Функции L-карнитина

Основная функция L-карнитина — энергетическая:

• при достаточном поступлении кислорода достигается посредством транспорта длинноцепочечных жирных кислот в форме ацил-L-карнитина через внутреннюю мембрану митохондрий с целью дальнейшего β-окисления и образования АТФ.

  

• в условиях гипоксии / ишемии L-карнитин при высокой биодоступности в фармакологических концентрациях снижает β-окисление ЖК (1) и стимулирует окисление глюкозы (2):

  (1) из ацетил-КоА при участии ацетил-КоА-карбоксилазы и инсулина образуется малонил-КоА, который ингибирует карнитиновую пальмитоил-трансферазу 1 (CPT 1), ответственную за перенос ацильных остатков ЖК с ацил-КоА на L-карнитин. В результате снижается образование ацил-карнитинов, которые затем транспортируются карнитин-ацил-карнитин-транслоказой (CACT) в митохондриальный матрикс и, как следствие, снижается β-окисление.

Обозначения на рисунке: МХ — митохондрия, КоА – коэнзим А, ДЦ-ацил-КоА — длинноцепочечный ацил — КоА, СЦ — ацил-КоА — среднецепочечный ацил-КоА, КЦ-ацил-КоА — короткоцепочечный ацил-КоА, PDH — митохондриальная пируватдегидрогеназный комплекс, СРТ1, 2 — карнитиновая пальмитоилтрансфераза-1, -2, САСТ — карнитинацилкарнитинтранслоказа, LCAC — длинноцепочечный ацилкарнитин, CrAT — карнитинацетилтрансфераза

(2) концентрации ацетил-КоА и ацетил-L-карнитина находятся в равновесии и описываются уравнением реакции c константами равновесия, которые обусловлены активностью ферментов CPT 1 и CPT 2:

Из данного уравнения следует то, что при высокой концентрации L-карнитина повышается образования ацетил — L-карнитина и происходит регенерация КоА-SH, наличие у которого свободной SH-группы необходимо для нормального функционирования митохондриальных ферментативных комплексов, что необходимо для работы цитратного цикла. При этом, уменьшается концентрация ацетил-КоА — мощного ингибитора пируватдегидрогеназного комплекса (PDH), т. е. стимулируется более экономный по кислороду путь образования АТФ — аэробный гликолиз.

В основе цитопротективных эффектов L-карнитина лежит сложный комплекс процессов, связанных со снижением уровня активных форм кислорода (АФК) в экстремальных состояниях клеток, который обусловлен системным увеличением антиоксидантной защиты, осуществляемой на разных уровнях, по разным механизмам. L-карнитин является прямым и опосредованным антиоксидантом, увеличивает экспрессию, синтез и активность антиоксидазных ферментов, а также протективных агентов (GSH, сиртуины, HSPs и др.). Подавляет активность ферментов, образующих АФК, в результате связывания металлов с переменной валентностью (Fe2+, Cu2+) в их активных центрах. Прерывает и предупреждает образование АФК в цепных реакциях, выступая в качестве ловушек начальных радикалов. L-карнитин разлагает пероксиды и превращает их в неактивные, нетоксические продукты. Участвует в репарации и восстановлении поврежденных макромолекул и тем самым сохраняет жизнеспособность клеток в условиях оксидативного стресса. Центральным механизмом действия L-карнитина является его влияние на клеточную редокс-сигнализацию и совокупность факторов транскрипции генов, контролирующих антиоксидантные и антивоспалительные процессы, снижение активности которых спасает клетки сердечно-сосудистой системы от повреждений и гибели, вызываемой различными видами стрессов, включая оксидантный стресс.

В результате, L-карнитин при гипоксии / ишемии:

• нормализует активность митохондриальных ферментных систем для образования АТФ
• снижает образование лактата в клетках, т. е. смещает путь образования АТФ от анаэробного окисления глюкозы в сторону более эффективного по кислороду – аэробного
• способствует сохранению структуры клеточных мембран — тормозит процесс сборки мега-поры (пора с транзиторной проницаемостью) на внутренней мембране митохондрии за счет антиоксидантных свойств, т. е. препятствует набуханию и гибели митохондрий
• препятствует развитию клеточного апоптоза (ингибирует синтез церамидов – эндогенных промоторов апоптоза и активность каспаз – ключевых медиаторов апоптоза)

Другие функции L — карнитина:

• усиливает процесс дезинтоксикации путем участия в транспорте органических кислот и ксенобиотиков из клетки
• повышает образование антипролиферазных, противовоспалительных и антиоксидантных молекул (гемоксигеназы)

< Что такое Л-картинин?