загалом було включено 21 рандомізоване дослідження за участю 2041 пацієнта з діабетом 2 типу. Автори виявили, що кожен 1 г/день добавки з L‑карнітином значно знижував індекс маси тіла, HbA1c і холестерин ліпопротеїнів низької щільності. Також спостерігалося зниження сироваткових тригліцеридів, загального холестерину та глюкози в плазмі натще (Mirrafiei A., 2024).
Дефіцит L‑карнітину розвивається також у пацієнтів із захворюваннями печінки (наприклад, неалкогольна жирова хвороба печінки внаслідок ожиріння) чи нирок (наприклад, діабетична або гіпертонічна нефропатія). В цих хворих не виробляється належних рівнів L‑карнітину, що робить необхідним введення його ззовні чи додавання до їжі.
Зростає кількість даних про результати, які демонструють сприятливий вплив L‑карнітину на лікування ішемічної хвороби серця, метаболічного синдрому та ожиріння (Virji A., 2017). Так, метааналіз 13 контрольованих досліджень, що включав >3600 пацієнтів, показав, що додавання L‑карнітину зумовило зниження смертності від усіх причин на 27%, шлуночкових аритмій на 65% і симптомів стенокардії на 40% у пацієнтів після інфаркту міокарда (DiNicolantonio J.J., 2013).
Крім впливу на ефективність метаболізму ЖК, L‑карнітин чинить сприятливий вплив на ремоделювання лівого шлуночка після гострого інфаркту міокарда, що, ймовірно, пояснює його захисну дію.
Безпека застосування
Відповідно до метааналізу 5 рандомізованих контрольованих досліджень, що включали >3000 пацієнтів, оптимальні дози коливаються від 2 до 3 г/добу (Shang R., 2014). Карнітин не має установленого допустимого верхнього рівня споживання. Однак дози ≈3 г/день добавок карнітину можуть спричинити нудоту, блювання, спазми в животі, діарею та запах риби (Alesci S., 2004). Це також може зумовити м’язову слабкість у людей з уремією та судоми в тих, хто має судомні розлади.
Висновки
Отже, представлені результати дозволяють стверджувати, що L‑аргінін, БК і L‑карнітин – ефективні та безпечні метаболічно активні сполуки за низки фізіологічних і клінічних ситуацій та патологічних станів.
За низки фізіологічних і клінічних ситуацій потреба в харчових речовинах не може бути компенсована лише за рахунок дієти. За таких умов обґрунтованим є застосування ДД. Водночас важливо правильно обрати ДД, фокусуючись на речовинах із наявними даними щодо ефективності та безпеки, як-от L‑аргінін, БК, L‑карнітин.
Список літератури знаходиться в редакції.
Медична газета «Здоров’я України 21 сторіччя» № 9 (595), 2025 р
