A jelen eredményeket a hat külön bekezdésben vitatták, és az LC-pótlásról alkotott jobb kép érdekében más tanulmányokat is vitattak.
“Zsírégető”
Feltételezték, hogy az LC-kiegészítés az izmok karnitin-tartalmának növelésével optimalizálja a zsír oxidációját, és következésképpen csökkenti annak raktározásra való rendelkezésre állását . Mindazonáltal az a hiedelem, hogy a karnitin karcsúsító hatású, a 90-es évek közepén megdőlt . A vázizomzatban lévő karnitin közvetlen mérései nem mutatták ki az izom karnitin koncentrációjának emelkedését 14 napos 4 g/nap , vagy 6 g/nap LC bevitelt követően. Ezek az eredmények arra utaltak, hogy az LC-kiegészítés nem volt képes a javasolt mechanizmus révén növelni a zsír oxidációját és javítani az edzésteljesítményt. Valóban, számos eredeti vizsgálat, amelyeket a későbbi áttekintésben foglaltak össze , azt jelezte, hogy a legfeljebb 4 hétig tartó LC-kiegészítés nem növeli a zsír oxidációját és nem javítja a teljesítményt hosszan tartó gyakorlatok során.
Mivel az LC koncentrációja a vázizmokban magasabb, mint a vérplazmában, a karnitin aktív felvételének kell történnie. Stephens és munkatársai megállapították, hogy az intravénás LC infúzió által kiváltott 5 órás steady-state hiperkarnitinémia (~ 10-szeres plazma karnitin emelkedés) nem befolyásolja a vázizom TC tartalmát. Másrészt, hasonló beavatkozás kontrollált hyperinsulinaemiával (~ 150mIU/L) kombinálva ~ 15%-kal emeli a TC-t a vázizomban . Sőt, az egyszerű cukrok fogyasztásával fenntartott magasabb szérum inzulinszint megnövekedett LC visszatartást eredményezett egészséges emberi alanyoknál, akiket 2 héten keresztül LC-vel egészítettek ki . Ezen eredmények alapján a szerzők azt javasolták, hogy az LC szájon át történő szedése, kombinálva a CHO-val az izmokba történő karnitin transzport aktiválásához, ~ 100 napot vesz igénybe az izmok karnitin tartalmának ~ 10% -kal történő növeléséhez . Ezt a feltételezést a későbbi vizsgálatok megerősítették . Ezek a gondosan elvégzett vizsgálatok egyértelműen kimutatták, hogy a napi LC és CHO bevitel elhúzódó eljárása (≥12 hétig) a vázizom TC szintjének emelkedését idézte elő , befolyásolva az edzés anyagcseréjét , javítva a teljesítményt és az energiafelhasználást , a testösszetétel megváltoztatása nélkül . A testzsírraktárak csökkenésének hiánya magyarázható a kontrollcsoportban észlelt 18%-os testzsírtömeg-növekedéssel, amely csak a CHO-kiegészítéshez kapcsolódott .
Mindamellett a 12 hetes LC-kiegészítés 2 g/nap, CHO nélkül alkalmazva, csak a vegetáriánusoknál emelte az izom TC-t, de a mindenevőknél nem . Sem az edzés anyagcseréjét, sem az izom metabolitjait nem módosította a megnövelt TC a vegetáriánusoknál .
A vázizomzat fehérjeegyensúlyának szabályozása
A vázizomzat izomtömege a fehérjeszintézis és a lebontás sebességétől függ. Az izomhipertrófia során emelkedett fehérjeszintézis és mérsékelt proteolízis figyelhető meg. Mindkét folyamatot elsősorban a következő jelátviteli útvonal szabályozza: inzulinszerű növekedési faktor-1 (IGF-1) – foszfoinozitid-3-kináz (PI3K) – protein kináz B (Akt) – mammalian target of rapamycin (mTOR). Az mTOR aktivációja az S6-kinázok (S6K-k) foszforilációjához és aktiválásához, valamint a 4E-kötő fehérjék (4E-BP-k) hiperfoszforilációjához vezet, ami a fehérjeszintézis felgyorsulását eredményezi. Ugyanakkor az Akt foszforilálja és inaktiválja a forkhead box O-t (FoxO), ezáltal gátolja a proteolízisért felelős ubikvitin ligázokat: az izomspecifikus RING finger-1 (MuRF-1) és az izom-atrófia F-box protein (atrogin-1), (áttekintésért lásd ).
Az LC kiegészítés és az izomfehérje egyensúlyában részt vevő metabolikus útvonalak szabályozása közötti kapcsolatot több állatkísérletben is kimutatták (2. ábra) . Négyhetes LC-kiegészítés patkányoknál megnövelte a plazma IGF-1 koncentrációját . A megemelkedett keringő IGF-1 az IGF-1-PI3K-Akt jelátviteli útvonal aktiválódásához vezetett, ami fokozott mTOR-foszforilációt és magasabb foszfo-FoxO/teljes FoxO arányt okozott az LC-kiegészítéssel ellátott patkányok vázizomzatában . A FoxO inaktiválása mérsékelte a MURF-1 expresszióját a kiegészített patkányok quadriceps femoris izomzatában (a kontrollhoz képest) . Továbbá, az LC 2 hétig adagolva elnyomja az atrogin-1 hírvivő RNS (mRNS) szintjét a felfüggesztett patkányok hátsó végtagjában , és csak 7 napos LC adagolás csökkenti a MuRF-1 és az atrogin-1 mRNS-eket, csökkentve az izomsorvadást a rákos kachexia patkánymodelljében. Mindezek az eredmények együttesen arra utalhatnak, hogy az LC-kiegészítés megvédi az izmokat az atrófiától, különösen patofiziológiai körülmények között.
Az LC-kiegészítés és az izomfehérje egyensúlyában részt vevő metabolikus útvonalak szabályozása közötti kapcsolat. L-karnitin (LC); inzulinszerű növekedési faktor-1 (IGF-1); foszfoinozitid-3-kináz (PI3K); protein kináz B (Akt); mammalian target of rapamycin (mTOR); forkhead box O (FoxO); izomspecifikus RING finger-1 (MuRF-1); izomsorvadás F-box (atrogin-1); növekedés (
); csökkenés (
); aktiváció (
); inaktiváció (
)
Az acetil-L-karnitin napi 3 g adagolása 5 hónapon keresztül HIV-szeropozitív betegeknél tízszeres növekedést idézett elő a szérum IGF-1 koncentrációban . Ezzel szemben sem a 3 hetes LC-kiegészítés egészséges, szabadidős testsúlyos férfiaknál , sem a 24 hetes LC-kiegészítés idős nőknél nem befolyásolta a keringő IGF-1 szint koncentrációját. A különböző hatások az eltérő IGF-1 szinteknek tudhatók be; a HIV-szeropozitív betegeknél szignifikánsan alacsonyabb, mint az egészséges alanyoknál . Továbbá, 8 hetes LC-kiegészítés egészséges idősebb alanyoknál nem változtatta meg a vastus lateralis izom teljes és foszforilált mTOR, S6K és 4E-BP fehérje szintjét. Ki kell emelni, hogy a patkányok vázizomzatának TC-je 4 hetes LC-kiegészítést követően ~ 50-70%-kal nő, míg humán vizsgálatokban még 24 hetes kiegészítés után sem figyeltek meg hasonló emelkedést.
Testösszetétel
Ezek az eredmények összességében arra utalnak, hogy a hosszan tartó LC-kiegészítés bizonyos körülmények között befolyásolhatja a testösszetételt.
Elhízás
Egy nemrégiben készült metaanalízis összefoglalta a hosszan tartó LC-kiegészítésre (medián 3 hónap) összpontosító vizsgálatokat . Az összesített eredmények szignifikáns testsúlycsökkenést mutattak az LC-kiegészítést követően, de az alcsoportok elemzése nem mutatta ki az LC szignifikáns hatását a testsúlyra a 25 kg/m2 alatti testtömegindexszel (BMI) rendelkező alanyok esetében. Ezért a szerzők azt javasolták, hogy az LC-kiegészítés hatékony lehet elhízott és túlsúlyos személyeknél. Meglepő módon a 24 hétnél hosszabb beavatkozás nem mutatott szignifikáns hatást a BMI-re.
Tréning
Feltételezték, hogy az LC-kiegészítés és a fokozott energiafelhasználás kombinációja pozitívan befolyásolhatja a testösszetételt. Azonban akár aerob, akár rezisztencia edzéssel, LC kiegészítéssel nem értek el sikeres végpontot. Hat hetes állóképességi edzés (heti ötször 40 perc kerékpár-ergométeren 60%-os maximális oxigénfelvétel mellett) LC-kiegészítéssel (4 g/nap) együtt nem vált ki pozitív hatást a zsíranyagcserére egészséges férfi alanyokban (testzsír % 17,9 ± 2,3 a vizsgálat kezdetén) . Hasonlóképpen, az LC hatásának hiányáról számoltak be elhízott nőknél . Nyolc hetes kiegészítés (2 g/nap) aerob edzéssel (heti 3 alkalom) kombinálva nem volt jelentős hatással a testsúlyra, a BMI-re és a napi táplálékbevitelre elhízott nőknél .
A legújabb vizsgálatban az LC kiegészítést 2 g/nap ellenállásos edzésprogrammal (4 nap/hét) kombinálva alkalmazták egészséges férfiaknál (18-40 éves korosztály) 9 héten keresztül . A kettős energiájú röntgenabszorpcióméréssel meghatározott testösszetétel nem mutatott szignifikáns hatást a zsírtömegre és a zsírmentes tömegre a kiegészítés hatására. Továbbá az LC adagolása nem befolyásolta a fekvenyomás eredményeit. A lábprés ismétlések száma és a lábprés harmadik sorozatának emelési mennyisége nőtt az LC csoportban a placebocsoporthoz képest . Az eltérő LC hatás a végtagokban összefüggésbe hozható a glikogenolízis magasabb arányával a karok edzése során ugyanolyan relatív intenzitás mellett, mint a lábak edzése során .
Sarkopénia
Az idős embereknél felgyorsult a fehérje katabolizmus, ami izomsorvadással jár . Az LC a proteolitikus útvonal gátlásával növelheti a fehérje visszatartás mennyiségét. Hat hónapos LC-kiegészítés növelte a zsírmentes tömeget és csökkentette a teljes testzsírtömeget százéveseknél . Idősebb nőknél (65-70 éves korosztály) hasonló időtartamú szupplementáció után nem volt megfigyelhető ilyen hatás . Az LC-kiegészítés hatékonysága a szarkopénia életkori megoszlásából adódhat. A szarkopénia prevalenciája meredeken nőtt az életkorral, elérve a nők 31,6%-át és a 80 évesnél idősebb férfiak 17,4%-át . A 70 év alatti személyeknél preszarkopénia, de nem szarkopénia tüneteket észleltek .
Oxidatív egyensúlyhiány és izomfájdalom
Az izomkárosodás előfordulhat edzés, különösen excentrikus edzés során. A sérült szövetek tisztításában a neutrofilek által termelt szabad gyökök segítenek. Ezért a testmozgásra adott egyéb válaszok között neutrofilek kerülnek a keringésbe. Míg a neutrofilok által termelt reaktív oxigénfajok (ROS) fontos szerepet játszanak az izomszövet sérült darabjainak lebontásában, a feleslegesen termelt ROS hozzájárulhat az oxidatív stresszhez is (áttekintésért lásd .
A feltételezés alapján, hogy az LC védelmet nyújthat a sejtmembránoknak az oxidatív stresszel szemben , feltételezték, hogy az LC kiegészítés enyhíti az edzés okozta izomkárosodást és javítja az edzés utáni regenerációt. Mivel a plazma LC szintje 2 hetes szupplementációt követően emelkedik , a rövid szupplementációs protokollok hatékonyak lehetnek az edzés utáni izomfájdalom enyhítésében. Az eredmények azt mutatták, hogy a 3 hetes LC-kiegészítés, 2-3 g/nap mennyiségben, hatékonyan enyhítette a fájdalmat . Mágneses rezonancia képalkotó technikával kimutatták, hogy a megerőltető edzés utáni izomszakadást csökkentette az LC-kiegészítés . Ezt a hatást a felszabaduló citoszolikus fehérjék, mint a mioglobin és a kreatin-kináz jelentős csökkenése, valamint az oxidatív stressz plazma markerének – a malondialdehidnek – a mérséklődése kísérte. Továbbá, 9 hetes LC-kiegészítés ellenállási edzéssel együtt a keringő teljes antioxidáns kapacitás és a glutation-peroxidáz aktivitás szignifikáns növekedését, valamint a malondialdehid koncentrációjának csökkenését mutatta ki .
A TMAO kockázatai
1984-ben Rebouche és munkatársai kimutatták, hogy a szájon át radioaktívan jelölt LC-t szájon át kapó patkányok γ-butirobetainná (a beadott dózis 31%-áig, amely elsősorban a székletben van jelen) és TMAO-vá (a beadott dózis 23%-áig, amely elsősorban a vizeletben van jelen) metabolizálták azt. Ezzel szemben ezeket a metabolitokat nem termelték az izotópot intravénásan kapó patkányok és a nyomjelzőt szájon át kapó csíramentes patkányok, ami arra utal, hogy a szájon át bevitt LC-t részben a bél mikroorganizmusai bontják le. Hasonló megfigyeléseket figyeltek meg a későbbi humán vizsgálatokban , ahol a szérum TMAO csúcsértékét a nyomjelző szájon át történő beadását követő órákon belül figyelték meg. A hosszan tartó LC-kezelés megemeli az éhomi plazma TMAO-t . Három hónapos orális LC-kiegészítés egészséges idős nőknél tízszeres növekedést idézett elő az éhgyomri plazma TMAO szintjében, és ez a szint a további 3 hónapos kiegészítés során is emelkedett maradt. Négy hónappal az LC-kiegészítés abbahagyása után a plazma TMAO-koncentrációja elérte a kiegészítés előtti szintet, amely a következő 8 hónapban stabil maradt.
2011-ben Wang és munkatársai a TMAO-t pro-atherogén faktornak javasolták. Mivel a vörös húsban gazdag étrend erősen összefügg a szívbetegségekkel és a halálozással , az LC-t javasolták az ateroszklerózis elősegítéséért felelős vörös hús tápanyagként . A vörös húsfogyasztás és a szív- és érrendszeri betegségek növekvő kockázata közötti lehetséges kapcsolatként a TMAO-t jelölték meg . Számos későbbi tanulmány kimutatta a kapcsolatot a megnövekedett plazma TMAO szintek és a szív- és érrendszeri események magasabb kockázata között . A közelmúltban végzett metaanalízisek azt jelezték, hogy a magas TMAO plazmaszintű betegeknél a súlyos káros kardiovaszkuláris események előfordulása jelentősen magasabb volt az alacsony TMAO-szintű betegekhez képest , és hogy a teljes halálozás 7,6%-kal nőtt minden egyes 10 μmol/L TMAO növekményenként .
Mivel a vörös hús különösen gazdag LC-ben , az egészséges felnőtteken végzett étrendi beavatkozás a plazma és a vizelet TMAO szintjének jelentős emelkedését jelezte a vörös húsokkal dúsított étrend 4 hetes alkalmazását követően . A plazma TMAO emelkedése átlagosan háromszoros volt a fehér húsos és a nem húsos étrendhez képest . Ezzel szemben a vörös, feldolgozott vagy fehér húsok szokásos fogyasztása nem befolyásolta a plazma TMAO-t a német felnőtt lakosság körében . Hasonlóképpen, a plazma TMAO kisebb mértékű növekedését figyelték meg vörös hús és feldolgozott hús fogyasztását követően egy európai multicentrikus vizsgálatban .
A korábbi évszázadban a TMAO hangsúlyozott funkciója a fehérjék stabilizálása volt a különböző környezeti stresszfaktorokkal szemben, beleértve a magas hidrosztatikus nyomást . Kimutatták, hogy a TMAO széles körben elterjedt a tengeri állatokban , a szöveti koncentráció a halak természetes környezetének mélységével arányosan növekszik . Következésképpen a halak és a tenger gyümölcsei táplálkozásának nagy hatása van a TMAO szintjére az emberi szervezetben , jelentősen megemelve a plazma TMAO koncentrációját is. Ezért a plazma TMAO és a szív- és érrendszeri betegségek kockázata közötti kapcsolat paradoxonnak tűnik, mivel a több hal az étrendben csökkenti ezt a kockázatot .
Nem csak az étrend módosítása befolyásolhatja a TMAO plazmaszintjét. A TMAO vizelettel történő kiválasztása miatt , krónikus vesebetegségben szenvedő betegeknél a TMAO eliminációja a szervezetből meghiúsul, ami a plazmakoncentrációjának emelkedését okozza . Ezért az emberekben a magasabb plazma TMAO-t a vesekárosodás jelzőjeként javasolták . Érdemes megjegyezni, hogy a szív- és érrendszeri betegségek és a vesebetegségek szorosan összefüggnek egymással, és a csökkent vesefunkció erősen összefügg a szívelégtelenségben szenvedő betegek morbiditásával és mortalitásával. Ezenkívül a csökkent TMAO vizeletkiválasztás magas sóbevitellel jár együtt, ami növeli a plazma TMAO koncentrációját .
A TMAO és a krónikus betegségek közötti kapcsolat kétértelmű lehet, beleértve a veseműködést , a bél-vér gát zavart , vagy a flavintartalmú monooxigenáz 3 genotípust . Így továbbra is tisztázatlan, hogy a TMAO a kardiovaszkuláris betegségek kialakulásáért és progressziójáért felelős aterogén tényező, vagy csupán egy aláhúzott patológia markere .
Mellékhatások
A szájon át alkalmazott karnitin készítmények esetenként szívégést vagy diszpepsziát okozhatnak . Az LC adagolásával kapcsolatos mellékhatásokat nem észleltek 6 g/nap dózisban 12 hónapos szupplementáció mellett akut elülső szívinfarktusban szenvedő betegeknél , vagy 1,274 g/nap dózisban (tartomány 0,3-3 g/nap) és 348 nap időtartamban (tartomány 93-744 nap) májcirrózisban szenvedő betegeknél . Összefoglalva az LC kiegészítéssel kapcsolatos kockázatot Hathcock és Shao jelezte, hogy krónikus kiegészítés esetén legfeljebb 2 g/nap bevitel biztonságos.
Bár az LC kiegészítés optimális dózisa szívinfarktus esetén 3 g/nap a teljes halálozás szempontjából , még az alacsonyabb LC bevitel is megemeli az éhgyomri plazma TMAO-t , amely 3 hónapos kiegészítés után tízszer magasabb a kontrollnál . Érdemes megemlíteni, hogy Bakalov és munkatársai az Európai Gyógyszerügynökség adatbázisát elemezve a feltételezett mellékhatásokról 143 LC-vel kapcsolatos esetet észleltek.