карнитин – уникальное вещество, «витамин здоровья и L- оптимизма».

L-карнитин – уникальное вещество, «витамин здоровья и
оптимизма».
L-карнитин – уникальное вещество, «витамин здоровья и оптимизма».
С химической точки зрения L-карнитин – аминокислота и благодаря своей
важной физиологической роли в организме относится к витаминам группы В
(витамин ВТ), но иногда определяется как витаминоподобное вещество
наряду с такими соединениями, как холин, инозит и некоторые другие. За
способность стимулировать рост L-карнитин называют также «витамином
роста».
Основная роль карнитина – участие в метаболизме жиров и обеспечении
организма энергией: карнитин переносит жирные кислоты внутрь
митохондрий, где они подвергаются окислению.
Организм человека вырабатывает L-карнитин, а также получает его вместе
с пищей, однако при определенных условиях этого количества
недостаточно и требуется дополнительный прием карнитина в виде
специальных продуктов, которые в последние годы во все большем
ассортименте появляются на рынке и набирают заслуженную
популярность.
Функции карнитина
Основное применение карнитина – жиросжигание и стабилизация
оптимального веса (прежде всего в сочетании со спортивными
тренировками, занятиями аэробикой и фитнесом), однако следует иметь в
виду, что карнитин выполняет в организме множество других необходимых
функций:
-снижает уровень холестерина в крови и предотвращает развитие
атеросклероза,
-оказывает антиоксидантное действие,
-улучшает работу сердца; снижает риск возникновения ишемической
болезни сердца; в ----периоды после приступов – способствует более
быстрому восстановлению сердечной мышцы;
-улучшает пищеварение, восстанавливает слизистую желудочно-кишечного
тракта при гастритах и панкреатите;
-активизирует восстановление клеток печени;
-частично снижает повышенную функцию щитовидной железы и основной
обмен;
-оказывает анаболический эффект за счет повышения биосинтеза белков,
прежде всего в мышцах; стимулирует рост детского организма;
-успокаивает нервную систему;
-стимулирует мозговую деятельность;
-повышает иммунитет;
-ускоряет восстановление организма после болезни и операций;
-стимулирует сперматогенез (репродуктивную функции).
Употребление карнитина позволяет достичь активного долголетия.
Потребность организма в L-карнитине и его синтез
Потребность у взрослых В организме человека содержится около 20–25 г
карнитина – главным образом в печени и мышечных тканях (20–50 мг на
100 г), в том числе в сердечной мышце, которая от жирных кислот получает
70 % необходимой энергии. Установлено, что 60 % карнитина находится в
организме в свободной форме, а 40 % – в форме ацетил-L-карнитина.
Карнитин не расщепляется и не преобразуется организмом, однако
выводится через почки (в основном в форме ацилкарнитина), поэтому
необходимо его пополнение.
Организм человека вырабатывает около 20 мг карнитина в день.
Сбалансированная диета (пища животного происхождения) может дать еще
100–300 мг карнитина, в то время как базовая потребность в L-карнитине
оценивается в 20 мг на 1 кг веса тела в день (1000–1500 мг), а при
повышенных энергозатратах возрастает до 2000–6000 мг в сутки. Такую
потребность можно обеспечить только приемом специальных
карнитинсодержащих продуктов.
Потребность у детей
Недостаток карнитина встречается у новорожденных, чаще всего
недоношенных детей; он обусловлен либо нарушением биосинтеза
карнитина, либо его «утечкой» в почках. В грудном молоке содержится Lкарнитин, однако в смесях на основе соевого белка карнитина практически
нет, а его содержание в молочных продуктах снижено в результате
обработки. К счастью, в последние 15 лет крупнейшие производители
детского питания добавляют L-карнитин в смеси для детского питания.
В детском организме биохимический процесс синтеза L-карнитина снижен в
связи с недостатком одного из необходимых ферментов. Полноценный
синтез карнитина начинается примерно с 15 лет, поэтому дополнительный
прием карнитина способствует росту детского организма, а в случаях
задержки роста – просто необходим.
Биосинтез L-карнитина
Собственный синтез L-карнитина происходит в печени и почках. Для этого
необходимы две незаменимые аминокислоты – лизин и метионин, а также
ряд микронутриентов – витамины С, В6, ниацин, железо. При
недостаточном потреблении высококачественной белковой пищи и
недостаточном поступлении необходимых микронутриентов синтез Lкарнитина замедляется.
Факторы, влияющие на снижение содержания L-карнитина в организме
человека
Поскольку фрукты и овощи содержат очень мало карнитина, вегетарианская
диета может привести к недостаточному поступлению карнитина в
организм. Вегетарианцы могут использовать карнитинсодержащие
продукты, изготовленные на основе L-карнитина от компании Lonza без
опасения нарушить свои принципы, так как этот карнитин получается не из
животных источников, а синтезируется путем специального
многоступенчатого процесса.
Недостаток L-карнитина наблюдается также при ограниченном питании
(голодание, низкокалорийная диета).
Симптомы недостаточности
Дефицит L-карнитина может вызвать мышечную слабость, повышенную
утомляемость, недостаточность сердечной, печеночной и почечной
функций, увеличение жировых отложений. В терминах биохимии,
недостаток карнитина может привести к гипогликемии, возникающей из-за
снижения глюконеогенеза в результате нарушения процесса окисления
жирных кислот, и уменьшению образования кетоновых тел с
одновременным повышением содержания СЖК в плазме крови.
Симптомы избыточности
Не обнаружены.
Метаболизм L-карнитина
Химический состав и названия
Названия: L-карнитин; витамин Вт,
гамма-триметил-бета-гидроксибутиробетаин
Формула: (CH3)3N+–CH2–CH(OH)–CH2–COO–
Структурная формула:
Жиры – важнейший энергетический резерв организма
Хотя основным топливом для организма служат углеводы, жирные кислоты
также играют весьма существенную роль в качестве источника энергии.
Организм высших животных и растений может запасать и хранить
значительные количества нейтральных жиров в качестве резервного
топлива. Нейтральный жир характеризуется высокой калорийностью (около
9 кКал на 1 г) и сохраняется в практически безводной форме в виде
внутриклеточных жировых капелек, тогда как гликоген (около 4 кКал на 1 г)
очень сильно гидратирован и не может храниться в столь
концентрированной форме. В организме человека по меньшей мере
половина энергии, поставляемой окислительными процессами,
протекающими в клетках печени, почек, сердечной мышцы и скелетных
мышц, находящихся в состоянии покоя, обеспечивается за счет окисления
жирных кислот. У голодающих животных или животных, пребывающих в
спячке, а также у перелетных птиц жир является по существу единственным
источником энергии.
Бета-окисление жирных кислот
Окисление жирных кислот происходит в митохондриях – энергетических
фабриках клетки – в процессе, называемом бета-окисление. Окисление
жирных кислот может происходить несколькими метаболическими путями,
из которых для организма человека главным является бета-окисление,
которое происходит в митохондриях. Сущность последнего заключается в
окислении второго от –COOH группы атома углерода, который находится в
бета-положении, и отщеплении молекулы ацетил-КоА. Далее ацетил-КоА
вступает в цикл лимонной кислоты (цикл Кребса), затем в системе
дыхательных ферментов окисляется до конечных продуктов обмена – CO2
и H2O с освобождением большого количества энергии (молекул АТФ).
Энергетический выход при окислении жирной кислоты в три раза больше,
чем при окислении глюкозы. Основную роль в окислении жирных кислот
играют печень и мышечные клетки.
Транспорт жирных кислот через внутреннюю мембрану митохондрий
Подготовительным этапом к окислению является предварительная
активация молекул жирных кислот, которая происходит в цитоплазме
клеток. Активация жирной кислоты включает реакцию взаимодействия ее с
КоА и АТФ, вследствие чего образуется активная форма жирной кислоты –
ацил-КоА. Реакцию катализирует фермент тиокиназа.
Низшие жирные кислоты могут проникать в митохондрии независимо от
карнитина, однако длинноцепочечные ацил-КоА (Long-Chain Acyl-CoA) не
могут проникать в митохондрии и окисляться, если предварительно не
образуют ацилкарнитин-производных (Acyl-Carnitine). На наружней стороне
внутренней мембраны митохондрий имеется фермент карнитинпальмитоилтрансфераза I (CPT I), который переносит длинноцепочечные
ацил-КоА на карнитин с образованием ацилкарнитина (Acyl-Carnitine);
последний с помощью фермента карнитин-ацилкарнитин-транслоказы (CT)
способен проникать через внутреннюю мембрану митохондрии. Затем при
действии карнитин-пальмитоилтрансферазы II (CPT II), локализованной на
внутренней поверхности внутренней мембраны митохондрии, ацилкарнитин
взаимодействует с внутримитохондриальным КоА; в результате он
распадается, после чего свободный ацил-КоА включается в процесс бетаокисления, а свободный карнитин выходит из митохондрии в цитоплазму
клетки.
Митохондрии – энергетические станции клетки
Митохондрии относятся к клеточным органеллам – мембранным
структурам, находящимся в цитоплазме клеток. По размерам митохондрии
близки к бактериям, и по своим уникальным свойствам считаются
некоторыми учеными симбиотическими аэробными микроорганизмами,
живущими в клетках. В пользу этого говорит тот факт, что митохондрии
имеют собственный генетический аппарат, синтезирующий белки по схеме,
характерной для бактерий.
В митохондриях происходит окисление углеводов, жирных кислот и
аминокислот до CO2 и воды молекулярным кислородом. Таким образом,
митохондрии являются «топками» по аэробному сжиганию энергетических
субстратов с получением необходимой организму энергии.
Количество и расположение митохондрий
Митохондрии часто располагаются в клетке в непосредственной близости
от структур, нуждающихся в АТФ, который является продуктом их
деятельности, или же вблизи источников клеточного «топлива», в котором
они сами нуждаются. В некоторых клетках, например, в клетках печени,
митохондрии могут свободно перемещаться в цитоплазме, тогда как в
других, например, в мышечных клетках, их положение более или менее
фиксировано. В активно работающих мышечных клетках митохондрии
располагаются правильными рядами вдоль миофибрилл. Благодаря этому
образующиеся в митохондриях молекулам АТФ приходится
диффундировать на очень короткие расстояния для того, чтобы достичь
сократительных элементов миофибрилл. Нередко митохондрии
располагаются также возле находящихся в цитоплазме жировых капелек,
используемых в процессах окисления в качестве «топлива».
В клетке печени (гепатоците) насчитывается около 800 митохондрий,
имеющих форму глобул диаметром около 1 мкм. Митохондрии занимают
около 20–22 % общего объема гепатоцита.
Число митохондрий в клетках увеличивается при спортивных тренировках,
так как их количество влияет на физическую работоспособность.
Структура митохондрий
Размеры и форма митохондрий весьма разнообразны, но все они имеют
две мембраны – гладкую внешнюю и внутреннюю, имеющую множество
перегибов и складок (крист), выступающих в сторону матрикса (внутреннее
пространство митохондрий). Мембраны образуют пространственную
структуру, в которой расположено множество различных ферментов,
индивидуально локализованных на наружной мембране, внутренней
мембране, в межмембранном пространстве, в матриксе. Смысл крист –
увеличение площади поверхности внутренней мембраны, на которой
располагаются ферменты, участвующие в дыхательных процессах. Матрикс
состоит примерно на 50 % из белка; это студнеобразная масса с очень
тонкой структурой.
Мембраны значительно различаются проницаемостью. Наружная мембрана
проницаема для большинства растворенных низкомолекулярных
соединений; внутренняя мембрана проницаема только для воды,
небольших нейтральных молекул, таких, например, как мочевина и
глицерин, а также для короткоцепочечных жирных кислот. Благодаря этой
специфической особенности внутренней мембраны в матриксе имеется пул
ряда ферментов цикла лимонной кислоты и ферментов бета-окисления
жирных кислот, физически и функционально отделенных от
цитоплазматического пула.
Работа митохондрии требует переноса через внутреннюю мембрану ряда
специфических метаболитов, для чего существует несколько транспортных
систем. В частности, длинноцепочечные жирные кислоты транспортируются
внутрь митохондрий с помощью «карнитинового челнока».
Ацетил-L-карнитин
Ацетил-L-карнитин (АЛК) является производным L-карнитина и широко
встречается не только в мышечных клетках, но и в клетках центральной
нервной системы, где играет важную роль как источник ацетильных групп
для синтеза ацетилхолина – важного нейромедиатора, передатчика
нервного импульса и стимулянта ЦНС, – а также в энергообеспечении
клеток ЦНС. В отличие от L-карнитина АЛК может проникать через
гематоэнцефалический барьер (кровяной барьер мозга), поэтому его выпуск
в качестве отдельного продукта оправдан и может служить для стимуляции
деятельности мозга.
АЛК способствует продлению жизни нервных клеток, улучшает их
функционирование. Прием АЛК особенно важен в среднем и пожилом
возрасте. В частности, исследования показали, что АЛК тормозит развитие
болезни Альцгеймера, улучшает память, предупреждает возникновение
депрессии у пожилых людей.
Также установлено, что АЛК поддерживает работу сердца и влияет на
спермогенез, повышая репродуктивную функцию у мужчин
Пищевые источники L-карнитина
Основное количество L-карнитина поступает к нам вместе с пищей, – в
основном, с пищей животного происхождения (молоко, мясо). Фрукты и
овощи содержат очень мало карнитина, поэтому вегетарианская диета
может привести к слабости и снижению выносливости при физической
нагрузке.
Содержание L-карнитина в необработанной пище животного происхождения
(мг на 100 г)
ягнятина 190
оленина 150–160
говядина 143
свинина 25
мясо домашней птицы 13
рыба 3–10
Содержание L-карнитина в необработанной пище растительного
происхождения (мг на 100 г)
Грибы 2,6
морковь 0,4
хлеб 0,4
рис 0,3
бананы 0,1
помидоры 0,1
L-карнитин против D-карнитина
L-карнитин, как и многие другие биомолекулы, существует в двух
вариантах, имеющих одинаковый химический состав, но различную
пространственную конформацию, – L-карнитин (левая форма) и D-карнитин
(правая форма). Два стереоизомера карнитина являются зеркальным
отражением друг друга, и это различие приводит к их абсолютно различной
ценности для организма человека.
В природных источниках обнаружен L-карнитин, и только он играет
биологически активную роль. D-карнитин нарушает биосинтез L-карнитина в
печени и вызывает его недостаточность. До начала 1980-х годов на рынке
предлагался так называе мый рацемический D-,L-карнитин. Рацемат – это
смесь обеих изомерных форм вещества, получаемого химическим путем.
Существующие методы очистки рацемата карнитина позволяют снизить
содержание D-карнитина до нескольких процентов, но только
биотехнология компании Lonza (использование культур микроорганизмов
для выработки чистого L-карнитина) позволяет получать идеальный
продукт, полностью соответствующий человеческой природе.
С возникновением альтернативы и по причине возможного отрицательного
влияния D-карнитина на организм человека американский Департамент
пищевых продуктов и лекарственных средств (FDA) запретил в 1984 г.
распространение в США D-карнитина и D-,L-карнитина. В настоящее время
в мире используется преимущественно L-карнитин компании Lonza, а также
химически синтезированный L-карнитин испанской фирмы Tau-Sigma.
Абсолютно чистый L-карнитин
Компания Lonza благодаря своему патентованному уникальному методу
стереоспецифического синтеза биологически чистого L-карнитина является
в настоящее время единственным в мире производителем, который может
гарантировать 100%-отсутствие нежелательной D-формы в конечном
продукте.
Lonza выпускает чистый карнитин под названием L-Carnitine Cristalline
(порошок), устойчивые к влаге соли карнитина L-Carnitine L-Tartrate
(порошок) и L-Carnitine Magnesium Citrate (гранулы), а также
физиологически активный метаболит L-карнитина Acetyl-L-Carnitine
(порошок). Продукты Lonza сертифицированы ведущими мировыми
организациями по контролю за качеством и являются кошерными
продуктами.
Карнитин и спорт
В отличие от всех остальных жиросжигателей, значительно усиливающих
расщепление жировых отложений (липолиз) и выброс в кровь свободных
жирных кислот (СЖК), карнитин как таковой в липолизе не участвует, зато
он участвует в утилизации жирных кислот, поэтому его действие
максимально заметно тогда, когда в крови уже присутствует много СЖК:
благодаря карнитину значительно повышается проницаемость клеточных
мембран для жирных кислот, интенсифицируется энерговыделение,
увеличивается работоспособность и выносливость организма. Повышение
количества СЖК в крови происходит при длительных физических нагрузках,
аэробике, при потреблении жирной пищи, при разгрузочных
(низкокалорийных) диетах; повышенный уровень жирных кислот в крови
наблюдается у маленьких детей. Вот почему карнитин необходим при
занятиях спортом, в экстремальных условиях, при похудательных диетах,
для усиления роста детей.
Силовые тренировки
Карнитин способствует увеличению силы и мышечной массы, более
быстрому восстановлению после нагрузок за счет общего улучшения
обменных процессов в клетках, при которых аминокислоты, витамины,
минералы и другие необходимые вещества свободнее проникают в клетки,
а из клеток удаляются токсичные продукты обмена.
Во время силовых тренировок карнитин, способствуя выработке энергии из
жирных кислот, позволяет сберечь аминокислоты ВСАА в мышцах, то есть
создает антикатаболический эффект. При необходимости повысить уровень
производства энергии без жиросжигания рекомендуется увеличить
потребление жиров с пищей (до 100 г в сутки).
Свойство L-карнитина предотвращать набор жировой ткани после диеты
помогает культуристу сохранять рельеф после соревновательного периода,
когда он после изнурительной «сушки» возвращается к интенсивным
тренировкам на набор мышечной массы и к высокой калорийности рациона.
Особенно нужен карнитин культуристу в летнее время, так как он снижает
основной обмен, чем помогает сохранить мышечную массу.
Аэробные виды спорта
Карнитин незаменим для повышения общей и специальной выносливости в
таких видах спорта, как бег, плавание, гребля. Карнитин применяется при
специальной высокожировой диете, позволяющей избежать падения массы
тела при продолжительных тренировках.
Сочетание выраженного анаболического и общеукрепляющего действия
карнитина с полной безвредностью ставит его на особое место в наборе
средств современной спортивной подготовки.
Карнитин и здоровье
Карнитин для похудения Хорошо известно, что только аэробные тренировки
в сочетании с низкокалорийной диетой приводят к эффективному
похудению. Карнитин при этом просто необходим: он обеспечивает
утилизацию жирных кислот и их недоокисленных остатков, количество
которых в крови резко возрастает, снижает образование свободных
радикалов, повышает энерговыделение и выносливость организма,
поддерживает сердце, улучшает настроение. С началом приема карнитина
начинается стабильный процесс «сжигания» жировой ткани. (Кстати, прием
перед и во время тренировки небольших количеств легкоусвояемых
углеводов способствует более быстрому запуску синтеза собственного
карнитина в печени. Такой метод рекомендуется в отсутствие приема
карнитинсодержащих добавок.)
Основные вехи истории карнитина
1905
Русский ученый В. Гулевич впервые обнаружил карнитин в экстракте
мышечной ткани. Новое вещество было названо карнитином от латинского
слова carnis – мясо.
1927
Была определена химическая структура карнитина, однако вопрос о его
биохимической функции долгое время оставался открытым.
1935
С публикации Штрака (Strak) началось десятилетие интенсивных
исследований физиологической роли карнитина.
1952
Френкель (Fraenkel) обнаружил, что L-карнитин наряду с фолиевой
кислотой и другими известными к тому времени витаминами В-группы
является необходимым фактором роста для мучного червя (Tenebrio
molitor). Френкель получил карнитин из экстракта печени и дал ему имя
витамин Вт.
1958
Исследования Фрица (Fritz) показали, что L-карнитин стимулирует
окисление жирных кислот в митохондриях. Таким образом была
установлена фундаментальная роль L-карнитина в процессах
жизнедеятельности организма.
1970
Интенсивные исследования функций L-карнитина в организме и разработка
методов его промышленного производства.
1973
Энгель и Ангелини опубликовали первое сообщение о дефиците карнитина
в организме человека.
1973
В СССР начат промышленный выпуск DL–карнитина хлорида в виде 20 %
раствора для приема внутрьотечественный препарат DL–карнитина хлорид.
Препарат был разработан в НПО «Витамины».
1980-е
Начинается промышленный выпуск и продажа L-карнитина. Между
открытием и широким использованием L-карнитина прошло несколько
десятилетий. До этого L-карнитин для исследовательских целей получали в
небольших количествах путем экстрагирования из мышечной ткани
животных.
1983
Швейцарская компания Lonza патентует уникальный метод получения Lкарнитина и приступает к его промышленной реализации на предприятии в
г. Висп (Visp, Швейцария).
1984
Департамент пищевых продуктов и лекарственных средств (FDA)
запрещает продажу в США рацемата карнитина.
1986
В Клинике нервных болезней 2-го МОЛГМИ им. Н.И. Пирогова (ныне РГМУ)
под руководством академика РАМН, проф. Е.И. Гусева в сотрудничестве с
НПО «Витамины» (проф. В.М. Авакумов) разработана и испытана на
добровольцах инъекционная форма карнитина хлорида для внутривенного
применения в виде 10 % раствора. С этого началось глубокое клиническое
изучение DL–карнитина хлорида (т.е. рацемата карнитина) при лечении
больных с заболеваниями нервной системы. (Подробнее)
1992–96
Компания Lonza приобрела биотехнологическое предприятие в г. Курим
(Kourim, Чешская Республика) и организовала на нем производство Lкарнитина по разработанной ею биотехнологии. Это подразделение
получило название Lonza Biotech sro.
1993
Независимый комитет специалистов присвоил L-карнитину статус
диетической добавки (GRAS – Generally Recognized As Safe). Этим
решением устанавливалась также безопасность приема L-карнитина в
свободной форме и формах солей винной и лимонной кислот (L-карнитин
тартрат и L-карнитин магния цитрат) в количестве 20 мг в день на один
килограмм веса тела человека (1200 мг при весе 60 кг). Такая дозировка
имела или продолжает иметь законодательную силу в европейских странах.
Тем не менее, в настоящее время практически обоснованным является
прием 2 и более грамов карнитина в день.
1993
Минздрав РФ разрешает 10 % раствор карнитина хлорида для
внутривенного введения.
1996
Компания Lonza приобретает компанию Celltech Biologics (Портсмут, США).
Это подразделение получило название Lonza Biologics.
2000
Заводы компании Lonza по производству L-карнитина были
проинспектированы Департаментом пищевых продуктов и лекарственных
средств США (FDA) и национальными органами по контролю за качеством
медикаментов и признаны соответствующими международным нормам USP
(United States Pharmacopoeia), EP (European Pharmacopoeia), FCC (Food
Chemical Codex). Все продукты компании Lonza производятся также в
соответствии с кошерными принципами.
2001
На международной конференции «Экспериментальная биология–2001»
Мюллер (Mueller) сообщил, что оральное применение L-карнитина улучшает
окисление длинноцепочечных жирных кислот. Измерения проводились у
здоровых испытуемых путем замера выдыхаемого углекислого газа.
2002
Профессор кафедры кинезиологии Коннектикутского университета доктор
У. Кремер (William J. Kraemer) опубликовал результаты выдающегося
исследования L-карнитина тартрата.
2004
Lonza Biotech запустила в эксплуатацию два ферментатора (каждый
объемом 75 куб. м).
2004
Минздрав России опубликовал «Рекомендуемые нормы потребления
пищевых и биологически активных веществ», которые устанавливают
следующие нормы суточного потребления для L-карнитина, полученного
путем биотехнологического или химического синтеза млм из пищевого
сырья:
адекватный уровень – 300 мг;
верхний допустимый уровень – 900 мг.
Эта норма даже ниже европейской, что делает практически бессмысленным
эффективное использование карнитинсодержащих добавок.
2004
Вутцке (Wutzke) подтвердил первоначальные результаты исследования
Мюллера (Mueller, см. выше – год 2001), используя другой метод. Он также
показал, что оральный прием L-Carnipure® L-Carnitine L-Tartrate взрослыми
испытуемыми, которые имели легкую степень ожирения, увеличивает
окисление длинноцепочечных жирных кислот.
2005
L-карнитин отметил столетие со дня своего открытия.
http://sia-sport.ru/the_experts/16108/