คาร์นิทีน
คาร์นิทีน เป็นสารประกอบจตุรภูมิของแอมโมเนียมที่สังเคราะห์ได้จากกรดอะมิโนสองชนิดคือ ไลซีนและเมธไทโอนีน ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตคาร์นิทีนจะลำเลียงกรดไขมันจากไซโตซอลเข้าสู่ไมโทคอนเดรียระหว่างการสลายของลิพิด (ไขมัน) เพื่อใช้ในการเผาผลาญพลังงาน คาร์นิทีนถูกใช้เป็นอาหารเสริมกันอย่างกว้างขวาง เดิมคาร์นิทีนพบว่าเป็นปัจจัยในการเจริญเติบโตของหนอนนกและมีอยู่บนฉลากวิตามินบี คาร์นิทีนมีอยู่ 2 stereoisomers : Active form คือ L-carnitine ขณะที่ inactive form คือ D-carnitine
ในสัตว์ การสังเคราะห์ของคาร์นิทีนส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นในตับและไตจากกรดอะมิโนไลซีน (ผ่านทาง trimethyl lysine) และเมธไทโอนีน วิตามินซี(กรดแอสคอร์บิก) จำเป็นต่อการสังเคราะห์ของคาร์นิทีน ในช่วงของการเจริญเติบโตหรือตั้งครรภ์จะมีความต้องการคาร์นิทีนมากกว่าที่ธรรมชาติของคนจะผลิตได้
คาร์นิทีนลำเลียง acyl groups เป็นโซ่ยาวจากกรดไขมันเข้าสู่ mitochondrial matrix ทำให้สามารถสลายตัวผ่านกระบวนการ β-oxidation กลายเป็น acetyl CoA เพื่อรับพลังงานที่ใช้ได้ผ่านทางวัฏจักรกรดซิตริก(citric acid cycle) ในบางสิ่งมีชีวิตเช่น ฟังไจ(Fungi) อะซีเตตถูกใช้ใน glyoxylate cycle เพื่อใช้ในกระบวนการสร้างกลูโคสจากสารที่ไม่ใช่คาร์โบไฮเดรต(gluconeogenesis) และสร้างคาร์โบไฮเดรต กรดไขมันจะถูกกระตุ้นก่อนไปเชื่อมโยงกับคาร์นิทีนเพื่อเปลี่ยนเป็น acylcarnitine กรดไขมันอิสระในไซโตซอลจะติดไปกับพันธะไทโอเอสเทอร์(thioester) กลายเป็นโคเอนไซม์เอ(coenzyme A(CoA)) ปฏิกิริยานี้จะถูกกระตุ้นโดยเอนไซม์ของ fatty acyl-CoA synthetase และทำปฏิกิริยาสมบูรณ์โดย inorganic pyrophosphatase
acyl group บน CoA นั้นสามารถถ่ายโอนเข้าไปคาร์นิทีนและส่งผลให้ acylcarnitine นั้นลำเลียงเข้าสู่ mitochondrial matrix กระบวนการนี้เกิดขึ้นเป็นขั้นตอนที่คล้ายๆ กัน
เมื่อมนุษย์เริ่มแก่ตัวลง ความเข้มข้นของคาร์นิทีนจะลดลง ซึ่งมีผลต่อการเผาผลาญกรดไขมันในเนื้อเยื่อต่างๆ โดยเฉพาะจะเกิดผลกระทบต่อกระดูก จึงจำเป็นที่จะต้องมีการสร้างใหม่อย่างต่อเนื่อง และเซลล์สร้างกระดูกจะทำหน้าที่เผาผลาญเพื่อซ่อมแซมมวลกระดูก ทั้งนี้ การเปลี่ยนระดับพลาสมาของเซลล์สร้างกระดูกกับการทำงานของเซลล์สร้างกระดูกมีความเกี่ยวข้องกันอย่างมาก โดยการลดระดับพลาสมาในเซลล์สร้างกระดูกจะเป็นตัวชี้วัดในการทำงานของเซลล์สร้างกระดูก ซึ่งปรากฏในโรคกระดูกพรุนของผู้สูงอายุและวัยหมดประจำเดือนในผู้หญิง ซึ่งในการทดลอง การใช้คาร์นิทีนผสม หรือ propionyl-L-carnitine นั้น สามารถเพิ่มความเข้มข้นของ serum osteocalcin ในสัตว์ที่ทดลอง แต่ทว่าระดับ serum osteocalcin มีแนวโน้มทำให้อายุของสัตว์ที่ทดลองนั้นสั้นลงด้วย
คาร์นิทีนก่อให้เกิดสารต่อต้านสารอนุมูลอิสระที่สำคัญ โดยป้องกันต่อต้าน lipid peroxidation ของเยื่อหุ้มเซลล์ phospholipid และต่อต้านภาวะเครียดออกซิเดชันที่จะเกิดขึ้นที่กล้ามเนื้อหัวใจและระดับเซลล์เยื่อบุ
ส่วนใหญ่คาร์นิทีนจะใช้ในเรื่องที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของหัวใจ การทดลองทางการแพทย์หลายตัวแสดงให้เห็นว่า L-carnitine และ propionyl-L-carnitine สามารถใช้รักษาทั่วไปในอาการปวดหัวใจ เพื่อลดความต้องการยาและบำบัดให้ผู้ที่เป็นโรคหลอดเลือดหัวใจตีบออกกำลังกายแล้วไม่มีอาการเจ็บหน้าอก นี่คือการยืนยันเกี่ยวกับผลเชิงบวกในการใช้คาร์นิทีนหลังจากภาวะหัวใจล้มเหลว ผลการศึกษากล่าวว่า คนควรทาน L-carnitine พอสมควร เพื่อลดอาการหัวใจวาย หรือเคยมีประสบการณ์เจ็บหน้าอกและหัวใจเต้นผิดจังหวะ อย่างไรก็ตาม ผลการศึกษาอื่นๆ ก็ยังไม่พบประโยชน์ที่ใกล้เคียงกัน ในภายภาคหน้างานวิจัยหัวข้อนี้ยังคงเป็นที่ต้องการอยู่
เพราะไตสามารถผลิตคาร์นิทีนได้ โรคไตอาจนำไปสู่การขาดแคลนคาร์นิทีนในร่างกาย ด้วยเหตุนี้ คาร์นิทีนจึงมีออกใบสั่งยาสำหรับโรคไต
การใช้คาร์นิทีนจะแสดงบางอาการในการทดลองควบคุมในกรณีศึกษาภาวะไม่เจริญพันธุ์ในเพศชาย โดยการปรับปรุงคุณภาพของอสุจิ การเสริม L-Carnitine แสดงให้เห็นถึงผลที่มีประโยชน์ในการรักษาโรค varicocele (หลอดเลือดอัณฑะขอด)
“แม้ว่า L-carnitine จะขายเป็นอาหารเสริมลดน้ำหนัก แต่ไม่มีผลการยืนยันทางวิทยาศาสตร์ที่จะแสดงว่ามันสามารถช่วยลดน้ำหนักได้จริง อย่างไรก็ตาม ผลการศึกษาบางตัวแสดงให้เห็นว่าการทานคาร์นิทีนช่วยลดมวลไขมัน เพิ่มเป็นมวลกล้ามเนื้อ และลดความเมื่อยล้า ผลทั้งหมดนี้อาจเป็นการสนับสนุนให้ลดน้ำหนักทางอ้อม” นอกจากนี้ นักวิจัยในศตวรรษที่ 20 ยังล้มเหลวในการแสดงผลกล้ามเนื้อที่เพิ่มขึ้นจากการทานคาร์นิทีนที่อยู่ในรูปของอาหารเสริม สิ่งนี้อาจเกี่ยวเนื่องกับระยะเวลาที่ทานอาหารเสริมนานไม่มากพอ ในปี 2011 นักวิจัยใช้อาหารเสริม L-carnitine L-tartrate เป็นเวลา 6 เดือนโดยภายใต้การทดลองควบคุม การวิจัยไม่เพียงมุ่งไปที่การเพิ่มกล้ามเนื้อในหัวข้อการขาดแคลนคาร์นิทีน แต่ยังรวมถึงผลในการเผาผลาญของกล้ามเนื้อและการปฏิบัติ อย่างไรก็ตาม การวัดปฏิกิริยาออกซิเดชันยังไม่ถูกนำมาศึกษา และในภายภาคหน้างานวิจัยหัวข้อนี้ยังคงเป็นที่ต้องการอยู่
อย่างไรก็ตาม อาหารเสริม L-carnitine ช่วยสนับสนุนการเผาผลาญพลังงานและปรับปรุงการทำงานของสารสื่อประสาทในสมองของผู้ป่วยสูงอายุ
“(ในการรักษาภาวะที่เป็นพิษของ valproate) อาหารเสริม L-carnitine จัดว่าเป็นสิ่งมีประโยชน์ โดยเฉพาะในผู้ป่วยที่มีระดับแอมโมเนียในกระแสเลือดสูง (hyperammonemia), โรคสมองอักเสบ (encephalopathy) และ/หรือ ความเป็นพิษต่อตับ (hepatotoxicity)" การทดลองในอนาคตอาจเป็นสิ่งที่รับประกันได้ เพราะเป็นทฤษฎีที่มีประโยชน์มากกว่าการพิสูจน์ในปัจจุบัน
ระดับ L-carnitine ในเด็กที่เป็นโรคหืดนั้นจะต่ำกว่าเด็กที่มีสุขภาพดีที่ควบคุมในการทดลอง เด็กที่เป็นโรคหืดจะได้รับอาหารเสริม L-carnitine เป็นเวลา 6 เดือน ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการปรับปรุงอย่างมีนัยยะเชิงสถิติในการทดสอบควบคุมโรคหืดและการทดสอบการทำงานของปอด
การใช้ยา ifosfamide ที่สูงในการทำเคมีบำบัด จะเป็นสาเหตุให้เกิดการสูญเสียคาร์นิทีนทางปัสสาวะ งานศึกษาชิ้นหนึ่งกล่าวว่า มันมีความจำเป็นในการสร้างพลังงานโดยไมโทคอนเดรีย L-carnitine มีบทบาทในการลดความเมื่อยล้าจากการใช้ยา ifosfamide ด้วย
L-carnitine คือตัวต่อต้านการกระทำของฮอร์โมนไทรอยด์ มันจะไปยับยั้งไตรไอโอโดไทโรนีน(triiodo thyronine) และไทร็อกซิน(thyroxine) ไม่ให้เข้าสู่นิวเคลียส และจากการทดลองแบบสุ่ม Benvenga et al. แสดงให้เห็นว่าการทาน L-carnitine 2-4 กรัมต่อวัน จะทำให้เกิดการย้อนกลับของอาการ hyperthyroid หรือเกิดผลที่ร้ายแรงที่สุดคือเกิด hyperthyroidism พวกเขากล่าวว่า hyperthyroidism ทำให้เกิดความไม่สมบูรณ์ในเนื้อเยื่อ เพราะมีการสะสมคาร์นิทีน เหตุผลสำหรับการใช้ L-carnitine ในทางการแพทย์ คือข้อเท็จจริงที่ว่าคาร์นิทีนไม่สามารถที่จะป้องกันการกลับสู่สภาพเดิมของ hyperthyroidism และในภายภาคหน้าการสนับสนุนความคิดในเรื่องของการทำงานของคาร์นิทีนที่จะอยู่ภายนอกและไม่เข้าสู่ต่อมไทรอยด์
แหล่งของคาร์นิทีนที่มีมากพบในเนื้อแดงและผลิตภัณฑ์จากนม คาร์นิทีนจากแหล่งธรรมชาติอื่นๆ ประกอบด้วยถั่วและเมล็ดพืช (เช่น ฟักทอง ทานตะวัน งา) พืชตระกูลถั่วหรือเมล็ดถั่ว (ถั่วเหลือง, ถั่วเขียว, ถั่วแขก, ถั่วลิสง) ผัก (อาร์ติโชค, หน่อไม้ฝรั่ง, หัวผักกาดเขียว, บร็อคโคลี่, กะหล่ำดาว, ผักคอลลาร์ด, กระเทียม, ผักกาดเขียวปลี, กระเจี๊ยบมอญ, พาสลี่ย์, คะน้า) ผลไม้ (แอปปริคอท, กล้วย) ธัญพืช ( บัควีท(buckwheat), ข้าวโพด, ลูกเดือย, ข้าวโอ๊ต, รำข้าว, ข้าวไรย์, ข้าวสาลี, รำข้าวสาลี, จมูกข้าวสาลี) และอื่นๆที่เป็นอาหารสุขภาพ (ละอองเกสรดอกไม้, ยีสต์ที่ใช้หมักสุรา, carob)
โดยทั่วไป 20 ถึง 200 มิลลิกรัมคือปริมาณของคาร์นิทีนที่ควรได้รับต่อวัน ด้วยเหตุนี้ผู้ที่เคร่งครัดในการทานมังสวิรัติจะรับประทานเพียง 1 มิลลิกรัมต่อวัน ไม่มีประโยชน์เกิดขึ้นถ้ารับประทานคาร์นิทีนมากกว่า 2 กรัมภายในครั้งเดียว เพราะว่าร่างกายสามารถดูดซึมได้สูงสุดได้เพียง 2 กรัม
แหล่งคาร์นิทีนอื่นที่พบได้อยู่ในวิตามิน, เครื่องดื่มชูกำลังและผลิตภัณฑ์อื่นๆอีกหลากหลาย ผลิตภัณฑ์ที่บรรจุ L-carnitine นั้นไม่สามารถขายเป็นผลิตภัณฑ์สุขภาพจากธรรมชาติในแคนาดาได้ ซึ่งผลิตภัณฑ์ L-Carnitine และอาหารเสริมนั้นไม่อนุญาตให้นำเข้าในแคนาดา อย่างไรก็ตาม รัฐบาลประเทศแคนาดาได้มีการร่างญัตติเมื่อเดือนธันวาคม 2011 เพื่ออนุญาตให้ขาย L-carnitine โดยไม่มีคำสั่งห้าม