Carnitina

La carnitina es un zwitterión , lo que significa que tiene cargas tanto positivas como negativas en su estructura. En una solución acuosa, la L-carnitina es fácilmente soluble y sus grupos ionizables, COO⁻ ^y N⁺ ⁽ CH₃ ₎ ₃ _{, se} disocian en más del 90 % a pH fisiológico (~7,4) para los humanos. ^{[ 9 ]}

Los ácidos grasos libres , liberados del tejido adiposo a la sangre, se unen a moléculas de proteína transportadora conocidas como albúmina sérica , que los transportan al citoplasma de las células diana, como las del corazón, el músculo esquelético y otras células tisulares, donde se utilizan como combustible. Antes de que las células diana puedan utilizar los ácidos grasos para la producción de ATP y la β-oxidación , los ácidos grasos con cadenas de 14 o más carbonos deben activarse y posteriormente transportarse a la matriz mitocondrial de las células mediante tres reacciones enzimáticas del ciclo de la carnitina . ^{[ 13 ]}

La primera reacción del ciclo de la carnitina es un proceso de dos pasos catalizado por una familia de isoenzimas de la acil-CoA sintetasa que se encuentran en la membrana mitocondrial externa , donde promueven la activación de los ácidos grasos mediante la formación de un enlace tioéster entre el grupo carboxilo del ácido graso y el grupo tiol de la coenzima A para producir un acil-CoA graso. ^{[ 13 ]}

En el primer paso de la reacción, la acil-CoA sintetasa cataliza la transferencia del grupo adenosín monofosfato (AMP) de una molécula de ATP al ácido graso, generando un intermedio acil-adenilato graso y un grupo pirofosfato (PP _i ). El pirofosfato , formado por la hidrólisis de los dos enlaces de alta energía del ATP, se hidroliza inmediatamente a dos moléculas de P _i por acción de la pirofosfatasa inorgánica. Esta reacción es altamente exergónica, lo que impulsa la reacción de activación y la hace más favorable. En el segundo paso, el grupo tiol de una coenzima A citosólica ataca al acil-adenilato, desplazando el AMP para formar un tioéster de acil-CoA graso. ^{[ 13 ]}

En la segunda reacción, el acil-CoA se une transitoriamente al grupo hidroxilo de la carnitina para formar acilcarnitina grasa. Esta transesterificación es catalizada por una enzima presente en la membrana externa de las mitocondrias, conocida como carnitina aciltransferasa 1 (también llamada carnitina palmitoiltransferasa 1, CPT1). ^{[ 13 ]}

El éster de acilcarnitina graso formado se difunde a través del espacio intermembrana y entra en la matriz mediante difusión facilitada a través de la translocasa de carnitina-acilcarnitina (CACT), ubicada en la membrana mitocondrial interna. Este antiportador devuelve una molécula de carnitina de la matriz al espacio intermembrana por cada molécula de acilcarnitina graso que entra en la matriz. ^{[ 13 ]}

En la tercera y última reacción del ciclo de la carnitina, el grupo acilo graso se transfiere de la acilcarnitina a la coenzima A, regenerando la acil-CoA y una molécula de carnitina libre. Esta reacción tiene lugar en la matriz mitocondrial y es catalizada por la carnitina aciltransferasa 2 (también llamada carnitina palmitoiltransferasa 2, CPT2), que se localiza en la cara interna de la membrana mitocondrial interna. La molécula de carnitina formada es transportada de vuelta al espacio intermembrana por el mismo cotransportador (CACT), mientras que la acil-CoA entra en la β-oxidación . ^{[ 13 ]}

El receptor alfa activado por proliferadores de peroxisomas (PPAR α ) es un receptor nuclear que funciona como factor de transcripción . Actúa en el músculo, el tejido adiposo y el hígado para activar un conjunto de genes esenciales para la oxidación de ácidos grasos, incluyendo los transportadores de ácidos grasos carnitina aciltransferasas 1 y 2, las acil-CoA deshidrogenasas de ácidos grasos para cadenas acilo cortas, medianas, largas y muy largas, y enzimas relacionadas. ^{[ 13 ]}

El PPAR α funciona como factor de transcripción en dos casos: como se mencionó anteriormente, cuando hay una mayor demanda de energía proveniente del catabolismo de las grasas, como durante un ayuno entre comidas o un período prolongado de inanición. Además, interviene en la transición del metabolismo fetal al neonatal en el corazón. En el feto, las fuentes de combustible en el músculo cardíaco son la glucosa y el lactato, pero en el corazón neonatal, los ácidos grasos son el principal combustible que requiere la activación del PPAR α para que este, a su vez, active los genes esenciales para el metabolismo de los ácidos grasos en esta etapa. ^{[ 13 ]}

Se han identificado más de 20 defectos genéticos humanos en el transporte o la oxidación de ácidos grasos . En caso de defectos en la oxidación de ácidos grasos , las acilcarnitinas se acumulan en las mitocondrias y se transfieren al citosol, y luego a la sangre. Los niveles plasmáticos de acilcarnitina en recién nacidos pueden detectarse en una pequeña muestra de sangre mediante espectrometría de masas en tándem . ^{[ 13 ]}

Cuando la oxidación β es defectuosa debido a una mutación o deficiencia de carnitina, la oxidación ω (omega) de los ácidos grasos se vuelve más importante en los mamíferos. La oxidación ω de los ácidos grasos es otra vía para la degradación de los AG en algunas especies de vertebrados y mamíferos que ocurre en el retículo endoplasmático del hígado y el riñón, es la oxidación del carbono ω, el carbono más alejado del grupo carboxilo (en contraste con${\displaystyle \beta }$oxidación que ocurre en el extremo carboxilo del ácido graso , en las mitocondrias). ^{[ 1 ] [ 13 ]}

La semivida plasmática de la L-carnitina tomada como suplemento es de aproximadamente 17,4 horas. ^{[ 15 ] [ 8 ]}

A pesar del interés generalizado entre los atletas por usar carnitina para mejorar el rendimiento deportivo, inhibir los calambres musculares o mejorar la recuperación del entrenamiento físico , la calidad de la investigación sobre estos posibles beneficios ha sido baja, lo que impide llegar a una conclusión sobre su efecto. ^{[ 1 ] [ 3 ]} Algunos estudios sugieren que la carnitina puede mejorar el rendimiento físico de alta intensidad, ^{[ 16 ]} y facilitar la recuperación después de dicho rendimiento, ^{[ 17 ]} pero sus resultados no son concluyentes, ya que varios estudios utilizaron diferentes regímenes de suplementación con carnitina e intensidad de ejercicio. ^{[ 18 ] [ 19 ]} Con cantidades de suplemento de 2 a 6 gramos (0,071 a 0,212 oz) por día durante un mes, no hubo evidencia consistente de que la carnitina afectara el ejercicio o el rendimiento físico en ejercicios de intensidad moderada, mientras que en ejercicios de alta intensidad los resultados fueron mixtos. ^{[ 3 ]} Los suplementos de carnitina no parecen mejorar el consumo de oxígeno ni las funciones metabólicas durante el ejercicio, ni aumentan la cantidad de carnitina en el músculo. ^{[ 1 ] [ 3 ]} Los mecanismos subyacentes sobre cómo la carnitina puede mejorar el rendimiento físico, si es que lo hace, no se comprenden claramente. ^{[ 20 ]} No hay evidencia de que la L-carnitina influya en el metabolismo de las grasas o ayude a perder peso. ^{[ 3 ] [ 21 ] [ 22 ]} 

El contenido de carnitina del líquido seminal está directamente relacionado con el recuento y la motilidad de los espermatozoides, lo que sugiere que este compuesto podría ser útil en el tratamiento de la infertilidad masculina. ^{[ 1 ]}

La carnitina se ha estudiado en diversas afecciones cardiometabólicas, lo que indica que se encuentra en fase de investigación preliminar por su potencial como coadyuvante en enfermedades cardíacas y diabetes , entre otros numerosos trastornos. ^{[ 1 ]} La carnitina no tiene efecto en la prevención de la mortalidad por todas las causas asociada a enfermedades cardiovasculares, ^{[ 23 ]} y no tiene un efecto significativo sobre los lípidos sanguíneos . ^{[ 1 ] [ 24 ]}

Aunque existen algunas evidencias de metaanálisis que indican que la suplementación con L-carnitina mejoró la función cardíaca en personas con insuficiencia cardíaca , la investigación es insuficiente para determinar su eficacia general en la reducción del riesgo o el tratamiento de enfermedades cardiovasculares . ^{[ 1 ] [ 23 ]}

Solo existen investigaciones clínicas preliminares que indican el uso de suplementos de L-carnitina para mejorar los síntomas de la diabetes tipo 2 , como mejorar la tolerancia a la glucosa o reducir los niveles de glucosa en sangre en ayunas . ^{[ 1 ] [ 25 ]}

Los riñones contribuyen a la homeostasis general del cuerpo, incluidos los niveles de carnitina. En caso de insuficiencia renal , el aumento de la eliminación urinaria de carnitina, la disminución de la síntesis endógena y la mala nutrición como resultado de la anorexia inducida por la enfermedad pueden provocar deficiencia de carnitina. ^{[ 1 ]} La carnitina no tiene efecto sobre la mayoría de los parámetros en la enfermedad renal terminal, aunque puede disminuir la proteína C reactiva , un biomarcador de inflamación sistémica . ^{[ 26 ]} Los niveles sanguíneos y las reservas musculares de carnitina pueden disminuir, lo que puede contribuir a la anemia , debilidad muscular, fatiga, niveles alterados de grasas en sangre y trastornos cardíacos. ^{[ 1 ]} Algunos estudios han demostrado que la suplementación con altas dosis de L -carnitina (a menudo inyectada) puede ayudar en el manejo de la anemia . ^{[ 1 ]}