카르니틴

Carnitine
카르니틴
Carnitine.svg
Carnitine-3D-structure.png
임상 데이터
AHFS/Drugs.comMicromedex 상세 소비자 정보
루트
행정부.
경구, 정맥주사
ATC 코드
  • A16AA01 (WHO) (l폼)
법적 상태
법적 상태
  • 다음과 같습니다US. OTC
약동학 데이터
바이오 어베이러빌리티10 % 미만
단백질 결합없음.
대사약간[clarification needed]
배설물소변 (95 % 이상)
식별자
  • 3-히드록시-4-(트리메틸아자늄)부탄산염
CAS 번호
PubChem CID
드러그뱅크
켐스파이더
유니
케그
체비
첸블
CompTox 대시보드 (EPA )
ECHA 정보 카드100.006.343 Edit this at Wikidata
화학 및 물리 데이터
공식C7H15NO3
몰 질량161.201 g·140−1
3D 모델(JSmol)
  • C[N+](C)(C)CC(CC(=O)[O-])o
  • InChI=1S/C7H15NO3/c1-8(2,3)5-6(10)4-7(10)11/h6,9H,4-5H2,1-3H3 checkY
  • 키: PHIQHXFUZVPII-UHFFFAOYSA-N checkY
☒NcheckY (이게 뭐죠?) (표준)

카르니틴은 대부분의 포유류, 식물, 그리고 일부 [1][2][3][4]박테리아에서 신진대사에 관여하는 4차 암모늄 화합물이다.에너지 대사를 지원하기 위해 카르니틴은 긴 사슬의 지방산을 미토콘드리아로 운반하여 에너지 생산을 위해 산화시키고 [3]세포에서 신진대사의 산물을 제거하는 데에도 관여한다.주요 대사 역할을 감안할 때 카르니틴은 지방산을 에너지원으로 [3]대사하는 골격과 심장 근육과 같은 조직에 농축되어 있습니다.일반적으로 엄격한 채식주의자를 포함한 개인은 충분한 L-카르니틴을 [1]생체 내에서 합성한다.

카르니틴은 두 개의 입체 이성질체 중 하나로 존재한다( 개의 에난티오머 d-카르니틴(S-(+)) 및 l-카르니틴([5]R-(-)).둘 다 생물학적으로 활성이지만, 동물에서 자연적으로 발생하는 것은 l-카르니틴뿐이며, d-카르니틴은 l-형태의 [6]활성을 억제하기 때문에 독성이 있다.상온에서 순수 카르니틴은 백색 분말이며 독성이 낮은 수용성 즈위티온이다.아미노산에서 [7]유래한 카르니틴은 1905년 육류 추출물에서 추출되어 라틴어로 "카로/카니스" 또는 살에서 [2]유래했다.

유전적 또는 의학적 장애가 있는 일부 사람들은 충분한 카르니틴을 만들 수 없으며,[1][3][4] 식이 보충이 필요합니다.운동선수들 사이에서 운동 성과 향상이나 회복을 위한 카르니틴 보충제 섭취에도 불구하고,[3][4] 그것이 어떤 이점을 제공한다는 것을 나타낼 수 있는 양질의 임상 증거가 충분하지 않다.

생합성 및 대사

카르니틴생합성

인간을 [1][3]포함한 많은 진핵생물들은 카르니틴을 합성하는 능력을 가지고 있다.인간은 아미노산 리신[1]메틸화로부터 유도되는 기질 TML(6-N-트리메틸리신)로부터 카르니틴을 합성한다.다음으로 TML은 트리메틸리신디옥시게나아제(TMLD)에 의해 히드록시트리메틸리신(HTML)으로 히드록시화되며 아스코르브산과 철의 존재가 요구된다.HTML은 HTML 알돌라아제(효소를 필요로 하는 피리독살 인산염)에 의해 분해되어 4-트리메틸아미노부틸알데히드(TMABA) 및 글리신을 생성한다.그런 다음 TMABA는 NAD 의존성+ 반응에서 TMABA 탈수소효소에 [1]의해 감마 부티로베탄으로 탈수소된다.감마 부티로베타인은 감마 부티로베타인 하이드록실화효소(아연 결합효소[8])에 의해 수산화되어 L-카르니틴으로 전환되며,[1][9] Fe2+ 형태의 철분을 필요로 한다.

카르니틴은 긴 사슬의 아세틸카르니틴 에스테르를 형성하고 카르니틴 팔미토일전달효소 I 및 카르니틴 팔미토일전달효소 [10]II에 의해 지방산을 미토콘드리아 막을 가로질러 운반하는 데 관여한다.카르니틴은 또한 아세틸기를 [1]받거나 주는 능력을 통해 아세틸-CoA조효소 A의 수치를 안정시키는 역할을 한다.

카르니틴생합성효소조직분포

인간의 카르니틴 생합성 효소의 조직 분포는 TMLD가 간, 심장, 근육, 뇌에서 활성화되고 [1]신장에서 가장 높다는 것을 나타낸다.HTMLA 활성은 주로 간에서 발견된다.TMABA 산화 속도는 간에서 가장 높고 [1]신장에서도 상당한 활성이 있다.

카르니틴 셔틀 시스템

지방 조직에서 혈액으로 방출되는 자유 부유 지방산은 혈청 알부민으로 알려진 운반체 단백질 분자와 결합하며, 이는 지방산을 심장, 골격근, 그리고 그들이 연료로 사용되는 다른 조직 세포와 같은 표적 세포의 세포질로 운반합니다.그러나 표적 세포가 지방산을 ATP 생산과 β 산화에 사용하기 전에, 사슬 길이가 14개 이상인 지방산을 활성화하고 카르니틴 [11]셔틀의 세 가지 효소 반응으로 세포의 미토콘드리아 매트릭스로 운반해야 한다.

카르니틴 셔틀의 첫 번째 반응은 외부 미토콘드리아 막에서 발견되는 아실-CoA 합성효소의 아이소자임 계열에 의해 촉매되는 2단계 과정으로, 이들은 지방산 카르복실기와 코엔자임 A의 티올기 사이에 티오에스테르 결합을 형성하여 지방산의 활성화를 촉진하여 지방산 아실-CoA를 생성한다.를 클릭합니다.[11]

반응의 첫 번째 단계에서 아실-CoA 합성효소는 아데노신 일인산기(AMP)를 ATP 분자로부터 지방산으로의 전달을 촉매하여 지방산 아실-아데닐산 중간체 및 피로인산기(PPi)를 생성한다.ATP에서 두 개의 고에너지 결합의 가수분해로 형성된 피로인산은 무기 피로인산가수분해효소에 의해 즉시 P의i 두 분자로 가수분해된다.이 반응은 활성화 반응을 촉진하고 더 유리하게 만드는 매우 발열적이다.제2공정에서는 세포성 조효소 A티올기가 아실아데닐산을 공격하여 AMP를 치환하여 티오에스테르 지방 아실-CoA를 [11]형성한다.

두 번째 반응에서 아실-CoA는 카르니틴의 수산기에 일시적으로 부착되어 지방 아실-카르니틴을 형성한다.이러한 에스테르 변환은 카르니틴 아실전달효소 1로 알려진 미토콘드리아의 외막에서 발견되는 효소에 의해 촉매된다.[11]

형성된 지방 아실-카르니틴 에스테르는 막간 공간을 가로질러 확산되며, 내부 미토콘드리아 막에 위치한 카르니틴-아실카르니틴 트랜스로카아제(CACT)를 통해 쉽게 확산되어 매트릭스로 들어간다.항산화제[11]기질로 이동하는 지방 아실 카르니틴 분자 1개당 기질에서 막간 공간으로 카르니틴 분자 1개를 되돌린다.

카르니틴 셔틀의 세 번째 및 마지막 반응에서 지방 아실기는 지방 아실-카르니틴에서 조효소 A로 이행되어 지방 아실-CoA 및 유리 카르니틴 분자를 재생한다.이 반응은 미토콘드리아 기질에서 일어나며, 내부 미토콘드리아 막의 내면에 위치한 카르니틴 아실전달효소 2(카르니틴 팔미토일전달효소 2, CPT2)에 의해 촉매된다.형성된 카르니틴 분자는 지방 아실-CoA가 [11]β-산화로 들어가는 동안 동일한 공수송체(CACT)에 의해 막간 공간으로 다시 닫힙니다.

지방산β산화조절

카르니틴 매개 진입 과정은 지방산 산화의 속도 제한 인자이며 조절의 [11]중요한 지점이다.

억제

간은 글리코겐으로 산화되거나 저장될 수 없는 포도당이 공급될 때 과도한 포도당으로부터 트리글리세리드를 활발하게 만들기 시작합니다.이는 지방산 합성의 첫 번째 중간체인 말로닐-CoA의 농도를 증가시켜 카르니틴 아실전달효소 1을 억제함으로써 지방산이 β 산화를 위해 미토콘드리아 매트릭스로 들어가는 것을 방지한다.이러한 억제는 합성이 [11]일어나는 동안 지방산 분해를 예방합니다.

액티베이션

카르니틴 셔틀 활성화는 에너지 생산에 필요한 지방산 산화의 필요성 때문에 발생합니다.격렬한 근육 수축이나 단식 중에 ATP 농도는 감소하고 AMP 농도는 증가하여 AMP 활성화 단백질 키나제(AMPK)의 활성화로 이어진다.AMPK는 보통 말로닐-CoA 합성을 촉매하는 아세틸-CoA 카르복실화효소를 인산화한다.이러한 인산화 작용은 아세틸-CoA 카르복실화효소를 억제하고, 이는 다시 말로닐-CoA의 농도를 낮춥니다.낮은 수준의 말로닐-CoA는 카르니틴 아실전달효소 1을 억제하여 지방산을 미토콘드리아로 수입할 수 있게 하여 궁극적으로 [11]ATP의 공급을 보충한다.

전사 계수

페르옥시좀 증식기 활성화 수용체 알파(PPARα)는 전사인자로 기능하는 핵 수용체이다.근육, 지방 조직 및 간에서 작용하여 지방산 운반체 카르니틴 아실전달효소 1과 2, 짧은, 중간, 긴 및 매우 긴 아실 사슬에 대한 지방산 아실-CoA 탈수소효소 및 관련 [11]효소를 포함하여 지방산 산화에 필수적인 유전자 세트를 작동시킵니다.

PPARα는 두 가지 경우에서 전사인자로 기능한다. 앞에서 언급한 바와 같이 식사 사이의 단식이나 장기 기아와 같이 지방 이화작용으로 인한 에너지 수요가 증가할 경우이다.그 외에도 심장의 태아에서 신생아 대사로의 이행입니다.태아에서 심장 근육의 연료원은 포도당과 젖산이지만, 신생아의 심장에서는 PPARα가 활성화되어야 하는 주요 연료이기 때문에 [11]단계에서 지방산 대사에 필수적인 유전자를 활성화시킬 수 있다.

지방산 산화의 대사 결함

지방산 수송이나 산화에 있어서 20개 이상의 인간 유전적인 결함이 확인되었다.지방산산화결함이 있는 경우 아실카르니틴은 미토콘드리아에 축적되어 세포졸로 전달된 후 혈액으로 전달된다.신생아의 아실카르니틴 혈장 농도는 소혈액 샘플에서 탠덤 질량 [11]분석법에 의해 검출될 수 있다.

카르니틴의 돌연변이 또는 결핍으로 인해 β 산화에 결함이 있는 경우, 포유동물에서 지방산의 β(오메가) 산화가 더욱 중요해진다.실제로 β지방산의 산화는 간 및 신장의 소포체에서 발생하는 일부 척추동물 및 포유동물의 F-A 분해 경로 중 하나이며,β탄소의 산화(카복실기에서 발생하는 β(\display style \ β탄소의 산화는 β(\ style \beta 와는 대조적이다.미토콘드리아에서 [1][11]지방산의 자일 말단).

생리적 영향

정상 합성의 예로서, 70kg(150lb)의 사람은 하루에 [1]11-34mg의 카르니틴을 생산한다.붉은 고기와 다른 동물성 식품을 혼합하여 먹는 성인은 하루에 약 60-180mg의 카르니틴을 섭취하는 반면, 채식주의자들은 하루에 [3]약 10-12mg을 섭취한다.식단에서 얻은 대부분의 카르니틴(5486%)은 [3]혈액에 들어가기 전에 소장에서 흡수된다.카르니틴의 총 체내 함량은 70kg(150파운드)에 약 20g(0.71온스)으로 골격근 [3]세포에 거의 다 들어 있다.카르니틴은 하루에 약 400μmol의 속도로 대사되는데, 이는 전체 체내 [1]저장량의 1% 미만이다.

부족.

카르니틴 결핍은 신진대사 장애가 없는 건강한 사람들에게서 드물며, 대부분의 사람들이 보통 지방산 [1]대사를 통해 생산되는 정상적이고 적절한 수준의 카르니틴을 가지고 있다는 것을 나타냅니다.한 연구는 채식주의자들이 카르니틴 [1]결핍의 징후를 보이지 않는다는 것을 발견했다.유아, 특히 미숙아는 카르니틴이 적게 저장되기 때문에 필요할 [1]경우 모유 대신 카르니틴 강화 유아용 조제 분유를 사용해야 합니다.

카르니틴 결핍 상태에는 두 가지 유형이 있습니다.1차 카르니틴 결핍증은 심근증, 골격근 약화, 저혈당 [1][3]증상과 함께 전형적으로 5세까지 나타나는 세포 카르니틴-수송체계의 유전적 질환이다.2차 카르니틴 결핍은 만성 신부전과 같은 특정 질환의 결과 또는 항생제 사용, 영양실조, 소화 [1][3]흡수 불량과 같은 카르니틴 흡수를 감소시키거나 배설량을 증가시키는 조건에서 발생할 수 있습니다.

보충

운동선수들 사이에서 운동 성과 향상, 근육 경련 억제 또는 신체 훈련으로부터의 회복을 위해 카르니틴을 사용하는 것에 대한 광범위한 관심에도 불구하고, 이러한 가능한 유익성에 대한 연구의 질은 낮아서 [1][3]어떤 효과의 결론도 내리지 못하고 있다.한 달에 걸쳐 하루에 2–6g(0.071–0.212oz)의 보충제 양에서 카르니틴이 운동이나 신체 [3]성과에 영향을 미친다는 일관된 증거는 없었다.카르니틴 보충제는 운동할 때 산소 소비나 대사 기능을 개선하지 못하며 [1][3]근육 내 카르니틴 양을 증가시키지도 않는다.L-카르니틴이 지방 대사에 영향을 미치거나 체중 [3]감량에 도움을 준다는 증거는 없다.

남성 생식력

정액의 카르니틴 함량은 정자 수 및 운동성과 직접적으로 관련이 있으며, 이는 이 화합물이 남성 [1]불임 치료에 가치가 있을 수 있음을 시사한다.

질병.

카르니틴은 다양한 [1]심근경화 조건에서 연구되어 심장병당뇨병의 보조물질로서의 잠재력에 대한 예비 연구가 진행 중인 것으로 나타났다.카르니틴은 심혈관 [12]질환과 관련된 모든 원인 사망률을 예방하는 데 효과가 없으며 [1][13]혈중 지질에도 큰 효과가 없습니다.

L-카르니틴 보충제가 심부전 환자의 심장 기능을 향상시켰다는 메타 분석의 증거가 있지만, 위험을 낮추거나 심혈관 [1][12]질환을 치료하는 데 있어 L-카르니틴의 전반적인 효능을 결정하기 위한 연구는 불충분하다.

제2형 당뇨병의 증상을 개선하기 위해 L-카르니틴 보충제의 사용을 나타내는 예비 임상 연구(예: 포도당 내성을 개선하거나 [1][14]혈당의 공복 수준을 낮추는 것)만이 있다.

신장은 카르니틴 수치를 포함한 신체의 전반적인 항상성에 기여합니다.신장장애의 경우 질병유발성 거식증으로 인한 카르니틴의 요로증가, 내인성 합성저하, 영양불량 등이 카르니틴 [1]결핍을 초래할 수 있다.카르니틴은 전신 [15]염증바이오마커인 C 반응성 단백질을 낮출 수 있지만 말기 신장 질환의 대부분의 매개 변수에는 영향을 미치지 않습니다.카르니틴 혈중 수치와 근육 저장은 빈혈, 근육 약화, 피로, 혈중 지방 수치 변화, 심장 [1]질환의 원인이 될 수 있습니다.일부 연구는 L-카르니틴(자주 주입)의 고용량 보충이 빈혈 [1]관리에 도움이 될 수 있다는 것을 보여주었다.

원천

체내에 존재하는 형태는 l-카르니틴이며, 음식에도 존재하는 형태이다.L-카르니틴이 풍부한 식품은 동물성 제품, 특히 소고기와 [1]돼지고기입니다.붉은 고기는 L-카르니틴 [1][13]함량이 높은 경향이 있다.동물성 식품을 포함한 다양한 식단을 먹는 성인들은 하루에 [1][16]약 23-135mg의 카르니틴을 섭취한다.채식주의자들은 그들의 식단에 이러한 카르니틴이 풍부한 동물 유래 음식이 부족하기 때문에 눈에 띄게 적게 섭취한다.식이 카르니틴의 약 54%에서 86%가 소장에서 흡수되어 [1]혈액으로 들어간다.심지어 카르니틴이 부족한 식사도 신장이 카르니틴을 [13]보존하기 때문에 전체 카르니틴 함량에 거의 영향을 미치지 않습니다.

선택된 카르니틴[1] 식품원
음식. 밀리그램(mg)
쇠고기 스테이크, 조리, 4온스(110g) 56–162
간 쇠고기, 조리, 4온스(110g) 87–99
우유, 통, 1컵 (237g) 8
대구, 조리, 4온스(110g) 4–7
닭 가슴살, 조리, 4온스(110g) 3–5
아이스크림 †컵 (125 mL) 3
치즈, 체다, 2온스(57g) 2
통밀빵 2장 0.2
아스파라거스, 조리, cup컵(62g) 0.1

일반적으로, 잡식성 인간은 매일 2에서 12 µmol−1 kg의 몸무게를 소비하며, 체내 카르니틴의 75%를 차지한다.인간은 내생적으로 매일 1.2μmolkg의−1 카르니틴을 생산하며,[1][3] 이는 체내 카르니틴의 25%를 차지한다.엄격한 채식주의자들은 주로 동물 유래 [1][17]식품에서 발견되기 때문에 식단에서 카르니틴을−1 거의 섭취하지 않는다.

L-카르니틴, 아세틸-l-카르니틴, 프로피오닐-l-카르니틴은 식이 보조제 또는 분말에서 사용 가능하며,[1][3] 하루 0.5~1g의 양이 안전하다고 간주됩니다.그것은 또한 유전 [1][3]질환에 이차적인 1차 및 특정 2차 카르니틴 결핍 증후군을 치료하기 위해 식품의약국에 의해 승인된 약품이다.

약물 상호작용 및 부작용

카르니틴은 피바실린과 같은 피바산 결합 항생제와 상호작용한다.이러한 항생제의 만성 투여는 카르니틴 고갈을 [1]초래할 수 있는 피발로일 카르니틴의 배설량을 증가시킨다.항경련제 발프로산, 페노바르비탈, 페니트인 또는 카르바마제핀으로 치료하면 카르니틴의 [4]혈중 농도가 현저하게 감소합니다.

하루에 약 3그램(0.11온스)의 양을 섭취했을 때, 카르니틴은 메스꺼움, 구토, 복부 경련, 설사, 그리고 [1][4]생선 냄새가 나는 체취유발할 수 있습니다.다른 가능한 부작용으로는 [4]간질 환자의 피부 발진, 근육 약화, 발작 이 있다. 뇌전증

역사

레보카르니틴은 1985년 12월 [4][5]27일 미국 식품의약국에 의해 카니터라는 상표명으로 새로운 분자 실체로 승인되었다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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