2 серпня, 2024
Метаболічні функції L-карнітину
Соколова Л.К.
Карнітин (β-гідрокси-γ-триметиламінобутират), який був уперше виділений із м’язів у 1905 р. та отримав назву від латинського слова carnis («м’ясо» або «плоть»), є четвертинною амінною сполукою, міститься в організмі майже всіх видів тварин. L-енантіомер карнітину відіграє важливу роль у продукуванні енергії в клітинах.
Джерела надходження L-карнітину та його метаболізм в організмі людини
L-карнітин надходить в організм з екзогенних джерел (їжі), а також утворюється ендогенно за допомогою біосинтезу, який потребує наявності амінокислот і являє собою п’ятиступеневу ферментативну реакцію. Гомеостаз карнітину в організмі підтримується за рахунок помірного ендогенного синтезу, споживання їжі та ефективного контролю рівня карнітину нирками [1].
За нормальних умов організм дорослої людини (~70 кг) може синтезувати від 11 до 34 мг L-карнітину на добу (160-480 мкг/кг маси тіла). Однак цієї кількості може виявитися недостатньо в умовах стресу та значного фізичного навантаження, особливо у спортсменів. Оскільки L-карнітин практично відсутній у рослинних продуктах, у прихильників суворого вегетаріанства також може спостерігатися дефіцит цього мікронутрієнта [2].
Збалансований раціон (у невегетеріанців) забезпечує майже 75% добової потреби в карнітині, і лише 25% утворюються за рахунок ендогенного синтезу.
Основним джерелом L-карнітину є червоне м’ясо, наприклад баранина та яловичина, тоді як у рибі, свинині, птиці та молочних продуктах, таких як незбиране молоко чи сир, його вміст менший. У фруктах і овочах виявляється лише незначна кількість карнітину або ж він відсутній зовсім. Багаті на карнітин лише авокадо і спаржа [3].
Оскільки L-карнітин є водорозчинним, значна його кількість втрачається під час будь-якої обробки їжі (наприклад, при варінні). Абсорбція L-карнітину з травного тракту становить 50-85%, а залишки його розкладаються бактеріальною мікрофлорою товстого кишечнику [4].
Нирки відіграють важливу роль у гомеостазі рівня карнітину, забезпечуючи його рециркуляцію. Ендогенно циркулюючий карнітин, який вільно фільтрується в клубочках, екстенсивно реабсорбується в проксимальних канальцях, а його надлишок виводиться з організму шляхом ниркової екскреції у формі L-карнітину, ацетил-L-карнітину та інших ефірів ацилкарнітину [5]. У разі зниженого надходження L-карнітину з їжею знижується і його виведення нирками [6].
Роль L-карнітину в людському організмі
Фундаментальну роль L-карнітину в людському організмі було підтверджено ще в 1960-х роках. Він є незамінним нутрієнтом у метаболізмі жирів, транспортує активовані довголанцюгові жирні кислоти (ЖК) з цитозолю до мітохондрій, роблячи їх доступними для мітохондріального β-окислення. Карнітин-залежні метаболічні шляхи, разом із гліколізом, – найстаріші в еволюції.
Довголанцюгові ЖК є основним субстратом окисного енергетичного метаболізму в міокарді. Після транспортування крізь клітинну мембрану вони активуються до ацил-КоА в цитоплазмі або на зовнішній мітохондріальній мембрані. Хоча деякі з активованих ЖК зазнають етерифікації до тригліцеридів, більшість стає субстратом для β-окислення в мітохондріях. Основною функцією L-карнітину є надходження етерифікованих ЖК (джерела синтезу АТФ) у мітохондріальний матрикс, де відбувається їх β-окислення. Вплив карнітину на цей процес є критичним, оскільки було показано, що порушення поглинання L-карнітину м’язовими або серцевими клітинами може призвести до міопатії та серцевих захворювань [7].
Загалом, карнітин виконує роль носія ацильних груп. Коротко- і середньоланцюгові ЖК транспортуються в мітохондріальний матрикс без будь-якої участі карнітину. Довголанцюгові ацильні групи ЖК транспортуються виключно у вигляді етерів карнітину за допомогою переносника карнітину, який має назву транслокази та являє собою трансмембранний білок у внутрішній мітохондріальній мембрані. Незважаючи на таку, здавалося б, просту роль, ця функція важлива для β-окислення ЖК, а також для підтримання ацил-коензиму А (ацил-КоА). Складні етери ацил-КоА як такі не здатні проникати крізь внутрішньоклітинні мембрани. Система карнітину покликана забезпечити їх транспортування крізь ці мембрани і, таким чином, полегшити їхню специфічну метаболічну місію (рис. 1).
Рис. 1. Механізм дії карнітину
Карнітин також відіграє вирішальну роль у підтриманні співвідношення ацетил-КоА/КоА в клітині. Під час високоінтенсивних тренувань ацетил-КоА виробляється у великій кількості, що, своєю чергою, сприяє накопиченню молочної кислоти. Карнітин може запобігати накопиченню лактату внаслідок реакції з ацетил-КоА з утворенням ацетил-карнітину і КоА, тим самим поліпшуючи ефективність високоінтенсивних вправ [8].
L-карнітин і втрата ваги
Сприятливий вплив L-карнітину на масу та склад тіла можна пояснити численними можливими механізмами.
По-перше, група ферментів, які мають назву «карнітинацилтрансферази» (КAT), зосереджені в мітохондріях, ендоплазматичному ретикулумі та пероксисомах, беруть участь в енергетичному гомеостазі та метаболізмі жирів [9]. Ці ферменти разом із карнітином сприяють β-окисленню довголанцюгових ЖК у мітохондріях. Крім того, у пероксисомах міститься фермент, залежний від карнітину, – карнітин-О-октаноїлтрансфераза (КOT), який відіграє ключову роль у початковому β-окисленні ЖК із дуже довгим ланцюгом, а також в α-окисленні фітанової кислоти, жирної кислоти з розгалуженим ланцюгом, і, зрештою, утворенні та перенесенні складних етерів ацил-КоА із середнім ланцюгом (наприклад, октаноїл-КоА) у мітохондріальний матрикс для β-окислення.
По-друге, надзвичайно важливу роль у регуляції енергетичного метаболізму в ролі ядерних факторів транскрипції відіграють рецептори, що активуються проліфераторами пероксисом (PPAR; рeroxisome proliferator-activated receptors). Було виявлено, що L-карнітин може індукувати експресію PPAR-γ як на рівні мРНК, так і на рівні білка, що запобігає синтезу ЖК у печінці, крім того, він може сприяти зниженню сироваткової концентрації фактора некрозу пухлини-α (ФНП-α) та інтерлейкіну‑6 (ІЛ‑6). PPAR-γ впливають на диференціювання адипоцитів шляхом зберігання довголанцюгових ЖК у вигляді триацилгліцеринів і використання адипонектину в адипоцитах для підтримання відповідної метаболічної активності та чутливості до інсуліну.
З метою комплексної оцінки впливу добавок L-карнітину на масу і склад тіла N. Talenezhad та співавт. провели систематичний огляд і метааналіз 37 рандомізованих контрольованих клінічних досліджень з аналізом доза-ефект.
Усі публікації, які увійшли до систематичного огляду, були рандомізованими контрольованими клінічними дослідженнями, опублікованими в період між 1998 і 2017 роками. Дев’ятнадцять досліджень було проведено в Азії, 13 – в Європі, інші – у Бразилії, Австралії, Новій Зеландії та США. За дизайном одне з досліджень було перехресним, тоді як інші були паралельними. Тривалість лікування становила від 3 до 48 тижнів. Розмір вибірки окремих випробувань коливався від 14 до 227, і приблизно 60% від загальної кількості учасників були жінки. Доза L-карнітину коливалася від 250 до 4000 мг/добу; найчастіше використовували дозу 2000 мг/добу. У 19 дослідженнях використовували тільки L-карнітин; у низці досліджень – L-карнітин у поєднанні з низькокалорійною дієтою або фізичними вправами і порівнювали прийом карнітину з низькокалорійною дієтою або фізичними вправами; у 2 дослідженнях використовували комбінацію L-карнітину, низькокалорійної дієти, фізичних вправ і препаратів для зниження ваги, яку порівнювали з низькокалорійною дієтою, фізичними вправами та препаратами для зниження ваги. Таким чином, ці комплексні заходи також застосовували в контрольних групах, і єдина різниця між двома групами полягала в прийомі L-карнітину.
Вплив L-карнітину на ІМТ та масу тіла
Аналіз 33 досліджень (n=2120) щодо змін індексу маси тіла (ІМТ) показав, що в учасників групи L-карнітину ІМТ знизився на 0,24 кг/м² (95% ДІ: від -0,36 до -0,10; р=0,001) більше, ніж у контрольній групі. Підгруповий аналіз на основі вихідного ІМТ учасників показав, що зниження ІМТ після прийому L-карнітину було більш значущим порівняно з контрольною групою в дослідженнях, проведених за участю осіб з ожирінням (р<0,001) і коли L-карнітин застосовували в комбінації з низькокалорійною дієтою, фізичними вправами та препаратами для зниження ваги (р<0,001).
Метааналіз випадкових ефектів показав, що в порівнянні з групою контролю добавки L-карнітину достовірно зменшили вагу (СКВ= -1,21 кг; 95% ДІ від -1,73 до -0,68; р<0,001). Згідно з даними підгрупового аналізу, додавання L-карнітину до схеми лікування осіб із надмірною вагою та ожирінням призводило до більшої втрати ваги проти контрольної групи: на 1,53 кг (р=0,011; I²=71,5%; Q-критерій Кокрейна; р=0,004) і 1,29 кг (р<0,001; I²=50%; Q-критерій Кокрейна; р=0,035) відповідно. Окрім того, більш виражене зниження ваги було виявлено в пацієнтів, які отримували L-карнітин у поєднанні з низькокалорійною дієтою та фізичними вправами (СКВ= -1,51 кг; 95% ДІ від -2,91 до -0,10; р=0,035) або низькокалорійною дієтою, фізичними вправами і препаратами для схуднення (СКВ= -1,80 кг; 95% ДІ від -2,90 до -0,69; р=0,001), якщо порівняти з дослідженнями, де використовували лише L-карнітин (СКВ= -0,91 кг; 95% ДІ від -1,66 до -0,16; р=0,017).
Вплив добавок L-карнітину на МЖО
Загальний аналіз 5 досліджень (n=267) виявив значне зниження маси жиру в організмі (МЖО) в осіб, які отримували добавки L-карнітину, порівняно з учасниками контрольної групи (СКВ= -2,08 кг; 95% ДІ від -3,44 до -0,72; р=0,003), без гетерогенності між дослідженнями (I²=0%; Q-критерій Кокрейна; р=0,847).
Таким чином, результати метааналізу підтвердили, що добавки з L-карнітином забезпечують помірний ефект щодо зниження маси тіла, ІМТ та жирової маси, особливо в дорослих із надмірною вагою та ожирінням. Основні впливи L-карнітину на вагу підсумовано на рисунку 2.
Рис 2. Вплив L-карнітину на схуднення (Raj M.A. et al., 2023. https://www.stylecraze.com)
Синергічна роль L-карнітину під час фізичних навантажень
З огляду на ключову роль L-карнітину в окисленні ЖК та енергетичному метаболізмі, у низці досліджень оцінювали його як засіб для підвищення фізичної витривалості.
Ранні дослідження продемонстрували сприятливий вплив L-карнітину на гостру фізичну результативність, зокрема збільшення максимального споживання кисню та підвищення силових показників.
Так, Arenas та співавт. вперше повідомили, що прийом добавок L-карнітину в дозі 1 г двічі на добу протягом 6 міс тренувань сприяв збільшенню рівня L-карнітину в м’язах (загального і вільного) порівняно з плацебо [15]. Після тренувань без додаткового призначення L-карнітину марафонці і, меншою мірою, спринтери продемонстрували значне зниження вмісту вільного L-карнітину в м’язах. Ці зміни нівелювалися прийомом L-карнітину. У двох різних дослідженнях Broad та співавт. повідомили, що прийом L-карнітину у дозах 2 або 3 г на добу протягом двох тижнів призводив до поліпшення рівнів глюкози й аміаку в плазмі, а також до зниження частоти серцевих скорочень (ЧСС) без впливу на жировий і вуглеводний обмін [16, 17].
Інші дослідження вивчали вплив добавок L-карнітину на аеробну здатність, окислення жирів, максимальне поглинання кисню та фізичну результативність.
Повідомлялося, що як тривале, так і короткострокове вживання L-карнітину, з протеїном або без нього, під час тренування підвищує фізичну здатність і витривалість [18, 19].
Orer і Guzel показали, що разовий прийом L-карнітину в дозі 3 г або 4 г футболістами перед збільшенням швидкості сприяв ії підвищенню при відповідних рівнях лактату в плазмі та зниженню ЧСС, що свідчить про збільшення витривалості під час вправ у разі вживання карнітину [20].
Siliprandi та співавт. надали докази того, що L-карнітин підвищує ефективність високоінтенсивних вправ, підтримуючи співвідношення ацетил-КоА/КоА на постійному рівні, що забезпечує постійний потік через комплекс піруватдегідрогенази і запобігає накопиченню лактату [21]. Окрім того, було показано, що L-карнітин у поєднанні з певними мінеральними комплексами поліпшує аеробні фізичні показники в жінок віком 18-30 років [22].
L-карнітин і здорове старіння
Старіння – ще один потенційний напрям майбутніх досліджень і використання L-карнітину. Пов’язане з віком зниження маси скелетних м’язів, їх сили та загальної активності, так званої саркопенії, є багатофакторним віковим станом. Розвиток саркопенії зумовлюють такі чинники, як зниження рухливості, особливості харчування та зниження функції мітохондрій [23, 24].
Вивченню ролі L-карнітину в процесі старіння була присвячена низка досліджень. Так, Malaguarnera та співавт. провели клінічне дослідження за участю довгожителів, які протягом 6 міс отримували 2 г L-карнітину на добу або плацебо, і досліджували вплив добавки на фізичну і розумову втому. Порівняно з плацебо застосування L-карнітину призводило до збільшення м’язової маси, зменшення загальної маси жиру та поліпшення здатності до ходьби, що свідчить про його сприятливий ефект у цій популяції [25]. Отримані результати узгоджуються з даними попередніх досліджень цієї групи, які продемонстрували, що в людей похилого віку жирова маса тіла зменшилася, тоді як м’язова – збільшилася. Це супроводжувалося вираженим зниженням фізичної і розумової втоми [26]. У подвійному сліпому рандомізованому плацебо-контрольованому клінічному дослідженні за участю пацієнтів старшого віку (середній вік становив 68 років) Badrasawi та співавт. також виявили в учасників значне зменшення вираженості втоми після 10-тижневого прийому 1,5 г L-карнітину на добу [27].
Таким чином, зважаючи на позитивний вплив L-карнітину на вагу, ІМТ та фізичну витривалість, його можна розглядати як каталізатор здорових змін під час корекції способу життя. Модифікація способу життя рекомендується багатьом пацієнтам згідно з міжнародними та вітчизняними настановами, особливо при кардіологічних захворюваннях, надмірній вазі, цукровому діабеті та метаболічному синдромі.
Однією з основних проблем корекції способу життя є недотримання рекомендацій пацієнтами. Багато хто стикається з труднощами через брак енергії, мотивації або фізичної витривалості. У цьому контексті L-карнітин може відігравати важливу роль, забезпечуючи додаткову «енергію» для здійснення здорових змін. Він підтримує обмін речовин, сприяючи більш ефективному використанню жирів для виробництва енергії, що може підвищити витривалість і полегшити виконання фізичних вправ.
Крім того, L-карнітин може допомогти у подоланні метаболічної адаптації, яка часто виникає під час спроб схуднення або зміни способу життя. Метаболічна адаптація, яка проявляється уповільненням метаболізму, може значно знизити ефективність зусиль зі зниження ваги. L-карнітин, впливаючи на метаболізм жирів, сприяє підтримці високого рівня обміну речовин, що може допомогти уникнути або мінімізувати ефекти метаболічної адаптації.
Отже, L-карнітин можна розглядати як ефективний додаток до програм корекції способу життя, рекомендованих при кардіологічних захворюваннях, надмірній вазі та метаболічному синдромі. Він не лише підтримує фізичну витривалість та енергетичні рівні, але й сприяє стабільному метаболізму, що є ключовим фактором успішного дотримання здорового способу життя.
Різноманіття добавок L-карнітину на фармацевтичному ринку охоплює широкий спектр продуктів, які сприяють поліпшенню енергетичного обміну та підвищенню витривалості. Основними відмінностями між ними, які варто враховувати при виборі ефективного та безпечного карнітину, є форма випуску (пероральна чи парентеральна), доза та якість препарату.
Треба зауважити, що пероральне введення карнітину має обмежену біодоступність, яка може варіювати від 5 до 20%. Це означає, що лише частина прийнятої дози абсорбується в кровотік. Абсорбція карнітину з шлунково-кишкового тракту (ШКТ) може бути знижена через наявність їжі, певні захворювання ШКТ (наприклад, синдром мальабсорбції) або через взаємодію з іншими препаратами.
Крім того, після перорального прийому карнітину необхідно більше часу для досягнення терапевтичної концентрації в крові через процеси абсорбції, метаболізму та розподілу.
Своєю чергою, парентеральне введення забезпечує 100% біодоступність, тобто вся введена доза карнітину одразу доступна для організму. Внутрішньовенне введення дає можливість досягти швидкого терапевтичного ефекту, що важливо у критичних ситуаціях або за необхідності швидкої корекції дефіциту. Парентеральне введення обходить ШКТ, що особливо корисно для пацієнтів з порушеннями абсорбції або за неможливості перорального прийому.
Варто також зауважити, що лікарські засоби (ЛЗ) з карнітином мають декілька важливих переваг над біологічно активними добавками (БАДами) з карнітином, які роблять їх більш ефективним і безпечним вибором для лікування і підтримки здоров’я.
По-перше, ефективність ЛЗ підтверджена клінічними дослідженнями. Це означає, що їх ефективність у лікуванні конкретних станів, таких як карнітинова недостатність, хронічні захворювання нирок або метаболічні розлади, була ретельно вивчена і доведена. Навпаки, БАДи мають менш суворі вимоги щодо доказової бази, і їх ефективність часто не підтверджена клінічними випробуваннями.
По-друге, ЛЗ проходять строгий контроль якості. Виробляють ЛЗ згідно з міжнародними стандартами, після чого вони підлягають ретельному нагляду з боку регуляторних органів, таких як FDA (Управління із санітарного контролю за харчовими продуктами і медикаментами США) або EMA (Європейське агентство з лікарських засобів). Це забезпечує стабільність якості і безпеки продукту. Водночас, контроль якості БАДів може бути менш строгим, що призводить до варіацій у концентрації активних речовин і можливих домішок.
Стандартизоване дозування – ще одна важлива перевага ЛЗ. Вони забезпечують точне і передбачуване дозування, що гарантує отримання необхідної кількості карнітину для досягнення терапевтичного ефекту. БАДи, навпаки, можуть мати варіативні концентрації активних речовин, що ускладнює точне дозування. Нарешті, ЛЗ проходять ретельні дослідження на предмет безпеки протягом усього циклу свого існування від розробки до використання пацієнтами, що мінімізує ризики побічних ефектів і взаємодій з іншими препаратами. БАДи можуть мати недосліджені або непередбачувані побічні ефекти, особливо при використанні з іншими добавками або ліками. Таким чином, при виборі препарату карнітину варто використовувати саме ЛЗ зі стандартизованим дозуванням, що забезпечує більшу впевненість у їх ефективності, безпеці та якості порівняно з БАДами.
Серед численних брендів і варіантів препарат Карнівіт® Екстра від компанії «Юрія Фарм» (Україна) посідає особливе місце. Використання передових технологій, сучасного обладнання, а також суворий контроль якості та відповідності критеріям GMP на всіх етапах виробництва гарантує безпеку й ефективність Карнівіт® Екстра.
Карнівіт® Екстра випускається у вигляді розчину для ін’єкцій по 5 мл у флаконах (200 мг/мл). Парентеральне введення карнітину є важливим інструментом у клінічній практиці, забезпечуючи швидку та ефективну підтримку організму в умовах дефіциту карнітину або підвищених метаболічних потреб та низку інших переваг.
• Висока біодоступність. Парентеральне (внутрішньовенне) введення карнітину забезпечує 100% біодоступність. Це означає, що вся доза відразу доступна для використання організмом. Це особливо важливо тоді, коли швидке підвищення рівня карнітину необхідне для лікування або профілактики дефіциту.
• Швидка дія. Парентеральне введення дає можливість досягти швидкого терапевтичного ефекту, що важливо за критичних станів, таких як гостра недостатність карнітину або тяжкі метаболічні розлади.
• Обхід ШКТ. Парентеральне введення карнітину – єдиний спосіб відновлення дефіциту карнітину при проблемах зі всмоктуванням у ШКТ, які можуть виникати при пероральному прийомі, особливо в пацієнтів із мальабсорбцією.
• Контроль дози. Парентеральне введення дає змогу точно контролювати дозу, що вводиться, і забезпечує її відповідність терапевтичним потребам пацієнта.
•Застосування при критичних станах. Якщо пацієнт не може приймати препарати перорально (наприклад, у стані непритомності або під час інтенсивної терапії), парентеральний шлях стає єдиним можливим способом введення карнітину.
Показаннями до використання лікарського засобу Карнівіт® Екстра є:
- первинний системний або м’язовий дефіцит карнітину;
- вторинний дефіцит карнітину в пацієнтів з органічною ацидурією;
- дефіцит β-окислення ЖК.
У дослідженнях, які було охоплено метааналізом, доза карнітину широко варіювала залежно від ваги пацієнтів, супутніх інтервенцій та форми введення і становила 250-4000 мг. При використанні парентеральної форми внутрішньовенне введення карнітину забезпечує 100% біодоступність, тобто вся доза відразу доступна для використання організмом. Це відрізняється від перорального введення, де біодоступність нижча через обмеження всмоктування в ШКТ. Таким чином, у разі використання парентерального карнітину рекомендована початкова доза становить 1000 мг, що забезпечує баланс між ефективністю та безпекою, знижуючи ризик можливих побічних ефектів.
Доза L-карнітину для дітей і дорослих становить 25-75 мг/кг на добу. Лікарський засіб потрібно вводити внутрішньовенно (повільно) або внутрішньом’язово.
L-карнітин – ефективна перспективна молекула з потенціалом використання для контролю і зниження ваги, поліпшення складу тіла, фізичних показників у спортсменів і запобігання саркопенії та надмірній втомі в осіб похилого віку. Карнівіт® Екстра від компанії «Юрія Фарм» – результат виробницьких інновацій і ретельного контролю якості, що робить цей лікарський засіб надійним вибором для тих, хто прагне поліпшити свій фізичний стан і здоров’я.
Список літератури – у редакції.
Тематичний номер «Діабетологія. Тиреоїдологія. Метаболічні розлади» № 2 (66) 2024 р.
