karnitin - Carnitine

karnitin
karnitin.svg
Karnitin-3D-yapı.png
Klinik veriler
AHFS / Drugs.com Micromedex Detaylı Tüketici Bilgileri

Yönetim yolları
Ağızdan , damardan
ATC kodu
Hukuki durum
Hukuki durum
Farmakokinetik veriler
biyoyararlanım < %10
Protein bağlama Hiçbiri
Metabolizma biraz
Boşaltım İdrar (>%95)
tanımlayıcılar
  • 3-hidroksi-4-(trimetilazanyumil)bütanoat
CAS numarası
PubChem Müşteri Kimliği
İlaç Bankası
Kimyasal Örümcek
ÜNİİ
fıçı
chebi
CHEMBL
CompTox Panosu ( EPA )
ECHA Bilgi Kartı 100.006.343 Bunu Vikiveri'de düzenleyin
Kimyasal ve fiziksel veriler
formül C 7 H 15 N O 3
Molar kütle 161.201  g·mol -1
3B model ( JSmol )
  • C[N+](C)(C)CC(CC(=O)[O-])O
  • InChI=1S/C7H15NO3/c1-8(2,3)5-6(9)4-7(10)11/h6,9H,4-5H2,1-3H3 KontrolY
  • Anahtar:PHIQHXFUZVPYII-UHFFFAOYSA-N KontrolY
 ☒nKontrolY (bu nedir?) (doğrulayın)  

Karnitin , çoğu memelide, bitkide ve bazı bakterilerde metabolizmada yer alan kuaterner bir amonyum bileşiğidir . Enerji metabolizmasını desteklemek için karnitin, uzun zincirli yağ asitlerini enerji üretimi için oksitlenmek üzere mitokondriye taşır ve ayrıca metabolizma ürünlerinin hücrelerden uzaklaştırılmasına da katılır. Temel metabolik rolleri göz önüne alındığında, karnitin, bir enerji kaynağı olarak yağ asitlerini metabolize eden iskelet ve kalp kası gibi dokularda yoğunlaşır . Katı vejetaryenler de dahil olmak üzere sağlıklı bireyler, in vivo olarak takviye gerektirmeyecek kadar L-karnitin sentezler .

Karnitin iki stereoizomerden biri olarak bulunur (iki enantiyomer d- karnitin ( S -(+)-) ve l -karnitin ( R -(-)-)). Her ikisi de biyolojik olarak aktiftir, ancak sadece l- karnitin hayvanlarda doğal olarak oluşur ve d- karnitin, l - formunun aktivitesini engellediği için toksiktir . Oda sıcaklığında, saf karnitin beyaz bir tozdur ve düşük toksisiteye sahip suda çözünür bir zwitteriondur . Amino asitlerden türetilen, karnitin ilk kez ortaya ekstre "Latince adının açan, 1905 et ekstrelerinden Caro / carnis " veya et.

Genetik veya tıbbi bozuklukları olan bazı kişiler (erken doğmuş bebekler gibi) yeterli karnitin üretemezler ve bu da diyet takviyesi gerektirir. Sporcular arasında daha iyi egzersiz performansı veya toparlanma için yaygın karnitin takviyesi tüketimine rağmen , herhangi bir fayda sağladığını gösteren yeterli yüksek kaliteli klinik kanıt yoktur .

Biyosentez ve metabolizma

karnitin biyosentezi

Birçok ökaryot , insanlar da dahil olmak üzere karnitin sentezleme yeteneğine sahiptir. İnsanlar, karnitini , amino asit lizinin metilasyonundan türetilen TML (6- N- trimetillisin) substratından sentezler . TML daha sonra askorbik asit ve demirin varlığını gerektiren trimetillisin dioksijenaz (TMLD) tarafından hidroksitrimetillizine (HTML) hidroksillenir . HTML daha sonra HTML aldolaz ( enzim gerektiren bir piridoksal fosfat ) tarafından parçalanır ve 4-trimetilaminobütiraldehit (TMABA) ve glisin verir . TMABA sonra bir dehidrojene bir NAD gama-butyrobetaine içine + TMABA ile katalize, bağımlı reaksiyon dehidrogenaz içeriyordu. Gama-bütirobetain daha sonra gama butirobetain hidroksilaz (bir çinko bağlayıcı enzim) tarafından Fe2 + formunda demir gerektiren l- karnitine hidroksile edilir .

Karnitin, uzun zincirli bir asetilkarnitin ester oluşturarak ve karnitin palmitoiltransferaz I ve karnitin palmitoiltransferaz II tarafından taşınarak, yağ asitlerinin mitokondriyal membran boyunca taşınmasında rol oynar . Karnitin ayrıca bir asetil grubu alma veya verme yeteneği yoluyla Asetil-CoA ve koenzim A seviyelerinin stabilize edilmesinde de rol oynar .

Karnitin-biyosentetik enzimlerin doku dağılımı

İnsanlarda karnitin-biyosentetik enzimlerin doku dağılımı, TMLD'nin karaciğer, kalp, kas, beyin ve en yüksek böbrekte aktif olduğunu gösterir. HTMLA aktivitesi öncelikle karaciğerde bulunur. TMABA oksidasyon hızı karaciğerde en yüksektir ve böbrekte de önemli aktiviteye sahiptir.

Karnitin mekik sistemi

Yağ dokularından kana salınan serbest yüzen yağ asitleri , yağ asitlerini kalp, iskelet kası ve diğer doku hücreleri gibi hedef hücrelerin sitoplazmasına taşıyan ve serum albümin olarak bilinen taşıyıcı protein molekülüne bağlanır. yakıt için kullanılır. Ancak hedef hücreler, ATP üretimi ve β oksidasyonu için yağ asitlerini kullanmadan önce, zincir uzunlukları 14 veya daha fazla olan yağ asitleri aktive edilmeli ve ardından karnitin mekiğinin üç enzimatik reaksiyonunda hücrelerin mitokondriyal matrisine taşınmalıdır .

Karnitin mekiğinin ilk reaksiyonu , dış mitokondriyal membranda bulunan bir asil-CoA sentetaz izozim ailesi tarafından katalize edilen iki aşamalı bir işlemdir , burada yağ asitleri arasında bir tiyoester bağı oluşturarak yağ asitlerinin aktivasyonunu teşvik eder. karboksil grubu ve koenzim A'nın tiyol grubu, bir yağlı açil-CoA verir.

Reaksiyonun ilk adımında, açil-CoA sentetaz , bir ATP molekülünden adenozin monofosfat grubunun (AMP) yağ asidine transferini katalize ederek bir yağlı açil-adenilat ara maddesi ve bir pirofosfat grubu (PP i ) oluşturur. Pirofosfat ATP iki yüksek enerjili bağların hidrolizi ile oluşan, hemen P iki moleküle hidrolize edilir I inorganik pirofosfataz ile. Bu reaksiyon, aktivasyon reaksiyonunu ileriye götüren ve onu daha elverişli hale getiren oldukça ekzergoniktir. İkinci adımda, bir sitozolik koenzim A'nın tiyol grubu , açil-adenilat'a saldırır ve AMP'nin yerini alarak tioester yağlı açil-CoA'yı oluşturur.

İkinci reaksiyonda, açil-CoA, yağlı açil-karnitin oluşturmak için geçici olarak karnitinin hidroksil grubuna bağlanır. Bu transesterifikasyon, karnitin asiltransferaz 1 (ayrıca karnitin palmitoiltransferaz 1, CPT1 olarak da adlandırılır) olarak bilinen mitokondrinin dış zarında bulunan bir enzim tarafından katalize edilir.

Oluşan yağlı açil-karnitin ester, daha sonra zarlar arası boşluk boyunca yayılır ve iç mitokondriyal zar üzerinde bulunan karnitin-açilkarnitin translokaz (CACT) yoluyla kolaylaştırılmış difüzyonla matrikse girer . Bu antiporter , matrise hareket eden her bir yağlı açil-karnitin molekülü için matristen bir molekül karnitin'i zarlar arası boşluğa döndürür .

Karnitin mekiğinin üçüncü ve son reaksiyonunda, yağ açil grubu, yağ açil-karnitininden koenzim A'ya aktarılır, yağ açil-CoA'sını ve serbest bir karnitin molekülünü yeniden oluşturur. Bu reaksiyon mitokondriyal matriste gerçekleşir ve iç mitokondriyal zarın iç yüzünde yer alan karnitin asiltransferaz 2 (karnitin palmitoiltransferaz 2, CPT2 olarak da adlandırılır) tarafından katalize edilir. Oluşan karnitin molekülü daha sonra aynı yardımcı taşıyıcı (CACT) tarafından zarlar arası boşluğa geri gönderilirken, yağlı açil-CoA β-oksidasyona girer .

Yağ asidi β oksidasyonunun düzenlenmesi

Karnitin aracılı giriş süreci, yağ asidi oksidasyonu için hız sınırlayıcı bir faktördür ve önemli bir düzenleme noktasıdır.

inhibisyon

Karaciğer , oksitlenemeyen veya glikojen olarak depolanamayan glikoz ile beslendiğinde, aşırı glikozdan aktif olarak trigliserit yapmaya başlar . Bu , yağ asidi sentezindeki ilk ara ürün olan malonil-CoA'nın konsantrasyonunu arttırır, karnitin asiltransferaz 1'in inhibisyonuna yol açar, böylece β oksidasyonu için mitokondriyal matrise yağ asidi girişini önler . Bu inhibisyon, sentez gerçekleşirken yağ asidi bozulmasını önler.

aktivasyon

Karnitin mekik aktivasyonu, enerji üretimi için gerekli olan yağ asidi oksidasyonuna duyulan ihtiyaç nedeniyle oluşur. Güçlü kas kasılması sırasında veya oruç sırasında, ATP konsantrasyonu azalır ve AMP konsantrasyonu artar ve AMP ile aktive olan protein kinazın (AMPK) aktivasyonuna yol açar . AMPK , normalde malonil-CoA sentezini katalize eden asetil-CoA karboksilazı fosforile eder. Bu fosforilasyon, asetil-CoA karboksilazını inhibe eder ve bu da malonil-CoA konsantrasyonunu düşürür. Daha düşük malonil-CoA seviyeleri, karnitin asiltransferaz 1'i inhibe ederek, mitokondriye yağ asidi ithalatına izin vererek, sonuçta ATP tedarikini yeniler .

Transkripsiyon faktörleri

Peroksizom proliferatörü ile aktive olan reseptör alfa (PPAR a ), bir transkripsiyon faktörü olarak işlev gören bir nükleer reseptördür . Kas, yağ dokusu ve karaciğerde, yağ asidi taşıyıcıları karnitin açiltransferazlar 1 ve 2, kısa, orta, uzun ve çok uzun için yağ açil-CoA dehidrojenazları da dahil olmak üzere yağ asidi oksidasyonu için gerekli bir dizi geni açmak üzere hareket eder. asil zincirleri ve ilgili enzimler.

PPAR a , iki durumda bir transkripsiyon faktörü olarak işlev görür; Daha önce bahsedildiği gibi, öğünler arasındaki oruç sırasında veya uzun süreli açlık sırasında olduğu gibi, yağ katabolizmasından kaynaklanan artan enerji talebi olduğunda. Bunun yanında kalpte fetal metabolizmadan neonatal metabolizmaya geçiş. Fetüste, kalp kasındaki yakıt kaynakları glukoz ve laktattır, ancak yenidoğan kalbinde, yağ asitleri, PPAR α'nın aktive edilmesini gerektiren ana yakıttır, böylece sırayla yağ asidi metabolizması için gerekli genleri aktive edebilir . bu aşama.

Yağ asidi oksidasyonunun metabolik kusurları

Yağ asidi taşınması veya oksidasyonunda 20'den fazla insan genetik kusuru tanımlanmıştır. Halinde yağlı asit oksidasyon kana daha sonra kusurlar, asil-karnitinler mitokondri birikir ve sitozol içine aktarılır, ve. Yeni doğan bebeklerde plazma asilkarnitin seviyeleri, tandem kütle spektrometrisi ile küçük bir kan örneğinde tespit edilebilir .

Tüm β oksidasyonu, ya arızalı mutasyon karnitin ya da eksikliği, yağlı asitlerin ω (omega) oksidasyonu, memelilerde daha önemli hale gelmektedir. Aslında, Yağ Asitlerinin ω Oksidasyonu, karaciğer ve böbreğin endoplazmik retikulumunda meydana gelen bazı omurgalı ve memeli türlerinde FA bozunması için başka bir yoldur, ω karbonunun oksidasyonudur - karboksil grubundan en uzak karbon ( mitokondride yağ asidinin karboksil ucunda meydana gelen oksidasyonun aksine ).

Fizyolojik etkiler

Normal sentezin bir örneği olarak, 70 kilogram (150 lb) bir kişi günde 11-34 mg karnitin üretir. Kırmızı et ve diğer hayvansal ürünlerden oluşan karışık diyetler yiyen yetişkinler günde yaklaşık 60-180 mg karnitin alırken veganlar günde yaklaşık 10-12 mg tüketir. Diyetten elde edilen çoğu (%54-86) karnitin, kana girmeden önce ince bağırsakta emilir . Karnitinin toplam vücut içeriği, 70 kilogram (150 lb) ağırlığındaki bir kişide yaklaşık 20 gramdır (0.71 oz) ve neredeyse tamamı iskelet kası hücrelerinde bulunur. Karnitin, toplam vücut depolarının %1'inden daha az bir miktar olan günde yaklaşık 400 μmol oranında metabolize olur.

Eksiklik

Karnitin eksikliği, metabolik bozukluğu olmayan sağlıklı insanlarda nadirdir; bu, çoğu insanın normal olarak yağ asidi metabolizması yoluyla üretilen normal, yeterli düzeyde karnitine sahip olduğunu gösterir. Bir çalışma, veganların karnitin eksikliği belirtisi göstermediğini buldu . Bebekler, özellikle prematüre bebekler , düşük karnitin depolarına sahiptir ve gerekirse anne sütü yerine karnitinle güçlendirilmiş bebek formüllerinin kullanılmasını gerektirir.

İki tip karnitin eksikliği durumu mevcuttur. Primer karnitin eksikliği, tipik olarak beş yaşında kardiyomiyopati, iskelet-kas zayıflığı ve hipoglisemi semptomlarıyla ortaya çıkan hücresel karnitin-taşıyıcı sistemin genetik bir bozukluğudur. İkincil karnitin eksiklikleri, kronik böbrek yetmezliği gibi belirli bozuklukların bir sonucu olarak veya karnitin emilimini azaltan veya atılımını artıran, örneğin antibiyotik kullanımı , yetersiz beslenme ve sindirimi takiben zayıf emilim gibi koşullar altında ortaya çıkabilir .

ek

Sporcuların egzersiz performansını iyileştirmek, kas kramplarını engellemek veya fiziksel antrenmandan sonra toparlanmayı arttırmak için karnitin kullanma konusundaki yaygın ilgisine rağmen , bu olası faydalar için araştırma kalitesi düşük olmuştur ve herhangi bir etki sonucunu yasaklamıştır. Bir ay boyunca günde 2-6 gram (0.071-0.212 oz) ek miktarlarında, karnitinin egzersizi veya fiziksel performansı etkilediğine dair tutarlı bir kanıt yoktu. Karnitin takviyeleri, egzersiz yaparken oksijen tüketimini veya metabolik işlevleri iyileştirmez ve kastaki karnitin miktarını artırmaz. L-karnitinin yağ metabolizmasını etkilediğine veya kilo kaybına yardımcı olduğuna dair bir kanıt yoktur .

Erkek kısırlığı

Seminal sıvının karnitin içeriği, sperm sayısı ve hareketliliği ile doğrudan ilişkilidir, bu da bileşiğin erkek kısırlığının tedavisinde değerli olabileceğini düşündürmektedir.

Hastalıklar

Karnitin, çeşitli kardiyometabolik koşullarda çalışılmış olup , diğer birçok bozukluğun yanı sıra kalp hastalığı ve diyabette yardımcı olma potansiyeli açısından ön araştırma aşamasında olduğunu göstermektedir . Karnitin, kardiyovasküler hastalıklarla ilişkili tüm nedenlere bağlı ölümlerin önlenmesinde hiçbir etkiye sahip değildir ve kan lipidleri üzerinde önemli bir etkisi yoktur .

Meta-analizlerden L-karnitin takviyesinin kalp yetmezliği olan kişilerde kalp fonksiyonunu iyileştirdiğine dair bazı kanıtlar olmasına rağmen , riski azaltmada veya kardiyovasküler hastalıkları tedavi etmede genel etkinliğini belirlemek için yeterli araştırma yoktur .

Glikoz toleransını iyileştirmek veya açlık kan şekerini düşürmek gibi tip 2 diyabet semptomlarını iyileştirmek için L-karnitin takviyesinin kullanımını gösteren yalnızca ön klinik araştırmalar vardır .

Böbrekler , karnitin seviyeleri de dahil olmak üzere vücuttaki genel homeostaziye katkıda bulunur . Böbrek yetmezliği durumunda, hastalığa bağlı iştahsızlığın bir sonucu olarak karnitinin idrarla atılımının artması, endojen sentezin azalması ve yetersiz beslenme, karnitin eksikliğine neden olabilir. Karnitin, sistemik inflamasyon için bir biyobelirteç olan C-reaktif proteini düşürmesine rağmen, son dönem böbrek hastalığında çoğu parametre üzerinde hiçbir etkiye sahip değildir . Karnitin kan seviyeleri ve kas depoları düşebilir, bu da kansızlığa , kas güçsüzlüğüne, yorgunluğa, değişen kan yağ seviyelerine ve kalp rahatsızlıklarına katkıda bulunabilir . Bazı çalışmalar, yüksek dozda l- karnitin (genellikle enjekte edilir) takviyesinin anemi yönetiminde yardımcı olabileceğini göstermiştir .

Kaynaklar

Vücutta bulunan form, aynı zamanda yiyeceklerde bulunan form olan l- karnitindir. L- karnitin açısından zengin gıda kaynakları hayvansal ürünler, özellikle sığır ve domuz etidir. Kırmızı etler daha yüksek l- karnitin seviyelerine sahip olma eğilimindedir . Hayvansal ürünler içeren çeşitli diyetler yiyen yetişkinler, günde yaklaşık 23-135 mg karnitin elde eder. Diyetleri bu karnitin açısından zengin hayvansal kaynaklı gıdalardan yoksun olduğu için veganlar belirgin şekilde daha az (yaklaşık 10-12 mg) alırlar. Diyetteki karnitinin yaklaşık %54 ila %86'sı ince bağırsakta emilir, ardından kana geçer. Böbrekler karnitin koruduğu için, karnitin açısından fakir diyetlerin bile toplam karnitin içeriği üzerinde çok az etkisi vardır.

Seçilmiş gıda kaynakları karnitin
Gıda Miligram (mg)
Dana biftek, pişmiş, 4 ons (110 g) 56-162
Kıyma, pişmiş, 4 ons (110 g) 87–99
Süt, bütün, 1 su bardağı (237 g) 8
Morina balığı, pişmiş, 4 ons (110 g) 4–7
Tavuk göğsü, pişmiş, 4 ons (110 g) 3-5
Dondurma, ½ su bardağı (125 mL) 3
Peynir, çedar, 2 ons (57 g) 2
Tam buğday ekmeği, 2 dilim 0,2
Kuşkonmaz, pişmiş, ½ su bardağı (62 g) 0.1

Genel olarak, omnivordur insan her gün 2 ve 12 arasında tüketmek  umol  kg -1 vücutta karnitin% 75'ini, vücut ağırlığı arasındadır. İnsanlar endojen 1.2 umol kg üretmek -1 vücutta karnitin% 25'ini, günlük olarak karnitinin vücut ağırlığı arasındadır. Katı vejetaryen besin kaynağından (0.1 umol kg çok az karnitin elde -1 temelde hayvan türevli gıdalarda bulunan, günlük vücut ağırlığı).

L-Karnitin, asetil L -karnitinden ve propionil- l -karnitinden mevcuttur diyet takviyesi güvenli olarak kabul 1 g, 0.5 günlük bir miktarda, haplar ya da tozlar. Aynı zamanda , kalıtsal hastalıklara ikincil birincil ve bazı ikincil karnitin eksikliği sendromlarını tedavi etmek için Gıda ve İlaç İdaresi tarafından onaylanmış bir ilaçtır .

İlaç etkileşimleri ve yan etkiler

Karnitin , pivampicillin gibi pivalat- konjuge antibiyotiklerle etkileşime girer . Bu antibiyotiklerin kronik olarak uygulanması, karnitin tükenmesine yol açabilen pivaloil-karnitin atılımını arttırır. Antikonvülsanlar valproik asit , fenobarbital , fenitoin veya karbamazepin ile tedavi, kandaki karnitin düzeylerini önemli ölçüde azaltır.

Günde yaklaşık 3 gram (0.11 oz) miktarında alındığında karnitin bulantı , kusma, karın krampları, ishal ve balık gibi kokan vücut kokusuna neden olabilir . Diğer olası yan etkiler arasında epilepsili kişilerde deri döküntüsü , kas güçsüzlüğü veya nöbetler bulunur .

Tarih

Levocarnitine, 27 Aralık 1985'te ABD Gıda ve İlaç Dairesi tarafından Carnitor markası altında yeni bir moleküler varlık olarak onaylandı .

Ayrıca bakınız

Referanslar