L-karnityna – rola w organizmie, dawkowanie i przeciwskazania

Poznaj rolę, jaką pełni L-karnityna i dowiedz się, dlaczego jest szczególnie ważna dla mitochondriów.

Karnityna cieszy się popularnością przede wszystkim jako substancja zwiększająca wydajność mięśni, sprzyjająca redukcji wagi oraz zapobiegająca utracie masy mięśniowej, również u osób starszych. Jednak możliwości prozdrowotnego zastosowania tej substancji są o wiele większe. Dowiedz się, jaka jest rola L-karnityny w organizmie oraz jak można wykorzystać ją w terapii mitochondrialnej.

Karnityna to pochodna aminokwasów, która występuje niemal w każdej komórce naszego ciała. Nazwa karnityny wywodzi się z łacińskiego carnus, co oznacza dosłownie mięso. Karnitynę pierwszy raz wyizolowano z mięśni w roku 1905 [1].

Karnityna występuje w różnych postaciach jako: lewokarnityna (L-karnityna), acetylo-L-karnityna oraz propionylo L-karnityna. W sprzedaży dostępny jest najczęściej L-winian L-karnityny. D-karnityna to nieaktywnie biologicznie forma tej substancji aktywnej. W ramach poniższego artykułu pisząc „karnityna“, mamy na myśli lewokarnitynę.

Karnityna pełni kluczową funkcję w mitochondrialnej produkcji energii. Jest transporterem długołańcuchowych kwasów tłuszczowych do wnętrza tych „komórkowych reaktorów“, co umożliwia następnie oksydację (spalenie) takich dużych cząsteczek lipidów. Bez obecności karnityny do mitochondriów mogłyby przenikać jedynie krótko i średniołańcuchowe kwasy tłuszczowe. Ponadto karnityna pozostaje aktywna również jako przenośnik znajdujących się w komórkach toksycznych substancji oraz szkodliwych metabolitów. Dzięki temu karnityna zapobiega ich odkładaniu się we wnętrzu komórek i zapobiega ich uszkodzeniom. Ze względu na wspomniane funkcje, karnityna odgrywa kluczową rolę szczególnie w funkcjonowaniu tych narządów, które pozyskują niezbędną im energię właśnie na drodze oksydacji kwasów tłuszczowych. Należą do nich przede wszystkim mięśnie – mięśnie szkieletowe oraz mięsień sercowy [2].

Zapamiętaj: karnityna to naturalna substancja niezbędna do prawidłowej pracy mięśni, w tym mięśnia sercowego oraz mitochondrialnej produkcji energii i detoksykacji na poziomie komórkowym.

Zalety karnityny

Jako naturalna substancja chemiczna karnityna od lat podlega intensywnym badaniom klinicznym, głównie ze względu na jej rolę przy mitochondrialnej produkcji energii. W prowadzonych przez siebie badaniach uczeni częściej wykorzystują acetylo-L-karnitynę. Taka postać karnityny łatwiej ulega absorpcji w jelicie cienkim, a jednocześnie wykazuje unikalną zdolność przenikania bariery krew-mózg [8].

Wpływ karnityny na mitochondria

Karnityna jest uznawana za substancję mitotropową, tj. niezbędną do prawidłowego funkcjonowania mitochondriów [9]. L-karnityna odgrywa kluczową rolę w oksydacji kwasów tłuszczowych, a tym samym mitochondrialnych przemianach energetycznych. Jednocześnie karnityna uczestniczy w neutralizacji (koniugacji) niektórych ksenobiotyków, chroniąc mitochondria oraz komórki przed cytotoksycznym działaniem nadmiaru takich składników aktywnych [10]. Ponadto L-karnityna moduluje nasilenie fosforylacji oksydacyjnej oraz uczestniczy w tak istotnych dla naszych komórek procesach, jak przebieg apoptozy [21]. Znaczenie karnityny dla prawidłowej pracy mitochondriów, w tym przede wszystkim mitochondriów mięśni szkieletowych oraz mięśnia sercowego, ale także układu nerwowego odzwierciedlają konsekwencje pierwotnego lub wtórnego niedoboru L-karnityny. Obecnie uczeni uważają, iż szczególne znaczenie dla prawidłowej pracy mitochondriów, a tym samym naszego zdrowia ma również równowaga pomiędzy acetylo-koenzymem A i koenzymem A.

Acetylokoenzym A to pochodna pirogronianu, która bezpośrednio uczestniczy w mitochondrialnym cyklu przemian metabolicznych, przy czym za ilość acetylokoenzymu A odpowiada nic innego jak tylko wolumen acetylo-l-karnityny w organizmie [11]. W badaniach na zwierzętach oraz ludzkich kardiomiocytach podawanie acetylo-L-karnityny przed epizodem niedokrwienia lub bezpośrednio po nim nie zmniejszało wprawdzie zakresu spowodowanych ischemią uszkodzeń, lecz w wyraźny sposób przyspieszało regenerację tych komórek oraz przywracało prawidłowe funkcjonowanie najbardziej dotkniętego brakiem krwi, oraz tlenu kompleksu III mitochondrialnego łańcucha oddechowego [11].

L-karnityna zabezpieczała również mitochondria przed szkodliwym działaniem kwasu 3-nitropropionowego (3-NPA) na kompleks II mitochondrialnego łańcucha oddechowego [22].

Jak podkreśla doktor Kukliński, niedobory karnityny ograniczają przebieg beta-oksydacji kwasów tłuszczowych w komórkach mięśniowych, prowadząc do wyczerpania zgromadzonych w nich zapasów glikogenu, jako alternatywnego źródła paliwa. Dlatego dotknięte niedoborami karnityny osoby skarżą się na brak siły w mięśniach oraz regularne ataki hipoglikemii i nietolerancję dłuższych przerw między posiłkami [46]. Niedobory karnityny przestawiają organizm z beta-oksydacji kwasów tłuszczowych na glikolizę.

Korzyści dla zdrowia jednoznacznie udowodnione klinicznie

Karnityna przeciwdziała zmęczeniu towarzyszącemu chemoterapii

Uczucie wyczerpania, jakie często wiąże się z prowadzoną chemioterapią czy radioterapią, może wiązać się z niedoborami karnityny u takich pacjentów. W ramach pewnego badania podawanie pacjentom z chemioterapią 4 g karnityny dziennie przez okres jednego tygodnia pozwoliło na przywrócenie prawidłowego poziomu karnityny we krwi oraz redukcję odczuwanego znużenia [12]. W ramach innego badania pacjenci z terminalnym stadium nowotworu otrzymywali karnitynę (w dawkach od 250 mg do 3 g na dobę), dzięki czemu pacjenci odczuwali mniejsze osłabienie, odnotowując jednocześnie poprawę jakości snu i nastroju [13]. W ramach obu badań w dniu rozpoczęcia eksperymentu u objętych doświadczeniami pacjentów stwierdzono niedobory karnityny.

Karnityna wywiera pozytywny wpływ na stan pacjentów z hemodializą oraz zaawansowanymi chorobami nerek

Wśród pacjentów, którzy cierpią na przykład z powodu zaawansowanej niewydolności nerek i tych poddawanych hemodializie niejednokrotnie dochodzi do niedoboru wolnej karnityny. Zjawisko to jest spowodowane ograniczoną syntezą karnityny i jej osłabioną reabsorpcją w nerkach, a także spadkiem ilości egzogennej karnityny dostarczanej organizmowi wraz z dietą (pacjenci z chorobami nerek często muszą przestrzegać diety ubogiej w białko) [32,33]. U takich pacjentów poziom karnityny we krwi i mięśniach spada, co objawia się zmęczeniem, wzrostem poziomu lipidów we krwi, utratą siły mięśni oraz widocznymi zaburzeniami pracy serca. Doustna suplementacja karnityny pozwalała na skuteczne wyrównanie poziomu tej substancji u poddawanych hemodializie pacjentów [33].

Amerykańska Agencja FDA dopuszcza medyczne stosowanie karnityny u pacjentów w terminalnej fazie chorób nerek lub poddawanych hemodializie.

Niejednoznaczne wyniki badań w zakresie:

Możliwy pozytywny wpływ na wydajność w sporcie oraz mięśnie szkieletowe

Powszechnie uważa się, iż karnityna poprawia wydolność organizmu podczas aktywności fizycznej. Jednak wyniki badań klinicznych w tym zakresie pozostają niejednoznaczne. Na przykład okazało się, iż suplementacja karnityny nie zwiększała zużycia tlenu w organizmie ani nie sprzyjała poprawie statusu metabolicznego podczas ćwiczeń [14]. Z drugiej strony karnityna przypuszczalnie przyspiesza regenerację mięśni po wysiłku [15]. Wyniki pewnej opublikowanej w 2013 roku analizy wskazywały na potencjalną zdolność karnityny do zapobiegania utraty masy mięśniowej oraz utrzymywaniu równowagi między procesami anabolicznymi a katabolizmem mięśni [16]. Taka właściwość karnityny mogłaby być wykorzystana nie tylko w sporcie, lecz również w stanie kacheksji oraz przeciwdziałać utracie masy mięśniowej, jaka towarzyszy procesom starzenia.

Dlatego należy podkreślić, iż L-karnityna może pozwalać nie tyle na poprawę wyników osiąganych bezpośrednio podczas treningów, ile sprzyjać regeneracji, a także wzrostowi komórek mięśniowych.

Jak postulowali autorzy artykułu naukowego z 2018 roku: „Badania przeprowadzone wśród seniorów wykazały, iż suplementacja L-karnityny może prowadzić u nich do wzrostu masy mięśniowej, przy jednoczesnym spadku wagi ciała i ograniczeniu odczuwanego fizycznego oraz psychicznego zmęczenia”. Zdaniem uczonych, L-karnityna może znaleźć zastosowanie również przy profilaktyce uwarunkowanej zaawansowanym wiekiem utraty tkanki mięśniowej, a także utrzymywaniu prawidłowej homeostazy mitochondriów [34].

Możliwe przeciwdziałanie procesom starzenia oraz profilaktyka chorób neurodegeneracyjnych

Jedna z hipotez dotyczących procesów starzenia mówi o akumulacji uszkodzeń mitochondriów, jako o pierwotnej przyczynie tego zjawiska [17]. Biorąc pod uwagę fakt, iż karnityna bierze udział w eliminacji szkodliwych produktów ubocznych przemiany materii z wnętrza mitochondriów oraz uczestniczy w utrzymywaniu integralności błony mitochondrialnej, z dużym prawdopodobieństwem substancja ta może wykazywać właściwości anti-aging. Pewne opublikowane w 2018 roku badanie sugerowało wręcz, iż karnityna może zwiększać aktywność enzymu naprawczego telomerazy i zapobiegać w ten sposób przedwczesnemu skracaniu telomerów [18]. Autorzy analizy z tego samego roku podkreślali też dobroczynny wpływ karnityny na funkcjonowanie centralnego układu nerwowego (CUN) poprzez działanie antyapoptotyczne oraz wspieranie regeneracji komórek nerwowych. Ponadto karnityna może wywierać pozytywny wpływ na płynność oraz czynności błon neuronalnych i sprzyjać wzrostowi neurytów, a także prawidłowej syntezie białek istotnych dla pracy CUN [19]. Takie właściwości karnityny sugerują jej zdolność do zapobiegania lub spowalniania rozwoju już istniejących chorób neurodegeneracyjnych.

Neuropatia cukrzycowa oraz neuropatia obwodowa

Neuropatia cukrzycowa należy do najczęściej występujących powikłań cukrzycy typu 2. W ramach pewnego przeprowadzonego przez łącznie 57 tygodni randomizowanego badania z grupą kontrolną, pacjenci z neuropatią cukrzycową otrzymywali 500 lub 1000 mg acetylo-L-karnityny na dobę. Po zakończeniu badania okazało się, iż taki reżim suplementacji pozwalał na istotne statystycznie ograniczenie takich objawów neuropatii cukrzycowej jak ból, uszkodzenia włókien nerwowych oraz niewrażliwość na wibracje. Uczeni zaobserwowali też, iż acetylo-L-karnityna sprzyjała regeneracji włókien nerwowych. Podobne wyniki uzyskiwano także przy stosowaniu wyższej dawki acetylo-L-karnityny przez rok (2 g na dobę) [20].

Niektóre prace badawcze wskazywały też na pozytywny wpływ acetylo-L-karnityny na samopoczucie pacjentów z neuropatią obwodową wywołaną chemoterapią lub leczeniem wirusa HIV/AIDS, jednak generalnie dla ostatecznego potwierdzenia takiego działania karnityny potrzeba nam dalszych badań klinicznych.

Możliwy pozytywny wpływ na układ sercowo-naczyniowy

Przedmiotem licznych studiów naukowych stała się również skuteczność suplementacji karnityny w ramach leczenia choroby niedokrwiennej serca oraz choroby tętnic obwodowych (ang. peripheral arterial disease, PAD). Inspirację do tego rodzaju badań stanowiła obserwacja, iż w sercu tego rodzaju pacjentów obserwowano niedobory karnityny. Przykładowo w badaniach propionylo-L-karnityna zwiększała wydajność cyklu Krebsa oraz sprzyjała usprawnieniu pracy mięśnia sercowego [23]. Ponadto karnityna przeciwdziała toksycznemu wpływowi wolnych kwasów tłuszczowych na układ sercowo-naczyniowy. Autorzy pewnej meta-analizy z 2013 roku doszli do wniosku, iż podanie L-karnityny pacjentom z ostrym zawałem serca może pozwolić na zredukowanie śmiertelności o 27%, ograniczenie ryzyka arytmii o 65% oraz w okresie kolejnych 2 miesięcy po doznanym zawale. Natomiast suplementacja karnityny nie ograniczała w istotny sposób ryzyka ponownego zawału serca u tych pacjentów [24].  

Wiele badań sugerowało, iż przyjmowanie L-karnityny w dłuższym okresie może mieć pod pewnymi warunkami, pozytywny wpływ na układ sercowo-naczyniowy (czytaj niżej nt. TMAO) [25,26]. W 2018 roku EFSA nie potwierdziła występowania związku przyczynowo-skutkowego pomiędzy suplementacją karnityny a normalizacją profilu lipidowego we krwi [27].

Potencjalny pozytywny wpływ na płodność u mężczyzn

Zdaniem uczonych, zawartość karnityny w spermie mężczyzn pozostaje bezpośrednio skorelowana z liczebnością oraz ruchliwością plemników[28]. Zjawisko to sugerowało, iż suplementacja karnityny może nieść ze sobą szansę skutecznego leczenia męskiej niepłodności. I rzeczywiście kilka przeprowadzonych w tym zakresie badań wskazywało, że suplementacja karnityny (2-3 g/dobę przez 3-4 miesiące) może poprawiać jakość męskiej spermy [29,30,31]. Obserwowany potencjalnie pozytywny wpływ L-karnityny na płodność mężczyzn przypisywano m.in. nasileniu beta-oksydacji kwasów tłuszczowych (co dostarczało więcej energii dla plemników) oraz ograniczeniu apoptozy plemników w jądrach. Jednak badania w tym zakresie są stosunkowo nieliczne i na ostateczne potwierdzenia skuteczności suplementacji L-karnityny przy leczeniu niepłodności mężczyzn musimy jeszcze poczekać.

Źródła L-karnityny i jej metabolizm

Nasz organizm może produkować karnitynę samodzielnie na bazie aminokwasu lizyna z udziałem S-adenozylometioniny jako dawcy grupy metylowej. Kofaktorami odpowiednich reakcji syntezy są: żelazo, witamina C, witamina B3 (niacyna) oraz witamina B6 (jako 5’fosforan pirydoksalu, P5P). Produkcja L-karnityny zachodzi w wątrobie oraz nerkach, dlatego niewydolność tych narządów będzie negatywnie wpływała na poziom tego aminokwasu w organizmie. W normalnych warunkach oraz przy odpowiedniej diecie endogenna produkcja L-karnityny pokrywa nasze dobowe zapotrzebowanie na tę substancję. Najkorzystniejszym źródłem karnityny jest ekologiczne mięso (wołowe oraz drobiowe), a także ekologiczne mleko i nabiał. Najczęściej im bardziej czerwony kolor mięsa, tym większa ilość zawartej w nim L-karnityny.

Naturalne źródła L-karnityny [3,4] (malejąco):

  • Stek wołowy,
  • Wieprzowina,
  • Mięso drobiowe,
  • Mleko (chude mleko zawiera więcej L-karnityny niż pełnotłuste),
  • Lody,
  • Ser cheddar,
  • Szparagi,
  • Awokado,
  • Pełnoziarniste pieczywo z pszenicy.

Osoby, które uwzględniają w swojej diecie mięso, ryby i inne produkty zwierzęce, dostarczają swojemu organizmowi przeciętnie 60-180 mg karnityny na dobę. W przypadku wegan ilość ta nie przekracza 10-12 mg/dziennie, ze względu na to, iż weganie unikają produktów zwierzęcych, które pozostają najlepszym źródłem L-karnityny. Większość karnityny, którą dostarczyliśmy organizm wraz z pożywieniem (nawet do 86%), podlega wchłanianiu w jelicie cienkim, reszta ulega rozłożeniu przez bakterie jelita grubego [5]. Biodostępność suplementów diety z karnityną nie przekracza 14-18% [5].

Narządem, który dba o prawidłową homeostazę poziomu karnityny w organizmie są nerki. Nerki wykazują bowiem zdolność ponownej absorpcji karnityny i włączania jej do obiegu, jeżeli w organizmie panuje aktualnie zwiększone zapotrzebowanie na tę substancję.

Czynniki ryzyka niedoborów karnityny

W organizmie człowieka wyróżniamy dwa rodzaje niedoborów L-karnityny: pierwotny i wtórny.

Pierwotny niedobór karnityny stanowi wynik wrodzonych zaburzeń genetycznych i wiąże się najczęściej z zakłóceniami funkcjonowania mechanizmów związanych z karnityną komórkowych mechanizmów transportowych. Za wspomnianym schorzeniem kryje się mutacja w obrębie genu SLC22A5, który warunkuje prawidłową produkcję białka OCTN2, transportującego karnitynę do wnętrza komórek. Niedobór lub całkowity brak białka OCTN2 prowadzi do zbyt małej ilości karnityny we wnętrzu komórek. Zjawisko to skutkuje z kolei takimi objawami jak encefalopatia, epilepsja, zaburzenia pracy wątroby, fibromialgia, uporczywe hipoglikemie i inne [6]. Najczęściej choroba manifestuje się w ciągu pierwszych 5 lat życia [6].

Wtórne niedobory karnityny mogą stanowić wynik przyjmowania niektórych leków lub antybiotyków (zob. niżej), niedoborów bądź zaburzeń metabolizmu aminokwasu lizyna, zaburzeń metylacji, niedoborów kofaktorów do produkcji tej substancji (z żelazem i witaminą C na czele), choroby Fanconiego, hemodializy, żywienia pozajelitowego lub wiązać się z niezdolnością nerek do reabsorpcji karnityny [6,7].

Prawidłowy poziom karnityny w serum powinien mieścić się w zakresie: 25 – 51 µmol / l [46].

Bezpieczna suplementacja i dawkowanie

Zdaniem Narodowego Instytutu Zdrowia (National Health Institute, NIH) zdrowe osoby dorosłe, które przestrzegają zbilansowanej diety, dodatkowa suplementacja L-karnityny nie jest potrzebna, ponieważ nasza wątroba i nerki zadbają o produkcję wystarczających ilości tej substancji [35].

Amerykańska Agencja Żywności i Leków, FDA zaaprobowała medyczne stosowanie karnityny w przypadku wtórnych niedoborów tej substancji aktywnej, w szczególności u pacjentów w terminalnym stadium chorób nerek i u osób poddawanych hemodializie [36].

Ponadto FDA oficjalnie dopuściła też doustne lub dożylne stosowanie karnityny w przypadku stwierdzonego pierwotnego lub wtórnego niedoboru tej substancji w organizmie [37].

EFSA uznała karnitynę za substancję, którą można bezpiecznie dodawać do pasz zwierząt, bez ryzyka dla docelowych konsumentów [38].

Dostępne w sprzedaży produkty oferują dawki od 500 mg do 2-3 g L-winianu-L-karnityny lub acetylo-L-karnityny.

Zdaniem EFSA dobowa dawka 3 g L-winianu-L-karnityny (co odpowiada około 2 g czystej L-karnityny) jest bezpieczna u osób dorosłych. Wspomniana ilość jest około 10-20 razy wyższa od dobowej ilości karnityny, której dostarcza przeciętnemu człowiekowi dieta omnivore. Jednocześnie EFSA ostrzegała przed przyjmowaniem dawek wyższych niż 4-6 g, ze względu na ryzyko dolegliwości gastrycznych oraz zagrożenia związane z metabolizowaniem pewnej części karnityny do potencjalnie szkodliwej substancji o nazwie TMAO (czytaj niżej) [39].

Karnityna jest niekiedy stosowana razem z kwasem alfa-liponowym dla zwiększenia efektu optymalizacji pracy mitochondriów (kwas alfa-liponowy to substancja antyoksydacyjna) [37].

L-winian-L-karnityny wydaje się być szybciej absorbowany do obiegu niż inne formy karnityny [47].

Skutki uboczne i przeciwskazania

W dawkach około 3 g dziennie i więcej karnityna może powodować mdłości, wymioty, skurcze okolic nadbrzusza oraz biegunkę [NIH]. Ponadto wysokie dawki L-karnityny mogą sprzyjać wystąpieniu niemiłego zapachu ciała lub oddechu, jednak odstawienie preparatu lub zmniejszenie dobowej porcji powoduje ustąpienie tego nieprzyjemnego zjawiska [40]. U niektórych osób karnityna zażywana wieczorem może powodować trudności ze snem (prawdopodobnie ze względu na dodatkową „porcję energii” w mięśniach) [40].

Karnityna wchodzi w interakcje z niektórymi antybiotykami, na przykład piwampicyliną, stosowaną w długookresowej prewencji infekcji dróg moczowych, co nieuchronnie prowadzi do deplecji karnityny w organizmie [41].

Również niektóre leki przeciwpadaczkowe, takie jak kwas walproinowy, fenobarbital, fentoityna oraz karbamazepina wyraźnie obniżają poziom karnityny u przyjmujących je pacjentów [42].

Jednocześnie ponieważ kwas walproinowy wywiera na wątrobę działanie hepatotoksyczne oraz sprzyja hiperamonemii, dodatkowa porcja L-karnityny przeciwdziała szkodliwemu działaniu tego środka farmakologicznego, zarówno u dzieci jak też u dorosłych [43].

Z długookresowym stosowaniem wysokich dawek karnityny wiąże się natomiast pewien istotny problem. Zgodnie z wynikami badania, jakie zrealizowano w 2013 roku, zarówno wśród ssaków naczelnych jak też ludzi pewna ilość L-karnityny ulega zmetabolizowniu przez bakterie jelitowe do związku o nazwie N-tlenek-trimetyloaminy (TMAO). TMAO uznaje się za substancję chorobotwórczą, która jest kojarzona ze wzrostem ryzyka chorób układu sercowo-naczyniowego, głównie miażdżycy [44].

Ryzykiem nadmiernej konwersji karnityny w TMAO są objęci głównie pacjenci z dysbiozą jelitową oraz osoby spożywające duże ilości mięsa. TMAO w mniejszym stopniu zagraża wegetarianom i weganom, którzy przyjmują suplementy z L-karnityną [45].

Zdaniem badaczy zjawisko związane z konwersją karnityny do N-tlenku-trimetyloaminy pozwala na przynajmniej częściowe wyjaśnienie, dlaczego osoby, które konsumują duże ilości czerwonego mięsa są bardziej narażone na wystąpienie miażdżycy.

Stosowanie karnityny jest przeciwwskazane u kobiet w ciąży oraz u kobiet karmiących piersią [37].

Treści zamieszczane w Portalu mają charakter wyłącznie naukowo-informacyjny i w żaden sposób nie zastępują fachowej porady lekarskiej. W przypadku pytań lub wątpliwości skonsultuj się z lekarzem lub farmaceutą.

Autor: Sylwia Grodzicka

Bibliografia:

0:00
0:00