фатро

L-карнітин це важливий метаболіт, який відіграє ряд важливих ролей у проміжному метаболізмі всіх тварин. З двох стереоізомерів карнітину, L- та D-карнітину, лише L-карнітин (левокарнітин) є природним та біологічно активним, і з цієї причини Metabolik був розроблений, щоб містити лише чистий L-карнітин.

L-карнітин, навіть поодинці, здатний протидіяти багатьом порушення обміну речовин зазвичай зустрічаються під час перехідний період корів: накопичення жирних кислот у печінці, окислювальний стрес, гіперамонемія та запалення.

Роль L-карнітину в жировому обміні

Найвідомішою та найважливішою біологічною функцією карнітину є транспорт жирних кислот від цитоплазми до матриксу мітохондрій, де вони окислюються для отримання енергії за допомогою β-окислення.

Щоб метаболізуватися, кислоти спочатку повинні зв’язуватися з CoA, отримуючи ацетил-CoA, який є активованою формою жирних кислот. Внутрішня частина мембрани мітохондрій непроникна для ацетил-КоА, оскільки вони повинні зв’язуватися з карнітином, щоб отриманий ацетил-карнітин транспортувався до матриксу мітохондрій.

Ця транслокація відбувається через серію реакцій, що каталізуються трьома залежними від карнітину ферментами, які разом представляють транспортну систему карнітину:

  • Ацильна група, етерифікована до CoA переноситься в карнітин за допомогою карнітин-пальмітоїлтрансферази 1 (CPT-1), розташованої у зовнішній мітохондріальній мембрані.
  • Ацетил-карнітин транспортується всередину за допомогою ацетилкарнітин-карнітинової транслокази (CACT), яка опосередковує трансмембранний обмін ацетил-карнітину на карнітин.
  • Ацил-карнітин стає ацил-КоА через карнітин-пальмітоїлтрансферазу 2 (CPT-2), розташовану у внутрішній мітондріальній мембрані. В даний час жирна кислота етерифікується до CoA в мітохондріальному матриксі, а вільний карнітин дифундує в цитозоль через мембрану під дією ацетилкарнінітин-карнітинової транслокази.

На додаток до CPT-1 і CPT-2, карнітин також є субстратом для багатьох інших залежних від карнітину ацетилтрансфераз, які мають різний внутрішньоклітинний розподіл та різну специфіку по ланцюгу. Карнітин-ацетилтрансферази каталізують обмін ацильними групами між CoA та карнітином, потенційно токсичні метаболіти, полегшуючи мітохондріальний потік надлишку вуглецевого палива, який модулює співвідношення ацетил-КоА/КоА у різних внутрішньоклітинних компартментах і, таким чином, відіграє численні вирішальні ролі в метаболізмі.

Завдяки цим ключовим регуляторним функціям, карнітин захищає мітохондріальну функцію і є важливим для здорового енергетичного обміну.

Печінка жуйних не здатний ефективно експортувати жири, такі як ліпопротеїни дуже низької щільності (ЛПНЩ), однак, печінкове β-окислення жирних кислот стимулюється екзогенним карнітином, тому введення карнітину завдяки його здатності покращувати катаболізм жирів є важливим інструментом у контроль жирності печінки та супутні розлади.

Карнітин також зменшує синтез жирних кислот (ліпогенез) в печінці через перенаправлення залишків ацетилу в бік ацетил-карнітину, який згодом виділяється печінкою в кровообіг.

Дослідження in vitro з використанням гістологічних зрізів великої рогатої худоби показали, що карнітин покращує окислення жирних кислот та інгібує синтез тригліцеридів.

Доведено, що карнітин зменшує накопичення ліпідів у печінці у корів із негативним енергетичним балансом, експериментально індукованих.

Крім того, карнітин виконує ряд інших важливих внутрішньоклітинних та метаболічних функцій:

  • Переносить жирні кислоти, що утворюються внаслідок пероксисомного бета-окислення, в мітохондрії, сприяє окисленню яка не може бути повною в пероксисомах.
  • Покращити переробку CoA видалення коротколанцюгових ацильних груп, що накопичуються в мітохондріях, підвищення рівня вільного CoA, який потім доступний для підтримки продовження β-окислення та циклу Кребса.
  • Карнітин також забезпечує a захисний ефект проти кетозу, оскільки він сприяє повному окисленню жирних кислот, діючи як ацетиловий буфер, збільшуючи використання β-гідроксибутирату в периферичних тканинах і покращуючи виведення ацетил-карнітинів з сечею.
  • Показано карнітин збільшує глюконеогенез печінки, стимулювання потоку метаболітів через піруват-карбоксилазу та підвищення доступності амінокислот шляхом інгібування розгалуженої ланцюга α-кетокислоти дегідрогенази, дію, яка зменшує розпад амінокислот з розгалуженим ланцюгом та сприяє синтезу білка.

L-карнітин та його дія проти окисного стресу

Реактивні форми кисню (АФК) беруть участь у патогенезі ряду метаболічних порушень, тому контроль окисного стресу у молочних корів являє собою обов'язкову терапевтичну мету в профілактиці периртальних розладів.

L-карнітин виявився ефективним у багатьох видах у патологічних ситуаціях, що характеризуються підвищеним окислювальним стресом, і є дані, що він відіграє вирішальну роль як модулятор клітинної реакції на стрес, як у ситуаціях зі здоров’ям, так і під час хвороби.

L-карнітин здатний зменшити окислювальний стрес різними способами:

  • безпосередньо через діяльність радикальний захоплення, як було продемонстровано як in vitro, так і in vivo;
  • за його здатність стабілізація мітохондріальних мембран, зменшуючи генерацію АФК через електронно-транспортний ланцюг;
  • запобігання нарощуванню кінцевих метаболітів перекисного окислення ліпідів.

Крім того, L-карнітин володіє металаторною активністю, яка зменшує концентрацію цитозольного заліза, елемента, що збільшує утворення вільних радикалів.

Протизапальний ефект L-карнітину

Декілька висновків постійно показують, що L-карнітин може зменшити запальний процес при багатьох патологічних станах.

У тваринних моделях с гіпертонія, доповнений L-карнітином для успішної протидії збільшенню IL-1β, IL-6 та TNF-α у плазмі та серцевій тканині.

Лікування L-карнітином знижує білки гострої фази C-реактивний білок та амілоїд A сироватки крові та підвищує рівень загальних білків у плазмі крові та негативних білків гострої фази (альбумін та трансферин) у хворих на гемодіалізі.

У моделі карагенан-індукованого запалення у дорослих щурів (що було доведено як гарна, високо прогнозована модель для тестування активності протизапальних препаратів), L-карнітин зміг відновити зміни у запальних функціях клітин та руйнування тканин, зменшуючи вироблення супероксид-аніонів.

Завдяки поліпшенню функції мітохондрій, карнітин може зменшити окислювальний стрес, що є важливим фактором вивільнення прозапальних цитокінів під час умов, що погіршують клітинний енергетичний гомеостаз.

Також було висловлено припущення, що L-карнітин може модулювати імунну відповідь, і виявлено, що його дефіцит відповідає за збій в імунній відповіді у випадках ендотоксин-опосередкованої поліорганної недостатності.

L-карнітин як детоксикатор амонію (NH4 +)

амонію є токсичним продуктом, одержуваним з білкового обміну, зі складним обміном речовин, що включає різні органи, особливо печінку, де відбувається цикл сечовини, що є важливим для його виведення.

L-карнітин також відіграє певну роль у детоксикації аміаку, і, як показано, його введення знижує рівень аміаку в крові, запобігає токсичності аміаку та покращує порушення обміну аміаку у людей та тварин.

Також був показаний L-карнітин запобігає гіперамонемії у жуйних. Внутрішньовенне введення L-карнітину вівцям знижувало рівень амонію в плазмі у тварин, яким вводили пероральний розчин із сечовиною. В іншому дослідженні добавки L-карнітину полегшували гіперамонемію у жуйних тварин, які отримували високий рівень небілкового азоту.

Механізм, за допомогою якого L-карнітин захищає від токсичності аміаку, недостатньо вивчений, але припускають, що він може діяти, викликаючи уреогенез, покращуючи структуру та метаболічну цілісність мітохондрій, або запобігаючи пригніченню уреогенезу похідними ацетил-КоА.

Карнітин є фундаментальним елементом, який знаходиться на метаболічному перехресті, що забезпечує зв'язок між метаболізмом жирних кислот та синтезом сечовини в умовах негативного енергетичного балансу.

L-карнітин та чутливість до інсуліну

Потреби в карнітині зростають в умовах метаболічного стресу, як у перехідний період у молочних корів, і це може призвести до дефіцит карнітину, дисфункція мітохондрій та порушення чутливості до інсуліну, що можна скасувати за допомогою добавок карнітину.

Показано, що добавки карнітину відновлюють реакцію на інсулін при множинних розладах непереносимості глюкози та мають значний вплив на здорових людей засвоєння глюкози по всьому тілу.

Механізм цього метаболічного ефекту карнітину до кінця не з’ясований, проте запропоновано декілька дій карнітину, пов’язаних з цим ефектом:

  • Регулювання транспорту ацетилу та ацилу між внутрішньоклітинними компартментами
  • Регулювання активності піруватдегідрогеназного комплексу
  • Модуляція експресії генів, що кодують гліколітичні та глюконеогенні ферменти та компоненти сигнального каскаду інсуліну
  • Стимуляція фактором росту інсуліну (IGF).

Ця активація IGF може також пояснити позитивний вплив добавок карнітину на репродуктивні показники.