L-Carnitina

La L-Carnitina juega un papel crucial en la regulación del metabolismo energético y es requerida para el correcto funcionamiento del tejido muscular tanto del músculo esquelético como también de la musculatura cardíaca.

En 1947 Fraenkel y Blewett en estudios sobre los requerimientos nutricionales de ciertos insectos descubrieron que el gusano Tenebrio mollitor requería en su dieta, además de Ácido fólico y otras vitaminas conocidas del grupo B, otro nutriente que nombraron como Vitamina BT) (T= Tenebrio). Cinco años después se identificó que su estructura era la misma que la L-Carnitina (3-hidroxi-4-N,N,N-trimetilamino-butirato). Estrictamente hablando, la L-Carnitina no es una vitamina ya que también es sintetizada por nuestro organismo por biosíntesis.

Como pasa con la Taurina, la Colina y el Inositol, la L-Carnitina pertenece a un grupo de nutrientes muy parecido a las vitaminas.

En los animales, y en el hombre, la L-Carnitina se sintetiza en el hígado y de ahí es transportada al tejido muscular. El 98% del total de L-Carnitina contenida en nuestro organismo se encuentra en el músculo esquelético. También puede ser adquirida a través de la dieta normal de diversas fuentes (como las carnes rojas). En las dietas vegetarianas su disponibilidad es muy baja.

Para su síntesis de novo (fig. 1) se requiere de la utilización de dos aminoácidos esenciales, estos son, la Lisina y la Metionina. También se requiere de hierro, un oligoelemento esencial, y de la participación de lavitamina C, vitamina B6 y de la niacina (vitamina B3). Un nivel bajo en cualquiera de estos precursores comportaría una disminución de la síntesis de L-Carnitina y podría provocar, como consecuencia, la aparición de fatiga muscular.

Por otro lado, una dieta incompleta, stress fisiológico y en ciertos casos patológicos comportarían la necesidad de la suplementación exógena de L-Carnitina como complemento alimenticio.

Los trabajos y literatura científica sobre L-Carnitina son muy extensos y estos van en aumento. El mayor énfasis de estos trabajos se desarrolla en el descubrimiento de su papel beneficioso para nuestra salud, en concreto en el importante papel que desempeña para el buen funcionamiento de la musculatura esquelética y salud del tejido muscular cardíaco, así como también su importante papel en la eficiencia del ejercicio físico y suplementación.

deportiva, la terapia de errores del metabolismo de la carnitina y de los desórdenes lipidíeos.

A principios de los años 80 apareció disponible al mercado los primeros stocks de L-Carnitina base sintetizada de forma industrial.

En otro orden de cosas el problema de la higroscopicidad de la forma L-Carnitina base y su intenso olor promovió la aparición de la sal hidroclorhidrato de la L-Carnitina. En 1991 se obtiene la sal L-Carnitina-L-Tartrato que finalmente resolvía los problemas de olor y de estabilidad del producto. Hoy en día existen cuatro formas comerciales de L-Carnitina.

La L-Carnitina en relación con los regímenes y hábitos alimentarios de tipo vegetariano:

Las dietas vegetarianas tienen beneficios potenciales pero también factores de riesgo para el consumidor. Uno de los más importantes es la deficiencia de L-Carnitina que se encuentra muy poco disponible en los vegetales.

La L-Carnitina se encuentra ubicuitariamente en los tejidos animales de mamíferos y es uno de los factores de regulación del metabolismo energético celular más importante. Como hemos dicho anteriormente, la L-Carnitina está disponible para nuestro organismo a través de una dieta variada (incluyendo el consumo de carnes) y por biosíntesis. Bajo condiciones normales (nutrición equilibrada y sana) ingerimos aproximadamente unos 50 mg diarios de L-Carnitina y unos 20 mg de L-Carnitina es sintetizada de novo por nuestro cuerpo.

También hemos de tener en cuenta para la síntesis de L-Carnitina por nuestro organismo se requieren de dos aminoácidos, estos son la L-Lisina y L-Metionina los cuales son muy poco abundantes en los vegetales.

Esto puede provocar que las personas con dietas vegetarianas estrictas puedan desarrollar deficiencia de L-Carnitina.

Estudios científicos realizados en ratas, desarrollados por la división de clínica farmacológica del Hospital Universitario de Basel en Suiza, durante siete meses alimentadas con suplementos de L-Carnitina libre mostraron un aumento en la eficiencia de la actividad física, mientras que, ensayos realizados en ratones que tenían un 5% menos de carnitina hepática, respecto de los valores normales, desarrollaban una disminución en el metabolismo de la oxidación de los ácidos grasos en sus órganos como en su musculatura esquelética y corazón.

Actividad de la L-Carnitina:

Durante las décadas siguientes a su descubrimiento muchísimos estudios científicos describieron la función de las carnitinas y de las acilcarnitinas en el metabolismo.

La capacidad de los ácidos grasos saturados de cadena larga para atravesar la membrana mitocondrial interna en su forma oxidable es limitada. Su entrada al interior de la mitocondria, lugar donde se produce la beta-oxidación (fig.2) de estos ácidos grasos, se ve estimulada por la L-camitina. La L-carnitina actúa entonces estimulando su transporte. Los ácidos grasos son estabilizados en su forma oxidable que es el acil-coenzima A (Acil-CoA). Esta molécula por acción de una enzima transferasa se «carga» en la L-carnitina resultando una molécula llamada acil-carnitina.

Parece ser que los ácidos grasos de cadena corta y media si que son permeables a la membrana interna mitocondrial y no se ve comprometido su transporte hacia el interior de la mitocondria donde serán degradados para la obtención de energía por la l3 B-oxidación.

La acil-carnitina es una molécula que puede atravesar la membrana interna de la mitocondria donde regenerará otra vez un Acil-CoA donando el acil graso a la CoA mitocondrial. La L-carnitina actúa como un mediador en el transporte. Este paso es un factor limitante en el proceso de la oxidación de las grasas pues su deficiencia compromete la lipólisis.

Este complejo o sistema de transferencia «carnitina-ácido graso» llamado acilcarnitina está fuertemente regulado por la concentración de la enzima Camitina Palmitoil Transferasa I (CPT I).

En el espacio mitocondrial los ácidos grasos son reactivados en Acil-CoA. En esta forma son susceptibles de la degradación oxidativa para la obtención de energía.

El ratio entre el acil coenzima A (Acil-CoA) y la Conezima A libre mitocondrial, (Acil-CoA/CoA), está en un equilibrio dinámico con el ratio de Acil-Carnitina/ Carnitina libre. De acuerdo con esta relación la suplementación de L-Carnitina conlleva el aumento de la CoA libre mitocondrial. Esta CoA es necesaria para la activación de otros metabolitos para que puedan ser catalizados correctamente por nuestro metabolismo. De la misma forma, la comprensión de este equilibrio dinámico es la base para entender el papel de la L-Carnitina en diferentes situaciones como la hipoxemia en la enfermedad coronaria, pacientes con nutrición parenteral o personas con elevada actividad física.

Bajo condiciones normales, cerca del 80% de la L-Carnitina está presente en su forma no esterificada, es decir su forma libre. En los estados nutricionales óptimos la relación Acil-Camitina/ Carnitina libre es aproximadamente 0.4. Los coeficientes por encima de 0.4 son indicativos de cierta carencia en la disponibilidad de la L-Carnitina lo que define, a su vez, un estado de insuficiencia de esta sustancia.

El aumento de los acil-carnitina de cadena larga tiene efectos tóxicos pues queda disponible de entrar en otras vías enzimáticas comprometiendo sus reacciones habituales.

Sin la presencia de L-carnitina las grasas no pueden «quemarse» como combustible y por lo tanto serán almacenadas en forma de lípidos circulantes y en el tejido adiposo. Estos lípidos son los triacilglicéridos.

Posibles beneficios de la suplementación con L-Carnitina:

Varios autores han sugerido que la suplementación de L-Carnitina puede beneficiar a los atletas.

Swart et al, realizaron ensayos clínicos para dilucidar el efecto de la suplementación de 2 gramos de L-Carnitina al día durante 6 semanas en atletas de marathón. Reportaron un incremento del 5.68% en la velocidad de carrera y una disminución del ritmo cardíaco y consumo de oxígeno. Estos autores sugieren que la suplementación de L-Carnitina parece tener un efecto de ayuda ergogénica (incremento de la energía disponible para realizar el esfuerzo físico).

Siliprandi et al, realizaron ensayos con 10 varones con un estado de entrenamiento medio. La suplementación consistía en 2 gramos de L-Carnitina o placebo de forma oral una hora antes del ejercicio. Los resultados aportaron que los individuos que recibían esta suplementación tenían más disminuidas las concentraciones de ácido láctico y piruato en sangre que el resto.

Estudios preliminares de la Universidad de Basel en Suiza parecen confirmar estos efectos. Se observó un incremento de la eficiencia del esfuerzo físico realizado en un grupo de estudio de personas con un nivel de entrenamiento medio en situaciones de esfuerzo físico. Esto parece posible gracias a que la L-Carnitina posiblemente puede incrementar el promedio de la S-oxidación de los ácidos grasos durante el ejercicio, resultando en una disminución del promedio de degradación del glucógeno, que queda disponible para la fase de recuperación.

La L-Carnitina podría también aumentar la producción de ATP, debido a que potenciaría la actividad enzimática respiratoria de la mitocondria, es decir, un efecto ergogénico.

Otras consideraciones adicionales parecen indicar que la L-Carnitina disminuye la acumulación de lactato pues estimularía la actividad de la enzima piruato deshidrogenasa, se sabe que los niveles altos de lactato inhiben el mecanismo glucolítico y/o reduce la contractibilidad muscular.

También protege del efecto tóxico de la acumulación de ácidos grasos de cadena larga en las células musculares, (L-Carnitina se esterifica con un acil graso de cadena larga para formar una acil-carnitina).

Otros resultados parecen sugerir que la administración de L-Carnitina podría alterara la dilatación capilar periférica incrementando el aporte de oxígeno necesario para el metabolismo energético oxidativo, y a su vez, aumentando el promedio de intercambio de metabolitos entre las células musculares y el sistema circulatorio.

La L-Carnitina podría favorecer el mecanismo de obtención de energía a través de la oxidación aeróbica de las reservas de ácidos grasos mejorando la eficiencia en la disponibilidad de energía para el esfuerzo físico. A este nivel el papel de la L-Carnitina se desarrolla en facilitar el transporte de los ácidos grasos hacia el interior de la mitocondria, como hemos visto anteriormente, evitando de esta manera que una deficiencia de L-Carnitina, en este caso concreto, sea la causa o el factor limitante del metabolismo oxidativo de estos aciles grasos.

En los estados nutricionales deficientes originados por dietas poco variadas y con bajo aporte de L-Carnitina, en enfermos hospitalizados con alimentación parenteral , la suplementación de L-Carnitina podría evitar la disminución del metabolismo intermedio y proteger de la aparición de la fatiga muscular así como de la disminución de la eficiencia de la musculatura cardíaca.

La carencia primaria de L-Carnitina, enfermedad poco frecuente diferenciando una sistémica y otra miopática, induce transtornos en el metabolismo lipídico, con esteatosis muscular y anomalías de la contracción miocardíaca y de la musculatura esquelética.

Las formas de carencia secundaria de L-Carnitina serían las causadas por las dietas alimentarias insatisfactorias. Es muy frecuente en este grupo también los déficits de L-Carnitina en relación a disfunciones renales donde lareabsorción tubular de L-Carnitina es insuficiente. Así como también en las carencias debidas a las sesiones de hemodiálisis de enfermos renales.

Tanto en los estados de carencia primaria o secundaria como en el caso de nefrópatas o anéfricos (hemodiálisis crónica) la suplementación con L-Carnitina conlleva una mejora rápida en la capacidad de trabajo cardíaco y muscular con la desaparición de miastemia y de los calambres.

En pacientes con moderada elevación del nivel de triacilglicéridos, el tratamiento con L-Carnitina durante dos meses comportó una disminución de estos niveles significante, disminuyendo siempre hasta final del estudio. En pacientes con hipertrigliceridemia severa se observó la disminución a partir del tercer mes de suplementación con L-Carnitina. Resultados similares se han descrito en casos de pacientes con hiperlipidemia del tipo IV.

En el caso de dietas de adelgazamiento y regímenes dietéticos la suplementación de la L-Carnitina podría contrarrestar la disminución de la disponibilidad de los niveles subóptimos de esta sustancia, debido a su baja presencia en la dieta restrictiva. Esto evitaría que con los niveles insuficientes de L-Carnitina se comprometiera metabolismo de estos ácidos grasos, es decir una disminución de energía. Esto podría acarrear la aparición de fatiga muscular y riesgo de cardiopatía, así como a su vez evitar la acumulación de aciles grasos disponibles para la síntesis de grasas en nuestro organismo.

Bibliografía:

Proceedings of the Symposium on L-Carnitine, L-Carnitine, a «Vitamin like Substance» for functional food. Ann. Nutr. Metab. 2000; 44:75-96:

Hansjosef Bóhles. The Basic Concept of L-Carnitine Supplementation. Department of Pediatrics, Johan Wolfgang Goethe University, Frankfurt am Main, Germany.

Elmar Zurbriggen. L-Carnitine: Historical Review. Lonza Ltd., Basel, Switzerland.

Stefan Siebrecht. L-Carnitine: Physiological and Pharmacological Effects. Lonza GmbH, Wuppertal, Germany.

Stephan Kráhenbühl. L-Carnitine and Vegetarianism. División of Clinical Pharmacology, University Hospital, Basel, Switzerland.

Stephan Kráhenbühl. L-Carnitine and Physical Performance. División of Clinical Pharmacology, University Hospital, Basel, Switzerland.

Silvia Maggini, Kaspar R. Bánziger, Paul Walter. L-Carnitine Supplementation Results in Improved Recovery after Strenous Exercise. A Preliminary Study. Department of Biochemistry, University of Basel, Switzerland.

Alfred Lohninger. The role of L-Carnitine in Pregnancy and Disorders of Lipid Metabolism. Institute of Med. Chemistry, University of Vienna, Austria.

Andrea O. Schaffhauser3, Paula T. Gaynorb. L-Carnitine Supplementation- A Natural Approach for Weight Management. aLonza Ltd, Basel, Switzerland; bLonza Inc., Fair Lawn, N.J., USA.

Barnett C, Costill DL, Vukovich MD, et al. Effect of L-Carnitine supplementation on muscle blood carnitine content and lactate accumulation during high-intensity sprint cycling. Int. J. Sport Nutr. 1994; 4:79-87.

Colombani P, Wenk C, Kunz I, et al. Effects of L-Carnitine supplementation on physical performance and energy metabolism of endurance-trained athletes: a double-blind crossover field study. Eur J Appl Physiol 1996; 73:434-439.@miramar